BGR Report der Bundesanstalt für Geowissenschaften
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BGR Report Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Juni 2015 Ton unter der Lupe Wissenschaftler erforschen die Eigenschaften von Tongestein im internationalen Felslabor Mont Terri ISSN 2364-7736 Impressum © Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (2015) Fotos der Ansprechpartner Siegfried Pietrzok Kontakt Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg 2 30655 Hannover Telefon +49 511 643-0 Telefax +49 511 643-2304 E-Mail [email protected] www.bgr.bund.de Texte Holger Kroker Redaktion Janine Seibel Dr. Thomas Schubert (verantw. für den Inhalt) Redaktionelle Mitarbeit Klaus Kruse Bettina Landsmann Karsten Piepjohn Sandro Schmidt Ingeborg Göbel Gestaltung ff.mediengestaltung GmbH Druck MHD Druck & Service GmbH Bildquellen Die Abbildungen und Fotos, zu denen keine anderen Quellen genannt sind, stammen von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des GEOZENTRUMs Hannover. Bildquellen Umschlag Obere Bildleiste: Philipp Dorian Schuler (linkes Foto), Fotolia (mittleres und rechtes Foto), Titelbild: BGR Die vorliegende Broschüre wird kostenlos abgegeben und kann bei Bedarf angefordert werden bei: [email protected] Erscheinungsmonat Juni 2015 Der vorliegende BGR Report stellt Projekte der BGR aus dem Jahr 2014 vor. Zudem gibt er einen „Ausblick“ auf künftige Vorhaben. Editorial Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel Präsident der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Liebe Leserinnen und Leser, wie und wo hoch radioaktive Abfälle künftig gelagert werden, ist bislang noch nicht geklärt. Die Bundesregierung hat 2013 das sogenannte Standortauswahlgesetz verabschiedet. Es regelt Schritte für die Suche eines Endlagers, das die bestmögliche Sicherheit für einen Zeitraum von einer Million Jahren gewährleistet. Das Verfahren soll transparent und mit Beteiligung der Öffentlichkeit durchgeführt werden. Für ein Endlager im tiefen Untergrund kommen als mögliche Wirtsgesteine in Deutschland besonders Steinsalz, Tonstein und Kristallin in Betracht. Jedes dieser Gesteine zeigt dabei Vor- und Nachteile. Die BGR erforscht seit den 1990er Jahren, ob Tonstein als geologische Barriere sowie Ton als geotechnische Barriere geeignet sind. Im Beitrag „Ton unter der Lupe“ auf Seite 38 lesen Sie, wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei im Felslabor Mont Terri in der Schweiz vorgehen. Die Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe soll der Bundesregierung bis 2016 Vorschläge für eine Entscheidungsgrundlage im Standortauswahlverfahren vorlegen. Dazu zählen unter anderem Aspekte der Sicherheit sowie geologische Kriterien. Sie nutzt dafür die geowissenschaftliche Expertise der BGR. Welche Aufgaben die BGR in dieser beratenden Funktion hat, erfahren Sie im Interview „Kriterien für ein Endlager“ auf Seite 70. Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen! Projekte Rohstoffversorgung sichern 6 Deutsch-Kasachische Rohstoffpartnerschaft 8 Schlüsselstelle für Bodenschätze 10 Südafrikanische Dominanz 12 Bergbau mit Bakterienhilfe 14 Rauchschwaden wiesen den Weg 16 Schiefergas in Deutschland 18 Sonne besteht den Test Lebensgrundlagen erhalten 20 Edelmetalle im Boden 21 Grundwasserschutz in Burundi 22 Von Wind und Wasser davongetragen 24 Die Versalzung des Grundwassers 26 Frischwasser im Inseluntergrund 28 Atmender See steuert wertvolle Ressource 30 Inventar für 16 potenzielle Schadstoffe Geowissen entwickeln und vernetzen 31 Messen für den Feldeinsatz 32 Geodaten weltweit verfügbar 34 Fernerkundung für die Rohstoffexploration 36 Raumplanung auf einen Blick Den tieferen Untergrund nutzen 38 Titelthema: Ton unter der Lupe 40 Blick in die ferne Zukunft 42 Speicherung regenerativer Energien 44 Strom aus der Kaverne 46 Multiriss minimiert Bebenrisiko 48 Im Steinbruch nachgeschaut 50 Auf Stakeholder-Wissen zurückgreifen 52 Suche nach der idealen Barriere Vor Geogefahren schützen 53 Atmosphärischen Wellen auf der Spur 54 Erdrutschgefahren sichtbar machen 55 Unter gegenseitigem Einfluss? 56 Bewegungsmelder in der Umlaufbahn Entwicklungsländer unterstützen 57 Bergbau in Afrika 58 Grundwasser rückt in den Fokus 59 Potenzial für eine nachhaltige Entwicklung 60 Nachhaltigkeit für mehr Wohlstand Kernwaffenteststopp überwachen 61 Kein Test bleibt unentdeckt „Der Planet Erde ist unsere Lebensgrundlage – seine Ressourcen sind begrenzt.“ Deshalb setzt sich die BGR für die Sicherung unseres Lebensraumes Erde und für die nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen ein. Ausblick 63 Künstliche Nanopartikel 63 Hubschrauber misst Leitfähigkeiten 64 Natürliche Methankonzentrationen im Grundwasser 64 Maßgeschneiderte Lösungen 65 Informationen für Unternehmen 65 Kooperation mit Chile 66 66 67 67 68 68 69 69 Flach lagernde Salzformationen Neue Aufgaben für Ingenieure Den Untergrund im Blick Unsichtbares sichtbar machen Entscheidungshilfe für Wassermanager Expedition CASE 17 Boden-Atlas Deutschland Mithilfe von Gammastrahlen Menschen & Projekte 70Kriterien für ein Endlager 71Energie aus Schiefergestein Spektrum 72 Angebotskonzentration kaum verringert 72 Investitionschancen im chilenischen Bergbau 72 CASE-Workshop in Hannover 72 Faszination Boden 73 25 Jahre gesamtdeutsche Bodenkunde 73 Empfehlungen für neue Endlagersuche 73 Hilfe gegen Rohstoffschmuggel 74 Wasser für syrische Flüchtlinge 74 Tiefseeschätze zum Anfassen 74 Grundwassercomic an sambischen Schulen 75Bundeswirtschaftsminister besucht die BGR 75 Geologischen Sachverstand einbeziehen 76 Mehr Schutz für Böden 76 Internationale Endlagerforschung 76 Zehn Jahre für eine starke Geoinformationswirtschaft 76 Geowissenschaften auf YouTube 77 Auswahl BGR Publikationen 80Ansprechpartner Rohstoffversorgung sichern Neubewertung von Lagerstätten und Vorkommen in Kasachstan Deutsch-Kasachische Rohstoffpartnerschaft BGR-Experten zeigen Investitionschancen für Bergbauprojekte und Lagerstätten auf die regionalen Komitees für Geologie und Untergrundnutzung in Nord-, Ost-, Süd- und Zentralkasachstan Die BGR hat 40 Bergbauprojekte und Kasachstan und Deutschland sind sowie Explorationsunternehmen mit Lagerstätten in Kasachstan unter- eine Rohstoffpartnerschaft einge- eigenen Projekten. sucht und ihre Wirtschaftlichkeit neu gangen. Zu ihrer Flankierung hat die bewertet. Betrachtet wurden für die BGR Lagerstätten der Buntmetal- Von den rund 300 Projekten, die die deutsche Wirtschaft besonders inter- le Kupfer, Blei, Zink und Zinn, der kasachischen Partner angeboten hatten, untersuchten BGR-Experten etwa 40 Lagerstätten und Projekte näher. Ausschlaggebend für die Auswahl war einerseits, ob die Vorhaben für die Rohstoffversorgung der deutschen Industrie von Interesse sein könnten. Andererseits musste eine erste rohstoffwirtschaftliche Einschätzung eine mögliche Bauwürdigkeit der Projekte ergeben. Am Ende der Untersuchung präsentierten die BGR-Experten 15 besonders interessante Projekte in einem Lage der 15 Lagerstätten (blau) und Projekte in Kasachstan. Zudem zeigt die Karte die Lage der wichtigsten Städte (orange). 6 Workshop. Für die Vorhaben wurden Steckbriefe erstellt, die neben den geografischen und geologischen Ba- essante Rohstoffe. Die Informationen Stahlveredler Vanadium, Tantal, Wolf- sisinformationen auch Daten über dienen als Entscheidungshilfe für ram, Molybdän und Titan sowie von Erztonnagen und -gehalte sowie eine mögliche Joint-Ventures, eigene Kon- Eisen und Flussspat betrachtet. Part- Einschätzung im internationalen Ver- zessionsnahmen oder die Erschlie- ner auf kasachischer Seite waren das gleich enthalten. Hinzu kommt eine ßung neuer Lieferpotenziale. Ministerium für Industrie und Neue erste Einordnung der Aufbereitbarkeit Technologien, das Zentrale Komitee und technischen Gewinnbarkeit der für Geologie und Untergrundnutzung, Erze. Informationen zur Wirtschaft- BGR Report Rohstoffkonferenz 2015 Bei der weltweiten Rohstoffversorgung spielt die Nachhaltigkeit eine immer wichtigere Rolle. Hierbei geht es um Aspekte einer verantwortungsvollen Rohstoffgewinnung wie Umweltschutz, soziale Verantwortung, Rohstoffeffizienz oder transparente Lieferketten. Die Konferenz richtet sich insbesondere an Vertreter aus Politik, Industrie und WisProbennahme durch BGR-Mitarbeiter in der Vanadiumlagerstätte Balasauskandyk. senschaft. lichkeit finden sich ebenfalls in den formationen schließlich mit Skizzen Um dem Informationsbedarf die- Steckbriefen. In den Fällen der ver- der allgemeinen Voraussetzungen, ser Zielgruppe entgegen zu kom- tragslosen und der sogenannten freien die von grundlegender Bedeutung men, veranstalten die BGR und Lagerstätten sind es erste Beurtei- für Investitionen in den kasachis- das Bundesministerium für Wirt- lungen, die anhand eines einfachen chen Bergbau sind. Dazu gehören schaft und Energie im November wirtschaftlichen Gewinnungsmodells die institutionellen Gegebenheiten 2015 in Berlin eine internationale ermittelt wurden. Bei den Firmenpro- in Kasachstan, zum Beispiel die Ver- Rohstoffkonferenz zum Thema jekten, über die in puncto Wirtschaft- tragsformen für Bergbauprojekte, die „Verantwortung übernehmen – lichkeit Informationen vorlagen, zu entrichtenden Konzessionsabgaben Nachhaltigkeit in der Rohstoff- werden die Angaben des jeweiligen sowie Gepflogenheiten und Prozedere wirtschaft fördern“. Die Reihe Unternehmens aufgeführt. der Ertragsteilung. Erörtert werden BGR-Rohstoffkonferenz liefert aber auch die wirtschaftspolitischen alle zwei Jahre aktuelle Fakten Auf die infrastrukturellen Bedin- Gegebenheiten, wie zum Beispiel das und Informationen zu einem roh- gungen, unter denen ein Projekt en- Steuersystem oder die Kontrolle der stoffbezogenen Thema. twickelt wird, sowie auf Fragen der Devisen bei der Gewinnrepatriierung. Umweltverträglichkeit gehen die Daher enthält jede Studie neben pro- Steckbriefe projekt- beziehungsweise jektspezifischen Daten auch Informa- lagerstättenspezifisch ein. Hieraus tionen zum Rechtsrahmen. www.bgr.bund.de lassen sich die Aufwendungen für die erforderlichen Verbesserungen Kontakt: Dr.-Ing. Jürgen Vasters der Infrastruktur, für den Schutz der Umwelt und für soziale Aufgaben ableiten. Abgerundet werden die InBGR Report 7 Rohstoffversorgung sichern Der passive und der gescherte Kontinentrand vor Mosambik (PAGE-Four) Schlüsselstelle für Bodenschätze Gondwana-Zerfall legt Grundstein für Erdgasvorkommen vor Ostafrika sprochen angewandte Orientierung. Wenn der afrikanische Kontinentalsockel sich so weit in den Indischen Ozean hinein erstreckt, wäre rings um die Komoren durchaus mit Gasvorkommen zu rechnen. „Unser Gast an Bord vom geologischen Dienst der Komoren war begeistert“, so Franke. Hinsichtlich des Zerfalls des Superkontinents Gondwana im Erdmittelalter ist Vieles noch ungeklärt. Mit einer Expedition in den Indischen Ozean vor Mosambik wollten BGR-Experten die Trennung von Afrika, Madagaskar und der Antarktis genauer klären. Dabei entdeckten sie, dass auch im Seegebiet der Komoren Erdgasvorkommen nicht auszuschließen sind. Bislang waren Geologen davon ausge- Der Zerfall Gondwanas im Jura und in ckung des Tiefwasser-Erdgasfeldes der Kreidezeit war die vorläufig letzte Windjammer vor der Nordküste Mo- Aufspaltung eines Superkontinents in sambiks geweckt. Auch hier hatten seine Bestandteile. Afrika trennte sich viele Fachleute kaum Potenzial ge- von Madagaskar, Indien, Australien sehen. Doch inzwischen geht man sowie der Antarktis. So entstand der davon aus, dass in dem Gebiet Vor- Indische Ozean, wie wir ihn heute kommen von insgesamt drei Billionen kennen. Allerdings sind noch viele Kubikmeter liegen. Das wäre etwa Einzelheiten des sich über gut 100 Mil- doppelt so viel wie die Erdgasreserven lionen Jahre hinziehenden Vorgangs Norwegens. „Mosambik, das zu den ungeklärt. Die von der BGR im Früh- ärmsten Ländern der Welt zählt, ist jahr 2014 mit dem Forschungsschiff Einsatz der geophysikalischen Messinstrumente im Messgebiet vor Mosambik. Sonne unternommene Forschungs- 8 Forschungsexpedition eine ausge- gangen, dass der mit knapp zehn Millionen Jahren erdgeschichtlich sehr junge Vulkanarchipel nicht über derartige Bodenschätze verfügen kann. Hoffnungen hatte 2010 die Entde- auf dem Weg, ein global bedeutendes Exportland für Erdgas zu werden“, fahrt ins Seegebiet zwischen Tansania, Mosambik und den Komoren sollte ei- len Kruste Afrikas und der jungen Inselstaat der Komoren hofft jetzt auf nige dieser Details näher untersuchen. des Indischen Ozeans eine relativ eine ähnliche Entwicklung. Schon breite Übergangszone gibt, die erst werden erste Erkundungslizenzen „Wir werten die Daten weiterhin aus, weit vor der ostafrikanischen Küste vergeben. die wir auf der Fahrt gewonnen ha- endet. „Die Frage ist jetzt“, so Fran- ben", berichtet Fahrtleiter Dr. Dieter ke, „ob sich der Kontinentalschelf Mit dieser Forschungsfahrt hat die Franke. Es deute sich aber an, dass Afrikas bis in das Seegebiet der Ko- BGR wichtige Grundlageninforma- es zwischen der uralten kontinenta- moren erstreckt.“ Damit bekam die tionen für die Rohstoffsuche vor BGR Report Quelle: Dieter Franke/BGR meint Franke. Der nicht minder arme Offshore-Lizenzblöcke im Indischen Ozean vor Mosambik und Tansania mit den größten Erdgasfunden, Pipelines und Erdgas-Verflüssigungsanlagen (LNG). Ostafrika geliefert. „Die Straße von abgelagert wurden. Diese Biomasse um die Welt in großen Wassertiefen Mosambik scheint eine Schlüsselstel- wurde im Lauf der Jahrmillionen zu unter den Rändern der Kontinente le zu sein“, sagt Dieter Franke. Die Erdgas umgesetzt und sammelte sich noch entdeckt werden können“, be- Meerenge zwischen Nordmadagaskar an etlichen Stellen in der Sediment- tont der Geophysiker. Schließlich ist und dem afrikanischen Kontinent schicht. die Zeit, in der die Menschheit auf scheint während des Gondwana-Zer- fossile Energierohstoffe angewiesen falls die südliche Begrenzung eines „Mit Forschungen wie im Seegebiet seichten Meeresbeckens gewesen zu vor Ostafrika liefern wir einen Bei- sein, in dem dicke Sedimentschichten trag zu der Frage, welche Mengen an mit großen Mengen von Mikroalgen Energierohstoffen zukünftig rund ist, noch lange nicht zu Ende. Kontakt: Dr. Dieter Franke BGR Report 9 Rohstoffversorgung sichern Marktstudie Platinmetalle & Investor's Guide Südafrika Südafrikanische Dominanz Quelle: DERA (2013) Deutsche Rohstoffagentur analysiert die Angebotssituation für Platingruppenmetalle Das Platin-Bergwerk Mogalakwena in Südafrika von Anglo American Platinum ist eines der größten Platinbergwerke der Welt. Die Platingruppenmetalle Platin, Palladium und Rhodium spielen eine wichtige Rolle für unterschiedliche industrielle Anwendungen. In der Rohstoffliste 2014 hat die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) diese Metalle als potenziell „kritische“ Rohstoffe eingestuft, da sich die Förderung auf wenige Länder konzentriert. Jetzt wurden zwei Detailstudien erarbeitet. Die Platingruppenmetalle (PGM) Pla- Nachfrage kamen aus diesem Bereich. anderem von PGM's, durch. Rund 75 tin, Palladium und Rhodium werden Wegen der industriellen Bedeutung Prozent des weltweit geförderten Pla- vorrangig im Bereich der Katalysato- der drei Platinmetalle hat die DERA tins stammen aus Südafrika. Von den ren im Automobilsektor und in der die Detailstudie „Risikobewertung 33 bekannten PGM-Bergwerken sind chemischen Industrie, einschließlich Platingruppenmetalle“ erarbeitet, die 24 hier angesiedelt, drei weitere im der Petrochemie eingesetzt. Abgas- voraussichtlich im dritten Quartal benachbarten Simbabwe. In Russland katalysatoren allein waren 2013 für 2015 veröffentlicht wird. befinden sich drei aktive Bergwerke, 79 Prozent der Rhodiumnachfrage 10 in den USA zwei und ein weiteres in verantwortlich, bei Palladium betrug Gemeinsam mit dem geologischen Kanada. Wegen der südafrikanischen der kombinierte Anteil des Auto- Dienst Südafrika (CGS) führte die Dominanz ließ der dortige Bergarbei- mobilsektors und der chemischen DERA im zweiten Teil des „Inves- terstreik im ersten Halbjahr 2014 die Industrie 80, bei Platin immerhin 44 tor’s and Procurements Guide South Weltproduktion im selben Zeitraum Prozent. Letzteres ist auch ein begehr- Africa“ eine Neubewertung der Roh- um 40 Prozent schrumpfen. Auf den tes Schmuckmetall. 35 Prozent der stoffpotenziale in Südafrika, unter Preis hatte das dank der großen La- BGR Report Quelle: DERA (2013) Quelle: DERA (2014) Aufbereitung von Chromit und Platingruppenmetallen aus Haldenmaterial. Bohrkernlager des Two Rivers Platin-Bergwerks in Südafrika. gerbestände und der gleichzeitigen tigen Sulfid-Mineralen vererzt ist. Tonnen angesetzt und die PGM-In- weltweit leicht rückläufigen Nachfra- Derzeit gibt es dort ein produzie- halte darin mit rund 39 Millionen ge bislang keinen Einfluss. rendes Platin-Bergwerk, den Moga- Feinunzen (davon rund 20 Millionen lakwena-Tagebaubetrieb von Anglo Feinunzen Platin). Mit neuen Auf- Der Bushveld-Komplex im Nordosten American Platinum sowie rund zehn bereitungsverfahren könnten etwa Südafrikas mit einer Ausdehnung weitere Explorationsprojekte in ver- 15 Millionen Feinunzen PGM ge- von rund 66 000 Quadratkilometern schiedenen Stadien. Mogalakwena wonnen werden, das Dreifache der ist das Zentrum des PGM-Bergbaus. weist mit rund anderthalb Milliarden südafrikanischen Jahresproduktion. Traditionell werden am westlichen Tonnen Erz, bei PGM-Gehalten von Darüber hinaus gibt es in den boden- und am östlichen Rand zwei Erz- drei bis vier Gramm/Tonne die größ- nahen Schichten insbesondere am horizonte abgebaut, die jeweils im ten nachgewiesenen Reserven aller Nordrand des Bushveld-Komplexes Durchschnitt nur ein bis anderthalb südafrikanischen Platin-Bergbaube- erhebliche Mengen an oxidierten Er- Meter mächtig sind. Gerade in den äl- triebe auf und war 2014 mit 370 000 zen. Die Schätzungen belaufen sich teren Bergwerken des westlichen Ge- Feinunzen Platin (rund 11,5 Tonnen) auf über 300 Millionen Tonnen mit biets wächst jedoch mit zunehmender auch einer der produktionsstärksten. PGM-Gehalten von durchschnittlich Fördertiefe der technische Aufwand. In den kommenden Jahren soll die drei Gramm/Tonne. Sie lassen sich Daher trennen sich die großen Platin- PGM-Produktion hier verdoppelt allerdings bislang noch nicht wirt- produzenten zunehmend von ihren werden. schaftlich aufbereiten. Die BGR un- älteren Minen. tersucht derzeit die mineralogischen Im „Investor’s Guide“ werden auch und chemischen Charakteristika die- Gleichzeitig wird im nördlichen Be- die PGM-Potenziale in den Auf- ser speziellen Erze, um effiziente und reich des Bushveld-Komplexes ein bereitungshalden untersucht. Das kostengünstige Aufbereitungstechno- weiterer Erzhorizont erschlossen, Haldenmaterial aus der Jahrzehn- logien zu entwickeln. eine lokal bis zu einigen hundert te langen Platin- und Chromauf- Metern mächtige Formation, die bereitung im Bushveld-Komplex Kontakt: Michael Schmidt, in weiten Bereichen mit platinhal- wird mit mehr als zwei Milliarden Dr. Herwig Marbler BGR Report 11 Rohstoffversorgung sichern Ecometals: Extracting industry metals using biotechnology / BioMOre: Alternative mining concept Abraumhalde eines ehemaligen Kupferschiefer-Bergbaus im Mansfelder Land/Sachsen-Anhalt. Quelle: Prof. Dr. Gregor Borg, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Bergbau mit Bakterienhilfe Biomining erschließt metallhaltigen Abraum und ungenutzte Vorkommen Europa ist keineswegs ein so rohstoffarmer Kontinent wie oft behauptet wird, allerdings sind die leicht abbaubaren Vorkommen rar geworden. Weitgehend unerschlossen sind derzeit komplexe Erze, Ressourcen mit geringem Metallgehalt oder ungünstigen Beimengungen. Geomikrobiologen der BGR suchen nach Möglichkeiten, solche Vorkommen mithilfe von Bakterien abzubauen. Dieses Biomining könnte sich auch eignen, um Metalle aus Abraumhalden zu gewinnen. 12 Im Mansfelder Land wurde seit dem teressanten Kupferressource werden. ferschieferabraum des Fortschritts- 12. Jahrhundert Kupfer abgebaut. Experten des BGR-Arbeitsbereiches schachts I Wertmetalle für geschätzt Von dem einst blühenden Bergbau Geomikrobiologie haben an Kupfer- zehn Millionen Euro enthalten. zwischen Harz und Saale zeugen schieferproben aus dem Haldenkom- heute noch zahlreiche Abraumhal- plex Fortschrittsschacht I bei Eisleben Angesichts solcher Zahlen versu- den. Während dieser Abraum für gezeigt, dass zumindest im Labor bis chen derzeit zwei europäische For- eine konventionelle Verhüttung zu zu 95 Prozent des Kupfers herausge- schungskonsortien, an denen die erzarm ist, könnte er durch Biomi- löst werden können. Zusammen mit BGR-Forscher beteiligt sind, auf die- ning-Methoden wieder zu einer in- Blei und Zink kann so allein der Kup- sen Versuchen aufzubauen und die BGR Report Methode weiterzuentwickeln. Das ihre Energie aus der Umsetzung von mit erhöhten, aber für derzeitige Ge- deutsch-französische Projekt Eco- reduzierten Eisen- und Schwefel- winnungsmethoden unattraktiven, Metals hat sich neben den deutschen verbindungen beziehen und dabei Kupfergehalten stellt jetzt die nächste Kupferschieferhalden auch Erze des Metallionen freisetzen. Dass sie am Stufe des Biomining dar. Die Kupfer- polnischen Kupferschiefers vorge- Schwefel interessiert sind, macht sie schiefervorkommen in Polen und die nommen. Ziel ist eine Pilotanlage für zu idealen Kooperationspartnern der Abraumhalden im Mansfelder Land die biohydrometallurgische Aufberei- Menschen, denn die Erzminerale von wären dafür ideale Einsatzgebiete. tung im Tank zu entwickeln. Die BGR Kupfer, Nickel, Kobalt und Zink kom- führt zur Optimierung von Prozess- men in der Natur überwiegend als Die Möglichkeit einer Aufbereitung parametern im Labormaßstab Lau- Metallsulfide vor. Die Bakterien und von Kupferschiefer mittels Biomining gungsversuche in Bioreaktoren durch. Archaeen wandeln die unlöslichen wurde in der BGR Geomikrobio- Metallverbindungen in wasserlösliche logie bereits in den 1970er Jahren Stoffe um. im Rahmen von Drittmittelprojek- Das multinationale EU-Projekt BioMOre geht sogar untertage und er- ten untersucht. Damals wurde eine probt in situ Biomining in einer Mine Mittlerweile findet ein bedeutender grundsätzliche Machbarkeit der im polnischen Bergbaurevier Lubin. Teil der Weltkupferproduktion mit- Methode festgestellt und wichtige Dort wird ein 100 Kubikmeter großer hilfe der Biolaugung überwiegend in Grundlagen für eine Verfahrens-Ent- Gesteinsblock so hergerichtet, dass Chile statt. Auch die Gewinnung von wicklung erarbeitet. Bakterien unter kontrollierten Bedin- Gold, Kobalt, Nickel, Zink und Uran gungen eingesetzt werden können. funktioniert bereits mit Mikroorga- Kontakt: apl. Prof. Dr. Axel Die Bakterien, die in einer Lösung nismenhilfe. Der Bakterieneinsatz Schippers schwimmen, laugen Kupfer und an- bei der Erschließung von Gesteinen dere Metalle aus dem Gestein, so dass diese danach in einer konventionellen Anlage extrahiert werden können. In einer zweiten noch zu beantragenden Projektphase nach 2017 soll das Konzept dann in situ in einer Erzlagerstätte erprobt werden. Für diesen Praxistest wird kein Bergwerk aufgefahren, vielmehr soll die Bakterienlösung durch eine Bohrung in die Lagerstätte gebracht und die metallhaltige Lösung durch eine zweite gefördert werden. Beim Biomining werden spezielle Mikroorganismen eingesetzt, die Kupferhaltige „Pregnant leach solution“ bei der Haldenbiolaugung in Chile. BGR Report 13 Rohstoffversorgung sichern INDEX: Indischer Ozean – Explorationsaktivitäten auf marine polymetallische Sulfide Rauchschwaden wiesen den Weg INDEX 2014 entdeckt neues Hydrothermalfeld und weitere vielversprechende Hinweise auf neue Erzvorkommen jetzt den Namen des 66 Meter langen Fahrzeugs, mit dem die BGR-Expedition INDEX 2014 unterwegs war. „Das Feld besitzt nach bisherigen Beobachtungen eine Ausdehnung an der Oberfläche von etwa 150 mal 100 Metern“, erklärt Fahrtleiter Dr. Ulrich Schwarz-Schampera, „zahlreiche inaktive Schlote zeugen von einer phasenweise starken Aktivität.