BGR Report der Bundesanstalt für Geowissenschaften

Transcrição

BGR Report
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
Juni 2014
Informationslücken im Nordmeer
Das Rohstoffpotenzial der Arktis im Fokus geowissenschaftlicher
Expeditionen
Impressum
© Bundesanstalt für Geowissenschaften
und Rohstoffe (2014)
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
Redaktion
Janine Seibel
Dr. Thomas Schubert (verantw. für den Inhalt)
Redaktionelle Mitarbeit
Klaus Kruse
Bettina Landsmann
Dr. Karsten Piepjohn
Dr.-Ing. Sandro Schmidt
Tanja Wodtke
Fotos Ansprechpartner
Siegfried Pietrzok
Texte
Ute Kehse
Gestaltung
MHD Druck und Service GmbH
Druck
Werbedruck GmbH Horst Schreckhase
Bildnachweis
Die Abbildungen und Fotos, zu denen keine anderen Quellen genannt sind, stammen von
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des GEOZENTRUM Hannover.
Die vorliegende Broschüre wird kostenlos abgegeben und kann bei Bedarf angefordert
werden bei:
[email protected]
Erscheinungsdatum
06. Juni 2014
Der vorliegende BGR Report stellt Projekte der BGR aus dem Jahr 2013 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,
mit dem aktuellen BGR Report nehmen wir Sie wieder mit auf eine Reise in die
spannende Welt der Geowissenschaften und unserer Projekte.
Im vergangenen Jahr hat beispielsweise ein Forscherteam der BGR im Projekt
PANORAMA damit begonnen, das Rohstoffpotenzial arktischer Meeresgebiete
zu erkunden. Aktuell erforschen unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Indischen Ozean das Potenzial polymetallischer Sulfide, deren Bestandteile bei der Herstellung von Hochtechnologieprodukten wie Computer oder
Windkraftanlagen benötigt werden. Außerdem erfahren Sie in dieser Ausgabe
Wissenswertes über die Grundwassersituation in afrikanischen Ländern und die
Erstellung von Bodenkarten.
Der BGR Report ist in drei Kapitel gegliedert: Das Kapitel Projekte enthält einen
Rückblick auf das Jahr 2013, das Kapitel Ausblick beschreibt wichtige Vorhaben,
die wir in den nächsten Monaten in Angriff nehmen wollen. Im Kapitel Menschen und Projekte beantworten Wissenschaftler in Interviews „ganz persönlich“
weiterführende Fragen zu ihren Projekten. Der Magazinteil Spektrum rundet
diese Ausgabe mit einem Blick auf weitere Höhepunkte ab.
Übrigens: Den BGR Report gibt es auch als pdf-Dokument auf CD-ROM und
er steht als kostenloser Download auf unserer Homepage www.bgr.bund.de zur
Verfügung.
Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen!
Projekte
Rohstoffversorgung sichern
6 Energiestudie in neuem Gewand
7 Ein Rezept für Erdöl
8 Ernte in der Tiefsee
9 Rohstofflager der Zukunft
10 Sorgfaltspflicht für Unternehmen
11 Erbe aus dem Jura
12 Kritische Rohstoffe im Fokus
13 Biotechnologie im Untergrund
14 Wo Metalle aus dem Meeresboden sprudeln
15 Nordsee im Netz
16 Die Hüterin des Erbes
17 Achtung, Risiko!
18 Titelthema:
Informationslücken im Nordmeer
19 „Paydirt“: Wertstoffe im Erdboden
Lebensgrundlagen erhalten
20 Planungsdaten für Yaoundé
22 62 Punkte für Deutschland
24 Sauberes Grundwasser im Bereich
des Tschadsees
Polarregionen erforschen
36 Ostfriesland von oben durchleuchtet
38 Geoinformationen grenzüberschreitend nutzen
Den tieferen Untergrund nutzen
40 Mikrostruktur mit Konsequenzen
42 Macht Kohlendioxid Sedimente mobil?
43 Grenzüberschreitende Geologie
44 Die Chemie der Begleitstoffe
46 Speicher für die Energiewende
48 Faszinierende Formenvielfalt
Vor Geogefahren schützen
50 Erdbeben vor Urzeiten
51 Auf festem Grund
52 Auf stabilem Grund
53 Der Nachhall der Feuerkugel
54 Wenn der Boden zittert
55 Die Spannung während des Bebens
Entwicklungsländer unterstützen
56 Inventur im Nahen Osten
57 Wasser kennt keine Grenzen
58 Nachtflüge im Rift Valley
25 Am Ende von Laurasia
Kernwaffenteststopp überwachen
Geowissen entwickeln und vernetzen
59 Kernwaffentest in Nordkorea
26 Geochemisches Nord-Süd-Gefälle
28 Von Braunerde zu Cambisol
30 Neue Entdeckungen im Meeresboden
31 Ende des Lizenzwirrwarrs
32 Vollendet nach mehr als 50 Jahren
34 Im Zeichen der Giraffe
„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
60
60
61
61
62
Wenn aus Steinen Boden wird
Überblick über Rohstoffe
Tiefer Blick ins Erzgebirge
Weltkarte der Karst-Grundwasserleiter
Die verschollene Plattengrenze
62
63
63
64
Lizenz zum Erkunden
Forschen im Felslabor
Erosion unter dem Gletscher
Strategie für Europa
Menschen & Projekte
65 Basalte mit mehr Qualität
66 Von der Barentssee bis nach Grönland
Spektrum
67 Erfahrungsaustausch mit China
67 Informationen für die Industrie
67 Großes Interesse an Rohstoffkonferenz
67 Umweltschutz auf Truppenübungsplätzen
68 BGR auf der Fachmesse Agritechnica
68 Gemeinsame Datenbank für
Erdbebenkataloge
68 Erfolgreich am Markt
69 Gammaspektrometer an Bord
69 Let’s talk about soil
69 Grundwasserworkshop in Berlin
70 Langzeitversuch nach zehn Jahren beendet
70 Training in El Salvador
71 Neues Computersystem an der BGR
71 Fracking – Chance oder Risiko?
73 Auswahl BGR-Publikationen
75Ansprechpartner
Energiestudie 2013
Energiestudie in
neuem Gewand
Fossile Rohstoffe bleiben aktuell
Für die Energiestudie werten BGR-
Experten um Andruleit kontinuierlich wissenschaftliche Publikationen,
Berichte aus der Wirtschaft und von
staatlichen Fachorganisationen aus.