“ Das Pelagia-Feld ist das erste dieser Art überhaupt, das an diesem südöstlichen Zweig des Indischen Rückens entdeckt wurde. Insgesamt sechs Wochen waren zwölf Wissenschaftler der BGR und wissenschaftlicher Institute aus Wilhelmshaven, Kiel und Seattle im Seegebiet südöstlich von Mauritius unterwegs. Es war die vierte INDEX-Expedition und die letzte vor der offiziellen Unterzeichnung des Lizenzvertrages zwischen der BGR als deutscher Beauftragten und der Internationalen Meeresbodenbehörde ISA. 15 Jahre hat die BGR insgesamt Zeit, Einsatz des Seitensichtsonargerätes. 14 um 100 Areale am zentral- und süd- Der Bergbau in der Tiefsee könnte auf mittlere Sicht eine interessante Rohstoffquelle für die deutsche Industrie erschließen. Die BGR hat daher Explorationslizenzen für Deutschland für Gebiete im Pazifischen und Indischen Ozean abgeschlossen. Die INDEX 2014-Expedition untersuchte südöstlich von Mauritius die Vorkommen von Massivsulfiden. ostindischen Rücken mit dem Ziel Das gecharterte niederländische For- deutschen Lizenzgebiet für Metall- der Prospektion von Metallsulfiden, schungsschiff Pelagia ist Namenspat- sulfide. Ein aktives Hydrothermalfeld jener Schutthügel auf massiven Erz- ron der jüngsten Neuentdeckung im im achten Cluster des Gebiets trägt vorkommen, die übrig bleiben, wenn BGR Report zu erkunden, diese Ergebnisse für einen künftigen Tiefseebergbau auf bunt- und edelmetallreiche Sulfide zur Verfügung zu stellen. Alle vier INDEX-Fahrten dienten die bekannten „Schwarzen Raucher“ zu rauchen aufhören. Diese tragen zwar ihren Namen, weil sie düster qualmenden Fabrikschloten so ähnlich sehen, tatsächlich geben sie aber keinen Qualm von sich. Die dicken schwarzen Wolken sind schwer mit Metallen beladenen, heißen Fluiden, die aus dem Tiefseeboden strömen und bei Kontakt mit kaltem Meerwasser ihre Metallfracht als Sulfidpartikel ausfällen. Bei vielen Hydrothermalfeldern weisen sie beträchtliche Gehalte an Edelmetallen und technologisch wichtigen Spurenmetallen auf. Video- und Fotoschlitten zur Bildkartierung des Meeresbodens. Die lagerstättenkundlichen Arbeiten abgesetzt, die über den Zeitraum von wurden um bathymetrische Vermes- einem Jahr die Sedimentation vor INDEX 2014 hatte den neuen Sen- sungen sowie Gebiets- und Umwelt- Ort protokolliert. Sie wieder einzu- sorschlitten der BGR sowie den untersuchungen ergänzt. Während sammeln wird genauso auf dem Pro- Tiefsee-Tauchroboter HyBIS des der Fahrt wurden in regelmäßigen gramm der nächsten Expedition ins GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Abständen Sedimentkerne gezogen, deutsche Lizenzgebiet im Herbst 2015 Ozeanforschung Kiel mit an Bord. die zusätzliche Umweltrahmendaten stehen, wie die nähere Untersuchung Mit dem Sensorschlitten konnten die lieferten. Von Anfang an gehörten der 2014 entdeckten magnetischen Wissenschaftler die hydrothermal solche Arbeiten zum Pensum der Anomalien. aktiven Areale im ausgedehnten Un- INDEX-Fahrten, denn von einem tersuchungsgebiet orten und erhielten eventuellen Meeresbergbau wird ge- Kontakt: so Anhaltspunkte für die Suche nach fordert, dass er die empfindlichen Dr. Ulrich Schwarz-Schampera erloschenen und daher für den Ab- Habitate rings um aktive Hydrother- bau interessanten Feldern. Auf einer malfelder so wenig wie möglich be- insgesamt 146 Kilometer langen Stre- einträchtigt. Die Geowissenschaftler cke über drei Lizenzcluster hinweg der BGR werden daher stets von Bio- entdeckten sie sieben hydrothermale logen des Senckenberg-Instituts am „Rauchschwaden“, die den Weg zu Meer in Wilhelmshaven begleitet, die aktiven Feldern wiesen. Magnetische eine detaillierte Bestandsaufnahme Messungen zeigten in den vier unter- des Lebens um die „Schwarzen Rau- suchten Lizenzclustern insgesamt 19 cher“ herum und in der Wassersäule interessante Anomalien an, die auf darüber durchführen. Zusätzlich wur- Metallsulfide hindeuteten. de eine Sinkstofffalle von der Universität Hamburg am Meeresboden Vorbereitung des Kastengreifers zur Beprobung des Meeresbodens. BGR Report 15 Rohstoffversorgung sichern NiKo: Erdöl und Erdgas aus Tonsteinen – Potenziale für Deutschland Schiefergas in Deutschland BGR schätzt Potenziale ab Deutschland werden 2015 vorliegen, doch eine vorläufige Abschätzung im Jahr 2012 zeigte die Richtung an. So liegen die technisch gewinnbaren Schiefergas-Ressourcen zwischen 700 bis 1 300 Milliarden Kubikmetern. Zum Vergleich: Die deutschen Erdgasreserven in aktiven Feldern Schiefergas wird weltweit als bedeutende zusätzliche Erdgasressource angesehen. Die BGR ermittelt im Auftrag der Bundesregierung im NiKo-Projekt das Schieferöl- und Schiefergaspotenzial in Deutschland sowie mögliche Umweltauswirkungen beim Einsatz des Fracking-Verfahrens. betragen rund 110 Milliarden. Damit Auslöser für die Nachfrage nach bedeutende Ressource darstellen. Zu- Schiefergas ist die Erschließung zahl- nächst allerdings gilt es, diese näher reicher Schiefergasvorkommen in zu erkunden. Hierbei steht Deutsch- Nordamerika während der letzten land erst am Anfang. ist Deutschland weit von Mengen entfernt, die für die USA ausgewiesen werden: Ein Schiefergas-Boom wie dort ist hierzulande nicht zu erwarten. Dennoch kann Schiefergas eine zwanzig Jahre. Voraussichtlich wer- Kernabschnitte einer Bohrung in Tongesteinen. den die USA ihren Erdgasbedarf mit- Um sich ein genaues Bild über die telfristig aus eigenen Quellen decken geologischen Formationen zu ver- können. Deutschland hingegen ver- schaffen, die Schiefergas enthalten zeichnet seit Anfang des Jahrtausends könnten, untersuchten die Wissen- einen stetigen Rückgang der heimi- schaftler der BGR rund 1 500 Ge- schen Erdgasförderung und muss steinsproben. Das Bohrkernlager in mittlerweile knapp 90 Prozent seines Berlin sowie die Gesteinsarchive des Erdgasbedarfs importieren. GEOZENTRUMs Hannover dienten dabei als Fundgrube. Im Labor Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme einer Algenzyste aus einem Meer zurzeit des Unterkarbons (Probe aus einer Bohrung auf Rügen). Verschiedene Wellenlängen (458, 496 und 633 Nanometer) helfen dabei, die Struktur der Alge gut zu erkennen. 16 BGR Report Anders als beim konventionellen wurde die Zusammensetzung der Erdgas liegen große Teile der Schie- organischen Bestandteile erfasst und fergasvorkommen in politisch stabi- die thermische Reife der Tongestei- len Weltregionen, ein gutes Drittel ne bestimmt, die das Erdgas- und in den Industriestaaten der OECD, Erdölpotenzial beeinflussen. Auch davon allein ein Fünftel in Nord- hierbei konnten sich die Experten auf amerika. Europa darf immerhin mit die Bestände der BGR stützen und rund fünf Prozent rechnen. Die ab- zogen mehrere 1 000 Analysedaten schließenden Zahlen der NiKo-Stu- heran. Die aufwendigen Untersu- die zum Potenzial von Schiefergas in chungen zeigen, dass in Deutschland zahlreiche Gesteinsformationen ein Potenzial für Schiefergas und –öl aufweisen. Zu den vielversprechendsten zählen der Posidonienschiefer aus dem Jura, die „Wealden“-Fazies aus der Unterkreide sowie Gesteine des Karbon. Regional ist mit Potenzialen vor allem im Norddeutschen Becken zu rechnen. Wesentlicher Bestandteil des Projekts ist auch die Untersuchung der Umweltauswirkungen, die eine Erschließung des Schiefergases mit sich bringen würde. Wird Trinkwasser durch die hydraulische Stimulation im Untergrund gefährdet? Dieser und weiterer Fragen zu möglichen Umweltrisiken, die große Besorgnis in der Bevölkerung auslösen, wird mithilfe aufwendiger Modellierungen und Laboruntersuchungen in dem Projekt nachgegangen. Anhand eines lithologischen und hydrogeologischen Querschnittes für das Norddeutsche Becken wird Gesteinsformationen mit Potenzial für Schiefergas in Deutschland. etwa die mögliche Ausbreitung der Modelliert und berechnet werden größte Herausforderung besteht nun eingepressten Fracking-Fluide im auch die zu erwartende Seismizität darin, die wissenschaftlichen Ergeb- Untergrund simuliert. Verschiedene und die Rissgrößen, wenn die Fluide nisse in die öffentliche Diskussion um Szenarien wurden modelliert, um im Untergrund eingepresst werden. das Thema Fracking einzubringen. ihrem Einsatzort in mehr als 1 000 Die bisherigen Ergebnisse stützen die Lesen Sie auch das Interview Metern Tiefe über Jahrzehnte und Erkenntnisse einer vorläufigen Studie auf Seite 71. Jahrhunderte zu ermitteln und so aus dem Jahr 2012. Demnach ist eine zu klären, ob ein ausreichender Ab- kontrollierte und umweltgerechte Er- stand zu den trinkwasserführenden schließung von Schiefergas aus geo- Schichten sichergestellt werden kann. wissenschaftlicher Sicht möglich. Die den Aufstieg der Flüssigkeiten von Kontakt: Stefan Ladage BGR Report 17 Rohstoffversorgung sichern Neues Tiefseeforschungsschiff Sonne: Probefahrt mit 3D-Seismik und CSEM-Messsystem Golden Eye Sonne besteht den Test BGR-Wissenschaftler machen Probefahrt mit dem neuen Tiefseeforschungsschiff Das neue Forschungsschiff der deutschen Meeresforschung, das Tiefseeforschungsschiff Sonne, befindet sich seit November 2014 offiziell im Dienst. Wissenschaftler der BGR haben das Schiff während zweier Erprobungsfahrten in der Nordsee auf Herz und Nieren getestet. Das neue 116 Meter lange und 21 Meter breite Tiefseeforschungsschiff (TFS) Sonne wird künftig als multidisziplinäres Forschungsschiff im Indischen und Pazifischen Ozean unterwegs sein. Zusammen mit weiteren Institutionen der deutschen Meeresforschung, darunter GEOMAR und Marum, war die BGR bereits in die Planungsphase des mit Spitzentechnologie ausgestatteten Großforschungsschiffs involviert. Die erste Erprobungsfahrt des TFS Die Scherbretter spreizen die einzelnen Komponenten einer 3D-Messung während der Fahrt um 150 Meter hinter dem Schiff auseinander. Sonne mit Wissenschaftlern der BGR möglichen Einfluss seismischer Mes- file vermessen, das präzise Einmessen startete im September 2014 in Em- sungen auf die Meeresumwelt genau und Positionieren der seismischen den. Um den dichten Schiffsverkehr abschätzen zu können“, so Dr. Axel Ausrüstung überprüft sowie mit den in der Deutschen Bucht so gut wie Ehrhardt vom Fachbereich Marine nautischen Offizieren das meterge- möglich zu umgehen, wurden hier- Rohstoffforschung. Ruhige See- und naue Steuern des Schiffes getestet. bei Tests im Bereich der schottischen Windverhältnisse sorgten für gute Nordsee durchgeführt. Testergebnisse während der Fahrt. Auf der zweiten Erprobungsfahrt testeten Wissenschaftler der BGR 18 Im Mittelpunkt standen Funkti- Nach der Erprobung aller für eine und der Universität Bremen das onsprüfungen der neuen 3D-Seis- seismische Messung notwendigen neu entwickelte, elektromagnetische mik. Zusätzlich wurden erstmalig Komponenten, konnten die Wissen- Messsystem Golden Eye. Mit diesem die genauen Schalldruckpegel der schaftler mithilfe der Schiffsbesatzung leuchtend-gelben, aus glasfaserver- seismischen Luftpulser vermessen. das gesamte 3D-Messsystem erfolg- stärktem Kunststoff gefertigten Gerä- „Die umfassende Kenntnis der Sig- reich im Meer aussetzen. Im Zuge der teträger und den darauf installierten nalausbreitung ist wichtig, um einen weiteren Fahrt wurden erste Test-Pro- Sensoren sollen künftig Massivsulfid- BGR Report netischen Eigenschaften aufspüren. Darüber hinaus ist das System auch zur Charakterisierung von Sedimentporositäten und der mineralischen Zusammensetzung des Meeresbodens bis in etwa zehn Meter Eindringtiefe einsetzbar. Mit den technischen Möglichkeiten des neuen Schiffes ließ sich das Messsystem problemlos über das Heck am hinteren Arbeitsdeck ins Wasser aussetzen und wieder einholen. Die Energieversorgung sowie die Das neue Forschungsschiff Sonne auf Testfahrt in der Britischen Nordsee. Befehls- und Datenkommunikation erfolgten über das zwölf Kilometer lange, schiffseitige Tiefseekabel. Somit konnte Golden Eye vollständig über eine Befehlskonsole gesteuert und mit Monitoren und Lagesensoren überwacht werden. Im Winter 2015 wollen die Wissenschaftler mit Golden Eye in den deutschen Lizenzgebieten vor Mauritius auf die Suche nach längst erloschenen „Schwarzen Rauchern“ am Meeresboden gehen. „Schwarze Raucher“ sind auch als polymetallische Lagerstätten Das elektromagnetische Messsystem Golden Eye wird für künftige Einsätze in den deutschen Massivsulfidlizenzgebieten erstmalig getestet. bekannt und weisen hohe Anteile an Bunt- und Edelmetallen sowie vorkommen in den deutschen Lizenz- Die Riesenspule hat einen Durchmes- verschiedenen Spurenelementen wie gebieten im südwestlichen Indischen ser von dreieinhalb Metern und ist Antimon und Kobalt auf. Ozean erkundet werden. Die BGR mit Licht, Kameras und weiterer Sen- hatte den Fachbereich Marine Geo- sorik ausgestattet. Damit kann Gol- Kontakt: Dr. Axel Ehrhardt, physik der Universität Bremen mit den Eye Erzvorkommen unter dem Dr. Katrin Schwalenberg der Entwicklung des Messsystems Meeresboden aufgrund ihrer hohen beauftragt. elektrischen Leitfähigkeit und magBGR Report 19 Lebensgrundlagen erhalten Urbane Geochemie Edelmetalle im Boden BGR vergleicht Platinmetallgehalte in Berliner Stadtböden In rund 15 europäischen Städten ermitteln Wissenschaftler im EU-Projekt Urbane Geochemie den derzeitigen geochemischen Zustand der dortigen Böden. Im Untersuchungsgebiet Berlin liegt der Schwerpunkt auf den Platinmetallen Platin, Palladium und Rhodium, denn für sie gibt es noch Vergleichsproben aus dem Jahr 1992. maligen Proben wurden daher mit Die Edelmetalle der Platingruppe In den BGR-Beständen in Berlin la- gestiegene PGE-Konzentrationen. (PGE) werden für die unterschied- gern noch Proben aus den 1990er lichsten Zwecke eingesetzt. Am wei- Jahren, die mit aktuellen Proben ver- In der Berliner Innenstadt sind nach testen verbreitet ist vermutlich die glichen werden können. Damit haben 20 Jahren die Hintergrundgehalte von Verwendung in den 3-Wege-Kataly- die Berliner Messungen europaweiten Platin auf 170 Prozent, bei Palladium satoren der Autos. Sie haben sich seit Seltenheitswert. „Ein unschätzbarer auf 390 Prozent und bei Rhodium 1989 in Deutschland durchgesetzt Vorteil, denn die Analysentechnik sogar auf 440 Prozent gestiegen. Da- und die Abgase merklich gesäubert. hat sich seitdem stark weiterentwi- bei ist ein Zusammenhang mit dem Allerdings setzt so ein Kat geringe ckelt“, so Dr. Manfred Birke, Arbeits- Straßenverkehr unverkennbar – die Mengen von Platin, Palladium und bereichsleiter im BGR-Fachbereich Werte steigen mit zunehmender Nähe Rhodium frei, und das schlägt sich in „Boden als Ressource – Stoffeigen- zu Straßen und der Verkehrsdichte der Bodenbelastung nieder. schaften und Dynamik“. Die da- an. Nur an einzelnen Stellen, etwa heutigen Methoden erneut analysiert und mit den jüngst von der BGR entnommenen Proben verglichen und im vergangenen Jahr in geochemische Karten umgesetzt. Sie zeigen gegenüber den Proben von 1992 stark in den Stadtteilen Lichtenberg und Niederschöneweide, ist die Nähe zu bestehenden oder früheren Industriestandorten ausschlaggebend für die hohen Werte. Kontakt: Dr. Manfred Birke Verteilung der Platingehalte in den Oberböden der Berliner Innenstadt. 20 BGR Report Lebensgrundlagen erhalten Richtlinien zum Grundwasserschutz in Burundi / Afrika Grundwasserschutz in Burundi BGR-Experten untersuchen Wasservorkommen in drei Regionen Abtragung des natürlichen Bodenschutzes zur Das ostafrikanische Burundi ist in Größe und EinwohnerZiegelherstellung. zahl etwa vergleichbar mit Belgien, doch seine Bevölkerung wächst mit einer der höchsten Raten der Welt. Eine sichere lichen Provinz Kirundo führten die und nachhaltige Wasserversorgung, auch für die zukünftigen BGR-Experten und ihre burundischen Kollegen eine Bestandsaufnahme von Generationen, hat daher hohe Priorität. Grundwasservorkommen durch. In In dem vierjährigen Projekt Ma- Derzeit decken etwa 42 000 Quellen der zentralburundischen Stadt Gitega nagement und Schutz der Grund- den Bedarf, doch haben sie inzwischen und im Bezirk Rumonge am Tangan- wasserressourcen der technischen die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit jika-See stand dagegen der Grundwas- Zusammenarbeithat die BGR die zu- erreicht. Untersuchungen der BGR serschutz im Zentrum der Projekte. ständigen burundischen Behörden belegen, dass etwa die Hälfte der Quel- bei der nachhaltigen Entwicklung und len bakteriell verunreinigt ist. Neue In Gitega, der zweitgrößten Stadt des dem Schutz der Grundwasserressour- Vorkommen zu erschließen und der Landes, untersuchten sie die Keim- cen beraten. Im August 2014 erließ Schutz der bestehenden Quellen tun belastung des Trinkwassers. Zudem das Wasser- und Umweltministerium daher Not. In drei exemplarischen wurden Markierungsversuche zur ein Dekret mit entsprechenden Richt- Regionen zeigte das Projekt im ver- Ermittlung von Grundwasserfließ- linien. gangenen Jahr Wege auf: In der nörd- geschwindigkeiten durchgeführt. Die Experten empfahlen auf der Basis ihrer Untersuchungsergebnisse die Einrichtung von Trinkwasserschutzgebieten. Im dritten Untersuchungsgebiet Rumonge schließlich wurden die ersten Trinkwasserschutzgebiete des Landes nach den neuen Grundwasserschutz-Richtlinien ausgewiesen. Messungen der Leitfähigkeit des Grundwassers bei einem Markierungsversuch. Wassernutzung aus einer gefassten Quelle. Kontakt: Dr.-Ing. Sara Ines Vassolo BGR Report 21 Lebensgrundlagen erhalten Boden: Ressourcenbewertung und Management Von Wind und Wasser davongetragen Bodenerosion gefährdet über die Hälfte der deutschen Ackerfläche Im Durchschnitt gehen auf einem Hektar Acker jährlich drei bis acht Tonnen Boden verloren. Das wird kaum wahrgenommen, denn es entspricht nur einem Abtrag von etwa 0,3 bis 0,8 Millimetern. Dennoch stellt Erosion eine schleichende Gefahr für die Bodenfruchtbarkeit dar, da der Prozess über Jahrhunderte hinweg andauert und so große Massen an Erde bewegt. Eine neue Karte der BGR gibt einen Überblick über die regionale Verteilung des Risikos. Die neue BGR-Karte zum Thema stoffe und Wasser zu Wassererosion zeigt, dass etwa ein speichern. Erosion Drittel der Ackerfläche von Deutsch- tritt vor allem bei land mittel bis sehr hoch gefährdet Ackerböden auf, da sind. Dabei gibt es vier regionale sie zeitweise nicht Schwerpunkte: Das niedersächsische durch Pflanzen be- Berg- und Hügelland, das sächsische deckt und geschützt Hügelland mit dem Erzgebirgsvor- sind. Das abgetra- land, die Neckar- und Tauber-Gäu- gene Bodenmaterial platten und das Unterbayerische wird an anderer Stel- Hügelland. Die BGR-Karte zur Win- le abgelagert, wo es derosionsgefährdung der Ackerböden den Stoffhaushalt der zeigt, dass diese Gefahr vor allem im Flächen beeinflusst. In Gewässern güsse mit mehr als 20 Litern Wasser Norddeutschen Tiefland akut ist. Die verschlechtert es in der Regel den pro Stunde und Quadratmeter sind Jungmoränenlandschaften in Schles- ökologischen und chemischen Zu- die beiden auslösenden Erosions- wig-Holstein, Mecklenburg-Vorpom- stand. Der Schutz vor Erosion dient faktoren. Trifft etwa Starkregen auf mern und Brandenburg weisen eine deshalb nicht nur dem Erhalt des ungeschützten Boden, zerlegen die mittlere bis hohe Gefährdung auf. Bodens und seiner Ertragsfähigkeit Tropfen mit ihrer kinetischen Energie an sich, sondern schützt auch andere Bodenaggregate in kleine Bruchstü- Teile des Ökosystems. cke. Durch diese werden zunehmend Durch Erosion verliert der Boden Rillenerosion durch Oberflächenabfluss auf einem Acker in Niedersachsen. seinen wertvollsten Teil, die hu- 22 die Poren des Bodens verstopft und musreichen oberen Schichten. Der Starke Winde mit Geschwindigkeiten seine Fähigkeit Regenwasser aufzu- durchwurzelbare Raum verringert von über sechs Metern pro Sekunde nehmen verringert sich. Das Wasser, sich und damit das Potenzial, Nähr- (Windstärke 6) und extreme Regen- das nicht einsickern kann, fließt an BGR Report Potenzielle Erosionsgefährdung der Ackerböden durch Wasser in Deutschland. Potenzielle Ersosionsgefährdung der Ackerböden durch Wind in Deutschland. der Oberfläche ab und nimmt Boden- insbesondere Mais) führen zu un- lust durch Erosion also bei weitem teilchen mit sich. geschützten Bodenoberflächen, die nicht wettmachen. Die Folgen sind sowohl durch Regen als auch durch geminderte Erträge der betroffenen Wind angreifbar sind. Äcker. Die Erosion verändert aber Winderosion tritt bei abgetrockneten Böden auf, denn bei Feuchtigkeit auch nachhaltig den Wasserhaushalt haften die Partikel zusammen. Der Insgesamt werden auf ackerbau- der Landschaft. Dr. Jan Bug von der Mensch beeinflusst sowohl Wasser als lich intensiv genutzten Flächen in BGR stellt dazu fest: „Bodenerosion auch Winderosion durch seine Tätig- Deutschland im Durchschnitt drei muss durch aktive Maßnahmen der keit: Weite, offene Landschaften, die bis acht Tonnen, in Extremlagen auch Landwirtschaft eingedämmt werden. die industrialisierte Landwirtschaft bis zu 20 Tonnen Boden pro Hek- Ansonsten verlieren die Äcker schlei- bevorzugt, fördern den Bodenabtrag. tar und Jahr durch Wassererosion chend ihre Fruchtbarkeit und ihre Die konventionelle Pflugwirtschaft abgetragen. Das entspricht einem Funktion als Wasserspeicher. In der und die verstärkte Aussaat von An- Abtrag von bis zu zwei Millimetern. Folge stiege auch die Wahrscheinlich- baukulturen mit Saatterminen zwi- Die durchschnittliche Bodenbildung keit von Hochwässern an.