Auch eigene Erhebungen fließen in
die Studie ein. Zwei Sonderthemen der
Erdgas, Kohle, Erdöl und Kernbrennstoffe sind die Themen der
Energiestudie der BGR, die 2013 zum 17. Mal erschienen ist.
Angesichts der langen und erfolgreichen Tradition wird die jährlich aktualisierte Studie in Zukunft als eigene Serie fortgeführt.
aktuellen Energiestudie sind die Schie-
Wie groß ist das geologische Inven-
resrhythmus. „Angesichts der langen
und nicht-konventionelle Ressourcen
tar an Energierohstoffen? Wo gibt es
und erfolgreichen Tradition führen
voneinander abzugrenzen sind.
noch Erdölreserven? Wie entwickeln
wir die Energiestudie zukünftig als
fergasvorkommen in Europa und das
Erdöl- und Erdgaspotenzial der Arktis. Zudem informieren die Forscher
über Konzepte, wie konventionelle
eigene Serie mit
Das wichtigste Ergebnis: Aus geolo-
fortlaufender
gischer Sicht gibt es für alle Energie-
Nummerierung
rohstoffe weltweit noch große Vorräte.
fort“, sagt Dr.
Einzige Ausnahme ist das konventio-
Harald Andru-
nelle Erdöl. Hier rechnen die Exper-
leit, Energie-
ten in absehbarer Zukunft mit dem
rohstoffexperte
Höhepunkt der Förderung.
der BGR.
www.bgr.bund.de/energiestudie2013
Angebotssituation nicht-erneuerbarer Energierohstoffe Ende 2012.
Mit der Studie
stellt die BGR
sich die Rohstoffmärkte? Mit diesen
wichtige Rohstoffinformationen für
und vielen anderen Fragen beschäftigt
das Bundesministerium für Wirt-
sich die 17. Energiestudie der BGR.
schaft und Energie und die deutsche Wirtschaft zusammen. Auch
6
Bereits seit 1976 tragen die Rohstoff-
wenn die Bundesregierung mit
experten der Bundesanstalt Daten zu
der Energiewende verstärkt auf
fossilen Energierohstoffen zusam-
erneuerbare Energien setzen will,
men. Zunächst geschah dies in un-
wird Deutschland noch für viele
regelmäßigen Abständen, seit 2004
Jahre auf fossile Energierohstoffe
erscheint die Energiestudie im Jah-
angewiesen sein.
BGR Report
Kontakt: Dr. Harald Andruleit
Vergleich der weltweiten Fördermengen fossiler
Energierohstoffe der Jahre 2000 und 2012.
NiKo: Erdöl und Erdgas aus Tonsteinen – Potenziale für Deutschland
Ein Rezept für Erdöl
weite Strecken – bis sie in einer Falle
steckenbleiben, weil zum Beispiel ein
Salzstock den Weg versperrt.
BGR-Forscher untersuchen die Entstehung von
Kohlenwasserstoffen
Manchmal allerdings bleiben Öl
Erdöl herzustellen ist eigentlich ganz
In Hochdruckreaktoren simulieren
gefangen. E
xperten sprechen dann
einfach. Man nehme: Organisches
die Forscher die Verhältnisse unter
von Schieferöl und Schiefergas und
Material, zum Beispiel mikrosko-
der Erde. Sie wollen unter anderem
sogenannten nicht konventionellen
pisch kleine Algen, verteile sie in
klären, welche Rolle Schwefelverbin-
Lagerstätten. Mitarbeiter der BGR
feinkörnigem Schlamm und erhit-
dungen für die Öl- und Gasbildung
untersuchen nun, wie Kohlenwasser-
ze diese Mischung auf 65 bis 120°C.
spielen. Schwefelhaltige Gase entste-
stoffe unter natürlichen Bedingungen
Anschließend setze man das Ganze
hen in der Natur häufig zusammen
nach und nach aus dem Mutterge-
unter Druck und warte einige Milli-
mit Kohlenwasserstoffen. Die For-
stein freigesetzt werden und welche
onen Jahre. Irgendwann verwandeln
scher wollen Kriterien dafür ermit-
Verbindungen wie schnell verloren
sich die Algen in langkettige Kohlen-
teln, ob eine bestimmte geologische
gehen. Dazu haben sie eine Hoch-
wasserstoffe – fertig ist das schwarze
Schicht ein hohes Potenzial für die
druckapparatur direkt an ein Ana-
Gold.
Bildung von Öl oder Gas aufweist.
lysegerät gekoppelt. Das Ziel der
An einen Hochdruckreaktor (rechts) direkt gekoppeltes gaschromatographisches Analysensystem (links) zur
Untersuchung der Freisetzung von Kohlenwasserstoffen und Bedingungen untertage.
oder Gas in ihren Muttergesteinen
Mit Goldzellen kann untersucht werden, welche
Rolle schwefelhaltige organische Verbindungen
bei der Erdgasbildung spielen.
Doch so simpel ist es nicht immer.
Gefangen im Muttergestein
In manchen Gesteinen stimmen alle
Daneben untersucht das Team die
Experimente: Besser beurteilen zu
genannten Voraussetzungen, aber
Frage, unter welchen Umständen sich
können, wann ein Tonstein wirt-
dennoch bildet sich dort kein Erdöl.
Öl u
nter der Erde auf Wanderschaft
schaftlich förderbare Mengen Öl oder
An anderen Orten geht der Prozess
begibt. G
ebildet werden Kohlenwas-
Gas enthält.
dagegen schneller als üblich vonstat-
serstoffe im sogenannten Mutterge-
ten. Warum das so ist, wollen Wissen-
stein, das häufig überwiegend aus
schaftler und Ingenieure der BGR im
Tonmineralen besteht. Von dort aus
Kontakt:
Projekt NiKo herausfinden.
bewegen sie sich oft unterirdisch über
Dr. Christian Ostertag-Henning
BGR Report
7
Manganknollen-Exploration im deutschen Lizenzgebiet
Ernte in der Tiefsee
Der Vertrag verpflichtet die BGR auch
dazu, mögliche Umweltauswirkungen
des Manganknollenabbaus zu ermitteln.