“ schen März und Mai (zum Beispiel beträgt demgegenüber nur 0,1 Mil- Sommergetreide, Zuckerrübe und limeter im Jahr. Sie kann den Ver- Kontakt: Dr. Jan Bug BGR Report 23 Lebensgrundlagen erhalten D-AERO: Aerogeophysikalische Kartierungen am Jadebusen Die Versalzung des Grundwassers BGR schließt Hubschrauberbefliegungen an der niedersächsischen Nordseeküste vorläufig ab schleppt hat. Als letztes Vermessungsgebiet wurde 2014 das Umland der Städte Jever, Schortens und Varel am Jadebusen überflogen sowie, mit einer Sondererlaubnis der Nationalparkverwaltung, das Wattenmeer im südlichen Jadebusen. Die Befliegung der Nordseeküste soll exemplarisch die Leistungsfähigkeit der Aerogeophysik zeigen und kann in Kooperation mit den anderen Bundesländern später auf weitere Gebiete der Bundesrepublik ausgedehnt werden. Mit der Sonde kartieren die Geowissenschaftler der BGR den Erduntergrund. Die Elektromagnetiksonde beherbergt Messinstrumente für Magnetik und Elektromagnetik sowie einen Laser-Höhenmesser in ihrer 10-Meter-Kevlarhülle. Im Hubschrau- BGR-Messhubschrauber beim Start auf dem Jade-Weser-Airport in Wilhelmshaven. ber selbst sind ein Gammastrahlenspektrometer und die Steuerungs- und 24 Die oberen Bodenschichten spielen für die an der Erdoberfläche lebenden Menschen eine besondere Rolle. Grundwasserfluss, Nähr- oder Schadstofftransport, all das findet in den obersten 100 Metern des Untergrundes statt. Die luftgestützte Geophysik bietet effiziente Möglichkeiten, innerhalb kurzer Zeit grundlegende Parameter für große Gebiete zu erheben. Mit dem Projekt D-AERO hat die BGR das jetzt am Beispiel der niedersächsischen Nordseeküste demonstriert. Datenerfassungsgeräte installiert. Der Der schnittige weiß-rote Hubschrau- der niedersächsischen Nordseeküs- spektrometer erfasst die Zusammen- ber, der eine etwa zehn Meter lange, te gesichtet worden. Die Zigarre ist setzung der obersten Bodenschichten ebenfalls weiß-rote Zigarre am dün- eine elektromagnetische Messsonde, aufgrund ihrer natürlichen Gam- nen Kabel in nur 30 bis 40 Metern die der BGR-eigene Hubschrauber mastrahlung. Der Laser-Höhenmes- Höhe über den Erdboden schleppt, seit 2007 bei Arbeiten zum Projekt ser nimmt ein sehr genaues Bild vom ist inzwischen in fast jedem Winkel D-AERO über das Küstengebiet ge- Oberflächenprofil auf. BGR Report Elektromagnetik-Sensor identifiziert die geologische Struktur des Geländes und die Grundwasservorkommen aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit bis in eine Tiefe von etwa 100 Metern, während das Magnetometer die Geologie auch bis in größere Tiefen erkunden kann. Das Gammastrahlen- Die Nordseeküste ist von großem nen, die der Salzgehalt dem Wasser Luft große Flächen kartiert werden Interesse für die Geoexperten, denn verleiht. Mit ihren Messflügen über können. Dabei ist gerade die flächi- das Gebiet mitsamt den vorgelagerten Friesland konnten die BGR-Exper- ge Verknüpfung der verschiedenen Inseln und dem Wattenmeer wird ten deutlich kartieren, wie weit das Parameter von großer Bedeutung. So vom Klimawandel besonders betrof- Salzwasser bislang im Untergrund können zum Beispiel Änderungen in fen sein. Inseln, Küstenlinie und Watt des unmittelbaren Küstengebiets vor- der Bodennutzung den Wasserhaus- müssen sich gegen steigende Pegel dringen konnte (rot gefärbte Bereiche halt beeinflussen und so die Grund- und zunehmend häufige und heftige in der Karte). Ebenfalls erkennbar wasserpegel verändern. Diese aber Stürme wappnen. Auf Grundlage der war die Verteilung von durchlässi- sind wichtige Informationen für die Messflüge wollen die Wissenschaftler gem Sand (blau) und dichterem Ton Infrastrukturplanung. Die bei den besonders gefährdete Bereiche iden- (gelb). Messflügen gewonnenen Daten stehen tifizieren. nach der Auswertung über das FachMit dem Einsatz von Hubschrauber informationssystem Geophysik des In einem weiteren Fokus der Exper- und Flugsonde können die Wissen- Leibniz-Instituts für Angewandte Geo- ten stehen die Grundwasservorkom- schaftler wesentlich schneller einen physik in Hannover zur Verfügung. men. Ihnen droht an den Küsten die flächendeckenden Einblick in Auf- Gefahr, dass Meerwasser einbrechen bau und Beschaffenheit der oberen und sie versalzen kann. Wie sich Bodenschichten gewinnen als mit nutzbares Süßwasser und Salz- oder den herkömmlichen Methoden am Brackwasservorkommen verteilen, Boden. Diese bleiben naturgemäß können die Wissenschaftler anhand bruchstückhaft und auf besondere der elektrischen Leitfähigkeit erken- Areale beschränkt, während aus der www.bgr.bund.de/D-AEROdeutschlandweite-aerogeophysik-befliegung Kontakt: Dr. Bernhard Siemon Süß-Salzwasserverteilung in Ostfriesland. Aerogeophysik-Messgebiete in Norddeutschland. BGR Report 25 Lebensgrundlagen erhalten FLIN: Freshwater Lens INvestigations Frischwasser im Inseluntergrund Süßwasserlinse garantiert Trinkwasserversorgung auf der Insel Langeoog Wie auf vielen Inseln sind auch die Bewohner des ostfriesischen Langeoogs für ihr Trinkwasser auf Grundwasservorkommen im Untergrund angewiesen. Das BGR-Projekt FLIN hat in den vergangenen drei Jahren die Süßwasserlinse auf der Insel beispielhaft und umfassend untersucht. ansonsten salzigen Grundwasser schwimmt. Sie soll trotz Klimawandel, Meeresspiegelanstieg auch zukünftig die Versorgung der Insel gewährleisten. Deshalb hat die BGR das Vorkommen der Süßwasserlinse im Projekt FLIN seit Anfang 2012 eingehend unter die Lupe genommen. „Langeoog ist für uns so etwas wie ein Naturlabor“, meint Projektleiter Dr. Georg Houben. Dort ließen sich exemplarisch die grundsätzlichen Herausforderungen einer Insellage studieren. Weltweit leben rund 500 Millionen Menschen auf Inseln, Tendenz steigend. Die Trinkwasserversorgung gehört daher auf vielen Inseln zu den drängendsten Fragen. Auf Langeoog hat das Wasserversorgungsunternehmen OOWV eine nachhaltige Lösung gefunden. „Es wird deutlich weniger entnommen als nachgeliefert wird“, berichtet der Hydrologe. Dadurch kann auch ausgeschlossen werden, dass das darunter liegende Salzwasser eindringen Küste von Langeoog bei Ebbe und Wasserturm. Die Trinkwasserversorgung gehört auf der ostfriesischen Insel zu einer der drängendsten Fragen. 26 und den Trinkwasservorrat verderben kann. Lieferant für das Süßwasser Langeoog ist für Erholungsuchende Anbindung an die dortige Trinkwas- ist der Regen, der vor allem in den ein Paradies aus Dünen, Strand und serversorgung. Also sind die knapp Dünentälern reichlich in den Un- Meer, vom Festland getrennt durch 2 000 Langeooger und ihre jährlich tergrund sickert. Daher sollten auf einen vier bis acht Kilometer breiten gut 200 000 Gäste auf die Selbstver- Inseln mit vergleichbaren Bedingun- Streifen Nordsee. Der hält zwar den sorgung angewiesen. Das Wasser wird gen vor allem Dünentäler besonders Autoverkehr und viel Hektik fern, aus einer Süßwasserlinse gefördert, geschützt werden und unbebaut blei- verhindert aber auch zum Beispiel die die im Untergrund der Insel auf dem ben. Langeoog hat in dieser Hinsicht BGR Report Grundwasserbeprobung im Dünengürtel des Pirola-Tals, Langeoog. keine Probleme, hier sind die Dünen oder die Winterregen schwächer aus- Houben und seine Kollegen konnten Naturschutzgebiet. fallen oder sogar ganz wegbleiben. aus den Wasserschichten für Langeoog auch ein Temperaturprofil Die BGR-Experten vermaßen die ge- Daneben untersuchten Georg Hou- der vergangenen 100 Jahre erstellen. nutzte Süsswasserlinse mit verschie- ben und seine Kollegen auch die Dazu benutzten sie stabile Isotope denen geophysikalischen Methoden Beschaffenheit des Süßwassers und von Wasserstoff und Sauerstoff. Bei wie Elektromagnetik und Kernspin- beprobten dafür in regelmäßigen Ab- höheren Temperaturen verdunsten resonanz. Darüber hinaus nutzten ständen die Linse in ihrem mächtigs- mehr schwerere Isotope, dann ist ihr sie Daten aus dem Projekt D-AERO, ten Bereich. Eine Altersbestimmung Anteil im Wasserdampf der Wolken in dem Wissenschaftler die gesamte des Wassers mithilfe des Wasser- und damit auch in den kondensieren- Nordseeküste vom Hubschrauber aus stoffisotops Tritium ergab, dass es den Regentropfen höher. Die ober- elektromagnetisch kartierten (siehe bis zu 100 Jahre alt ist. „Die größte flächennahen und damit jüngeren auch Seite 24). Mit diesen Daten er- Überraschung war jedoch, wie intakt Süßwasserschichten zeigten deutlich stellten die FLIN-Forscher eine drei- die Schichtung innerhalb der Linse wärmere Bildungsbedingungen als dimensionale Karte des Vorkommens, geblieben ist“, so Houben. Die Trink- die tieferen, älteren. In einem Zeit- das an seiner stärksten Stelle rund 25 wasserentnahme hatte nicht zu einer raum von 100 Jahren kamen die Hy- Meter mächtig ist. Bis zur Jahresmitte Durchmischung der gesamten Vor- drologen auf einen Temperaturanstieg 2015 soll ein Computermodell folgen. kommen geführt. Auch das werteten von 1,5 Grad Celsius. Mit ihm wollen die Hydrologen simu- die BGR-Hydrologen als Beleg für die lieren, wie das Vorkommen reagiert, nachhaltige Bewirtschaftung. Kontakt: Dr. Georg Houben wenn der Pegel der Nordsee steigt BGR Report 27 Lebensgrundlagen erhalten Grundwasserberatung der Tschadseebeckenkommission Atmender See steuert wertvolle Ressource BGR unterstützt Anrainerstaaten des Tschadsees bei nachhaltiger Grundwassernutzung Quadratkilometer groß, etwa dreimal so ausgedehnt wie das niederländische Ijsselmeer, doch mehrmals in den vergangenen 40 000 Jahren war er sogar komplett ausgetrocknet. „Es ist ein atmender See“, sagt Dr. Sara Vassolo, Hydrogeologin bei der BGR. In den 1970er Jahren schrumpfte der See zum Beispiel drastisch von 17 620 Quadratkilometern auf seine derzeitige Größe. Vor rund 40 000 Jahren war der Paläo-Tschadsee dagegen auf seinem Höhepunkt und etwa zwei Millionen Quadratkilometer groß. Das war nahezu das gesamte Becken und entsprach etwa zwei Dritteln des heutigen Mittelmeers. Etwa 20 000 Jahre später trocknete er zum ersten Mal vollständig aus. In den 10 000 Jahren danach schwankte der Wasserstand stark, bevor er sich vor 9 000 Jah- Die meisten Brunnen in der Region Kanem sind offen. Die Wasserqualität ist daher stark durch Verunreinigungen gefährdet. 28 ren stabilisierte und eine Fläche von 340 000 Quadratkilometern einnahm. Von Dauer war auch diese Ausdeh- Rund 2,3 Millionen Quadratkilometer groß ist das Becken des Tschadsees. Für 47 Millionen Bewohner ist der See die direkte Wasserquelle. Mehr Menschen hängen jedoch von den Grundwasservorkommen des Beckens ab, die vom Tschadsee beeinflusst werden. Eine multinationale Kommission kümmert sich um die nachhaltige Nutzung dieser Ressource und wird darin von der BGR unterstützt. nung nicht. Der See schrumpfte, bis Die Kommission für das Tschadsee- zwei Flusssysteme gespeist. Das führt Diese Dürre ließ den See innerhalb becken CBLT ist für eine knappe Res- dazu, dass das Gewässer sehr stark von wenigen Jahren auf ein Zehntel source zuständig. Der See liegt im auf Klimaschwankungen reagiert. eintrocknen, denn seine beiden ein- trockenen Sahel und wird nur durch Derzeit ist der Tschadsee rund 3 000 zigen Zuflüsse reagieren besonders BGR Report er vor etwa 1 000 Jahren ein erneutes Gleichgewicht fand. Seither schwankte seine Fläche um 25 000 Quadratkilometer, bis mit Anbruch der 1970er Jahre eine extreme Dürreperiode für den Sahel begann. empfindlich auf Klimaschwankun- tersuchungen haben gezeigt, dass das und seine Wasserressourcen teilen, gen. Das Flusssystem von Komadugu Grundwasser südöstlich vom See in macht die Situation nicht einfacher. und Yobe, das in das Nordbecken des der Bahr el Ghazal Region 9 000 Jahre Die sechs Hauptanrainerstaaten sind Tschadsees mündet, liegt komplett alt ist, also aus der Zeit stammt, als Mitglieder der CBLT, der Sudan als im extrem dürreanfälligen Sahelge- sich der See nach jahrtausendelanger siebter Staat ist Beobachter, nur Al- biet Nordnigerias und Nigers. Der Trockenheit wieder regeneriert hatte. gerien nimmt nicht teil. Die CBLT ist zweite Zufluss, das System von Chari Dieses Grundwasser ist wegen sei- die einzige Institution, die das Man- und Logone, kommt von Süden und nes Alters stark mit Natrium, Fluor, dat hat, grenzüberschreitende Interes- Osten und hat ein Einzugsgebiet von Sulfat und Arsen beladen. Vor allem senkonflikte zu behandeln, allerdings der Zentralafrikanischen Republik der Fluor- und Arsengehalt stellt eine fehlen ihr bislang Ausstattung und bis zur Hochebene von Adamaoua in Gesundheitsgefahr dar, so dass die Know-how, um der Wasserkrise und Kamerun. Hier sind die klimatischen Vorkommen nur mit adäquater Auf- der Degradation des Ökosystems Bedingungen weniger harsch als im bereitung für Trinkwasser geeignet wirksam entgegenzutreten. Die BGR Norden, weshalb dieses Flusssystem sind. unterstützt die Kommission daher bei 90 Prozent des Tschadseewassers beisteuert. der Entwicklung ihrer Kapazitäten Die Wasserknappheit wird im gesam- und der Schulung ihres Personals. ten Tschadseebecken noch durch ein Der an- und abschwellende Tschadsee hohes Bevölkerungswachstum und spielt für die Neubildung der Grund- die Entwicklung von Bewässerungs- wasservorkommen in der Region projekten verschärft. Die Tatsache, eine wichtige Rolle. Neue BGR-Un- dass sich acht Staaten das Becken www.bgr.bund.de/lcbc Kontakt: Dr.-Ing. Sara Ines Vassolo Die Wirtschaft in Kanem basiert auf der Kamelzucht. Kleinräumige Bewässerungslandwirtschaft für Eigenbedarf im Wadi Bahr el Ghazal. BGR Report 29 Lebensgrundlagen erhalten Fortschreibung bundesweiter Hintergrundwerte für anorganische Stoffe in Böden Inventar für 16 potenzielle Schadstoffe BGR-Bodenexperten ermitteln Hintergrundwerte für ganz Deutschland BGR-Bodenexperten aktualisieren derzeit die Hintergrundbelastung bundesdeutscher Böden mit insgesamt 16 potenziell giftigen Elementen. Die Daten dienen als Grundlage für plausible Grenzwerte im Bodenschutz. aus keine wissenschaftliche Spielerei, sondern bildet die Grundlage, auf der Bundes- und Landesumweltbehörden erst Schadstoffgrenzwerte ermitteln können. „Wir stellen sozusagen ein Inventar für diese Elemente auf “, erklärt Dr. Florian Stange vom BGR-Fachbereich „Boden als Ressource – Stoffeigenschaften und –dynamik“. Zu den Stoffen gehören Blei, Cadmium, oder Quecksilber aber auch zum Beispiel Kupfer, Selen oder Thallium. Die Vielfalt der hiesigen Böden fließt ebenfalls in die Aufstellung ein: Die 16 Hintergrundwerte werden für insgesamt 13 Ausgangsgesteine ermittelt. Darunter verstehen die Fachleute das Bodenprofil im Wald bei Königstein im Taunus. Karte der Hintergrundwerte von Nickel (Ni) im Oberboden in Deutschland. Fest- oder Lockergestein, das unter dem Boden ansteht und diesen per Verwitterung mit Material versorgt. Gartenbesitzer in traditionellen Erz- allgemeine Umweltverschmutzung Die Daten werden von den zustän- bergbaugebieten wissen es aus eige- in Böden gelangen, gehören sie zur digen Landesbehörden erhoben. Die ner Erfahrung: Schadstoffe müssen sogenannten Hintergrundbelastung. BGR harmonisiert und validiert die nicht erst durch den Menschen in den 30 Werte. Boden gelangen – je nach Gestein, Für 16 potenziell giftige chemische aus dem der Boden entstand, sind Elemente bringen BGR-Bodenex- sie schon von Natur aus vorhanden. perten derzeit die Hintergrundwerte Ebenso wie die Stoffe, die über die auf den jüngsten Stand. Es ist durch- BGR Report Kontakt: Dr. Florian Stange Geowissen entwickeln und vernetzen Neues petrophysikalisches Labor in Berlin-Spandau Messen für den Feldeinsatz Petrophysikalisches Labor adaptiert Labormethoden für die hydrogeologische Praxis Mit der Eröffnung ihres neuen petrophysikalischen Labors ist die Arbeitsgruppe Bodengeophysik am Berliner BGR-Standort Spandau jetzt komplett. In dem Labor ist das gesamte Messung der elektrischen Impedanz einer SediInstrumentarium an einem Ort versammelt, das die Wissenmentprobe im Klimaschrank. schaftler zur Beantwortung hauptsächlich hydrogeophysikasungen die hydraulische Leitfähigkeit lischer Fragen heranziehen. auch in der ungesättigten Bodenzone zu bestimmen. Eine andere Messmethode stellen die Spandauer Experten in den Dienst der Rohstoffsuche. Im BGR-Petrolabor konnten die Wissenschaftlerinnen Dr. Tina Martin und Sarah Hupfer für künstliche Gemische aus Pyrit, Galenit, Sphalerit und Quarzsand einen quantifi- Miniaturausgabe eines Magnetspintomographen für Messungen der Nuklearmagnetischen Resonanz von Sediment- und Bodenproben. zierbaren Zusammenhang zwischen der Phasenverschiebung der elek- „Wir untersuchen im Labormaß- bestimmter Boden ist. Sie ist mit der trischen Impedanz und dem Mi- stab an repräsentativen Proben, wie Abklingzeit der Nuklearmagnetischen neralgehalt beziehungsweise der geophysikalisch messbare Größen Resonanz (NMR) verknüpft, mit ent- Korngröße nachweisen. Ziel dieser mit den hydrogeologisch wirksamen sprechenden Instrumenten gemessen Untersuchungen ist es, dieses Verfah- Größen zusammenhängen, die zur werden können. 2014 konnten die ren zur Abschätzung der nutzbaren Charakterisierung von Grundwasser- Hydrogeophysiker nachweisen, dass Restmineralgehalte in alten Bergbau- leitern benötigt werden“, erklärt Dr. so etwas auch für nicht vollständig halden anzuwenden. Stephan Costabel. Ein Beispiel dafür wassergesättigte Böden gilt. Diese Er- ist die hydraulische Leitfähigkeit, die gebnisse können in Zukunft genutzt Kontakt: anzeigt, wie wasserdurchlässig ein werden, um vor Ort mit NMR-Mes- Dr. Stephan Costabel BGR Report 31 Geowissen entwickeln und vernetzen GDI-BGR: Geodateninfrastruktur der BGR Geodaten weltweit verfügbar BGR ermöglicht mit neuer Geodateninfrastruktur einen vereinfachten Zugang zu geowissenschaftlichen Ergebnissen unter Berücksichtigung der INSPIRE-Richtlinie Europa wächst trotz aller Schwierigkeiten immer enger zusammen. Mit der Umsetzung der INSPIRE-Richtlinie gilt dies auch für die Geodaten im Umweltbereich aus insgesamt 28 EU-Staaten. Die BGR bereitet sich auf die europaweite Erschließung der geowissenschaftlichen Datenbestände mit dem Aufbau einer Geodateninfrastruktur, kurz GDI-BGR, vor. Geodaten sind begehrte Informationen in der modernen Welt und dienen oftmals als Entscheidungsgrundlage im politischen Diskurs. Karten werden zum Beispiel für jede Navigations-App auf dem Smartphone gebraucht, und jeder Autofahrer mit Navi weiß, wie wichtig es ist, dass sie stets aktuell sind. Auch die Bedeutung von Informationen über die weltweite Verteilung von Ressourcen, Belastungen im Boden, chemische Grundwassereigenschaften, über Gefährdungen durch Erdfälle in Karst- oder Tagbrüche in Bergbaugebieten oder schlicht die Erdbebenaktivität fällt unmittelbar ins Auge. 32 Der neue Geoviewer der BGR. Anbieter oft nicht einig. Dies trifft ten keineswegs nach einheitlichen Doch wer Daten aus unterschiedli- insbesondere auf die föderale Bundes- Kriterien, sind sich häufig sogar über chen Quellen flächendeckend nutzen republik Deutschland zu, die durch ihre Begriffe und deren Definition will, wird bald feststellen, dass sie die Souveränität der Bundesländer uneins. bisweilen nicht miteinander kombi- auf nationaler Ebene mit den gleichen nierbar sind. Nicht nur unterschied- Abstimmungsproblemen zu kämpfen Die EU-Kommission hat sich mit liche Staaten benutzen verschiedene hat wie das auch auf EU-Ebene der ihrer INSPIRE-Richtlinie aufgemacht, Standards und Formate, auch inner- Fall ist. Überdies erheben die ver- das babylonische Gewirr der Geoda- halb eines Staatsgebietes sind sich die schiedenen Wissenschaften ihre Da- ten in Europa zu ordnen. Bis 2020 BGR Report flows und zur Qualitätssicherung der der vergleichen und die geowissen- Daten definiert und umsetzt. schaftlichen Fachdaten zu einzelnen Objekte abrufen, etwa die Magnitu- Das neue Produktcenter. Mit den Erneuerungen im Maschi- den von Erdbeben oder die geolo- nenhaus wird auch die Fassade der gischen Schichtungsverhältnisse an BGR-Produktpräsentation im Inter- bestimmten Orten. net aufpoliert. Das Produktcenter und der Geoviewer sind die zentra- Diese beiden Systeme bilden den zen- soll ein europaweites Geoportal den len Anlaufstellen für alle Nutzer der tralen Zugangspunkt zur Produktpa- harmonisierten Zugang zu umweltre- BGR-Produkte – ganz gleich ob inter- lette der BGR, die den nationalen bis levanten Geoinformationen aus allen essierte Öffentlichkeit oder Experten. globalen Maßstabsbereich umfassen. 28 Mitgliedsstaaten bahnen. Mit dem Diese Kernkomponenten sind mo- Zusammen bilden sie die Informa- novellierten Geodatenzugangsgesetz dernisiert und an die gestiegenen tionsplattform, auf der die geowis- (GeoZG) vom 16. November 2012 Anforderungen der Gesetzgebung, an senschaftlichen Arbeitsergebnisse setzte die Bundesrepublik die EU-An- den technologischen Wandel in der in kartographischer Form veröffent- forderungen in nationales Recht um. hausinternen IT-Infrastruktur und an licht werden. Durch die Verknüpfung Schon heute muss die BGR aufgrund den Wunsch der BGR-Fachbereiche von Geoviewer und Produktcenter der Richtlinie einen Großteil der angepasst worden, ihre geowissen- werden ebenfalls die Zugänge zum Daten über standardisierte digitale schaftlichen Ergebnisse fachbereichs- Bezug der Geodaten und ihrer Me- Zugänge (Geodatendienste) bereit- übergreifend in einem einheitlichen tadaten über Geodatendienste und stellen. Bis spätestens 2020 müssen Corporate Design zu präsentieren. Im Downloaddateiformate vermittelt. dann auch Inhalte und Datenformate Produktcenter kann der Nutzer über Zukünftig wird geprüft, ob auch die europaweit in abgestimmter Form zur eine Suchoberfläche die Produktbe- analogen Produkte der BGR, sowohl Verfügung stehen, so dass diese Infor- schreibungen und Ansprechpartner Schriften als auch Karten, über eine mationen miteinander verglichen und zu Geodaten und Webservices wie in Bestellfunktion erhältlich sein wer- automatisiert weiterverarbeitet wer- einem Katalog recherchieren. Die IN- den. Für deren Bezug wird auf exter- den können. Um dieser gesetzlichen SPIRE-Anforderungen werden durch ne Shopsysteme verlinkt. Der Viewer Aufgabe gerecht zu werden, wurde die integrierte und standardkonforme ist modular aufgebaut. So können der Aufbau der GDI-BGR ins Leben CSW-2.0.2-Schnittstelle erfüllt, mit neue Komponenten für Fachfunkti- gerufen. Alle geodatenverarbeitenden der alle Metadaten abrufbar sind. onen stufenweise realisiert werden, Prozesse innerhalb der BGR werden Als Ergänzung zum Produktcenter um die Fachanwendungen der BGR aufeinander abgestimmt und harmo- können via Link die Karten dann zu integrieren. nisiert, so dass Nutzer interoperable im Geoviewer in vertrauter Brows- Produkte in hoher wissenschaftlicher erumgebung geöffnet und erkundet http://geoviewer.bgr.de Qualität zur Verfügung haben. Das werden. Mit dem Geoviewer kann http://produktcenter.bgr.de will man erreichen, indem man der Nutzer durch die verschiedenen schrittweise gemeinsame Vorgaben Kartenwerke der BGR wie in einer zu einheitlichen Technologien, Work- Kartengalerie stöbern, sie miteinan- Kontakt: Tanja Wodtke BGR Report 33 Geowissen entwickeln und vernetzen Hyperspektrale Flugkampagne zur Vorbereitung der deutschen EnMAP Satellitenmission Fernerkundung für die Rohstoffexploration Vorbereitungen auf Hyperspektral-Satellitenmission angelaufen Der weltweite Rohstoffbedarf ist gewaltig und es ist absehbar, dass er mit den derzeit bekannten Reserven auf Dauer nicht gedeckt werden kann. An der Erschließung neuer Quellen führt daher kein Weg vorbei. Der deutsche Hyperspektralsatellit EnMAP soll ab 2018 unter anderem die Rohstoff-Exploration erleichtern. BGR-Experten bereiten die Nutzung schon jetzt vor. tierte Strahlung der Sonne in einem breiten Spektralbereich vom sichtbaren Licht bis zum kurzwelligen Infrarot gemessen. Jedes sichtbare Mineral sendet ein charakteristisches Muster zurück. Diese Information kann erste Anhaltspunkte für interessante Areale liefern. 