BGR-Forscher erkunden deutsches Lizenzgebiet im
Pazifischen Ozean
Bei den Expeditionen sind daher auch
Manganknollen gelten als Rohstoffquelle der Zukunft. Im
deutschen Lizenzgebiet fanden BGR-Forscher mehrere ergiebige Areale. Biologen erfassten zudem die Artenvielfalt am
Meeresboden.
diversitätsforschung (DZMB) am Sen-
Rund eine Million Tonnen Kupfer, Ni-
und Kobalt machen etwa drei Prozent
weit verbreitet sind. Es gibt also offenbar
ckel und Kobalt haben BGR-Experten
der Knollenmasse aus.
keine Barrieren, die eine Wiederbesiede-
aufgespürt – verborgen in sogenannten
Biologen an Bord, darunter Experten des
Deutschen Zentrums für Marine Biockenberg-Institut in Wilhelmshaven. Die
Forscher untersuchen die biologische
Vielfalt in den Knollenfeldern. „Erste
Ergebnisse zeigen, dass einige Tierarten
lung nach einem möglichen zukünftigen
Manganknollen am Boden des Pazifiks.
„Es gibt noch mindestens zehn weitere
Abbau von Manganknollen verhindern
Bei einer Expedition zum deutschen
interessante Gebiete, die großflächig
würden“, berichtet Annika Janssen vom
Lizenzgebiet im Sommer 2013 identifi-
dicht mit Manganknollen belegt sind“,
DZMB. Das bedeutet: Falls die Man-
zierten Wissenschaftler um Dr. Carsten
sagt Rühlemann. Diese Knollenfelder
ganknollen in Zukunft geerntet werden,
Rühlemann ein besonders vielverspre-
sollen bis zum Jahr 2021 erkundet wer-
können die Tiere das Gebiet nach Ende
chendes, 2 000 Quadratkilometer großes
den. Deutschland hat 2006 mit der Inter-
des Abbaus vermutlich wiederbesiedeln.
Areal. Dort befinden sich den Untersu-
nationalen Meeresbodenbehörde einen
chungen zufolge rund 30 Millionen Ton-
Vertrag abgeschlossen, der es erlaubt, das
nen Manganknollen. Die wirtschaftlich
75 000 Quadratkilometer große Lizenz-
interessanten Wertmetalle Kupfer, Nickel
gebiet 15 Jahre lang zu erkunden.
www.bgr.bund.de/manganknollen
Kontakt: Dr. Carsten Rühlemann,
Dr. Michael Wiedicke-Hombach
Kastengreiferprobe mit Manganknollen.
Aussetzen eines Strömungsmessers im Pazifik
zwischen Mexiko und Hawaii.
8
BGR Report
Rückgewinnungspotenzial von Bergbauhalden / Länderpartnerschaft Deutschland-Chile
Rohstofflager der Zukunft
BGR-Forscher untersuchen Bergbaurückstände in Chile auf seltene Metalle
Kein Land auf der Welt produziert
Strategische Metalle im Abraum
vielversprechende Objekte für genau-
mehr Kupfer als Chile. Mit 5,7 Mil-
Diese bislang wenig genutzten Roh-
ere Untersuchungen auswählen. Die
lionen Tonnen pro Jahr deckt der
stofflager stehen im Fokus eines Projek-
Forscher werten derzeit vorhandene
südamerikanische Staat ein Drittel
tes, dass die Deutsche Rohstoffagentur
Daten aus und analysieren Proben, die
des globalen Bedarfs. Beim Kupfer-
DERA, ein Fachbereich der BGR,
während der ersten Geländekampagne
bergbau werden gewaltige Mengen
zusammen mit Partnern in Chile
im Oktober 2013 genommen wurden.
Erde bewegt: Rund 95 Prozent des
durchführt. Gemeinsam mit der Aus-
geförderten Materials landen letztlich
landshandelskammer in Santiago de
Partner im Rohstoffsektor
als Rückstand auf einer Bergbauhalde.
Chile CAMCHAL, dem chilenischen
Seit Anfang 2013 arbeiten Chile und
Schätzungen zufolge fallen derzeit in
Bergbauverband SONAMI, dem staat-
Deutschland im Bereich Bergbau eng
Chile pro Jahr mindestens 370 Milli-
lichen Unternehmen zur Förderung des
zusammen. Im Januar unterzeichneten
onen Tonnen solcher Reststoffe an. In
kleinen und mittleren Bergbaus ENA-
die beiden Regierungen ein Abkom-
den letzten 30 Jahren sind insgesamt
MI und dem chilenischen geologischen
men über eine Rohstoffpartnerschaft.
6,8 Milliarden Tonnen Haldenmateri-
Dienst SERNAGEOMIN untersuchen
In der Außenhandelskammer in San-
al entstanden, vor allem als feinkörni-
die BGR-Forscher Dr. Malte Drobe
tiago de Chile (CAMCHAL) wurde
ge Aufbereitungsrückstände in Form
und Dr. Herwig Marbler, inwieweit sich
Anfang 2013 ein Rohstoffkompetenz-
von getrocknetem Schlamm. Diese so
interessante Rohstoffe wie Molybdän,
zentrum ins Leben gerufen. Es küm-
sogenannten Tailings sind inzwischen
Zink, Rhenium oder Gold von chile-
mert sich seitdem um die Belange
heiß begehrt, denn sie enthalten noch
nischen Halden wirtschaftlich rückge-
deutscher Unternehmen, welche im
Restgehalte an Kupfer und anderen
winnen lassen. Das Team will von den
chilenischen Bergbausektor schon aktiv
Wertmetallen.
1 000 chilenischen Halden etwa zehn
sind oder sich dort engagieren wollen.
Die DERA organisiert zusammen mit
dem Rohstoffkompetenzzentrum ein
Forum für Bergbau und mineralische
Rohstoffe, das als Austauschplattform
für Projekte mit deutscher Beteiligung
dient. Die beiden geologischen Dienste
SERNAGEOMIN und BGR bekräftigten, im Bereich Bergbau und Rohstoffe
Quelle: DERA
in Zukunft eng zusammenarbeiten zu
wollen.
Beprobung einer Kupfer-Aufbereitungshalde der Firma ENAMI bei Copiapó, Provinz Atacama, N
ordchile.
Kontakt: Dr. Herwig Marbler
BGR Report
9
Zertifizierungssysteme für mineralische Rohstoffe
Sorgfaltspflicht für
Unternehmen
BGR unterstützt Firmen bei der verantwortungsvollen
Rohstoffnutzung
Zinnmine in Ruanda.