2018 soll der deutsche Hyperspektral-Satellit EnMAP starten, der den Spektralbereich mit 220 Kanälen Geländespektroskopie an gebänderten Eisensteinen bei Prieska, Südafrika. für viele Bereiche interessant: die Be- Die Menschheit sucht kontinuierlich finden neuer Vorkommen in schwer wertung der Vegetationsdichte und nach zusätzlichen Rohstoffquellen. zugänglichen Gebieten zu erwarten, -qualität in der Ökosystemforschung, „Die weitere Erkundung bekannter die wegen des gewaltigen Aufwands die Gewässerökologie und auch die Ressourcen ist aus Sicht der Wissen- selbst in Zeiten der Rohstoffhausse Exploration von Bodenschätzen. schaft und Industrie relativ problem- nicht exploriert wurden. los“, sagt Dr. Martin Schodlok vom 34 abdeckt. Die EnMAP-Messdaten sind Wenn die Satellitendaten der En- Arbeitsbereich Fernerkundung der Experten wie Martin Schodlok ver- MAP-Mission ab 2018 verfügbar BGR, „aber wir müssen dennoch sprechen sich von hyperspektraler sein werden, wollen die BGR-Ex- auch nach neuen Rohstoffressourcen Fernerkundung Abhilfe, da man hier- perten sofort mit der Auswertung suchen.“ Potenzielle Quellen sind durch die Oberfläche großer Gebiete beginnen. Deshalb haben Mitarbeiter allerdings nur durch verbesserte Ex- nach vielversprechenden Vorkommen des Arbeitsbereichs Fernerkundung plorationsmethoden oder das Auf- absuchen kann. Dabei wird die reflek- 2014 zur Vorbereitung der Satelli- BGR Report Metasedimente mit Blei-Zink-Kupfer Mineralisationen nahe Aggeneys, Südafrika. Landsat 8 RGB Darstellung. tenmission Geländeuntersuchungen Nordkap-Provinz ist vornehmlich ten aufzubauen“, erklärt Schodlok. in Südafrika durchgeführt, an die arid und semi-arid, die Vegetations- Die Spektralsignaturen der einzelnen sich 2015 Flugzeugkampagnen mit decke ist daher in der Regel dünn. Minerale sollen in einer Datenbank Hyperspektral-Sensoren anschließen Das kommt der Exploration mit Hy- abgelegt werden, mit deren Hilfe werden. „Wir müssen die Sensordaten perspektral-Fernerkundung entgegen. dann aus den EnMAP-Daten Mine- verifizieren können“, berichtet Schod- Je schütterer der Bewuchs desto klarer ralverteilungskarten oder geologi- lok, der an den Geländemissionen das Boden-Signal. „Bei zu dichter sche Karten erstellt werden können. teilgenommen hat. Vegetation können wir nichts mehr Empfehlenswert ist diese Methode erkennen“, sagt Martin Schodlok. vor allem für weitgehend unerkunde- Das Team suchte drei Lagerstättenty- Deshalb schied auch ein Versuchs- te, relativ unzugängliche und ausge- pen in der entlegenen Nordkap-Pro- gebiet in der weiter östlich gelegenen dehnte Gebiete wie die wüstenhaften vinz auf und führte dort spektrale südafrikanischen Provinz Limpopo Regionen in Südafrika und Namibia Geländemessungen an anstehendem aus. Dort fällt mehr Regen, so dass oder die weiten Gebiete der Mongo- Gestein durch. Gesteinsproben wur- dichtes Buschwerk und Savanne vor- lei. Hier kann ein Satellit mit wenigen den anschließend analysiert, um die herrschen. Überflügen erledigen, was sonst eine Ergebnisse aus den Messungen zu wochenlange und teure Geländekam- überprüfen. Mit den für 2015 ge- „Die Idee ist, mit den Ergebnissen pagne erforderte. planten Flugzeugkampagnen sollen der Geländearbeit und den Flugdaten hyperspektrale Auswertungsverfahren sowie weiterer geowissenschaftlicher Kontakt: Dr. Martin Schodlok, für die Exploration weiterentwickelt Informationen ein Expertensystem Dr. Michaela Frei und getestet werden. Das Klima der zur Charakterisierung von LagerstätBGR Report 35 Geowissen entwickeln und vernetzen Geodatenaustausch Niedersachsen Raumplanung auf einen Blick Niedersächsisches Pilotprojekt bündelt Raumordnungspläne für die Rohstoffindustrie (GIW-Kommission), deren Geschäftsstelle bei der BGR angesiedelt ist. Den niedersächsischen Rohstoffunternehmen, die im Verband der Bau- und Rohstoffindustrie e.V. zusammengeschlossen sind, werden die Raumordnungspläne der Gebietskörperschaften gebündelt und in Form Geodaten werden in der Bundesrepublik von zahlreichen Behörden auf jeder föderalen Stufe erhoben. Sie stellen für Unternehmen einen wertvollen Informationsbestand dar, der aber schwer zu handhaben ist. Ein Pilotprojekt in Niedersachsen vernetzt jetzt dortige Rohstoffunternehmen und öffentliche Planungsorgane zum gegenseitigen Nutzen. eines Webdienstes zur Verfügung ge- Deutschland ist durchaus ein roh- Vernetzung der staatlichen und pri- verwaltung anzufragen – stattdessen stoffreiches Land. 2011 wurden vaten Geodaten kann frühzeitig vor können sie die Daten internetgestützt hierzulande 770 Millionen Tonnen möglichen Konflikten warnen, damit in einer Karte einsehen. Im Gegenzug mineralischer Rohstoffe – vor allem diese entschärft werden können. In stellen wiederum die Rohstoffunter- Sand und Kies – gewonnen. Aller- Niedersachsen konnte ein Pilotprojekt nehmen Daten über Abbautätigkeit dings tritt der Rohstoffsektor in ei- zum gegenseitigen Datenaustausch und Renaturierungsmaßnahmen zur nem dichtbesiedelten Land wie der 2014 mit ersten Ergebnissen aufwar- Verfügung. Diese werden ebenfalls Bundesrepublik schnell in Konkur- ten. Federführend war die Kommis- internetkonform aufbereitet und den renz zu anderen Ansprüchen. Eine sion für Geoinformationswirtschaft Organen der Regionalplanung als stellt. Das niedersächsische Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz sammelt die öffentlichen Daten. Für die Projekt-Teilnehmer erübrigt es sich Quelle: GisInfoService, SES GmbH Quelle: GisInfoService, SES GmbH dadurch, bei jeder einzelnen Kreis- Die Online-Anwendung GisInfoService ermöglicht Rohstoffunternehmen eine effizientere Betriebsplanung. 36 BGR Report Der GisInfoService umfasst ein breites Spektrum von Luftbildern und Katasterdaten bis hin zu unterschiedlichsten Fachinformationen aus den Bereichen Geologie, Umwelt, Naturschutz, Raumordnung und Wasserwirtschaft. Webdienst zur Verfügung gestellt. „Das ist ein großer Fortschritt im Austausch zwischen Wirtschaft und Verwaltung“, erklärt Lars Behrens, stellvertretender Geschäftsführer der Geschäftsstelle GIW-Kommission, „da diese Daten bislang einzeln gemeldet wurden.“ Damit die Informationen auch nur an die jeweiligen Adressaten gelangen, lizenzieren die Projektteilnehmer ihre Daten über die Online-Anwendung GeoLizenz.org, die auch von der GIW-Kommission initiiert wurde. Zwei Drittel der Verwaltungsdaten und die ersten Beiträge von Rohstoffunternehmen sind Quelle: GIW/flytime-fotolia.com inzwischen eingepflegt. Öffentliche Geodaten sind für viele Unternehmen unverzichtbare Grundlage ihrer Tätigkeit. Das Wirtschaftspotenzial der Informationen wird auf einige Milliarden Für die Betriebe vor Ort ist effiziente Ressourcenplanung die Grundlage für wirtschaftlichen Erfolg. Euro geschätzt. Allerdings ist es nicht men, inzwischen steht der Dienst den zur Nutzung der Geodaten und das ganz einfach, die Vielzahl an Da- Rohstoffunternehmen in fast allen Bundesministerium für Wirtschaft tenquellen zu überblicken und sich Bundesländern zur Verfügung und und Energie zusammengeschlossen. schließlich im Dschungel der Nut- wird ständig ausgebaut. Das Daten- Die Kommission versteht sich als zungsregelungen zurechtzufinden. angebot umfasst ein breites Spektrum Vermittler zwischen den Behörden, Die GIW-Kommission unterstützt von Luftbildern und Katasterdaten bis die Daten erheben, und den Unter- daher den Zugang zu diesen Daten in zu unterschiedlichsten Fachinforma- nehmen, die sie nutzen. Das Beispiel verschiedenen Projekten. Im Projekt tionen aus den Bereichen Geologie, aus Niedersachsen zeigt dabei, dass GeoRohstoff entstand unter anderem Umwelt, Naturschutz, Raumordnung die Privatwirtschaft durchaus auch als der GisInfoService, der registrierten und Wasserwirtschaft. Datenlieferant auftreten kann. Geodaten ebnet. 2006 wurde eine In der seit 2004 bestehenden www.geobusiness.org webbasierte Pilotanwendung in Ba- GIW-Kommission sind 23 Branchen- den-Württemberg in Betrieb genom- verbände mit einem starken Bezug Nutzern den Weg zu den staatlichen Kontakt: Lars Behrens BGR Report 37 Den tieferen Untergrund nutzen Mont Terri: Geophysikalische und geotechnische Charakterisierung von Tongestein Ton unter der Lupe Internationale Forschung im Tongestein des Schweizer Felslabors Mont Terri mischen, hydraulischen und gesteinsmechanischen Prozesse zu studieren. Die Behälter werden elektrisch beheizt, damit sie dieselbe Hitze wie hoch radioaktive Abfälle abgeben. Die BGR ist an diesem Versuch beteiligt und untersuchte beispielsweise im Vorfeld, wie der Tunnel die Eigenschaften des umgebenden Gebirges beeinflussen könnte. Die meisten Endlagerkonzepte sehen vor, den stark strahlenden Abfall für Hunderttausende von Jahren tief unter der Erdoberfläche in möglichst undurchlässigen Gesteinsformationen einzuschließen und so einen Sicherheitsabstand zur Biosphäre zu schaffen. Allerdings bleibt die Formation dabei nicht intakt, denn das errichtete Bergwerk verändert die Eigenschaften und den Zustand des Gebirges. Insbesondere in direkter Umgebung der Stollen und Tunnel ist mit Auflo- BGR-Mitarbeiter bei geowissenschaftlichen Messungen im Einlagerungstunnel im schweizerischen Felslabor Mont Terri. 38 ckerungen zu rechnen, durch die im Lauf der langen Lagerzeit Schadstoffe Die Suche nach einem sicheren Endlager für hoch radioaktive Abfallstoffe bezieht neben Salz auch Tongestein als potenzielles Wirtsgestein ein. Um Tongestein näher ergründen zu können, forschen Wissenschaftler seit einigen Jahren im internationalen Felslabor Mont Terri in der Schweiz. In aktuellen Experimenten untersuchen sie den Einfluss einer simulierten Einlagerung auf den Zustand des umgebenden Gesteins. in die Umgebung gelangen könnten. Ende 2014 begann im Felslabor Mont Nagra deponierte drei Dummy-La- Felslabor Mont Terri im Schweizer Terri im Schweizer Jura ein Einlage- gerbehälter in Originalgröße in ei- Jura. Der dort anstehende Opali- rungsversuch im Maßstab 1:1. Die nem eigens aufgefahrenen, 50 Meter nuston ist vergleichbar mit den For- Schweizer Endlagergenossenschaft langen Tunnelsegment, um die ther- mationen in denen die Schweiz selbst BGR Report Wie sich Tongestein bei Einrichtung und Betrieb eines Endlagers mit hochradioaktiven und Wärme entwickelnden Abfällen verhält, testen aktuell 15 Forschungsorganisationen aus acht Staaten im internationalen und Frankreich ihre Endlager er- zu können. Da Tongestein in der Re- richten wollen. Auch in Deutschland gel geschichtet aufgebaut ist, sind kommen ähnliche Tongesteine neben auch die physikalischen Eigenschaf- BGR-Faktenblatt: Tonund Tonsteinforschung Salz dafür in Frage. Die Versuche im ten entlang und senkrecht zu diesen Welche Eigenschaften zeichnen Gestein sind eine notwendige Ergän- Schichten verschieden, somit auch die Tongestein als Wirtsgestein für zung zu Laborexperimenten, denn hydraulische Barrierewirkung. die Endlagerung besonders aus? manche sicherheitsrelevante Eigen- Wie wird das Gestein „unter die schaft des Tongesteins ist von seiner Beim Einlagerungsversuch der Nagra Lupe“ genommen? Diese und Lagerung und Schichtung abhängig hat die BGR deshalb sechs, bis zu weitere Fragen beantwortet das und zeigt sich deshalb erst vor Ort. 14 Meter lange Erkundungsbohrun- BGR-Faktenblatt „Ton- und Ton- gen mit verschiedenen Orientierun- steinforschung“. Interessierte In Mont Terri setzen die Endlagerfor- gen abgeteuft und darin Messungen erhalten ferner eine kurze Über- scher hochauflösende geophysikali- durchgeführt. Dabei hat sich heraus- sicht über die Arbeit der BGR auf sche und geotechnische Methoden gestellt, dass die Durchlässigkeit in dem Gebiet der Ton- und Ton- ein. Die BGR hat die Messmethoden einer Zone von rund zweieinhalb Me- steinforschung für die Endlage- und -geräte, die sie für Forschungen tern rings um den Tunnel merklich rung hoch radioaktiver Abfälle. in Salz und Granit entwickelt hat, zu- erhöht ist. Wird der Tunnel jedoch Im Auftrag des Bundes bearbeitet sätzlich für den Einsatz im Tongestein mit Spritzbeton ausgebaut, verrin- die BGR die geotechnischen und angepasst. So wurde beispielsweise gert sich diese Zone auf anderthalb geowissenschaftlichen Fragen, die ein sogenannter Schlitzpacker ent- Meter. Auch Modellberechnungen mit dem Thema Endlagerung in wickelt, um die richtungsabhängigen haben diesen Einfluss hydromecha- Verbindung stehen. hydraulischen Eigenschaften des ge- nisch gekoppelter Prozesse im Tonge- schichteten Tongesteins untersuchen stein nachgewiesen. Zukünftig sollen BGR-Faktenblatt „Ton- und Tonsteinforschung“ zum Download: www.bgr.bund.de/faktenblatt-tonsteinforschung Messmethoden und -ausrüstung entsprechend fortentwickelt werden, um sie auch an anderen Lokationen einsetzen zu können. Kontakt: Dr. Kristof Schuster, Dr.-Ing. Hua Shao Schlitzpacker für die Bestimmung der hydraulischen Anisotropie, der richtungsabhängigen hydraulischen Eigenschaft des Tongesteins. BGR Report 39 Den tieferen Untergrund nutzen Langzeitsicherheit Morsleben: Bedeutung geologischer Prozesse Blick in die ferne Zukunft BGR-Experten unterstützen Untersuchungen zur Langzeitsicherheit des Endlagers Morsleben Bevor das Endlager stillgelegt werden kann, muss ein Planfeststellungsverfahren nach dem Atomgesetz durchgeführt werden. Dazu muss unter anderem eine Analyse zur Langzeitsicherheit des Endlagers vorgelegt werden. Nach der Stilllegung sollen die Radionuklide zuverlässig von der Umwelt ferngehalten werden, bis ihre Strahlung abgeklungen ist. Gemeinsam mit vier weiteren Projektpartnern erarbeiten Experten der BGR hierfür einen Katalog der unterschiedlichen Ereignisse und Prozesse, die im Endlagersystem nach einer Schließung ablaufen bzw. auf das System von außen einwirken können. Die gesamte Bandbreite möglicher geologischer, geotechnischer, klimatischer und chemisch-physikalischer Faktoren wird hierfür betrachtet. Ziel Quelle: Sabine Nestler (2013) ist es, herauszufinden, welche Fak- 40 toren auf den Endlagerstandort zukünftig einwirken werden, in welchen Abhängigkeiten sie zueinander stehen Tunnelförmige Eishöhle unter dem Nordenskiöldbreen, Spitzbergen, die durch Abfluss von Gletscherschmelzwasser an der Basis des Gletschers entstanden ist. Solche Verhältnisse hat es in vergangenen Kaltzeiten auch am Standort Morsleben gegeben. und mit welcher Wahrscheinlichkeit 1971 richtete die DDR im ehemaligen Salzbergwerk Bartensleben ein Endlager für schwach und mittel radioaktive Abfälle ein. Das Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde bis 1998 genutzt. Nun soll es stillgelegt bzw. verschlossen werden. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) hat die BGR und vier weitere Projektpartner mit Arbeiten im Rahmen der Langzeitsicherheitsanalyse für das ERAM beauftragt. bauend auf diesen Katalog werden BGR Report sie Auswirkungen auf die Sicherheit des Endlagers haben können. Aufanschließend Zukunftsszenarien entwickelt. Im Rahmen der Zusammenarbeit konzentrieren sich die BGR-Wissenschaftler auf die aktuelle geologische Situation und untersuchen unterschiedliche geologische Abläufe. Quelle: Sabine Nestler (2013) Gletscherspalte auf dem Harrietbreen, Spitzbergen, und Wüste. Bei der Prognose der zukünftigen Entwicklung des Endlagerstandortes muss auch geprüft werden, ob extreme klimatische Verhältnisse wie Vereisungen oder aride Klimabedingungen auftreten können. Die Wissenschaftler analysieren bei- ven Stoffe gefährden. Auch eine groß- landeis möglich ist, und ob dabei Ero- spielsweise den geologischen Aufbau flächige Hebung der Region nördlich sionsrinnen unter dem Eis entstehen des Salzgesteins und des umgeben- des Harzes oder die Möglichkeit einer können. Ein weiterer wichtiger Pro- den Gebirges. Die Dicke einzelner Gebirgsbildung in Norddeutschland zess ist das Auflösen von Salzgestein Gesteinsschichten, ihre relative Lage werden betrachtet. Eine starke He- durch das Grundwasser im Deckge- zueinander, das Gesteinsmaterial so- bung würde zu einer Abtragung der birge. Dieser Prozess kann zunehmen, wie die Durchlässigkeit der Gesteine oberen Deckgebirgsschichten führen, wenn der natürliche Grundwasser- für wässrige Lösungen und Gase und und im Verlauf einer Gebirgsbildung strom am Standort durch Schmelz- die Gesteinsspannung spielen dabei könnte letztlich auch das Endlager und Gletscherwasser verstärkt wird. wichtige Rollen. freigelegt werden. Jedoch sind Vulkanismus, starke Heraushebung und Der Katalog der Ereignisse und Pro- Auf diesen Ausgangszustand können Gebirgsbildung geologisch langfristig zesse liefert eine transparente Basis in Zukunft unterschiedliche geologi- nicht wahrscheinlich. für die Ableitung von Zukunftsszena- sche Ereignisse und Prozesse einwir- rien und für weitere Systemanalysen ken. Die Experten betrachten zum Auf Klimaänderungen zurückzu- zur Bewertung der Langzeitsicherheit Beispiel, ob sich ein Vulkan bilden führende Prozesse müssen ebenfalls des Endlagers. könnte oder in welcher Stärke Erd- berücksichtig werden. Zukunftspro- beben in der Region um Morsleben gnosen gehen von einer Abkühlung wahrscheinlich sind. Wenn dabei des globalen Klimas nach einigen Klüfte und Störungen in den Ge- zehntausend Jahren aus. Deshalb be- steinsschichten entstehen, könnte das werten die Wissenschaftler, ob eine den sicheren Einschluss der radioakti- Überdeckung des Endlagers mit In- www.bgr.bund.de/langzeitsicherheit Kontakt: Anke Christina Bebiolka BGR Report 41 Den tieferen Untergrund nutzen InSpEE: Informationssystem Salzstrukturen – Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potenzialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien (Wasserstoff und Druckluft) Speicherung regenerativer Energien Verbundprojekt untersucht das Speicherpotenzial in norddeutschen Salzstrukturen Norddeutschlands Salzstrukturen können als Zwischenspeicher für erneuerbare Energien dienen. Im Verbundprojekt InSpEE arbeiten Wissenschaftler derzeit an einem Überblick, welche der rund 700 Strukturen geeignet scheinen und wie viel Speichervolumen insgesamt zur Verfügung stehen könnte. Am Ende soll eine Datenbank Detailinformationen zu jeder einzelnen Struktur bereithalten. Leibniz Universität Hannover und der KBB Underground Technologies GmbH einen Überblick über die dafür geeigneten Salzstrukturen in Norddeutschland liefern. Salzformationen sind besonders geeignet für solche Speicher, denn sie sind dicht und mechanisch stabil. Überdies ist das Material chemisch nahezu inert gegenüber den meisten Stoffen. Mehr als Umrisse einer Salzstruktur in unterschiedlichen Tiefen. Zwischen 1 000 und 2 000 Metern Tiefe sind die nutzbaren Anteile und die realisierbaren Wasserstoff-Modellkavernen abgebildet. Quelle: KBB (verändert) 300 Speicherkavernen gibt es daher bereits in deutschen Salzstrukturen – sie nehmen 42 Mit der Energiewende hat sich und Nachfrage vermitteln Energie- vor allem Erdgas und -öl auf. Die Deutschland für den starken Ausbau speicherkraftwerke, die mithilfe des Hohlräume sind üblicherweise 300 der erneuerbaren Energien entschie- überschüssigen Stroms Druckluft oder bis 400 Meter hoch und 50 bis 60 den. Wind und Sonne sind aber keine Wasserstoff erzeugen und in Hohl- Meter im Durchmesser. Sie wurden regelmäßig nutzbaren Energiequellen räumen im geologischen Untergrund gezielt durch die Spülung mit Wasser und sie richten sich auch nicht nach speichern. Mit dem Verbundprojekt im Salzgestein – dem sogenannten der Nachfrage. Zwischen Angebot InSpEE wollen Forscher der BGR, der Solverfahren – erstellt. BGR Report Etwa 700 Salzstrukturen existieren im Norddeutschen Becken. Sie entstanden während der vergangenen 250 Millionen Jahre und bilden heutzutage ein riesiges unterirdisches Gebirge von großer Formenvielfalt. Welche Struktur sich für die Untertagespeicherung eignet und wie viel Druckluft oder Wasserstoff gespeichert werden kann, ist derzeit nicht klar. Das Webbasiertes Informationssystem mit kavernenbaurelevanten Daten für norddeutsche Salzstrukturen. Projekt InSpEE soll das ändern. Es ist Bereits erkundete Strukturen, in de- schaft muss dagegen im Tages- oder Teil der bundesweiten Forschungs- nen Bergwerke oder Kavernenspei- Wochenrhythmus in die Speicher initiative Energiespeicher und wird cher betrieben wurden und werden, ein- und ausgespeist werden. durch das Bundesministerium für lieferten Referenzwerte, damit poten- Wirtschaft und Energie finanziert. ziell nutzbare Anteile für derzeit nicht Auf diesen Grundlagen schätzt erschlossene Vorkommen abgeschätzt die KBB Underground Technolo- Rund 300 Strukturen haben einen werden können. In Kooperation mit gies GmbH das gesamte Energie- kriterienbasierten Auswahlprozess den Staatlichen Geologischen Diens- speicherpotenzial für Druckluft und überstanden und kommen für eine ten der Länder fertigte die BGR au- Wasserstoff in den norddeutschen nähere Untersuchung in Frage. Die ßerdem Tiefenschnittkarten an, damit Salzstrukturen ab. Am Projektende anderen waren entweder zu klein, die Ausdehnungen der Salzstrukturen wird es eine Datenbank geben, die lagen zu tief oder ihr Salz war nicht in genau der Tiefe fassbar wurden, in alle relevanten Informationen zu je- rein genug, um für Speicherkavernen der die Speicher geplant sind. dem Standort in einem öffentlich in Frage zu kommen. Weil aber auch zugänglichen Geoinformationssystem nicht alle Bereiche eines Salzstocks Am Institut für Geotechnik der Leib- enthält und Genehmigungsbehörden, für solche Hohlräume geeignet sind, niz Universität in Hannover wurden Wirtschaft und interessierter Öffent- entwickelten die Projektpartner ein die gebirgsmechanischen Anforde- lichkeit verfügbar macht. Verfahren, wie sie den inneren Auf- rungen neu berechnet. Erdgas- oder bau verschiedener Salzstrukturtypen Erdölkavernen werden in der Regel aufgrund der vorliegenden Informati- nur einmal im Jahr befüllt und wieder onen prognostizieren können. entleert. In einer stark auf erneuerba- www.forschung-energiespeicher.info Kontakt: Lukas Pollok re Energien fokussierten StromwirtBGR Report 43 Den tieferen Untergrund nutzen Überwachung der Standsicherheit des Pumpspeicherkraftwerks Waldeck II Strom aus der Kaverne BGR überwacht Standsicherheit des Pumpspeicherkraftwerks Waldeck II Luftbild der Speicherbecken Waldeck I und Waldeck II am Edersee in Hessen. Untersuchung des Spritzbetonausbaus im Firstbereich der Maschinenkaverne. Das Pumpspeicherkraftwerk Waldeck II am Ederstausee ist mit Ausnahme der Speicherbecken komplett untertage angelegt. Seit Errichtung des Kraftwerks 1969 ist die BGR für die gebirgsmechanische Überwachung der Kavernen und Stollen zuständig. Auch an der geplanten Erweiterung sind die Ingenieure der BGR beteiligt. Die beiden Pumpspeicherkraftwerke innerhalb kurzer Zeit abzugeben. Es nenenergie fließen nicht stetig und Waldeck I und II am Edersee bilden speichert überschüssigen Strom, der auch nicht unbedingt dann, wenn die zusammen den viertgrößten Pump- bei schwacher Nachfrage nicht ge- Stromkunden es wünschen. Daher speicherkomplex Deutschlands. Die braucht wird, um ihn bei Bedarfsspit- wächst die Bedeutung der Pumpspei- Wassermenge beider Speicherbecken zen schnell ins Netz einzuspeisen. cherkraftwerke für die Energiever- entspricht einem Energiegehalt von 44 sorgung: Sie können genau die nötige 3,9 Millionen Kilowattstunden. So Solche Speicherkapazitäten fehlen Pufferleistung bieten, um Angebot hoch ist ungefähr der Jahresstrombe- dem deutschen Netz noch, um es für und Nachfrage im Nach-Energiewen- darf von 1 500 Haushalten. Ein Pump- einen hauptsächlich aus regenerativen de-Strommarkt auszugleichen. speicherkraftwerk ist dazu gedacht, Energien bestehenden Strommix fit seine im Wasser gespeicherte Energie zu machen. Denn Wind- und Son- BGR Report Die beiden Pumpspeicherkraftwerke im hessischen Bergland entstanden cken fließt durch oberirdisch verlegte teme regelmäßig mit zielgerichteten allerdings zu einer Zeit, da noch nie- Rohre. Waldeck II ist vier Jahrzehnte geotechnischen Messungen kontrol- mand an die Energien von Wind und jünger und verfügt über mehr als die liert. Sonne dachte. Sie dienten und dienen dreifache Leistung von 460 Mega- als Spitzenlastkraftwerke, wenn be- watt. Bei diesem Kraftwerk rauscht Noch mehr Regelenergie zur Stabili- sonders viel Strom nachgefragt wird. das Wasser vom Oberbecken auf der sierung des Stromnetzes soll die vom Neu ist die zusätzliche Nutzung zur Kuppe des Peterskopfes durch eine Betreiber E.ON Kraftwerke GmbH Bereitstellung von Regelenergie, wenn Druckleitung innerhalb des Gebirges geplante Erweiterung des Pumpspei- Wind- und Sonnenenergie ausblei- in die Francis-Turbinen, die in einer cherkraftwerks liefern. Eine zusätzli- ben. Das ältere Waldeck I stammt aus gewaltigen Kaverne untergebracht che 300-MW-Pumpturbine in einer den frühen 1930er Jahren und ist von sind. separaten Kaverne und mit eigenen der konventionellen Art: Das Wasser zwischen den beiden Speicherbe- 3D-Modell der Maschinenkaverne mit Darstellung der Extensometer und Verformungen des Ausbaus. Wasserwegen wird die Leistung des Seit das Kraftwerk 1969 im Berg er- Kraftwerks spürbar erhöhen. Die Plä- richtet wurde, ist die BGR mit von ne liegen derzeit auf Eis, doch wurden der Partie. Sie beobachtet perma- 2011 bereits ein Sondierstollen und nent das Gebirge und den Ausbau eine Sondierkaverne nach der Neuen der Hohlräume, damit das Kraftwerk Österreichischen Tunnelbaumethode sicher betrieben werden kann. Ne- gebirgsschonend aufgefahren. Sie ben der 100 Meter langen, 54 Meter zeigen, dass die Untergrundverhält- hohen und 33 Meter breiten Maschi- nisse im Berg günstig sind und die nenkaverne überwacht sie die be- Erweiterung aus geologischer Sicht gleitenden Stollensysteme und das möglich ist. Die geomechanischen Wasserschloss, das dem Druckaus- Prozesse werden regelmäßig in den gleich beim Öffnen und Schließen Sondierbauwerken durch die BGR der Rohrleitung dient. erfasst und bewertet. Damit ist eine kontinuierliche Überwachung des Die Besonderheit der Hohlräume Gebirgsverhaltens von der Erkun- liegt nicht nur in ihrer Größe, son- dung bis zur Fertigstellung der Hohl- dern auch in der Art der Gebirgssi- räume und während des zukünftigen cherung: Die Konstrukteure kleideten Betriebes sichergestellt. Wann die sie einst mit Spritzbeton aus und si- Erweiterung des Pumpspeicherkraft- cherten sie zusätzlich mit Systeman- werks in Angriff genommen wird, ist kerungen. Wird das Gestein über die derzeit nicht absehbar. Gebirgsfestigkeit hinaus beansprucht, Maschinenkaverne während der Auffahrung mit kombiniertem Ausbau aus bewehrtem Spritzbeton und Systemankerung. kann sich das negativ auf die Siche- Kontakt: Christian Lege, rungssysteme und damit auch auf den Dr.-Ing. Jürgen Hesser Betrieb des Pumpspeicherkraftwerks auswirken. Deshalb werden die SysBGR Report 45 Den tieferen Untergrund nutzen Multifrac: Erschließung petrothermaler Geothermiereservoire Multiriss minimiert Bebenrisiko Konzeptstudie untersucht Verfahren für Geothermie im Kristallingestein Tiefliegende, undurchlässige Gesteinsschichten haben in Deutschland das größte Geothermiepotenzial. Für eine Gewinnung müssen allerdings Risse im Gestein erzeugt werden, was in Erdbebenzonen seismische Ereignisse oder Mikrobeben hervorrufen kann. In der Studie Multifrac untersuchte die BGR mit Partnern ein Konzept der Risserzeugung, das solche Bebenrisiken reduziert. die Erzeugung der Risse zu kleinen Beben. Im Baseler Fall beunruhigten die Beben die Anwohner so sehr, dass das Vorhaben abgebrochen werden musste. Die Konzeptstudie Multifrac hat für die sogenannte petrothermale Geothermie das alternative Multirisskonzept an einem Modell studiert. Angenommen wurden Bedingungen, wie sie in einem Granitkomplex in 5 000 Metern Tiefe herrschen. Für die geothermische Energiegewinnung aus dichten Gesteinen ist eine große Rissfläche notwendig. Es können aber auch viele kleine Rissflächen nacheinander erzeugt werden, wodurch eine effektivere Wärmegewinnung bei gleichzeitiger Reduktion eines Bebenrisikos möglich ist. Neben der BGR waren hieran die TU Bergakademie Freiberg und das Deutsche GeoForschungsZentrum in Potsdam beteiligt. Die Methode der multiplen Risse wird bereits bei der Erdgasförderung aus Sedimentlagerstätten eingesetzt. Im Unterschied zur Erdgasförderung wird für die Risserzeugung (Fracking) im kristallinen Gestein jedoch aus- Schema des unterirdischen Systems zur Erdwärmegewinnung durch multiple Risse. Kaltes Wasser wird in die obere Bohrung injiziert, erwärmt sich durch den Kontakt mit dem heißen Gestein entlang der Risse und wird als Heißwasser aus der unteren Bohrung gefördert. 46 schließlich Wasser ohne Zusatzstoffe verwendet. Die Rissflächen dienen dann als Wegsamkeiten für das Ther- Geothermie in tiefliegendem Kristal- ein europäisches Forschungslabor, malwasser und als Wärmetauscher, lingestein wird bereits seit langem in das 2008 als Kleinkraftwerk ans Netz über die dem Gestein Wärme entzo- Europa erforscht. Von 1987 an gab es ging. Hier wie auch im 150 Kilometer gen wird. im elsässischen Soultz-sous-Forêts entfernten Basel kam es jedoch durch BGR Report Im Projekt Multifrac konzentrierten die Ingenieure allerdings an den Rand sich die TU Bergakademie Freiberg des derzeit technisch Machbaren. und das GeoForschungsZentrum auf mechanische und hydraulische Pro- Die Erdgasindustrie hat verschiedene zesse während der Risserzeugung und Methoden entwickelt, um multiple im späteren Betrieb des untertägigen Risse im Untergrund zu erzeugen. Systems. Die BGR untersuchte da- Diese Verfahren können aber nicht gegen die technischen Herausforde- ohne weiteres auch in Tiefen von fünf rungen bei vertikalen und horizon- Kilometern eingesetzt werden, weil talen Bohrungen und dem anschlie- dort Temperaturen von mehr als 150 ßendem Fracking in fünf Kilometern Grad Celsius herrschen. Als die aus Tiefe. Prinzipiell ist es möglich, auch technischer Sicht sicherste Varian- in derart großen Tiefen horizontal te zur Risserzeugung wird die soge- in harten Granit zu bohren. Um die nannte Plug&Perf-Methode ange- abgelenkte und horizontale Bohr- sehen: Dabei beginnt die Risserzeu- lochsektion möglichst effektiv zu gung am Ende des Bohrlochs und erbohren, wird der Einsatz eines wird dann abschnittsweise fortgesetzt. „Rotary-steerable system“ empfoh- Jeder Abschnitt wird durch eine Art len. Es gewährleistet sowohl einen Stopfen – einem sogenannten „bridge guten Bohrfortschritt als auch einen plug“ – temporär nach oben abgedich- dass die Wasserinjektion ausreichend optimalen Verlauf der Bohrung. Der tet. Am Schluss der Operation müssen große Rissflächen erzeugt, um zwei große Durchmesser, den das Bohr- die Stopfen ausgefräst werden, um Horizontalbohrungen im Abstand von loch bei Geothermieanlagen auch in die Bohrung wieder komplett zu öff- einigen hundert Metern hydraulisch der Horizontalen besitzen muss, führt nen. Simulationsrechnungen ergaben, miteinander zu verbinden. So kann Schematischer Ablauf einer multiplen Risserzeugung mit der Plug&Perf-Methode. das thermale Wasser zwischen den Bohrungen zirkulieren. Da bei Operationstiefen von fünf Kilometern vielfach die Grenzen des derzeit technisch Möglichen erreicht werden, besteht so ein hohes Fehlschlagsrisiko. Das Multiriss-Konzept sollte daher zunächst in geringeren Tiefen angewendet und später gegebenenfalls auf große Tiefen übertragen werden. Simulation der Rissausbreitung (Höhe und Länge) bei einer Injektion von 5 000 Kubikmeter Wasser mit einer Injektionsrate von 50 Litern pro Sekunde in ein gering durchlässiges Gestein. Die blauen Ringe symbolisieren die zeitliche Entwicklung des Risses in 5 000 Metern Tiefe. Kontakt: Dr. Torsten Tischner BGR Report 47 Den tieferen Untergrund nutzen ULTimateCO 2: Understanding the long-term fate of geologically stored CO 2 Im Steinbruch nachgeschaut Übertägige Buntsandsteine liefern Informationen zur Klüftigkeit von CO2-Speichergesteinen Die Abscheidung und Speicherung von CO2 (CCS) gilt in Deutschland als Brückentechnologie für einen begrenzten Zeitraum. Das Treibhausgas Kohlendioxid soll aber dauerhaft von der Atmosphäre ferngehalten werden. Daher untersuchen die BGR und weitere EU-Partner die Speicherfähigkeit von Buntsandsteinen. Mögliche Wege für die Ausbreitung von Fluiden. ten, in denen es gespeichert werden soll, auch wirklich dicht sind. Für das EU-Projekt UltimateCO2 hat die BGR die Speichereigenschaften von Sandsteinformationen untersucht. Diese Gesteine kommen Auch wenn Deutschland langfristig ausstoßen, eingefangen, tief im Un- in Deutschland in erster Linie für eine CO2-arme Energieversorgung tergrund gespeichert und somit von CO2-Speicher in Frage. Sie sind zum anstrebt, werden fossile Kraftwerke der Atmosphäre ferngehalten werden. Beispiel in Rotliegend- und Bunt- noch lange am Netz bleiben. In dieser Voraussetzung dafür ist allerdings, sandsteinabfolgen zu finden. Exemp- Zeit könnte das Kohlendioxid, das sie dass die tiefen geologischen Schich- larisch wurden die lithologischen, mineralogisch-geochemischen und physikalischen Eigenschaften von Kernproben aus etwa 670 Metern Tiefe untersucht. Die Kerne stammen aus Formationen mit natürlichen Kohlendioxid-Vorkommen. Das CO2 entstand bei magmatischen Prozessen im oberen Erdmantel und stieg dann entlang von Kluftzonen auf. Die Kerne bieten die Möglichkeit, die natürlichen Produkte der Wechselwirkung zwischen Kohlendioxid, Formationswasser und Sandsteinen zu studieren. Die Untersuchungen der Kernproben aus den tiefliegenden Schichten geben Steinbruch im Badischen Bausandstein. 48 BGR Report jedoch keinen Aufschluss darüber, vermessen wurden. Die Gefügedaten wurden geostatistisch ausgewertet und in einem Gesamtmodell zusammengeführt, mit dem die Handmessungen ergänzt und abgesichert wurden. Mit der Software SKUA-GOCAD™ und dem Fracture Modeling Modul (FracMV™) von Paradigm® erstellten die Geologen in einem weiteren Arbeitsschritt ein geologisches 3D-Kluftmodell, mit dem die Porosität und Permeabilität des geklüfteten Gesteins und somit seine Transporteigenschaften bestimmt werden können. Entscheidend für die Laserscanner im Geländeeinsatz. Durchlässigkeit des Gebirges für Kohwie stark solche Gesteine von Rissen Dort untersuchten sie in einer Aqui- lendioxid und Fluide ist, ob die Klüfte und Klüften durchzogen sein kön- fer-Analogstudie das Kluftnetz. Im ein verbindendes Bruchnetz bilden nen. Deshalb besuchten die Experten Feld bestimmten die Geologen die und das Gestein die sogenannte Per- Steinbrüche des Mittleren Buntsand- räumliche Orientierung der Klüf- kolationsschwelle erreicht. Wichtig steins im Raum Gaggenau, Nord- te mithilfe von Gefügekompassen ist außerdem, wie rau die Oberflä- schwarzwald, die als repräsentativ und erfassten deren Abstände und chen der Klüfte sind und wie weit für die tiefliegenden Buntsandsteine Längen. Ergänzend kam ein 3D-La- sich diese öffnen. Um diese Infor- etwa im Oberrheingraben angesehen serscanner zum Einsatz, mit dem mationen zu erhalten, wurden wei- werden. die Aufschlüsse in ihrer Gänze exakt tere Feld- und Labormessungen an Kluftoberflächen mit unterschiedlichen optischen, geochemischen und mechanischen Verfahren durchgeführt, die das Kluftmodell ergänzen. Das Kluftmodell wird von anderen Verbundpartnern benutzt, um Szenarien zur Ausbreitung von CO2 in Sandsteinschichten zu simulieren. Kontakt: Dr. Franz May, Modell der gescannten Gesteinsoberfläche. Berechnetes 3D-Kluftmodell. Axel Weitkamp BGR Report 49 Den tieferen Untergrund nutzen CO2BRIM: Mehrstufige und regionale Charakterisierung potenzieller CO 2 -Speicherformationen unter besonderer Berücksichtigung von Soleaufstiegsrisiken – ein integrierter natur- und sozialwissenschaftlicher Ansatz Auf StakeholderWissen zurückgreifen Transdisziplinäres Projekt modelliert Risiken der Kohlendioxidspeicherung in salinaren Aquiferen noch in größerer Entfernung Salzwasser durch Schwachstellen im überlagernden Deckgebirge aufsteigen und im schlimmsten Fall oberflächennahe Trinkwasservorkommen verunreinigen. Wie sich das verdrängte Formationswasser im Untergrund verhält, ist daher eine Schlüsselfrage bei der Kohlendioxid-Speicherung in salinaren Aquiferen. An dem Projekt CO2BRIM, das diese Frage mit einem integrierten natur- und sozi- Wenn in Deutschland nach Speichergesteinen für Kohlendioxid gesucht wird, geraten schnell die sogenannten salinaren Aquifere in den Blick: tief liegende mit stark salzhaltigem Wasser gefüllte Formationen. Das Projekt CO2BRIM untersucht die Risiken, die mit der Einleitung des Gases in die Sole führenden Schichten einhergehen und wählt dazu einen transdisziplinären Ansatz. alwissenschaftlichen Ansatz verfolgt, sind, neben der BGR, das Institut für Wasserbau der Universität Stuttgart als Projektkoordinator und die DIALOGIK GmbH beteiligt. Die Geologen der BGR haben ein regionales 3D-Strukturmodell erstellt, das typische Charakteristika des geologischen Untergrundes in Nordwestdeutschland aufweist. Schon bei dieser Modellerstellung waren externe Interessenvertreter, sogenannte Stakeholder, mittels Experteninterviews und in Form eines Workshops eingebunden. Eine solche Beteiligung ist auf dem Gebiet der geologischen CO2-Speicherung Neuland. Vertreter Das geologische 3D-Strukturmodell der BGR wird für numerische Simulationen von CO2-Injektionsszenarien verwendet. Der Übergangsbereich zwischen Salzmauer und Nebengestein wird in den Szenarien als ein potenzieller Migrationsweg betrachtet. wissenschaftlicher Institutionen, von Behörden und Industrieunternehmen kommentierten anhand einer Prinzipskizze das im Bau befindliche 50 Tief gelegene, salzhaltiges Wasser füh- lerdings erhöht die Einleitung regi- Modell und markierten Schwäche- rende poröse Gesteine sind grund- onal den Speicherdruck im Gestein, zonen im geologischen Deckgebirge sätzlich ideal als Speichergestein für weil an der Injektionsbohrung das sowie mögliche Migrationspfade für große Mengen an Kohlendioxid. Al- Salzwasser verdrängt wird. So könnte das Formationswasser. BGR Report Tiefenlage der Oberfläche des Speicherhorizontes im Mittleren Buntsandstein. Der Speicherhorizont grenzt im Osten an eine lang gestreckte Salzmauer (Oberfläche Zechstein in blau). Dabei kristallisierte sich heraus, dass eingebaut. Das realistische 3D-Struk- schiedene CO2-Injektionsszenarien die externen Fachleute den Über- turmodell zeigt mit elf geologischen durchzurechnen. Die Auswertung der gangsbereich zwischen einer hoch Schichten den Aufbau des Unter- simulierten Speicherszenarien war aufragenden Salzmauer und dem grundes von der Zechsteinbasis bis zum Zeitpunkt des Redaktionsschlus- Nebengestein als einen potenziellen zur Erdoberfläche. Die Ausmaße des ses noch nicht erfolgt. Schon jetzt Migrationsweg ansahen. Außerdem Modells betragen 58 mal 39 Kilome- zeichnet sich aber ab, dass die Ein- machten sie auf Fehlstellen im oligo- ter bei einer Mächtigkeit von rund beziehung der Stakeholder zu einem zänen Rupelton aufmerksam, einer vier Kilometern. besseren Verständnis der Prozesse im in Norddeutschland weit verbreiteten geologischen Untergrund führt und Barriere zwischen hochgelegenem Für den Übergangsbereich zwischen die Kommunikation mit der Öffent- Süß- und tiefliegendem Salzwasser. Salzmauer und Speicherhorizont wur- lichkeit verbessern könnte. Diese Schwächezonen könnten eben- den in den Modellrechnungen aller- falls als Migrationsweg für die salzi- dings zum Teil hohe bis sehr hohe gen Wässer dienen. Werte für die Durchlässigkeit ange- Kontakt: Stefan Knopf nommen, die als rein theoretische Mit den Anregungen von außen ha- Annahmen aufzufassen sind, weil ben die BGR-Geologen schließlich ihr sie in der Natur so nicht auftreten Modell erstellt, das einen Sandstein- können. Diese Ansicht vertraten auch horizont im Mittleren Buntsandstein die externen Experten. Die Annah- als Speichergestein annimmt, der men stellten damit ein theoretisches eine Mächtigkeit von 20 Metern auf- Szenario dar, bei dem das Salzwasser weist. Der Speicherhorizont grenzt nahezu ungehindert aufsteigen kann. im Osten an eine Salzmauer. Weiter- Das Stuttgarter Institut für Wasserbau hin wurden Fehlstellen im Rupelton hat das Modell verwendet, um verBGR Report 51 Den tieferen Untergrund nutzen Tonmineralogische Prozesse in Barrieresystemen Suche nach der idealen Barriere BGR-Mineralogen erarbeiten Kriterien für EndlagerBentonite sehr stark auf und hält überdies wegen seiner Porenstruktur und Oberflächenladung Schadstoffe zurück. Das ist besonders wichtig, wenn die Lagerung in Gestein geplant ist, das Wasser führen kann. Auf Mülldeponien wird der Ton schon seit Jahrzehnten wegen seiner Quellfähigkeit eingesetzt, doch bei einem Endlager für hoch radio- Tiefe Gesteinsformationen gelten derzeit als am besten geeignet, um hoch radioaktive Abfälle sicher und dauerhaft zu lagern. Die Behälter sollen in einigen Endlagerbauwerken zusätzlich mit Bentonit umgeben werden, einem Ton, der besonders gut gegen Wasser abdichtet. An der BGR wird an der optimalen Zusammensetzung dieses Materials für verschiedene Endlagerkonzepte geforscht. aktiven Müll fehlen entsprechende In einer zwölfjährigen Studie hat die wahl des dafür am besten geeigneten oder weniger stark verdichtet wird. BGR die ersten Kriterien für die Aus- Typs erarbeitet. Das Material quillt Die Stabilität der Tonminerale und Erfahrungswerte bislang. Die Untersuchungen der BGR ergaben, dass manche Eigenschaften des Bentonits gesteuert werden können, indem das Rohmaterial bei der Produktion der Barriereelemente mehr damit der Barriere hängt aber von der Wahl des richtigen Bentonits ab. Er sollte keine oder nur wenig lösliche und/oder reaktive Komponenten besitzen, wie etwa organisches Material oder Schwefelverbindungen. Calcium-Bentonit ist dem Natrium-Bentonit überlegen, weil bei ihm die Erosionsgefahr geringer ist. Weniger Eisen in den Mineralen erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und die chemische Stabilität. Damit Lagerbehälter aus Eisen möglichst wenig angegriffen werden, sollten Tone mit hoher Schichtladungsdichte eingesetzt werden. Schematische Darstellung einer Multikomponentenbarriere und zehn wesentliche Faktoren für die Wahl des richtigen Bentonits. 52 BGR Report Kontakt: Dr. Stephan Kaufhold Vor Geogefahren schützen ARISE: Atmospheric dynamics Research InfraStructure in Europe Atmosphärischen Wellen auf der Spur Europäisches Forschungsprojekt misst die Dynamik in drei Stockwerken der Lufthülle Wettervorhersagen sind zwar ziemlich zuverlässig geworden, dennoch können sich die Meteorologen mit längerfristigen Vorhersagen oft irren. Schuld daran ist die Dynamik in der Atmosphäre, die Wettermodelle nicht ausreichend erfassen. Abhilfe will das europäische Forschungsprojekt ARISE schaffen. ersten Mal an einem Ort versammelt. Eine LIDAR-Station vermisst die Erdatmosphäre mit Lasern. Infraschallsensoren belauschen die Wellenbewegungen in der Lufthülle und Infrarotspektrometer verfolgen das sogenannte Nachthimmelsleuchten in 90 Kilometern Höhe. Bis an diese Obergrenze der Mesosphäre reichen die Messungen des Observatoriums. In 2014 wurden hier Wind- und Temperaturprofile erhoben und dann mit den Vorhersagen der Wettermodelle verglichen. Ergebnis: Die Modelle erfassten das Geschehen bis in 50 Kilometer Höhe im Bereich der Troposphäre und Stratosphäre recht gut, doch ab der Mesosphäre wurden sie zunehmend ungenau. Der Grund: Die Simulationen erfassten verschiedene atmosphärische Wellensysteme, die Dynamik in die Lufthülle bringen, nur schlecht. Dazu gehören die hauptsächlich horizontal mäandrierenden Rossby-Wellen und Schwerewellen, die vertikal die Luftdruckdaten der Infraschallmessstation IS26 im Bayerischen Wald (oben) und Variationen der spektralen Leistungsdichte (unten) in einem Zeitraum von 15 Jahren. Jahres- und tageszeitliche Veränderungen verdeutlichen die Stärke und Dauer von Tiefdruckzellen sowie das Auftreten von Windfeldern in der oberen Atmosphäre. Atmosphärenschichtung durchbrechen. Projekte wie ARISE sollen dazu dienen, dass diese Phänomene bei künftigen Messungen stärker berück- Das Projekt ARISE kombiniert Mes- und ist maßgeblich an der Auswer- sichtigt werden. sungen verschiedener Beobachtungs- tung großer Datensätze beteiligt. netzwerke. Die BGR steuert die Daten Am französischen Observatorium der Infraschallmessstationen bei, die Haute Provence, rund 100 Kilome- die Einhaltung des Kernwaffentest- ter nördlich von Marseille, sind alle Kontakt: Dr. Christoph Pilger, stoppvertrages (CTBT) überwachen drei ARISE-Messtechnologien zum Dr. Lars Ceranna http://arise-project.eu BGR Report 53 Vor Geogefahren schützen Georisiko Pakistan Erdrutschgefahren sichtbar machen BGR unterstützt pakistanischen Geologischen Dienst bei Gefährdungskartierung Erdrutsche gehören zu den am häufigsten auftretenden Geogefahren im nordpakistanischen Bergland. Konkrete Informationen gibt es jedoch kaum. Ein deutsch-pakistanisches Projekt hat jetzt in einem Beispielgebiet die Gefährdung durch Rutschungen abgeschätzt. entsprechenden Informationen sind nicht vorhanden. Daher hat die BGR mit dem pakistanischen Geologischen Dienst im Distrikt Mansehra ein Pilotprojekt gestartet. Der Bezirk in der nördlichen Khyber Pakhtunkhwa Provinz ist Schwerpunkt der deutsch-pakistanischen Entwicklungszusammenarbeit. BGR-Experten haben zusammen mit ihren einheimischen Kollegen die Erdrutsche kartiert und in eine Inventar-Datenbank eingepflegt. Die Daten flossen mit Informationen über die allgemeine Geologie und Tektonik, über die Landnutzung, die Vegetation und das Klima in eine Gefahrenhinweis-Karte über die Erdrutschanfälligkeit ein. „Jetzt sind wir soweit, für den Distrikt Quelle: Geological Survey of Pakistan (2013) die Risiken abschätzen zu können“, sagt Dr. Dirk Balzer, BGR-Arbeitsbereichsleiter im Fachbereich Gefährdungsanalysen, Fernerkundung. Dafür werden derzeit die geologischen Informationen über die Ge Unterbrechung der N15 Straße östlich von Paras, Distrikt Mansehra, in Pakistan durch eine Hangrutschung. Ein durch eine Hangrutschung zerstörtes Haus entlang der Straße Islamabad – Muzzafarabad in Pakistan. fährdung noch mit Daten über die Tiefeingeschnittene Täler mit steilen erhebliches Risiko für Menschen und führt und ausgewertet. Mit den Infor- Hängen, dazu der Monsun, der regel- Infrastruktur auf. mationen können die Gemeinden des mäßig sintflutartigen Regen bringt: 54 Bevölkerung, Siedlungen, Straßen oder Krankenhäuser zusammenge- Gebiets auch geologische Risiken in In Nordpakistan sind Erdrutsche an „Solche Risiken sind bislang nicht der Tagesordnung. Da die stark wach- berücksichtigt worden“, erklärt sende Bevölkerung