Die Transparenz in der Rohstoffgewinnung nimmt international an Bedeutung zu. Regierungen fordern zunehmend von
Unternehmen, ihre Rohstofflieferkette offenzulegen. Die BGR
informiert über aktuelle Anforderungen.
bewaffnete Gruppen weiterhin durch
Der 31. Mai 2014 ist für viele
Demokratischen Republik Kongo
Auch deutsche Unternehmen sind
Unternehmen ein kritischer Stich-
oder aus Nachbarstaaten enthalten
betroffen, etwa als Lieferanten. Vie-
tag. Betriebe, die an der US-Börse
sind. Hintergrund ist der sogenannte
le Automobilzulieferer, Werkzeug-
notiert sind, müssen erstmals offen-
Dodd-Frank Act, ein US-Gesetz zur
hersteller und Elektronik-Konzerne
legen, ob in ihren Produkten soge-
Börsenregulierung. Die US-Regie-
müssen nun ihre Handelswege of-
nannte Konfliktmineralien aus der
rung will so verhindern, dass sich
fenlegen. „Das ist oft ein schwieriges
den Abbau und Handel von Zinn-,
Tantal-, und Wolframerzen sowie
Gold finanzieren.
Unterfangen“, sagt BGR-Expertin
Dr. Gudrun Franken. „In jeder Leiterplatte stecken Rohstoffe, die aus
der Konfliktregion kommen können,
gleiches gilt zum Beispiel für Zinn in
Laptop-Displays.“
Die BGR ist Mitglied in einer
OECD-Arbeitsgruppe, die eine
Abbau von Zinnstein in Ruanda.
Richtlinie zum richtigen Umgang
mit Rohstoffen aus Konfliktregionen erarbeitet hat. Gudrun Franken
und ihre Kollegen informieren auf
zahlreichen Veranstaltungen über
die aktuellen Anforderungen sowie
laufende Initiativen.
Kontakt: Dr. Gudrun Franken
10
BGR Report
Lagerstättenpotenziale wirtschaftsstrategischer Metalle
Erbe aus dem Jura
Wissenschaftler ermitteln das Alter von Hochtechnologiemetallen
vielversprechende Gesteinseinheiten
zu identifizieren.
Für ein großes Wolfram-Vorkommen
der Mongolei, die Yugodzyr-Lagerstätte,
ermittelten die Forscher ein Alter von
Das Metall Wolfram und die Elemente der Seltenen Erden 169,3 Millionen Jahren – mitten im
sind für die Industrie strategisch wichtig. Bei der Suche nach Erdzeitalter Jura.
neuen Vorkommen in der Mongolei und in Südafrika setzt die
BGR die istotopenchemische Altersbestimmung ein.
Im Verlauf der Erdgeschichte blieb
hen BGR-Geowissenschaftler um Dr.
unter der heutigen Mongolei mehr-
Friedhelm Henjes-Kunst im Projekt
fach Magma in der Erdkruste auf
Wirtschaftsstrategische Metalle nach,
dem Weg nach oben stecken. Die er-
indem sie das Alter der wolframhalti-
kaltenden Gesteinsschmelzen setz-
gen Mineralien genau bestimmen.
ten heiße Wässer frei, aus denen sich
ungewöhnliche Mineralien bildeten,
Sie nutzen dazu die Samarium-Neo-
beispielsweise solche, die das Metall
dym-Methode, die auf dem radioakti-
Wolfram enthalten. Warum sich der
ven Zerfall des Isotops Samarium-147
Stoff in manchen Lagerstätten stark
zu Neodym-143 beruht. „Kennt man
Das BGR-Team untersucht auch Ele-
anreicherte und in anderen nicht, ist
die Prozesse, die für die Lagerstätten-
mentanreicherungen der Seltenen
allerdings rätselhaft. Dieser Frage ge-
bildung verantwortlich sind, kann man
Erden in einem Gesteinskomplex im
gezielt nach neu-
Nordosten von Südafrika. Die Unter-
en Vorkommen
suchungen zeigen, dass einige Gesteine
suchen“, sagt
innerhalb dieses Komplexes ähnlich
Henjes-Kunst.
hohe Konzentrationen enthalten wie
Häufig reichern
große chinesische Lagerstätten. Mithilfe
sich wertvolle
von Altersbestimmungen wollen die
Metalle nur in
BGR-Forscher jetzt klären, wann die
kurzen Episo-
Vorkommen genau entstanden sind
den der Erdge-
und ob sie in einem zeitlichen Zusam-
schichte in der
menhang mit Seltenen Erdenreichen
Kruste an. Die
Gesteinskomplexen in anderen Teilen
isotopenchemi-
Südafrikas stehen.
0.5140
Wolframitmineralisation Yugodzyr (Mongolei)
0.5138
143
Nd/
144
Nd
0.5136
0.5134
0.5132
0.5130
0.5128
0.5126
Alter = 169.3 ± 2.5 Ma
0.2
0.4
0.6
0.8
147
144
1.0
1.2
1.4
Sm/ einer
NdWolframitmineralisation aus
Grafische Darstellung der Altersbestimmung
der mongolesischen Yugodzyr-Lagerstätte nach der Samarium-Neodym-Isotopenmethode. Diese Probe ist 169,3 Millionen Jahre (Ma) alt.
Geowissenschaftler der BGR und des CGS Pretoria bei Geländearbeiten im Schiel-Komplex im
Nordosten Südafrikas.
sche Altersbestimmung kann
Kontakt:
dazu beitragen,
Dr. Friedhelm Henjes-Kunst
BGR Report
11
Kritische Rohstoffe
im Fokus
Das Bundeswirtschaftsministerium hat ein Förderprogramm
aufgelegt, um die Versorgung Deutschlands mit kritischen
Im Kleinbergbau gewonnenes WolframitkonzenRohstoffen zu verbessern. Die Deutsche Rohstoffagentur
trat, Bolivien.
(DERA) in der BGR wurde mit der fachlichen Begleitung bejeweils 7,5 Millionen Euro für 2013 und
auftragt und nimmt die Anträge entgegen.
2014 sowie 10 Millionen Euro für 2015.
Zu den kritischen Rohstoffen zählen
14 Metalle und Industrieminerale, zum
Beispiel Antimon, Kobalt, Fluorit, Gallium, Germanium, Indium, Platinmetalle,
Seltene Erden, Tantal oder Wolfram. Die
2013 geförderten Projekte umfassen Explorationsarbeiten über und unter Tage
Quelle: S.-U. Schulz (DERA)
sowie Machbarkeitsstudien, die Entscheidungen über bergbauliche Investitionen
vorbereiten.