immer größere BGR-Projektkoordinatorin Annet- Kontakt: Dr. Dirk Balzer, Flächen beansprucht, baut sich ein te Lisy. Der Grund ist einfach: Die Annette Lisy BGR Report ihrer Raumplanung berücksichtigen. Vor Geogefahren schützen MAGS2: Vom Einzelsystem zur großflächigen Nutzung Quelle: Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz, Landeserdbebendienst Rheinland-Pfalz. Unter gegenseitigem Einfluss? Verbundprojekt untersucht Seismizität in Geothermiefeldern Seismisches Netz um die Kraftwerke in Landau und Insheim. Prinzipskizze der drei Schwerpunkte in MAGS2. Im Süden von Bayerns Landeshauptstadt München und in der Südpfalz liegen die Geothermieprojekte nur jeweils wenige Kilometer auseinander. Im von der BGR koordinierten Verbundprojekt MAGS2 wollen die Wissenschaftler herausfinden, wie die seismische Aktivität in einer Region mit mehreren Anlagen überwacht werden kann. Erdbeben gehören zu den Begleit- der Geothermieprojekte Erdbeben eunternehmen weiterbetrieben wer- erscheinungen, die durch die Errich- mit bestimmten Bodenschwingge- den. Im südpfälzischen Arbeitsgebiet tung und den Betrieb von Erdwär- schwindigkeiten auslösen können. mit den Erdwärmekraftwerken in mekraftwerken ausgelöst werden Mit MAGS2 weiten die BGR und ihre Landau und Insheim wird das bereits können. „Entscheidend für die Ak- Projektpartner die Untersuchungen in MAGS errichtete, übergreifende zeptanz ist, dass wir wissenschaftlich jetzt auf Geothermiefelder aus, denn es seismische Netz genutzt. Hier sol- klar darlegen, ob es bei Mikrobeben ist unklar, ob sich benachbarte Projek- len genaue geologisch-tektonische bleibt oder ob eine Gefahr für Men- te gegenseitig seismisch beeinflussen. Modelle erstellt werden, mit denen schen und Gebäude bestehen kann“, Experten die räumliche Verteilung sagt der Geophysiker Dr. Ulrich Im Süden Münchens ist ein alle der Erschütterungen an der Erdober- Wegler von der BGR. Standorte umfassendes, gemeinsames fläche vorhersagen können. Sensornetz geplant, das die Aktivität Die Forscher gehen die Aufgabe mit im Untergrund überwachen, aber seismologischen Überwachungs- auch die Datengrundlage für Modelle netzen und mit probabilistischen für die probabilistische Gefährdungs- Kontakt: Margarete Vasterling, Gefährdungsanalysen an, die eine analyse liefern soll. Nach Projektende Dr. Ulrich Wegler Wahrscheinlichkeit abschätzen, mit soll das Netz von den Geothermi- www.mags-projekt.de BGR Report 55 Vor Geogefahren schützen Copernicus Dienst – Bodenbewegungen Deutschlands Bewegungsmelder in der Umlaufbahn ESA-Erdbeobachtungssatellit liefert Daten für bundesweite Bodenbewegungskarte Innerhalb des europäischen Erdbeobachtungsprogrammes Copernicus entwickeln die BGR und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit kleinen und mittelständischen Unternehmen eine Bodenbewegungskarte. Sie wird auf Daten der brandneuen ESA-Mission Sentinel-1 beruhen, deren erster Satellit im April 2014 startete. Geplant ist eine Karte, die Gebiete mit Bodenbewegungen in ganz Deutschland zeigt. Das DLR übernimmt dabei federführend die Verarbeitung der Satellitendaten, die BGR die Validierung, Kalibrierung und Verknüpfung mit bundesweit verfügbaren Geodaten. Für potenzielle Bewegungsgebiete werden dann zur Vertikale Bodenbewegungsraten an Elbe- und Wesermündung basierend auf Radar-Satelliten Daten. weiteren räumlichen Verifizierung beispielsweise Daten der TerraSar-X 56 Selbst im tektonisch meist ruhigen Deutschland stellen Bodenbewegungen eine Gefahr für Gebäude und Infrastruktur dar. Erdbeobachtungssatelliten liefern ganz neue Möglichkeiten, die Bewegungen der Erdoberfläche zu verfolgen. Die BGR plant die Erweiterung ihres Geoviewers so, dass diese Daten beispielsweise auf Karten abgebildet werden können. Mission herangezogen. Zurzeit wird Senkungen in Bergbauregionen, Erd- methoden überwacht. Satelliten tas- chende überregionale Darstellung für rutsche, Hebungen und Senkungen ten dagegen mit ihren Radarantennen ganz Deutschland generiert. in der Umgebung der Salzlager in ganze Landstriche in hoher räumli- Norddeutschland sind nur ein paar cher Auflösung und mit regelmäßigen Beispiele dafür, dass der Untergrund Wiederholungen ab. Mit Fernerkun- in Deutschland keineswegs unbewegt dungsmethoden wie der Persistent Kontakt: Dr.-Ing. Thomas Lege, ist. Einzelne Objekte wie Talsperren, Scatterer Interferometrie (PSI) lassen Dr. Michaela Frei Deiche oder Brücken werden daher sich daraus Bodenbewegungen für mit bodengebundenen Vermessungs- große Regionen ableiten. BGR Report eine Karte für ein Pilotgebiet in Niedersachsen erarbeitet, die noch auf den Daten des ERS1/2 Satelliten und auf TerraSAR-X Daten beruht. Sobald die Sentinel-Daten verfügbar sind, wird nach und nach eine entspre- www.bgr.bund.de/radarfernerkundung Entwicklungsländer unterstützen Zusammenarbeit mit afrikanischen Ländern im Rohstoffsektor Bergbau in Afrika BGR leistet Hilfestellung bei entwicklungsorientierter Gestaltung des Rohstoffsektors Afrikas Reichtum an Bodenschätzen bildet eine gute Grundlage für Entwicklung und Wohlstand. Die BGR unterstützt drei afrikanische Staaten dabei, ihre Verwaltung auf die nachhaltige Regulierung und Steuerung des Bergbausektors auszurichten. der nicht-metallischen Rohstoffe, In Burundi baut das Bergbauminis- bauprojekten ist das dritte Feld der Mauretanien erhält Hilfe bei der Di- terium mithilfe der BGR eine La- Zusammenarbeit. versifizierung des Bergbausektors, um gerstätten-Datenbank auf, die alle vor allem der Baurohstoffe, erfassen. Der Bausektor gilt gemeinhin als ein Motor für die wirtschaftliche Entwicklung. die Abhängigkeit vom konjunkturan- notwendigen Informationen für die Dem Bergbauministerium in Mosam- fälligen Eisenerzabbau zu verringern. Vergabe von Explorationslizenzen bik helfen die deutschen Experten, Die BGR berät daher die zuständigen zusammenführt. Zusätzlich ist ein seine technischen Kapazitäten und Behörden bei der Systematisierung digitales Bergbaukataster geplant, Entscheidungsgrundlagen bei der Ge- der geologischen Wissensbasis und das die staatliche Verwaltung der Ab- nehmigung neuer Bergbauprojekte zu der wirtschaftlichen Bewertung von baulizenzen effizienter machen wird. verbessern. Dadurch kann das Land Lagerstätten nichtmetallischer Roh- Investoren und den Betreibern des seinen Rohstoffsektor nachhaltiger stoffe. Außerdem sollen Informati- einheimischen Kleinbergbaus wird entwickeln und steuern. Daneben onsangebote für Investoren aufgebaut das Kataster mehr Rechtssicherheit soll das neu gegründete Geologie- und verbessert werden. bieten. Die Bewertung der Umwelt- und Bergbauinstitut des Landes mit verträglichkeit bei geplanten Berg- BGR-Unterstützung das Potenzial Kleinbergbau auf Zinnstein und Tantalit im Norden Burundis. Kontakt: Dr. Dirk Küster Kupfer-Tagebau bei Akjoujt in Mauretanien. BGR Report 57 Entwicklungsländer unterstützen Beratung der Nigerbeckenbehörde zum Grundwassermanagement BGR bereitet Mitarbeiter der Nigerbeckenbehörde auf die Zukunft vor Seit 1964 kümmert sich die Nigerbeckenbehörde (ABN, Grundwassermessungen an einem ÜberwaAutorité du Bassin du Niger) um das Wassermanagement chungsbrunnen in Niamey. im Einzugsgebiet des drittlängsten afrikanischen Flusses. Mit BGR-Hilfe baut die Behörde jetzt ein integriertes Grundwas- versorgung und wirtschaftliche Entwicklung. sermanagement auf. Der Niger ist die Lebensader für ei- zwischenstaatliche Organisation für Mit Schulungen für Mitarbeiter der nen großen Teil des Sahels. Sein topo- eine Harmonisierung der nationalen ABN und nationaler Fachbehör- graphisches Einzugsgebiet ist mit 2,2 Wasserpolitiken und ein nachhaltiges den sowie mit hydrogeologischen Millionen Quadratkilometern halb integriertes Wassermanagement in Grundlagenarbeiten legen die deut- so groß wie das Gebiet der Eurozone. der Region ein. schen Experten das Fundament für Rund 105 Millionen Menschen leben effektiven Grundwasserschutz. ZuDie BGR berät im Auftrag des Bun- sätzlich wurden grenzüberschreiten- Strom mit seinen Nebenflüssen ist desministeriums für wirtschaftliche de Regionen identifiziert, in denen zentral für die Wasserversorgung und Zusammenarbeit und Entwicklung die Grundwasserprobleme zu Konflik- die Wirtschaft. Die ABN setzt sich als ABN beim Aufbau eines umfassen- ten führen können. Im Pilotgebiet den, regionalen Niamey, der nigrischen Hauptstadt, Grundwasserma- wurde zudem ein Messnetz installiert, nagements, denn mit dem die Quantität und Qualität bisher lag der Fo- der Vorkommen überwacht werden kus der Behörde kann. BGR-Untersuchungen ergaben, auf den Oberflä- dass das Wasser an der Mehrzahl der chengewässern, Messstellen Niameys bakteriell belas- den Flüssen und tet war. Inzwischen sind vergleichbare Seen. Doch das Arbeiten im zweiten Pilotgebiet zwi- Grundwasser schen Benin, Nigeria und dem Niger wird zukünftig angelaufen. Quelle: Philip Dorian Schuler hier, verteilt auf neun Staaten. Der Die Wasserversorgung wird im Sahel häufig über einfache, kollektiv genutzte Handpumpen gewährleistet. 58 BGR Report wichtiger werden für die Wasser- Kontakt: Martin Jäger Quelle: Sven Menge Grundwasser rückt in den Fokus Entwicklungsländer unterstützen Bergbau in den ASEAN Ländern: die Länder Laos und Myanmar Potenzial für eine nachhaltige Entwicklung ASEAN-Staaten wollen Bergbauaufsicht aufbauen Die Staaten Südostasiens sitzen allesamt auf reichen Bodenschätzen, der Rohstoffsektor gehört zu den Hoffnungsträgern für die Entwicklung der zumeist noch sehr armen Länder. Die BGR unterstützt einzelne Länder der Südostasiatischen Staatengemeinschaft (ASEAN) beim Aufbau einer effektiven Bergbauaufsicht. Auf einem Workshop in der laotischen Hauptstadt Vientiane stellten Experten der Bundesanstalt und ihre Partner aus Laos, Vietnam und der Mongolei Projekte ihrer Kollegen aus anderen ASEAN-Staaten vor. Diese Projekte mit Schwerpunkt Bergaufsicht stehen allesamt vor vergleichbaren Herausforderungen. Gastgeber Laos modernisiert gerade mit deutscher Hilfe die Aufsicht über den Rohstoffsektor des Landes, um Dorf in Laos. ihn in nachhaltige und für die gesam- den Aufsichtsbehörden, ihre Ausrüs- bringen. Im Shan-Staat an der Grenze te Gesellschaft nützliche Bahnen zu tung mit dem notwendigen Material zu Laos und China sollen nachhaltige lenken. Der Bergbau erwirtschaftet und die Schaffung eines vernünftigen Strukturen für den dortigen Bergbau schon jetzt mehr als zehn Prozent des Regulierungsrahmens nach interna- aufgebaut werden. Auch hier steht Bruttoinlandsproduktes (BIP) und ist tionalen Standards. All das soll den die Schulung des Personals im Vor- nach dem Tourismus der zweitgrößte Rohstoffsektor nachhaltig entwickeln, dergrund. Devisenbringer. Bereits 2020 soll ein so dass sowohl Ökonomie als auch Fünftel des BIP aus dem Rohstoffsek- Umwelt profitieren. Ein vergleichba- tor kommen. res Projekt in Myanmar wird gerade Kontakt: Dr. Arne Hoffmann-Rothe begonnen. Das Land unternimmt Das Kooperationsprojekt zielt auf große Anstrengungen, die Wirtschaft die Qualifizierung der Mitarbeiter in nach Jahren der Isolation voranzuBGR Report 59 Entwicklungsländer unterstützen GERI: Globale entwicklungspolitische Rohstoffinitiative Nachhaltigkeit für mehr Wohlstand Entwicklungsinitiative für den Rohstoffsektor liefert bedarfsgerechte Konzepte rahmen, die vorliegende Infrastruktur sowie die Qualifikation von Arbeitskräften. Zielgruppen sind sowohl die mittelständische Industrie als auch Regierungen. Mit diesem Vorhaben sollen Entwicklungsländer bei ihren Reformanstrengungen im Rohstoffsektor unterstützt werden, um diesen Entwicklungs- und Schwellenländer sind bedeutende Rohstofflieferanten Deutschlands. Im Auftrag der Bundesregierung entwickelt die BGR gemeinsam mit der Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit (GIZ) Konzepte für die Etablierung einer nachhaltigen Rohstoffwirtschaft in Entwicklungsländern. Bereich für Investitionen attraktiver für die Entwicklungszusammenarbeit Weiterhin wird aktuell das Konzept im Rohstoffsektor entwickeln und in Enterprise around Mining (EAM) der Praxis testen. Die Initiative wird entwickelt, um eine strukturelle Wirt- im Auftrag des Bundesministeriums schaftsentwicklung in Bergbaure- für wirtschaftliche Zusammenar- gionen zu fördern. Dabei liegt der beit und Entwicklung umgesetzt. Sie Fokus auf einer Stärkung der regio- stärkt das entwicklungspolitische nalen Wirtschaft. Dem Engagement Engagement Deutschlands im Roh- internationaler kleiner und mittel- stoffsektor und unterstützt ressour- ständischer Unternehmen fällt dabei cenreiche Entwicklungsländer beim eine Schlüsselfunktion zu. Sie bele- Aufbau einer nachhaltigen Rohstoff- ben die Ausbildung von Fachkräften wirtschaft. Ein zentraler Aspekt ist und schaffen durch den Transfer von dabei, die Industrieunternehmen als Technologien zukunftsfähige Wirt- Schlüsselakteure des Sektors einzu- schaftsstandorte – auch jenseits des binden. Bergbaus. Einen speziellen Fokus Bergsicherheit – Minenarbeiter mit Sicherheitskleidung. 60 werden unter anderem der Rechts- zu machen. Das Vorhaben wurde an der Mining Indaba in Kapstadt im Februar 2015 vorgestellt und wird gemeinsam mit der Weltbank-Gruppe umgesetzt. richtet EAM zudem auf Baurohstoffe, Innerhalb von GERI wurde das Mi- die auch für die Entfaltung anderer Die Globale entwicklungspolitische ning Governance Assessment (MGA) Wirtschaftssektoren, beispielsweise Rohstoffinitiative (GERI) ist das Vor- konzipiert. Ziel des MGA ist die sys- im Wohnungsbau, von großer Bedeu- haben, mit dem die BGR und die tematische und umfassende Bewer- tung sind. Gesellschaft für internationale Zu- tung von Investitionsbedingungen sammenarbeit (GIZ) neue Konzepte im Rohstoffsektor. Berücksichtigt BGR Report Kontakt: Dr. Sven Renner Kernwaffenteststopp überwachen IFE14 - Integrated Field Exercise 2014 / Feldübung einer Vor-Ort-Inspektion Kein Test bleibt unentdeckt Feldübung der Kernwaffentestkontrolleure in Jordanien war erfolgreich Seit 1996 gibt es den Internationalen Kernwaffenteststoppvertrag. Überwachungsnetzwerke umspannen bereits die Erde und entdeckten so die nordkoreanischen Atomwaffentests 2006, 2009 und 2013. Tritt das Abkommen in Kraft, ermitteln Inspektorenteams im Verdachtsfall vor Ort. Im vergangenen Jahr gab es eine groß angelegte Übung für einen solchen Verdachtsfall. Experten der BGR waren mit dabei. Nach dem ersten Hubschrauberflug über das Inspektionsgebiet werden verdächtige Objekte oder Bereiche festgelegt, die von Inspektorenteams näher in Augenschein genommen werden. Auf der Basis dieser Ergebnisse werden weitere Messungen und Untersuchungen geplant. Inbetriebnahme einer seismologischen Station zur Erfassung von möglichen Nachbeben. Der Vorgang wird von einem staatlichen Vertreter des zu kontrollierenden Landes begleitet. „Die größte Herausforderung war sechs Jahren teil, die von der UN-Or- der Welt gezeigt, dass es absolut hoff- die Größe und Unzugänglichkeit des ganisation CTBTO (Organisation nungslos ist, eine nukleare Explosion Gebiets“, bilanziert der Geophysiker des Vertrages über das umfassende vor uns verbergen zu wollen“, ver- Nicolai Gestermann seinen Einsatz Verbot von Nuklearversuchen) in kündete CTBTO-Exekutiv-Sekretär als Inspektor zur Überwachung des dem haschemitischen Königreich ver- Lassina Zerbo nach Ende der Übung Internationalen Kernwaffentest- anstaltet wurde. Gestermann war als zufrieden. stopp-Vertrages in Jordanien. Zusam- einer von 40 Inspektoren sechs Wo- men mit seinem BGR-Kollegen Dr. chen lang vor Ort, um in der Wüste Rund 200 Experten waren an der Malte Ibs-von Seht und fünf weiteren östlich des Toten Meers die Fahndung Übung beteiligt, viele davon waren Deutschen nahm Gestermann 2014 nach einem unerlaubten Atomwaf- hinter den Kulissen für Planung an der ersten großen Übung IFE14 fentest unter möglichst realistischen und Logistik zuständig. In Jordani- (Integrated Field Exercise 2014) seit Bedingungen zu proben. „Wir haben en trafen die 40 Inspektoren auf ein BGR Report 61 Kernwaffenteststopp überwachen vergleichbar starkes Team, das die Vertreter eines zu kontrollierenden Staates spielte. „Und das haben sie wirklich überzeugend gemacht“, kommentierte Gestermann. In einem rund 1 000 Quadratkilometer großen Gebiet der jordanischen Wüste mussten die Inspektoren dann den Ort finden, an dem der vorgebliche Atombombenversuch stattgefunden hatte. Bei der Übung ließ man dafür drei kleine Sprengstoffpakete explodieren und setzte etwas radioaktives Edelgas frei. Die genaue Bestimmung der Position der seismologischen Stationen, wie sie hier von zwei Inspektoren ermittelt wird, ist die Grundvoraussetzung für die anschließende Auswertung der erfassten Bodenbewegungen, in denen sich Hinweise auf mögliche Nachbeben verbergen können. konnte unter den örtlichen Umstän- ter derzeit nur für diesen Ernstfall Die CTBTO-Mitarbeiter fahndeten den nicht installiert werden. Der Auf- üben, denn ihnen fehlt die Kontroll- mit einem eigens aufgebauten seismo- bau und Betrieb der Stationen war berechtigung. Der Vertrag ist noch logischen Netzwerk nach den Nach- sehr zeitintensiv und die Stationen nicht in Kraft getreten, weil acht Staa- beben der Explosionen und suchten zogen sehr viel Aufmerksamkeit auf ten mit kernwaffenfähiger Technolo- auf Kontrollflügen nach anderen ver- sich. Mit welcher Empfindlichkeit gie ihn noch nicht ratifiziert haben. dächtigen Hinweisen. Gestermann das so reduzierte Netzwerk Erschüt- war unter anderem für die Auswer- terungen registrierte wird derzeit Und so bleiben nur gemeinsame tung der seismologischen Daten ver- noch untersucht. Ein voll ausgebautes Übungen. Gestermann hat seine Aus- antwortlich – eine Aufgabe, der er Stationsnetz kann sehr kleine Erd- bildung zum CTBTO-Inspektor 2010 sich auch in seinem Hauptberuf bei beben mit einer Magnitude bis -2 begonnen. Seither haben sich die Teil- der BGR widmet. Dort ist der Geo- registrieren. nehmer des Programms mehrmals im physiker im Arbeitsbereich Monito- 62 Jahr zu Schulungen und kleinen Tests ring und Verifikation unter anderem Nachdem die Seismologen den Ort getroffen. Die letzte große Feldübung für die Überwachung der künstlich der „Kernwaffenexplosion“ ein- fand 2008 in Kasachstan statt, denn hervorgerufenen Erdbeben zustän- gekreist hatten, kamen Teams mit diese Veranstaltungen sind teuer und dig, die etwa die Erdgasförderung in speziellen Edelgasdetektoren zum aufwendig. Doch der Aufwand im Norddeutschland verursacht. Einsatz, die die radioaktiven Spu- vergangenen Herbst hat sich gelohnt. ren von Atomexplosionen aufspüren „Die gesamte Zusammenarbeit war Für das Seismometernetzwerk ließ können. „Es ist die Kombination aus ausgesprochen gut“, resümiert Nicolai die CTBTO eigens 30 Stationen aus mehreren Technologien, mit der wir Gestermann zufrieden. ihrem Hauptquartier in Wien ein- letztendlich einen Kernwaffentest fliegen. „Aufgebaut“, so Gestermann, nachweisen“, so Gestermann. Aller- Kontakt: Nicolai Gestermann, „haben wir dann letztlich 16.“ Mehr dings können die CTBTO-Mitarbei- Dr. Malte Ibs-von Seth BGR Report Ausblick Lebensgrundlagen erhalten | DENANA: Designkriterien für Nachhaltige Nanomaterialien Künstliche Nanopartikel Versuche sollen Mobilität im Boden klären Nanopartikel sind in vielen Berei- Designkriterien für nachhaltige Na- chen auf dem Vormarsch. Nanosilber nomaterialien entwickeln. etwa desinfiziert in Krankenhäusern Wände, unterdrückt in Hemden und Im Projekt untersuchen BGR-Ex- Socken Schweißgeruch und verhin- perten zusammen mit Kollegen der dert an Hausfassaden, dass sich Al- Leibniz-Universität Hannover und gen festsetzen. Welche Wirkung die weiterer Forschungseinrichtungen winzigen Teilchen in der Umwelt ent- am Beispiel von verschiedenen Nano- falten, wenn sie freigesetzt werden, partikeln, wie mobil diese in der Um- ist dagegen weitgehend unbekannt. welt sind. Die Forscher verfolgen in Erste Ergebnisse sollen noch dieses Das Verbundvorhaben DENANA Versuchen, ob die Partikel in ver- Jahr vorliegen. des Bundesministeriums für Bildung schiedenen Böden und Boden-Klär- und Forschung will entsprechende schlamm-Gemischen verbleiben oder Kontakt: Martin Hoppe, Erkenntnisse liefern und bis 2017 ins Grundwasser gelangen können. Dr. habil. Elke Fries Wechselwirkung zwischen einem Silbernanopartikel und einem Ferrihydrit. Lebensgrundlagen erhalten | FRESHEM: FREsh Salt groundwater distribution BY HELICOPTER ELECTROMAGNETIC SURVEY IN THE PROVINCE OF ZEELAND Hubschrauber misst Leitfähigkeiten BGR untersucht Salzgehalt des Grundwassers in der niederländischen Provinz Zeeland seln im Mündungsbereich wasserversalzung zu erstellen. der Schelde – klassisches BGR-Hubschrauber mit Messsystem. Küstenland, geprägt durch Der Hubschrauber schleppt bei jedem den intensiven Kontakt mit Messflug eine rund zehn Meter lange der Nordsee. Eine groß an- Elektromagnetiksonde und misst da- gelegte Flugkampagne mit mit die elektrische Leitfähigkeit des dem BGR-Hubschrauber Untergrundes bis in eine Tiefe von soll jetzt die Verteilung etwa 100 Metern. Die Leitfähigkeit von Süß- und Salzwasser von Wasser steigt mit dem Salzgehalt im zeeländischen Unter- an. So lassen sich die unterschied- grund kartieren. Hierzu lichen Salzgehalte im Grundwasser arbeitet die BGR mit den erkennen. Im Herbst 2014 fanden die niederländischenForschungs- ersten Flüge statt. Weitere sollen in Die niederländische Provinz Zee- instituten Deltares und TNO im Pro- land an der Grenze zu Belgien besteht jekt FRESHEM zusammen, um ein weitgehend aus Inseln und Halbin- dreidimensionales Modell der Grund- 2015 folgen. Kontakt: Dr. Bernhard Siemon BGR Report 63 Ausblick Lebensgrundlagen erhalten | Methan-Hintergrundwerte im Grundwasser Niedersachsens Natürliche Methankonzentrationen im Grundwasser Verbundprojekt ermittelt Hintergrundwerte für Niedersachsen natürlicherweise im Grundwasser ge- sens soll bis 2018 flächendeckend lösten Kohlenwasserstoffe sind daher die Konzentration der drei Gase im notwendig. Allerdings gibt es für das Grundwasser ermitteln. Im Herbst Bundesland Niedersachsen derzeit und Winter 2014 wurden an etwa 900 keine flächendeckenden Angaben zu Messstellen die ersten Proben genom- Die Erdgasförderung unter Einsatz Methan, Ethan oder Propan. Nur für men. Das Verbundprojekt von BGR, des Fracking-Verfahrens und die geo- einige Projektgebiete liegen Daten dem Landesamt für Bergbau, Energie thermische Energiegewinnung sind vor. Untersuchungen aus Großbri- und Geologie und dem Niedersäch- nicht zuletzt umstritten, weil eine tannien und den USA zeigen jedoch, sischen Landesbetrieb für Wasser- Gefährdung des Grundwassers durch dass die Gehalte örtlich sehr unter- wirtschaft, Küsten- und Naturschutz aufsteigende Gase oder andere Fluide schiedlich sein können. veröffentlicht die Daten über den Rund 900 Messstellen des Grundwasserüberwachungsnetzes Niedersachsen sind für die Analyse der gelösten Kohlenwasserstoffe vorgesehen. befürchtet wird. NIBIS-Kartenserver. Das Projekt Methan-Hintergrund- Umfassende Informationen über die werte im Grundwasser Niedersach- Kontakt: Dr. Stefan Schlömer Lebensgrundlagen erhalten | HYMDAS: Hydrogeological Monitoring – Database & Analysis System Maßgeschneiderte Lösungen Modulares Expertensystem für das Grundwassermanagement des modularen Expertensystems und kann an die Anforderungen und HYMDAS begonnen, mit dem ein Möglichkeiten der Partner vor Ort solches Vorgehen umgesetzt werden angepasst werden. Die langjährige kann. Es besteht aus einer zentralen Erfahrung hat gezeigt, dass sich diese Datenbank, in der alle relevanten Systeme nur so erfolgreich etablieren Modernes Grundwassermanage- Informationen qualitätsgesichert ab- lassen. Der Arbeitsaufwand hierfür ment kommt nicht ohne die kom- gelegt werden, und einer grafischen soll künftig weiter sinken, indem das binierte Auswertung von Daten aus Benutzeroberfläche für den leichten System modularisiert, Quellcodes verschiedenen Messnetzen aus. Eine Umgang mit diesen Daten. wiederverwendet und Lösungen für Modul-Piktogramme: Die Anwendung entsteht durch eine Kombination und Anpassung vorgefertigter Module. zielgerichtete Strategie zur Erhebung, 64 die automatische Anpassung der Be- Verarbeitung und Auswertung die- Das Expertensystem soll innerhalb ser Informationen ist daher wichtig. von Projekten der technischen Zu- Die BGR hat mit der Entwicklung sammenarbeit eingesetzt werden BGR Report nutzeroberfläche entwickelt werden. Kontakt: Martin Blümel Ausblick Rohstoffversorgung sichern | Deutsche Rohstoffagentur – Rohstoffmonitoring Informationen für Unternehmen Rohstoffmonitoring bietet Hilfen zur Einschätzung der Märkte Deutschland ist von Rohstoffimpor- hen für die wichtigsten mineralischen Geboten werden regelmäßige Ana- ten abhängig. Die Deutsche Roh- Rohstoffe. lysen der Angebotskonzentration stoffagentur (DERA) in der BGR Ziel ist es, deutsche Unternehmen Rohstoffe sowie der mittel- bis lang- für Preis- und Lieferrisi- fristigen Nachfrage. Der monatlich ken zu sensibilisieren und veröffentlichte Preis- und Volatili- ihnen zu helfen, passende tätsmonitor spiegelt die aktuellen und Ausweichstrategien zu ent- historischen Preisentwicklungen wi- wickeln. Die Produkte des der. Für einzelne potenziell kritische Monitorings sind auf den Rohstoffe erarbeitet die DERA detail- Internetseiten der DERA lierte Risikoanalysen. Quelle: DERA-Rohstoffliste 2014 beobachtet daher das Marktgesche- auf den Märkten für mineralische verfügbar. Außerdem führt sie Rohstoffdialoge und Industrieworkshops Länderkonzentration und gewichtetes Länderrisiko der Bergwerksförderung für das Jahr 2012 – Grüner Bereich: geringes Risiko, gelber Bereich: mittleres Risiko, roter Bereich: erhöhtes Risiko. www.deutsche-rohstoffagentur.de/ rohstoffmonitoring zur Information interessierter Unternehmen Kontakt: Dr. Martin Schmitz, durch. Sonja Göcke Rohstoffversorgung sichern | Secondary Mining – Gewinnung strategischer Elemente Kooperation mit Chile Experten wollen Wertstoffe aus Bergbauhalden gewinnen Ausfällungen von Mobilisaten auf der Haldenoberfläche: Eisenhydroxide (rötlich) und Kupfersulfate (blau, weiß). geringen Gehalten. Mit dem Projekt geochemisch geschehen. Als zweiten SecMinStratEl will ein deutsch-chile- Schritt will man geeignete Aufberei- nisches Konsortium, an dem die BGR tungsverfahren entwickeln. Abschlie- beteiligt ist, diese Schätze heben. ßend soll der Rest langfristig sicher gelagert werden. Auf diese Weise wäre An einigen Abraumhalden wollen ein großes Umweltproblem des Landes Chile ist der größte Kupferproduzent die Projektpartner – darunter auch gelöst. der Welt. Täglich werden in dortigen chilenische Bergbauunternehmen – Tagebauen Millionen Tonnen Erz demonstrieren, wie die Wertstoffe abgebaut und, wenn das Metall her- aus dem Haldenmaterial gewonnen ausgelöst ist, auf Halden deponiert. werden können. Zunächst müssen Kontakt: Dr. Dieter Rammlmair, Dieser Abraum ist jedoch keineswegs dafür die Halden auf ihre Struktur Wilhelm Nikonow wertlos, sondern enthält viele weitere und Zusammensetzung hin untersucht interessante Elemente – wenn auch in werden. Das soll geophysikalisch und www.bgr.bund.de/SecMinStratEl BGR Report 65 Ausblick Den tieferen Untergrund nutzen |BASAL: Verbreitung und Eigenschaften flach lagernder Salzschichten in Deutschland Flach lagernde Salzformationen BGR aktualisiert die geologischen Daten Für die Endlagerung hoch radioakti- wie zur Tiefenlage der Steinsalzfolgen. ver Abfälle werden weltweit die möglichen Wirtsgesteine Salz, Tonstein und Bis Ende 2019 werden ergänzende Granit untersucht. Im Projekt BASAL Informationen über Verbreitung und vervollständigt und aktualisiert die Zusammensetzung, die geologischen BGR im Auftrag des Bundesminis- Lagerungsverhältnisse sowie die end- teriums für Wirtschaft und Energie lagerrelevanten Eigenschaften der die Informationen zu flach lagernden Salzgesteine zusammengetragen. Ne- Salzschichten in Deutschland. ben mineralogisch-geochemischen Untersuchungen werden auch geo- Im Dezember 2014 erschien ein erster mechanische Laborversuche und Mo- Zwischenbericht, in dem alle flach lagernden Salinarformationen anhand von Verbreitungskarten und charakte- dellberechnungen zur Endlagerung in Starobinsker Lagerstätte in Belarus – flach lagernde, rhythmisch aufgebaute Salzschichten. ristischen Bohrungsaufschlüssen dar- neu zusammengestellte Angaben zum gestellt werden. Zusätzlich enthält er Aufbau und zu den Mächtigkeiten so- flach lagernden Salzschichten durchgeführt. Kontakt: Dr. Jörg Hammer Den tieferen Untergrund nutzen | Untersuchungen von Gesteinseigenschaften im Labor Neue Aufgaben für Ingenieure Prüfmaschine für Tongesteine wird entwickelt 66 Tonstein-Prüfkörper: Sandige Fazies des Opalinuston aus dem schweizerischen Mont Terri Untertagelabor mit einem Durchmesser von zehn Zentimetern. Die zunehmende Bedeutung der Ton- eine Anpassung der inneren Druck- gesteinsforschung für die Industrie zelle an die Größe des Prüfkörpers stellt die Wissenschaftler der BGR minimiert und die Temperatur durch vor neue Herausforderungen. Das Peltier-Elemente gesteuert. Drei inei- rungen oder Bewegungen das Volu- gesteinsphysikalische Labor der BGR nander laufende Zylinder garantieren men der Messzelle nicht verändern. entwickelt daher eine neue Triaxi- eine Volumenkonstanz der Zelle bei alprüfmaschine, um Tongesteine axialen Verformungen. Ein Druck- Für die Entwicklung der Volumen- vielseitiger und genauer testen zu gleichgewicht zur äußeren Druck- messzelle sucht die BGR derzeit einen können. zelle verhindert, dass sich die innere Partner, bevorzugt im universitären Messzelle bei Änderungen des Man- Bereich. Die Prüfmaschine soll 2016 Herzstück ist eine Volumenmesszelle, teldrucks verformt. Eine weitere He- einsatzbereit sein. die Störeinflüsse auf die Volumen- rausforderung sind die Dichtungen: messung systematisch reduziert. So Sie dürfen die Messungen nicht durch wird das Flüssigkeitsvolumen durch Reibung stören und bei Druckände- BGR Report Kontakt: Dr. Werner Gräsle Ausblick Den tieferen Untergrund nutzen |TUNB: Potenziale des unterirdischen Speicher- und Wirtschaftsraumes im Norddeutschen Becken Den Untergrund im Blick Strukturgeologisches 3D-Modell des Norddeutschen Beckens in Arbeit Becken erarbeiten. Das Projekt TUNB Flächen sowie Störungen und Salz- soll eine bessere Informationsgrund- strukturen umfassen und die von den lage für die steigenden Nutzungs- Bundesländern erstellten Teilmodelle ansprüche an den Untergrund liefern. nahtlos und konsistent integrieren. Neben die Kohlenwasserstoffförde- Perspektivisch sollen Angaben zu rung und -speicherung tritt die Geo- Volumina und Gesteinseigenschaf- thermie. Interessant ist jedoch vor ten hinzukommen, damit Nutzer die allem das Speicherpotenzial des tie- erforderlichen Informationen für die Die geologischen Dienste der nord- feren Untergrundes, zum Beispiel für Potenzialbewertung gleich aus dem deutschen Bundesländer und die erneuerbare, mithilfe von Wind oder Modell ableiten können. BGR werden in den kommenden auch Sonne gewonnener Energie. Kontakt: Dr. Gabriela von Goerne, sechs Jahren ein dreidimensionales strukturgeologisches Modell des tiefe- Das Modell wird bis zu dreizehn ren Untergrundes im Norddeutschen der markantesten stratigrafischen Dr. Christian Müller Den tieferen Untergrund nutzen | Computertomographie für die Strukturanalyse von Tongesteinen Unsichtbares sichtbar machen Computertomograph bildet Belastungsversuche ab Tongesteine bestehen meist aus ver- Festigkeitsversuches verändern. Mit Deshalb entwickeln die BGR-Experten schiedenen Tonmineralen mit ei- bloßem Auge und von außen sind die eine spezielle triaxiale Gesteinsprüf- nem Korndurchmesser unter 0,002 winzigen Minerale und strukturel- zelle, die auch für Röntgenstrahlung Millimetern. Sie sind damit in ihrem len Veränderungen im Gestein nicht durchlässig ist. Damit kombinieren Aufbau und mechanischem Verhalten sichtbar. sie eine Gesteinsprüfmaschine und komplexer als beispielsweise Salzge- einen Computertomographen. Der steine. Unter Belastung laufen Computertomograph bildet die in ihnen auch kompliziertere in der Probe ablaufenden, ge- petrophysikalische Prozesse ab. steinsphysikalischen Prozesse zeitgleich ab. Eine Bildauswer- Wissenschaftler der BGR tung macht Veränderungen im wollen im gesteinsphysikali- Gesteinsverband, zum Beispiel schen Labor der BGR heraus- Risse, sichtbar. finden, wie sich die Struktur und der Zusammenhalt von Tongesteinen im Verlauf eines 3D-Risssystem in einem Tongesteins-Prüfkörper mit einem Durchmesser von 100 Millimetern und einer Länge von 180 Millimetern (a). 3D-Karbonatpartikel-Verteilung in einem Tonstein. Die Probengröße beträgt 2,5 x 2,5 Millimeter (b). Kontakt: Dr. Annette Kaufhold BGR Report 67 Ausblick Geowissen entwickeln und vernetzen | Integriertes Wasserressourcenmanagement: Kopplung von Entscheidungssystemen und Grundwassermodellen Entscheidungshilfe für Wassermanager Programmpaket koppelt Planungssoftware mit Grundwasserströmungsmodell gestützte Entscheidungsunterstüt- Jahren beteiligt ist. Es verbindet die zungssysteme liefern den zuständigen Planungssoftware WEAP des Stock- Institutionen die dafür notwendigen holm Environment Institute mit dem Informationen. Sie kombinieren Pla- dreidimensionalen Grundwasser- Schematische Darstellung der WEAP-MODFLOW Kopplung. nungssysteme für die Entwicklung strömungsmodell MODFLOW des von Wasserbedarf und -versorgung US-amerikanischen Geologischen Die Menschheit deckt weltweit ihren mit Grundwasserströmungsmodel- Dienstes. Die Schnittstelle zwischen Wasserbedarf zu mehr als 50 Prozent len, die das Ressourcenverhalten im beiden Komponenten soll jetzt so aus Grundwasservorräten. Damit Untergrund abbilden. erweitert und verallgemeinert wer- diese Vorkommen nachhaltig, also den, dass künftig auch andere Grund- dauerhaft, genutzt werden können, Ein solches gekoppeltes System ist wasserströmungsmodelle eingesetzt müssen die zur Verfügung stehenden das weitgehend frei verfügbare Pro- werden können. Mengen realistisch abgeschätzt und grammpaket, an dessen Entwick- bewirtschaftet werden. Computer- lung und Anpassung die BGR seit Kontakt: Dr.-Ing. Sara Ines Vassolo Polarregionen erforschen | CASE: Circum-Arctic Structural Events Expedition CASE 17 Geologie Spitzbergens verrät viel über die Arktis anderbrach. Dabei entstand unter Auf Spitzbergen finden sich auch anderem der Arktische Ozean. „Für Gesteine, die repräsentativ für die die Wissenschaft ist die Inselgruppe angrenzende Barentssee sind. Eine daher ein Schlüsselgebiet für die geo- zweite Gruppe wird daher an der logische Entwicklung der Arktis“, so Südküste des Eisfjords im Zentrum Dr. Karsten Piepjohn. der Insel Sedimentproben nehmen, mit denen das Potenzial an Erdöl er- 68 Er wird im Sommer 2015 die mittelt werden kann. Die Barentssee Für vier bis acht Wochen schlagen Geologen an den einsamen Küsten des Eismeeres ihre Camps auf wie hier am Isfjorden/Spitzbergen im Sommer 2012. BGR-Expedition CASE 17 leiten. ist gleichzeitig ein lokaler Schwer- Eine Gruppe von Geologen wird im punkt des PANORAMA-Projektes äußersten Nordosten Spitzbergens (Potenzialanalyse des europäischen Fast 250 Millionen Jahre lang lag die Entstehung des kaledonischen Nordmeeres und angrenzender Rand- Spitzbergen im Zentrum des Groß- Grundgebirges genauer erkunden, die meere der Arktis) der BGR. kontinents Laurasia, bis dieser vor vor 550 Millionen Jahren die Bildung etwa 125 Millionen Jahren ausein- von Laurasia einleitete. BGR Report Kontakt: Dr. Karsten Piepjohn Ausblick Geowissen entwickeln und vernetzen | Vermessung des Gamma-Spektrums der obersten Bodenschichten aus der Luft Mithilfe von Gammastrahlen Bodenkunde im Hubschrauberflug Mit modernen Sensoren kann man Einsätze des BGR-Hubschraubers per Hubschrauber oder Flugzeug im lössreichen rheinischen Vorge- große Gebiete in relativ kurzer Zeit birge westlich von Bonn und in der vermessen. Der Helikopter der BGR sandigen Uckermark nördlich von hat seit Mai 2013 ein neues Gamma- Berlin dienten jetzt der Erprobung. strahlenspektrometer an Bord, das die Die Vermessungsflüge sollen klären, Art des Gesteins an der Erdoberfläche bestimmt. Das geschieht mithilfe der für welche Fragestellungen die Infor Der BGR-Hubschrauber Sikorsky im Einsatz. energiereichen Gammastrahlung, die mationen ausreichen, die mit einem Hubschraubermessflug gesammelt natürlich vorkommende strahlende den sind sie dagegen oft anzutreffen. werden können, und wofür zusätzli- Isotope von Kalium, Uran und Thori- Der Sensor kann so zusammen mit che Untersuchungen am Boden nötig um aussenden. Sandige Böden haben anderen Instrumenten sehr schnell sind. zum Beispiel wenig von diesen soge- einen Überblick über die Bodenarten nannten Radionukliden, in Tonbö- liefern. Kontakt: Dr. Annika Steuer Geowissen entwickeln und vernetzen | Boden-Atlas Deutschland Boden-Atlas Deutschland Deutschlandweite Übersicht gedruckt und im Netz die BGR derzeit erarbeitet. Die darin ziertes Bild der Gegebenheiten im enthaltenen Informationen werden Untergrund auf dem gegenwärtigen mithilfe thematischer Karten für ein Stand der Wissenschaft. breites Publikum aufbereitet. Das gedruckte Werk wird zukünftig Der Leser findet geowissenschaft- auch um ein Atlas-Informationssys- liche Karten mit Erläuterungen zu tem ergänzt, eine Internetanwendung, den Faktoren der Bodenbildung, zu die immer die aktuellsten Daten ent- den Böden Deutschlands und zu ih- hält und auf neuesten Methoden ba- rem Wasserhaushalt. Darüber hinaus siert. Der Bodenatlas Deutschland ist beschäftigt sich der Atlas mit dem ein zentraler Beitrag der BGR zum Nach wie vor fehlt in Deutschland Boden als Grundlage für die Land- Internationalen Jahr des Bodens 2015. ein das gesamte Land umfassendes wirtschaft, mit seinen Gefährdungen Kartenwerk mit bodenkundlichen und Empfindlichkeiten sowie mit Informationen. Diese Lücke schließt Nähr- und Schadstoffen. Ziel ist ein der Bodenatlas Deutschland, den möglichst detailliertes und differen- Gliederung - Bodenatlas Deutschland. Kontakt: Klaus Kruse BGR Report 69 Menschen & Projekte Kriterien für ein Endlager Die Bundesregierung hat die Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe 2013 ins Leben gerufen. Wissenschaftler, Verbandsvertreter und Politiker sollen dort gemeinsam Kriterien für die Endlagersuche erarbeiten. Dr. Volkmar Bräuer, Leiter der BGR-Fachabteilung „Unterirdischer Speicher- und Wirtschaftsraum“, berät als ständiger Gast die Kommission bei geowissenschaftlichen Fragen. mer wieder sogenannte Expertenan- Womit ist die Kommission im Fragen, zum Beispiel die Mächtigkeit schläge unterbreiten. Nun ist jahrelang Einzelnen beauftragt worden? der Wirtsgesteine für die Endlage- auf diesem Gebiet nicht viel passiert. rung. Das können Salz, Ton oder kris- Daher glaube ich, dass die Arbeit der talline Gesteine wie Granit sein. Zu Kommission noch bis 2016 laufen den sozialwissenschaftlichen Kriteri- wird. Bis zum Jahr 2031 soll ja dann en zählen zum Beispiel gesellschaftli- ein Standort ausgewählt sein. Auch che und wirtschaftliche Aspekte wie das könnte länger dauern. Wir dürfen Infrastrukturmaßnahmen. die Frage des gesellschaftspolitischen hörungen, wo wir die Kommission in geowissenschaftlichen Fragen beraten. Wie schätzen Sie die Erfolgsaussichten der Kommission ein? Die Kommission soll der Bundesregierung bis Ende dieses Jahres ihre Vor- Dialoges dabei nicht vergessen: Wie Wie wird die Öffentlichkeit in die werden die Menschen in den betroffe- Dr. Volkmar Bräuer berät als ständiger Gast die Endlagerkommission der deutschen Bundesregierung. Beschlüsse einbezogen? nen Gemeinden später reagieren? Das Interessierte können die Sitzungen ist zeitlich schwer einschätzbar. Einer der Schwerpunkte der Kom- Anfang bis Ende mitverfolgen. Das ist Woran arbeiten Sie zurzeit? mission ist es, Kriterien für ein neues nötig, um eine Transparenz herzustel- Aktuell arbeiten wir an Untersuchun- Standortauswahlgesetz, kurz Stand- len. Alle Materialien und Protokolle gen zu den Endlagern Asse, Mors- AG, zu entwickeln. Hierbei steht zu- sind über die Internetseite einsehbar. leben und Konrad. Darüber hinaus nächst die Frage im Raum, ob eine Die Kommission hat zudem eine Ar- beschäftigen wir uns unter anderem Endlagerung hoch radioaktiver Ab- beitsgruppe gegründet, die sich mit mit der Struktur von Wirtsgestei- fälle in tiefen geologischen Schichten der Frage einer generellen Beteiligung nen und erheben wichtige Daten für erfolgen soll oder auch andere Ent- der Öffentlichkeit auseinandersetzt. spätere Auswahlkriterien. Und nach sorgungswege in Betracht kommen. Dabei geht es nicht nur um Informa- der Arbeit für die Kommission wird tion, sondern auch um einen Dialog. die BGR die Regierung während der der Kommission live vor Ort von Welche Kriterien spielen bei der 70 Suche nach einem Endlager weiterhin Standortauswahl eine Rolle? Welche Aufgaben hat die BGR als beraten, geowissenschaftliche Unter- Wir unterscheiden im Wesentlichen ständiger Gast der Kommission? suchungen durchführen, bewerten zwischen geowissenschaftlichen und Unser BGR-Präsident und ich neh- und beurteilen. sozialwissenschaftlichen Kriterien. men an allen Sitzungen der Kom- Die geowissenschaftlichen Kriterien mission teil und bringen bei Bedarf beziehen sich auf sicherheitsrelevante unsere Beiträge ein. Es gibt auch im- BGR Report www.bundestag.de/endlagerkommission Menschen & Projekte Energie aus Schiefergestein Fracking heißt die Methode, um Schiefergas zu gewinnen. Der Begriff ruft regelmäßig Anhänger und Gegner dieser Technologie auf den Plan. Der Geophysiker und Präsident der BGR Professor Dr. Hans-Joachim Kümpel erklärt, was es mit Fracking auf sich hat. diese Tiefenfluide nicht in höhere Kann Fracking Erdbeben auslösen? Stockwerke des Untergrundes auf- Bisherige Daten über den Zusam- steigen. Ohnehin halten die Unter- menhang von Fracking und künst- nehmen beim Fracken einen großen lich erzeugten Erdbeben zeigen, dass Sicherheitsabstand zu trinkwasser- das Erdbebenrisiko deutlich geringer führenden Gesteinsschichten im fla- ist als beispielsweise beim Unterta- chen Untergrund ein. gebergbau oder der Errichtung von Talsperren. Professor Dr. Hans-Joachim Kümpel, Präsident der BGR. Welche Kriterien sind generell von Förderunternehmen zu beachten? Wie wichtig ist Fracking für die In Deutschland existieren einschlägige Zukunft? Wie wird Schiefergas gefördert? Vorschriften, die von der Industrie Die BGR hat abgeschätzt, dass in Durch Einpressen einer Frac-Flüssig- einzuhalten sind. Die Verrohrung wird Deutschland bis zum Ende dieses keit aus Wasser, Sand und bis zu zwei beispielsweise als nach außen druck- Jahrhunderts jährlich etwa 12 Milli- Prozent Chemikalien werden künstli- dicht ummantelte Mehrfachverrohrung arden Kubikmeter Schiefergas geför- che Risse im Schiefergestein erzeugt. ausgeführt. Bohrungen dürfen zu- dert werden könnten Das entspräche So entstehen Millimeter dünne Fließ- dem nur von einem zum Untergrund einem Gegenwert von rund 4 Milli- wege für Erdgas. Das Ganze passiert komplett abgedichteten Bohrplatz ab- arden Euro pro Jahr. Die bei uns der- in Tiefen unterhalb von 1 000 Metern. geteuft werden. Diese Maßnahmen zeit schrumpfenden Fördermengen In Deutschland wird Fracking bereits verhindern, dass die Frac-Flüssigkeit könnten damit wieder steigen und seit den 1960er Jahren angewandt, mit Grundwasser in Kontakt kommen eine zu große Abhängigkeit von Erd- um Erdgas aus dichten Sandsteinen kann. In den USA existieren solche gasimporten vermeiden. zu fördern. strengen Auflagen nicht überall. Halten Sie diese Methode für Was passiert mit der Frac- Wer überprüft die Einhaltung sicher? Flüssigkeit? dieser Kriterien? Aus geowissenschaftlicher Sicht kann Sie wird teilweise rückgefördert Zuständig für die Genehmigung ich diese Frage mit Ja beantworten. und sachgerecht entsorgt, für weite- von Frac-Maßnahmen und deren Sofern die gesetzlichen Regelungen re Frac-Maßnahmen recycelt oder anschließende Überwachung sind beachtet, die technischen Standards verbleibt in der Tiefe. Reste lösen bei uns die Bergbehörden der ein- eingehalten und detaillierte standort- sich dort in riesigen Vorkommen zelnen Bundesländer. Geregelt ist bezogene Voruntersuchungen durch- natürlicher, oft extrem salzhaltiger dies in verschiedenen gesetzlichen geführt werden, ist der Einsatz der Tiefenfluide auf. Aufgrund ihrer ver- Verordnungen der Länder, etwa den Fracking-Technologie kontrolliert, si- gleichsweise hohen Dichte können Tiefbohrverordnungen. cher und umweltverträglich möglich. BGR Report 71 Spektrum Quelle: vizafoto - Fotolia.com Angebotskonzentration kaum verringert Das Rohstoffmonitoring der Deutschen Rohstoffagentur informiert über Entwicklungen auf den globalen Rohstoffmärkten. Das neue Rohstoffmonitoring stellte gebotskonzentration bei zahlreichen die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) Rohstoffen und damit die Preis- und am 11. Dezember 2014 auf ihrem Roh- Lieferrisiken in den vergangenen Jah- stoffdialog in Berlin vor. Mehr als 80 ren trotz teilweise deutlich sinkender Experten diskutierten die Entwicklun- Preise kaum verringert haben. gen auf den globalen Rohstoffmärkten. Es wurde deutlich, dass sich die An- www.deutsche-rohstoffagentur.de Investitionschancen im chilenischen Bergbau Quelle: CAMCHAL Gäste beim Deutsch-Chilenischen Rohstoffforum: Juan Pablo Hess, Präsident AHK Chile, Prof. Dr. Reimund Neugebauer, Präsident Fraunhofer Gesellschaft, Chiles Staatspräsidentin Michelle Bachelet und der stellvertretende Hauptgeschäftsführer des DIHK Dr. Volker Treier (v. li.). Konkrete Geschäftsmöglichkeiten im staates auf dem dritten Deutsch-Chi- chilenischen Bergbau präsentierten lenischen Forum für Bergbau und hochrangige Vertreter des Anden- mineralische Rohstoffe in Berlin. Die Deutsche Rohstoffagentur in der BGR gehört zu den Ausrichtern des Treffens. Chile ist nicht nur ein wichtiger Abnehmer deutscher Technologie, sondern auch Rohstofflieferant. www.deutsche-rohstoffagentur.de CASE-Workshop in Hannover Kamen aus zehn verschiedenen Ländern: die Teilnehmer des Arktis-Workshops 2014 im GEOZENTRUM Hannover. (Circum-Arctic Structural Events). Neben dem aktuellen Forschungs- Quelle: Karsten Piepjohn stand wurden auch künftige Expe70 Polarforscher aus zehn Natio- ditionen diskutiert, die die weiterhin nen trafen sich vom 19. bis 21. März großen Wissenslücken über die Ark- 2014 zum internationalen Workshop tis verkleinern sollen. Diese Fahrten des Arktisforschungsprojektes CASE sind nur in Kooperation möglich. Faszination Boden 72 Für die Lange Nacht der Wissenschaf- scher Ackerstandorte ausgelegt. Mit ten am 13. Mai 2014 in Berlin hatte die der begleitenden Ausstellung wollte sie BGR vor dem Geographischen Institut Informationen zu den besten Böden der Humboldt-Universität zu Berlin Deutschlands vermitteln und Besucher eine fünf mal drei Meter große, be- anregen, sich näher mit dem Thema zu gehbare Karte zur Bodenqualität deut- beschäftigen. BGR Report Faszinosum Boden – Begehbare Bodenkarte der BGR. Spektrum 25 Jahre gesamtdeutsche Bodenkunde Auf dem Bürgerfest zum Tag der 1994 zu einem einheitlichen System deutschen Einheit, das 2014 in Han- zusammengeführt. 