Die DERA begleitet das Explorations Untertägige Erkundung der Wolframit führenden Quarzgänge in Bolivien.
förderprogramm im Auftrag des BMWi
fachlich und bearbeitet die Anträge. Die
In Sachsen wird wieder nach Rohstof-
(BMWi) finanziell unterstützt. Für die
Projektanträge werden anhand formeller
fen gesucht: Im westlichen Erzgebirge
beiden Bergbauprojekte in Deutschland
und fachlicher Kriterien bewertet, die
erkundet die Firma Saxony Minerals
und vier weitere Vorhaben in Mosambik,
auf internationalen Standards beruhen.
& Exploration AG die Zinn-Wolfram- Sri Lanka, Bolivien und Spanien stellte
Das BMWi entscheidet schließlich über
Lagerstätte Pöhla-Globenstein, und in
das BMWi bereits 4,7 Millionen Euro zur
die Anträge und stellt die Fördergelder
Marienberg-Süd sucht das Unternehmen
Verfügung. Diese Finanzmittel sind Teil
bereit.
Umbono Capital Projects GmbH nach
des Explorationsförderprogramms, mit
dem begehrten Metall Indium.
dem die Bundesregierung die Versorgung
der Industrie mit kritischen Rohstoffen
12
Beide Vorhaben werden vom Bundes-
verbessern will. Insgesamt beläuft sich die
ministerium für Wirtschaft und Energie
Förderung auf 25 Millionen Euro, davon
BGR Report
www.bgr.bund.de/explorationsfoerderprogramm
Kontakt: Siyamend Al Barazi
Quelle: S.-U. Schulz (DERA)
Bundesregierung fördert Exploration von Rohstoffen
MEOR: Microbially Enhanced Oil Recovery
Biotechnologie
im Untergrund
Kohle direkt in der Lagerstätte in das Gas
Methan umwandeln. In Ölvorkommen
würde das den Druck erhöhen, zudem
ist das Methan leichter zu fördern.
Eine andere Möglichkeit besteht dar-
Bakterien und andere Mikroorganismen sollen helfen, in, Mikroben dazu zu bringen, Tenside
herzustellen – seifenartige Substanzen.
Kohlenwasserstoffe aus der Erde zu befreien.
Diese Stoffe könnten das Restöl vom GeMikroben sind in Erdöllagerstätten ei-
etwa ein Drittel des Öls in einer Lager-
stein ablösen. In einem dritten Verfahren
gentlich unerwünscht. Die Einzeller
stätte an die Oberfläche geholt werden.
werden bestimmte Mikroben angeregt,
verwandeln flüssige Kohlenwasserstoffe
Der unzugängliche Rest, der in winzigen
sich zu Biofilmen zusammenzuschließen
in teerartiges Schweröl und produzieren
Poren am Gestein festklebt, könnte in
oder eine Art Verdickungsmittel herzu-
dabei häufig Schwefelwasserstoff, ein
Zukunft durch die Mithilfe von Mikro-
stellen. Auf diese Weise sollen bestimmte
giftiges und korrosives Gas. In Pipelines
ben befreit werden.
leergeförderte Bereiche in einer Lager-
oder Anlagen bilden sie Biofilme, die
stätte abgedichtet werden. Wird dann
das Metall zersetzen oder Leitungen
Nützliche Mikroben
Wasser in das Reservoir gepumpt, fließt
verstopfen.
An diesem Ziel arbeiten BGR-Forscher
es bevorzugt durch die freien Zonen und
um Dr. Martin Krüger. „Der Einsatz von
spült gezielt aus diesen mehr Öl heraus.
Unter der Erde gibt es aber auch viele
Mikroorganismen in konventionell aus-
nützliche Mikroorganismen. Auf diese
geförderten Lagerstätten hat ein erhebli-
Projekt in China
setzen sogenannte MEOR-Strategien
ches Potenzial“, so der Mikrobiologe. Er
Im BGR-Projekt untersuchen Martin
(Microbially Enhanced Oil Recovery).
und seine Kollegen haben mehrere Stra-
Krüger und seine Kollegen derzeit Mi-
Die Idee: Die Mikroben sollen die Ölför-
tegien im Blick: Zum einen könnten Mi-
kroorganismen in einer Lagerstätte in
derung steigern. Denn derzeit kann nur
kroben schwer förderbares Öl oder auch
China südlich von Peking. Sie wollen
zunächst herausfinden, welche Mikroben in dem Vorkommen auftreten
und welche Stoffwechselprodukte sie
ausscheiden. Zudem untersuchen sie,
welche Substanzen die Löslichkeit von
Öl verbessern. „Diese MEOR-Verfahren
können zusätzliche und umweltscho-
Quelle: Dr. E. Biegel (BASF SE)
nende Energieressourcen bereitstellen“,
ist Krüger sicher.
Möglichkeiten zum Einsatz von Mikroorganismen zur Steigerung der Erdölproduktion.
Kontakt: Dr. Martin Krüger
BGR Report
13
INDEX: Indischer Ozean – Explorationsaktivitäten der BGR auf marine polymetallische Sulfide
Wo Metalle aus
dem Meeresboden
sprudeln
Überzug aus Kieselsäure vor der untermeerischen Verwitterung geschützt.
„Die gefundenen Erze lassen signifikante
Anreicherungen in der Tiefe vermuten“,
berichtet Freitag.
Expedition INDEX 2013 spürt neue Erzfelder auf
Wissenschaftler der BGR suchten im Herbst 2013 im Indischen Ozean nach metallreichen Ablagerungen, sogenannten
Massivsulfiden. Das Ziel der Erkundungsarbeiten: Ein Explorationsantrag bei der Internationalen Meeresbodenbehörde.
Der Kastengreifer wird zum Einsatz am Meeresboden von Bord gelassen.
Ein weiteres Highlight der Reise: An
einem aktiven Hydrothermalschlot registrierten die Forscher eine Temperatur von 418°C – eine der höchsten
jemals am Meeresboden gemessenen
Temperaturen. „Aus der heißen hydrothermalen Lösung scheiden sich vermutlich mehr Metalle ab als in anderen
Quelle: T. Schubert
Sulfidfeldern“, berichtet Fahrtleiter Dr.