1995 gab es eine nover stattfand, zeigte die BGR mit gemeinsame Bodenübersichtskarte einem Poster, wie die Bodenkunde im Maßstab 1:1 000 000, eine im der beiden Staaten in den vergange- größeren Maßstab von 1:200 000 ist nen 25 Jahren zusammengewachsen seit 1997 in Arbeit. ist. Die Bodensystematiken und Begriffssysteme sowie die Boden Poster – Die BGR und das Thema Boden im Zeichen der Wiedervereinigung. daten von Ost und West wurden bis Poster-Download (7 MB): www.bgr.bund.de/25jahregesamtdeutsche-bodenkunde Empfehlungen für neue Endlagersuche Am 22. Mai 2014 tagte die Kom- und Bundesrat Handlungsempfeh- bei weiteren geowissenschaftlichen mission Lagerung hoch radioak- lungen entwickeln, wie ein Endla- Fragestellungen zur Endlagerung ra- tiver Abfallstoffe gemäß § 3 des gerstandort für hoch radioaktive dioaktiver Abfälle. Standortauswahlgesetzes zum Abfälle ausgewählt werden kann. Quelle: Deutscher Bundestag / Achim Melde ersten Mal. Sie soll für Bundestag Bundestagspräsident Prof. Dr. Norbert Lammert, (2.v.re), CDU/CSU, nimmt an der ersten Sitzung der Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe teil. Den Vorsitz teilen sich Ursula Heinen-Esser (3.v.re) und Michael Müller (4.v.re). Zu den Themenfeldern, die die KomDas 34-köpfige Gremium besteht mission innerhalb von zwei Jahren aus Vertretern von Wissenschaft bearbeiten wird, zählen allgemeine und gesellschaftlichen Gruppen, Sicherheitsanforderungen, andere Mitgliedern von Landesregierun- Entsorgungsoptionen, Ausschluss- gen und Abgeordneten des Deut- kriterien und Mindestanforderungen, schen Bundestages. Die BGR berät Kriterien für mögliche Fehlerkor- die Kommission fachlich, insbeson- rekturen beim weiteren Vorgehen dere bei der Entwicklung von geo- sowie die Organisationsstruktur und wissenschaftlichen Kriterien, sowie Öffentlichkeitsbeteiligung. Hilfe gegen Rohstoffschmuggel Schleiflabor in der kongolesischen Stadt Bukavu. Das Länderdreieck Ruanda, Burundi und Kongo ist reich an mineralischen re aufgebaut, die analysierbare Proben Bodenschätzen. Die Menschen dort produzieren. Diese Proben werden haben jedoch wegen der politischen wiederum in einem weiteren Labor Instabilität nichts davon. Die BGR analysiert, das in der Region noch hilft daher Mechanismen aufzu- aufgebaut werden soll. Der analyti- bauen, mit denen der Verbleib der sche Fingerabdruck hilft, Begleitdo- Rohstoffe verfolgt und kontrolliert kumente zu prüfen und damit die werden kann. Es wurden Schleiflabo- Handelswege nachzuverfolgen. BGR Report 73 Spektrum Wasser für syrische Flüchtlinge Die Wasserressourcen Nord-Jor- wirtschaftungsfragen in den nördli- daniens werden durch die Aufnahme chen Gebieten Jordaniens und syrischer Flüchtlinge auf eine harte haben eine aktuelle Übersicht über Probe gestellt. Von 2012 bis 2013 die Grundwassersituation erstellt, stieg der Trinkwasserbedarf in der damit die Entnahmen besser geplant Region von 339 auf 380 Millionen werden können. Ein weiterer Tätig- Kubikmeter. keitsschwerpunkt ist die Beratung bei der Überwachung der Wasserqualität BGR-Experten beraten deshalb für das Flüchtlingslager Zaatari mit die jordanische Regierung in Be- rund 85 000 Bewohnern. Überprüfung der Trinkwasserqualität im Norden Jordaniens. Mit Funden vom Meeresgrund und bekamen beispielsweise die Gelegen- hochmoderner Technik beteiligte sich heit, eine Manganknolle aus dem Pazi- die BGR an der Vorstellungsreise Open fik oder einen „Schwarzen Raucher“ aus Ship Days des neuen Forschungsschiffes dem Indischen Ozean aus der Nähe zu Sonne durch fünf deutsche Häfen. sehen. BGR-Wissenschaftler erklärten Dabei waren unter anderem Wilhelms- unter anderem die Technik, mit der haven und Hamburg. Tausende Inter- nach diesen Bodenschätzen gesucht essierte besuchten die Ausstellung und wird. Quelle: Siegfried Pietrzok/BGR Tiefseeschätze zum Anfassen Die BGR stellte während der Open Ship Days auf dem Forschungsschiff Sonne eine Vielzahl von Exponaten aus, darunter einen „Schwarzen Raucher“. Grundwassercomic an sambischen Schulen amerikanischen Partnern, um spielerisch an das Thema „Wasser und Umwelt“ heranzuführen. In Sambia tat man sich mit dem einheimischen Unternehmen iSchool zusammen und passte den Comic an eine digitale Lernumgebung an. „Tröpfi“ konnte so als App auf dem Tablet-PC installiert werden, den iSchool zuvor für sambi Kinder und Lehrer der SOS Kinderdorf Primary School in Sambia haben zwei Monate lang die digitale „Tröpfi“-Version getestet und dafür ein Zertifikat erhalten. 74 sche Schulen entwickelt hatte. Sechstklässler von drei Schulen testeten Der Grundwasser-Comic „Tröpfis Afrika ein großer Erfolg. Die BGR Tablet und Comic zwei Monate lang weltweite Abenteuer“ ist auch in entwickelte ihn ursprünglich mit süd- im Unterricht und waren begeistert. BGR Report Spektrum Bundeswirtschaftsminister besucht die BGR GEOZENTRUM Hannover über Deutschlands hervor. BGR-Präsident Aufgaben und Arbeit der BGR. Als Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel un- technisch-wissenschaftliche Oberbe- terrichtete den Minister über aktuelle hörde im Geschäftsbereich des Bun- Projekte und Forschungsarbeiten. deswirtschaftsministeriums berät die Eintrag in das Gästebuch: Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel mit BGR-Präsident Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel (v. li.). Quelle: Sylvia Sörgel/BGR BGR die Bundesregierung und die Im Mittelpunkt stand dabei das The- deutsche Wirtschaft in allen geowis- ma „Nutzungspotenziale des tieferen senschaftlichen und rohstoffwirt- Untergrundes“. So bewertet die Be- schaftlichen Fragen. hörde das heimische Schiefergaspotenzial, untersucht Salzkavernen als In seiner Ansprache an die Mitarbei- mögliche Energiespeicher oder ana- Der Bundesminister für Wirtschaft ter hob Gabriel die wachsende Be- lysiert Nutzungs- und Gefährdungs- und Energie Sigmar Gabriel infor- deutung der BGR bei der Sicherung aspekte für Grundwasser und Boden. mierte sich am 17. April 2014 im der Rohstoff- und Energieversorgung Geologischen Sachverstand einbeziehen Die Erschließung der Schiefergasvorkommen ist ein heiß umstrittenes Thema in Europa. Die Direktoren der Geologischen Dienste im Nordatlantikraum haben daher in der Kopenhagener Erklärung vom 12. September 2014 dafür plädiert, wissenschaftliche Ergebnisse und Schlussfolgerungen in der Diskussion stärker zu berücksichtigen. Tonschiefer dient als Muttergestein für Schiefergas. Die Unterzeichner sehen es als be- Die Direktoren betonen, dass ihre Die Geologischen Dienste könnten denklich an, dass die Expertise der Fachbehörden über den größten Teil daher Entscheidungsträger und Öf- amtlichen Geologen bei künftigen an Basisinformationen über den geo- fentlichkeit objektiv und neutral über Entscheidungen zur Rohstoffversor- logischen Untergrund ihrer Länder das Potenzial von Schiefergas und po- gung nicht ausreichend berücksich- verfügten. Somit könnten Entschei- tenzielle Umweltrisiken unterrichten. tigt werden könnte. dungen auf Basis der besten verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse Kopenhagener Erklärung (PDF): gefällt werden. www.bgr.bund.de/kopenhagener-erklaerung BGR Report 75 Spektrum Quelle: Rainer Baritz/BGR Mehr Schutz für Böden BGR-Abteilungsleiter „Grundwasser und Boden“ Dr. Michael Kosinowski (1. Reihe, 2. v. re.) während der Generalversammlung der Global Soil Partnership in Rom. Der Zustand von Agrarböden muss bevölkerung auch zukünftig mit Nah- dringend verbessert werden. Das for- rung, Wasser, Energie und Rohstoffen derte die zweite Generalversamm- zu versorgen. Dazu wurde eine Rei- lung der Global Soil Partnership am he von Aktionsplänen beschlossen. Sitz der Welternährungsorganisation Experten der BGR waren unter den FAO in Rom. Mehr Bodenschutz sei Vertretern Deutschlands. notwendig, um die wachsende Welt- Internationale Endlagerforschung Teilnehmer der Abschlusskonferenz zum Projekt PEBS im Großen Sitzungssaal des GEOZENTRUMs Hannover. Zur Abschlusskonferenz des von der Erforschung geotechnischer Barrieren BGR koordinierten EU-Projektes für die Endlagerung radioaktiver Ab- PEBS (Long-term Performance of En- fälle in den Wirtsgesteinen Ton, Salz gineered Barrier Systems) im Februar und Granit. Eine Podiumsdiskussion 2014 kamen über 180 Experten aus 17 über zukünftige Forschungsthemen Ländern nach Hannover. Gegenstand schloss die Tagung ab. von Projekt und Konferenz war die Zehn Jahre für eine starke Geoinformationswirtschaft möglich zu gestalten. Mit den Services GeoInfomarkt und GeoLizenz lassen sich die gewünschten Datenquellen schnell finden und lizenzieren. Auf Staatliche Geodaten stellen für die der INTERGEO 2014 in Stuttgart, Wirtschaft einen hohen Mehrwert dar. der Fachmesse für Geodäsie, Geoin- Die Kommission für Geoinformati- formation und Landmanagement, onswirtschaft an der BGR wurde vor zog die GIW-Kommission Bilanz der zehn Jahren gegründet, um deren Nutzung so einfach und kostengünstig wie Talkrunde „Wir feiern Jubiläum! 10 Jahre GIWKommission!“ auf der INTERGEO 2014 in Stuttgart. Quelle: GIW-Geschäftsstelle/BGR bisherigen Arbeit und blickte in die Zukunft. Geowissenschaften auf YouTube 76 Mit spannenden Videoclips über Ex- einem Jahr mit dem GeoChannel auf che nach Rohstoffen am Meeresgrund peditionen, Forschungsergebnisse dem Videoportal YouTube online. begleiten. Das Angebot wird laufend und Veranstaltungen sind BGR und Jeder Nutzer kann dort beispielsweise erweitert. das Landesamt für Bergbau, Energie die BGR-Wissenschaftler an Bord des www.youtube.com/GeoChannelBgrLbeg und Geologie (LBEG) seit mehr als Forschungsschiffes Sonne bei der Su- BGR Report Spektrum Auswahl BGR-Publikationen Die BGR veröffentlicht zu ihrer Arbeit eine Vielzahl von Kartenmaterial und Büchern. Alle Titel sind über die Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (www.schweizerbart.de) oder als digitales Dokument erhältlich. Geochemisches „Nord-Süd-Gefälle“ nachgewiesen Mit den beiden Bänden „Chemistry of Europe‘s Agricultiural Soils“ liegt erstmals eine Gesamtdarstellung der Elementgehalte samt Bewertung von Landwirtschaftsböden in Europa vor. Die Atlasse sind das Ergebnis des europäischen Gemeinschaftsprojektes Geochemical Mapping of Agricultural and Grazing Land Soil (GEMAS). In 33 europäischen Ländern wurden dafür insgesamt 2 108 Acker- und 2 023 Grünlandproben entnommen und auf 52 Elemente im Königswasser-Aufschluss, 41 Elemente als Gesamtgehalte und 57 Elemente in der mobilen Metallionenfraktion analysiert. C. Reimann, M. Birke, A. Demetriades, P. Filzmoser, P. O‘Connor Chemistry of Europe's Agricultural Soils, Part A Methodology and Interpretation of the GEMAS Data Set 523 Seiten, 1 DVD, Sprache: Englisch ISBN 978-3-510-96846-6, gebunden 118 Euro C. Reimann, M. Birke, A. Demetriades, P. Filzmoser, P. O‘Connor Chemistry of Europe's Agricultural Soils, Part B General Background Information and Further Analysis of the GEMAS Data Set 352 Seiten, Sprache: Englisch ISBN 978-3-510-96847-3, gebunden 78 Euro BGR Report 77 Spektrum BGR-Publikationen / GeoChannel Seismische Exploration für tiefe Geothermie Seismische Exploration für tiefe Geothermie Der Band „Seismische Exploration für tiefe Geothermie“ stellt die Grundlagen und Möglichkeiten der seismischen Erkundung für tiefe Geothermie dar. Ein kurzer Überblick über die Gebiete, die für die Nutzung der tiefen hydrogeothermischen Energie in Deutschland geeignet sind, leitet in das Thema ein. Es folgen ausführliche Darstellungen der seismischen Methode, der Planung von seismischen 1 Geologisches Jahrbuch, Reihe B, Heft 104 H. von Hartmann, T. Beilecke, H. Buness, P. Musmann, R. Schulz Seismische Exploration für tiefe Geothermie [Geologisches Jahrbuch B 104] 271 Seiten, Deutsch ISBN 978-3-510-96850-3, gebunden, 39,90 Euro Messungen sowie der seismischen Datenbearbeitung und Interpretation. Den Abschluss bildet ein Überblick über die Kosten seismischer Messungen samt Darlegung von Einsparpotenzialen. China dominiert weltweite Rohstoffproduktion Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) hat eine Studie zu den Vorkommen und der Produktion mineralischer Rohstoffe in 180 Staaten veröffentlicht. Dieser Ländervergleich gibt einen Überblick über die Reserven Vorkommen und Produktion mineralischer Rohstoffe ‒ ein Ländervergleich (technisch und wirtschaftlich gewinnbare Rohstoffe), Ressourcen sowie die Bergwerks- und Raffinadeproduktion verschiedener Staaten nach Wert der Rohstoffe. www.bgr.bund.de/laendervergleichsstudie-miner-rohstoffe-2014 Studie: Vorkommen und Produktion mineralischer Rohstoffe – ein Ländervergleich Sehen Sie die Filme unter: www.youtube.com/GeoChannelBgrLbeg Lehrvideo zum Schutz von Süßwasserlinsen auf Meeresinseln Im BGR Projekt FLIN (Freshwater Lens INvestigations) wird die Dynamik von Süßwasserlinsen unter Inseln untersucht. Aus den Zeitrafferaufnahmen zur Visualisierung von Fließpfaden und der Altersschichtung sind kurze Videos in deutscher und englischer Sprache entstanden. 78 BGR Report www.youtube.com/watch?v=45Y7DdwnOXk Spektrum GeoChannel Erkundung von Grundwasser per Heliumballon Die BGR testete ein neues System www.youtube.com/watch?v=ucOp5HoGAKM für geophysikalische Messungen. Kernelement dieser auf der Transienten-Elektromagnetik (TEM) basierenden Methode ist ein Heliumballon. Mit ihm kann der geologische Untergrund bis in Tiefen von mehreren 100 Metern ergründet werden. Neues Forschungsschiff Sonne auf Probefahrt in der Nordsee Das neue Tiefseeforschungsschiff www.youtube.com/watch?v=oAfhMATKAfc SONNE verließ am 07. September 2014 den Hafen von Emden in Richtung Britische Nordsee. Wissenschaftler der BGR und anderer wissenschaftlicher Einrichtungen prüften dort zwei Wochen lang erstmals die technisch-wissenschaftliche Ausrüstung des Schiffes. Anzeige BGR Report 79 Ansprechpartner Dr. Dirk Balzer Dr. Lars Ceranna Arbeitsbereichsleiter im Fach- Arbeitsbereichsleiter im Fachbe- bereich „Gefährdungsanalysen, reich „Seismologisches Zentralob- Fernerkundung“ servatorium, Kernwaffenteststopp“ [email protected] [email protected] Anke Christina Bebiolka Dr. Stephan Costabel Mitarbeiterin im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Geologisch-geotechnische Stand- „Geophysikalische Erkundung – ortbewertung“ Technische Mineralogie“ [email protected] [email protected] Lars Behrens Dr. Axel Ehrhardt Stellvertretender Geschäftsführer Mitarbeiter im Fachbereich der Geschäftsstelle GIW- „Marine Rohstofferkundung“ Kommission [email protected] [email protected] Dr. Manfred Birke Dr. Dieter Franke Arbeitsbereichsleiter im Fach- Arbeitsbereichsleiter im Fach- bereich „Boden als Resource – bereich „Geologie der Energie- Stoffeigenschaften und Dynamik“ rohstoffe, Polargeologie“ [email protected] [email protected] Dr. Martin Blumenberg Dr. Michaela Frei Arbeitsbereichsleiter im Fach- Arbeitsbereichsleiterin im Fach- bereich „Geochemie der Rohstoffe“ bereich „Gefährdungsanalysen, [email protected] Fernerkundung“ [email protected] 80 BGR Report Martin Blümel Dr. habil. Elke Fries Mitarbeiter im Fachbereich „Grund- Leiterin des Fachbereiches im wasserressourcen – Beschaffenheit Fachbereich „Boden als Ressource – und Dynamik“ Stoffeigenschaften und Dynamik“ [email protected] [email protected] Dr. Jan Bug Nicolai Gestermann Mitarbeiter im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Informationsgrundlagen Grund- „Seismologisches Zentralobservato- wasser und Boden“ rium, Kernwaffenteststopp“ [email protected] [email protected] Ansprechpartner Sonja Göcke Dr. Malte Ibs-von Seth Mitarbeiterin im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Ge- „Deutsche Rohstoffagentur fährdungsanalysen, Fernerkun- (DERA)“ dung“ [email protected] [email protected] Dr. Werner Gräsle Martin Jäger Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiter im Fachbereich bereich „Geologisch-geotechnische „Internationale Zusammenarbeit“ Standortbewertung“ [email protected] [email protected] Dr. Jörg Hammer Dr. Annette Kaufhold Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiterin im Fachbereich bereich „Geologisch-geotechnische „Geologisch-geotechnische Erkundung“ Standortbewertung“ [email protected] [email protected] Dr.-Ing. Jürgen Hesser Dr. Stephan Kaufhold Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiter im Fachbereich bereich „Geologisch-geotechnische „Geophysikalische Erkundung – Erkundung“ Technische Mineralogie“ [email protected] [email protected] Dr. Arne Hoffmann-Rothe Stefan Knopf Arbeitsbereichsleiter im Mitarbeiter im Fachbereich „Nutzungs- Fachbereich „Internationale potenziale des tieferen Untergrundes, Zusammenarbeit“ geologische CO2-Speicherung“ [email protected] [email protected] Martin Hoppe Klaus Kruse Mitarbeiter im Fachbereich „Boden Mitarbeiter im Fachbereich als Ressource – Stoffeigenschaften „Informationsgrundlagen und Dynamik“ Grundwasser und Boden“ [email protected] [email protected] Dr. Georg Houben Dr. Dirk Küster Arbeitsbereichsleiter im Fach- Arbeitsbereichsleiter im bereich „Grundwasserressourcen – Fachbereich „Internationale Beschaffenheit und Dynamik“ Zusammenarbeit“ [email protected] [email protected] BGR Report 81 Ansprechpartner Stefan Ladage Wilhelm Nikonow Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiter im Fachbereich bereich „Geologie der „Geologie der mineralischen Energierohstoffe, Polargeologie“ Rohstoffe“ [email protected] [email protected] Christian Lege Dr. Karsten Piepjohn Mitarbeiter im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Geologisch-geotechnische „Geologie der Energierohstoffe, Erkundung“ Polargeologie“ [email protected] [email protected] Dr.-Ing. Thomas Lege Dr. Christoph Pilger Leiter des Fachbereiches Mitarbeiter im Fachbereich „Gefährdungsanalysen, „Seismologisches Zentralobservato- Fernerkundung” rium, Kernwaffenteststopp“ [email protected] [email protected] Annette Lisy Lukas Pollok Mitarbeiterin im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Geolo- „Internationale Zusammenarbeit“ gisch-geotechnische Erkundung“ [email protected] [email protected] Dr. Herwig Marbler Dr. Dieter Rammlmair Mitarbeiter im Fachbereich Arbeitsbereichsleiter im „Deutsche Rohstoffagentur Fachbereich „Geologie der (DERA)“ mineralischen Rohstoffe“ [email protected] [email protected] Dr. Christian Müller Dr. Sven Renner Arbeitsbereichsleiter im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Nutzungspotenziale des tieferen Unter- „Internationale Zusammenarbeit“ grundes, geologische CO2-Speicherung“ [email protected] [email protected] Dr. Franz May apl. Prof. Dr. Axel Schippers Arbeitsbereichsleiter im Fachbereich Arbeitsbereichsleiter im Fach- „Nutzungspotenziale des tieferen Unter- bereich „Geochemie der Rohstoffe“ grundes, geologische CO2-Speicherung“ [email protected] [email protected] 82 BGR Report Ansprechpartner Dr. Stefan Schlömer Dr.-Ing. Hua Shao Mitarbeiter im Fachbereich Mitarbeiter im Fachbereich „Geolo- „Geochemie der Rohstoffe“ gisch-geotechnische Erkundung“ [email protected] [email protected] Michael Schmidt Dr. Bernhard Siemon Mitarbeiter im Fachbereich Arbeitsbereichsleiter im Fach- „Deutsche Rohstoffagentur bereich „Geophysikalische Erkun- (DERA)“ dung – Technische Mineralogie“ [email protected] [email protected] Dr. Martin Schmitz Dr. Florian Stange Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiter im Fachbereich „Boden bereich „Deutsche Rohstoffagentur als Ressource –Stoffeigenschaften (DERA)“ und Dynamik“ [email protected] [email protected] Dr. Martin Schodlok Dr. Annika Steuer Mitarbeiter im Fachbereich “Ge- Mitarbeiterin im Fachbereich fährdungsanalysen, Fernerkun- „Geophysikalische Erkundung – dung“ Technische Mineralogie“ [email protected] [email protected] Dr. Kristof Schuster Dr. Torsten Tischner Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiter im Fachbereich „Nutzungs- bereich „Geologisch-geotechnische potenziale des tieferen Untergrundes, Erkundung“ geologische CO2-Speicherung“ [email protected] [email protected] Dr. Katrin Schwalenberg Dr.-Ing. Sara Ines Vassolo Mitarbeiterin im Fachbereich Mitarbeiterin im Fachbereich „Marine Rohstofferkundung“ „Grundwasserressourcen – [email protected] Beschaffenheit und Dynamik“ [email protected] Dr. Ulrich Schwarz-Schampera Margarete Vasterling Arbeitsbereichsleiter im Fach- Mitarbeiterin im Fachbereich bereich „Geologie der mineralischen „Seismologisches Zentralobservato- Rohstoffe“ rium, Kernwaffenteststopp“ [email protected] [email protected] BGR Report 83 Ansprechpartner Dr.-Ing. Jürgen Vasters Axel Weitkamp Mitarbeiter im Fachbereich „Geolo- Mitarbeiter im Fachbereich „Geo- gie der mineralischen Rohstoffe“ logisch-geotechnische Standortbe- [email protected] wertung“ [email protected] Dr. Gabriela von Goerne Tanja Wodtke Arbeitsbereichsleiterin im Fach- Leiterin des Fachbereiches bereich „Nutzungspotenziale des „Geoinformationen, GIW- tieferen Untergrundes, geologische Geschäftsstelle, Stratigraphie“ CO2-Speicherung“ [email protected] [email protected] Dr. Ulrich Wegler Mitarbeiter im Fachbereich „Seismologisches Zentralobservatorium, Kernwaffenteststopp“ [email protected] Die BGR Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) ist eine technisch-wissenschaftliche Oberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Als geowissenschaftliches Kompetenzzentrum berät und informiert sie die Bundesregierung und die deutsche Wirtschaft in allen geowissenschaftlichen und rohstoffwirtschaftlichen Fragen. Ihre Arbeit dient einer ökonomisch und ökologisch vertretbaren Nutzung und Sicherung natürlicher Ressourcen und somit der Daseinsvorsorge. Als nationaler Geologischer Dienst von Deutschland nimmt die BGR zahlreiche internationale Aufgabenwahr. Im Inland hat sie überwiegend koordinierende Funktionen. Zusammenmit dem Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) und dem Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) bildet die BGR das GEOZENTRUM Hannover. 84 BGR Report Der BGR Report ist auch auf CD-ROM erhältlich. BGR Report Als PDF zum Download: www.bgr.bund.de/Report-Juni-2015 www.bgr.bund.de Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Stilleweg 2 30655 Hannover Telephon: +49 511 643-0 Fax: +49 511 643-2304 E-Mail: [email protected] Die BGR ist eine technisch wissenschaftliche Oberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)