Ulrich Schwarz-Schampera. Tatsächlich
förderte der Tauchroboter Kiel 6000 in
Das Forschungsschiff Sonne während der Fahrt im Indischen Ozean.
der Nähe des Schlotes kupfer- und zinkreiche Proben zutage.
14
Das Projekt INDEX 2013 war eine der
Spurenmetalle wie Gold, Silber, Tellur,
letzten Reisen des Forschungsschiffes
Gallium und Selen. „Die bisherigen Er-
Sonne. Im Indischen Ozean südöstlich
gebnisse waren derart ermutigend, dass
von Madagaskar entdeckte ein BGR-
wir bereits Ende 2013 eine Explorations-
Team erneut ein bislang unbekanntes,
lizenz bei der Internationalen Meeres-
Fahrt-Tagebuch zur Expedition:
inaktives Hydrothermalfeld mit grö-
bodenbehörde (IMB) beantragt haben“,
www.bgr.bund.de/INDEX2013-Tagebuch
ßeren Mengen von Massivsulfiden am
sagt Dr. Ralf Freitag, Meeresgeologe an
Meeresboden. Diese Erze enthalten Kup-
der BGR. Wie die Forscher feststellten,
Kontakt:
fer, Zink und Blei, aber auch Edel- und
sind die Kupfererze teilweise durch einen
Dr. Ulrich Schwarz-Schampera
BGR Report
Geopotenzial Deutsche Nordsee
Nordsee im Netz
Per Mausklick 5 000 Meter tief unter den Meeresgrund
Zum Abschluss des Projektes Geopotenzial Deutsche Nordsee
(GPDN) wurde ein neues Web-Portal freigeschaltet. Dort finden
sich Informationen über den geologischen Untergrund der Nordsee – vom Meeresboden bis in mehrere Tausend Meter Tiefe.
Logo des GPDN-Projektes.
So hat man die Nordsee noch nie
Fünf Jahre lang haben Wissenschaftler
Das Projekt soll zu einer nachhaltigen
gesehen: Komplizierte Störungszo-
der BGR zusammen mit Kollegen vom
Entwicklung des Wirtschaftsraumes
nen winden sich zwischen hellen
Landesamt für Bergbau, Energie und
Nordsee beitragen. Es liefert wissen-
Salzstrukturen, verschiedenfarbige
Geologie (LBEG) und dem Bundesamt
schaftliche Grundlagen für die mari-
geologische Schichten stapeln sich
für Seeschifffahrt und Hydrographie
time Raumordnung und hilft dabei,
übereinander. Das GPDN-Web-Portal
(BSH) die nötigen Daten dafür zusam-
unterschiedliche Nutzungsinteressen
enthält zahlreiche 3D-Modelle, die die
mengetragen. Im Verbundprojekt Geo-
besser abzustimmen.
komplexe Geologie deutscher Teile
potenzial Deutsche Nordsee führten sie
des Schelfmeeres erstmals umfassend
acht Expeditionen durch und bereite-
und in anschaulicher Form zeigen.
ten Informationen aus Archiven für
das OnlinePortal auf. Für
den tieferen
Untergrund im
sogenannten
Entenschnabel –
dem nordwestlichen Zipfel
der deutschen
Wirtschaftszo-
Der Kartenserver des GPDN-Projektes bietet einfache GIS-Funktionen. Im Bild
zu sehen: die Sedimentverteilungskarte nach FOLK.
Über die Startseite der GPDN-Website gelangen
die Nutzer zu den verschiedenen Angeboten des
Projektes.
ne – erarbeiteten die Experten
eine neue struk-
Über die Webseite und einen speziel-
turgeologische Interpretation. Wei-
len Kartenserver können noch weitere
tere Themenschwerpunkte waren
Karten aufgerufen werden. Sie vermit-
Sedimentverteilung, Baugrundverhält-
teln eine räumliche Vorstellung vom
nisse sowie Rohstoff- und Speicher-
Untergrund vor der deutschen Küste.
potenziale.
www.gpdn.de
Kontakt: Dr. Lutz Reinhardt
BGR Report
15
Beratung der Internationalen Meeresbodenbehörde
Die Hüterin des Erbes
perten der Kommission – Juristen,
Geowissenschaftler und Biologen –
Wer Bodenschätze in internationalen Meereszonen gewinnen will, braucht eine Genehmigung der Internationalen Meeresbodenbehörde. Ein BGR-Experte ist
stellvertretender Vorsitzender einer Kommission, die die
UN-Behörde in Fachfragen berät.
begutachten Anträge von Ländern,
Mitten im Pazifischen Ozean liegt ein
2012 erhielt die Kommission den
riesiges Niemandsland halb so groß
Auftrag, Regeln für den Abbau von
wie Europa. Viele Staaten und inter-
Manganknollen in der Clarion-Clip-
nationale Konzerne interessieren sich
perton-Zone zu entwickeln. Seitdem
sehr für die sogenannte Clarion-Clip-
arbeitet die LTC an einer Basisstudie,
dort ist gepflastert mit schwarzen
Hauptgebäude der Internationalen Meeresbodenbehörde auf Jamaika.
Manganknollen, die wirtschaftlich interessante Metalle wie Kobalt, Kupfer
erwerben wollen, arbeiten neue Vorschriften aus und prüfen Berichte von
Lizenzhaltern.
die derzeit diskutiert wird. Ziel ist es,
das Regelwerk bis 2016 fertigzustellen.
Quelle: IMB
Die IMB ist die offizielle Hüterin von
in etwa einem Drittel des riesigen
Teilen des Meeresbodens, die als „Ge-
Manganknollengürtels Erkundungs-
meinsames Erbe der Menschheit“
arbeiten stattfinden dürfen und damit
festgelegt sind. Dies sind alle Mee-
auch keine Bergbautätigkeiten. Dieser
reszonen, die jenseits nationaler Ho-
Bereich ist nun die größte Meeresbo-
heitsrechte von Küstenstaaten liegen.
denschutzzone der Welt.
Umweltschutz hat bei allen Fragen
des Meeresbergbaus einen sehr hohen
Stellenwert.
Die Frage, wer den Schatz aus der
Eine Rechts- und Fachkommission
Tiefsee abbauen darf, regelt die In-
(LTC) arbeitet verbindliche Regeln
ternationale Meeresbodenbehörde
für Lizenznehmer aus, damit die Res-
(IMB) in Jamaika. Sie wurde 1994
sourcen in internationalen Gewäs-
gegründet, als das Seerechtsüberein-
sern verantwortlich genutzt werden.
kommen der Vereinten Nationen in
Als stellvertretender Vorsitzender
Kraft trat. Mittlerweile haben 166
der LTC nimmt der Geophysiker Dr.
Nationen den Vertrag unterzeichnet.
Christian Reichert von der BGR an
den zweimal pro Jahr stattfindenden
BGR Report
zum Abbau bestimmter Rohstoffe
Die IMB hat festgelegt, dass derzeit
und Nickel enthalten.
Logo der Internationalen Meeresbodenbehörde.
die eine Lizenz zur Erkundung oder
Quelle: IMB
perton-Zone. Denn der Meeresboden
16
Sitzungen der LTC teil. Die 25 Ex-
Auf den Meeresböden findet sich vielfach eine
artenreiche Fauna.
www.isa.org.jm/en/home
Kontakt: Dr. Christian Reichert
Rohstoffrisikobewertung für Metalle
Achtung, Risiko!
Deutsche Rohstoffagentur überwacht Marktsituation
bei kritischen Rohstoffen
Deutschland ist eine Industrienation – und braucht Roh
stoffe, um Güter herzustellen. Die Deutsche Rohstoff
agentur (DERA) berät die deutsche Wirtschaft über
potenzielle Preis- und Lieferrisiken bei der Rohstoffversorgung.
Antimon ist ein wichtiger Rohstoff zur Herstellung von Flammschutzmitteln.
Wirtschaft. Die Grundlagen für die
Bewertung sind qualitative Marktanalysen sowie ein quantitatives Modell.
Anhand von Zeitreihenanalysen werden wesentliche Einflussgrößen auf
die Versorgungssicherheit untersucht.
Die Rohstoffri-
Ein Produktionsausfall in einem
2016
275
2022
3,3 %
225
2,4 %
deutsche Unternehmen unvorher-
200
1,5 %
sehbare Folgen haben. Dann etwa,
wenn dort zum Beispiel das Halbmetall Antimon gewonnen wird, das
hauptsächlich in Flammschutzmitteln
und Bleilegierungen zur Anwendung
[1.000 t Sb Inh.]
Bergwerk in China kann auch für
250
175
125
75
weltweit zu steigenden Preisen. So
hat sich der Antimon-Preis zwischen
Szenarien zur
50
25
exporteur, seine Ausfuhren, führt dies
schätzung der
situation und
100
kommt. Drosselt China, der Haupt
liefern eine Einaktuellen Markt-
150
0
1980
sikoanalysen
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
geplante zusätzliche Bergwerksförderung bis 2016
Bergwerksförderung bis 2011
Antimonverbrauch bis 2011 (Annahme)
Antimonverbrauch Wachstumsrate 3,3 %
Entwicklungsszenarien für Angebot und Nachfrage von Antimon bis zum Jahr
2016.
Quelle: DERA
Versorgungslage
einzelner Rohstoffe.
In ihrem Koalitionsvertrag haben CDU, CSU
2003 und 2013 verzehnfacht.
Dorner und Michael Schmidt un-
und SPD im November 2013 verein-
Auch bei anderen Rohstoffen tre-
tersucht beispielsweise bestehende
bart, dass kritische Rohstoffe über-
ten mitunter starke Preisschwankun-
Handelshemmnisse wie Ausfuhrbe-
wacht und die deutsche Wirtschaft
gen auf – meist aus wirtschaftlichen
schränkungen, die Marktmacht durch
regelmäßig über ihre Verfügbarkeit
oder politischen Gründen. Die BGR
Länder- und Firmenkonzentration
informiert werden soll. Die Roh-
hat auf diese Herausforderungen
oder die Angebotsentwicklung durch
stoffrisikoberichte der DERA leisten
reagiert und 2006 ein Modell zur
Explorations- und Bergbauprojekte.
dazu einen wichtigen Beitrag.
Rohstoffrisikobewertung geschaffen.
Die 2010 gegründete DERA entwi-
Anhand solcher Indikatoren erarbei-
ckelt dieses Modell ständig weiter.
ten die Forscherinnen und Forscher
Das Team um Maren Liedtke, Ulrike
derzeit Rohstoffrisikoanalysen für die
Kontakt: Maren Liedtke
BGR Report
17
PANORAMA: Potenzialanalyse des Europäischen Nordmeeres und angrenzender Randmeere der Arktis
Informationslücken
im Nordmeer
BGR erkundet Rohstoffpotenzial der Arktis
Mit dem Projekt PANORAMA will
die BGR zur Verbesserung des Kenntnisstandes beitragen. Berglar und seine Kollegen wollen den Untergrund
des nördlichen Nordatlantiks sowie
der nördlichen Barentssee geophysikalisch und geologisch erkunden.
Der Meeresboden der nördlichen Barentssee und der Gewässer rund um Grönland ist geologisch kaum erkundet. Im
Projekt PANORAMA untersucht die BGR diese Region nun
genauer, um das Ressourcenpotenzial abzuschätzen.
Es geht ihnen vor allem darum, die
In der Arktis vermuten viele Rohstoff
ein Viertel der weltweit noch nicht
struieren.
experten größere Mengen bislang
entdeckten Lagerstätten nördlich des
unentdeckter Erdöl- und Erdgasvor-
Polarkreises befinden, der größte Teil
Bei der ersten Expedition des auf
kommen. Der Geologische Dienst der
davon unter dem Meeresboden des
sechs Jahre angelegten Programms
USA (USGS) schätzt, dass sich etwa
Arktischen Ozeans.
untersuchten die BGR-Forscher im
Ablagerungsgeschichte der Sedimente am Meeresboden seit Beginn der
Öffnung des Arktischen Ozeans vor
etwa 55 Millionen Jahren zu rekon-
August 2013 zusammen mit Kollegen
Überwachung der Datenaufzeichnung.
Wie stichhaltig diese Annahmen
von der Universität Oslo die nörd-
sind, ist jedoch unklar. „Die Kenntnis
liche Barentssee. Mit dem italieni-
über das Rohstoffpotenzial beruht
schen Forschungsschiff OGS Explora
auf statistischen Berechnungen“, sagt
stießen sie in Regionen vor, die bis
BGR-Experte Dr. Kai Berglar. Da der
vor kurzem noch dauerhaft von Eis
Arktische Ozean fast immer von Eis
bedeckt waren. Mit den gewonnenen
bedeckt ist, gibt es aus vielen Gebieten
Daten können die Wissenschaftler die
kaum geologische Daten.
tiefere Erdkruste am Übergang vom
Kontinentalschelf zum Arktischen
Ozean abbilden.
www.bgr.bund.de/PANORAMA
Erschwerte Arbeitsbedingungen in Eisrandlage.
18
BGR Report
Kontakt: Dr. Kai Berglar
Oxidierte Platinerze — Ressourcen mit Zukunft
„Paydirt“: Wertstoffe im Erdboden
BGR-Forscher entwickeln Aufbereitungsverfahren für verwitterte Platinerze
In Südafrika sind 70 Prozent der weltweiten Vorräte an Platinmetallen zu finden. Ein großer Teil
der Erze ist jedoch verwittert und kann derzeit nicht genutzt werden. BGR-Forscher wollen
Abbau- und Aufbereitungsstrategien optimieren.
Im Boden Südafrikas verbergen sich
Für das Projekt, an dem mehrere
viele Schätze – zum Beispiel Gold und
deutsche Universitäten beteiligt
Diamanten. Nördlich von Johannes-
sind, haben die Wissenschaftler im
burg aber liegen wertvolle Edelme-
Bushveld-Komplex Proben von ver-
talle buchstäblich im Erdboden. Ein
schiedenen Stadien der Verwitte-
riesiger, uralter Gesteinskörper, der
rung analysiert. In Experimenten
Bushveld-Komplex, enthält weltweit
beschäftigen sie sich außerdem mit
die größten Vorkommen der soge-
der Löslichkeit von Platinmetallen.
nannten Platinmetalle Ruthenium,
Erzmikroskopische Aufnahme von Platinmineralen (Platin-Eisen-Legierung: weiß; Laurit: bläulich) und Sulfiden (Kupferkies: gelb; Pentlandit:
creme) in einem Chromititerz aus der Karee Mine
in Südafrika.
Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin. Die obersten Schichten des Edelmetallreservoirs sind
An der Jacobs University Bremen
untersuchen Forscher im Auftrag der
BGR neue chemikalische Ansätze,
um Platinmetalle aus dem Gestein zu
jedoch verwittert und durch Wind
befreien. Dabei erzielten sie bereits
und Wetter zu Staub zermahlen. Den
hohe Ausbeuten von über 70 Prozent.
BGR-Wissenschaftlern Malte Junge
und Dr. Thomas Oberthür zufolge
in Zukunft eine wichtige Quelle für
Platinmetalle werden.
Derzeit lohnt sich der Abbau von
verwitterten Platinerzen nicht, da mit
herkömmlichen Aufbereitungsverfah-
Quelle: M. Junge
könnte der rötlich-braune Erdboden
Tagebau am Platreef in Südafrika. Die verwitterten
Platinerze nahe der Oberfläche sind deutlich an
ihrer braunen Färbung zu erkennen.
ren nur eine geringe Ausbeute erzielt
Mineralien eingehen. Ursprüngliche
wird. Junge und Oberthür entwickeln
Erze sind bereits sehr komplex, da die
im BGR-Projekt Oxidierte P
latinerze
Platinmetalle darin in unterschiedli-
neue Verfahren, die speziell für oxi-
cher Form vorkommen. Während der
dierte Erze geeignet sind. Dafür
Verwitterung werden die Edelmetalle
untersuchen sie, welche Bindungen
dann überwiegend noch einmal um-
die Platinmetalle in verschiedenen
gelagert und fixiert.
Kontakt: Dr. Thomas Oberthür
BGR Report
19
Pilotstudie zur Grundwasserbeschaffenheit und Gesundheit der Stadtbevölkerung in Yaoundé
Planungsdaten für Yaoundé
BGR leitete interdisziplinäres Pilotprojekt in Kamerun
Yaoundé, die Hauptstadt des westafrikanischen Staates Kamerun, hat ein Wasserproblem.
Forscher der BGR haben zusammen mit Kollegen aus Kamerun und Bonn untersucht, in
welchen Stadtteilen die Versorgung besonders kritisch ist. Durch Beprobungen, Laboruntersuchungen und Umfragen stellten sie einen Zusammenhang zwischen der Grundwasserqualität und dem Gesundheitszustand der Bevölkerung her.
Es regnet viel in Yaoundé. Häufig
Dennoch lässt die öffentliche Was-
Weltkrieg wurde Yaoundé zur Haupt-
hängen dunkle Wolken über der Mil-
serversorgung zu wünschen übrig.
stadt von Französisch-Kamerun.
lionenstadt im Herzen Kameruns.
„Sie kann derzeit lediglich etwa ein
Stadt und Bevölkerung wuchsen stür-
1 600 Millimeter Niederschlag fallen
Drittel der erforderlichen Trinkwas-
misch, doch die Stadtplanung konnte
sermenge bereitstellen“, berichtet Dr.
nicht mithalten. „Die Infrastruktur
Robert Kringel von der BGR. Die
blieb auf der Strecke. Wassergewin-
Mehrheit der Bevölkerung ist auf
nung, Rohwasseraufbereitung und
Grundwasser angewiesen – eine häufig
ein Abwasser-Leitungsnetz wurden
verunreinigte Ressource.
nie angemessen ausgebaut“, erläutert
GIS-Spezialist Dr. Markus Toloczyki
Schwieriger Standort
von der BGR.
Die Ursachen des Wasserproblems
seien in der Lage der Stadt, aber auch
Bereits seit Ende der 1990er Jahre
in mangelnder Stadtplanung und feh-
führen kamerunische Forscher regel-
lenden Investitionen zu suchen, sagt
mäßig Wasseruntersuchungen durch.
Kringel: „Das alte Yaounde wurde
Das Nationale Statistische Institut von
genau auf einer Wasserscheide
Kamerun (INS) will nun ein geogra-
gründet, an der höchsten Erhebung
fisches Informationssystem aufbauen,
zwischen zwei großen Flüssen – hin-
in das alle wichtigen Umweltinforma-
sichtlich der Wasserversorgung ein
tionen einfließen. Das Ziel besteht da-
eher unglücklicher Standort.“ Die
rin, digitale thematische Karten in der
im Jahresdurchschnitt, nahezu drei-
deutsche Kolonialverwaltung hatte
Umweltarbeit zu etablieren. Dazu rief
mal so viel wie in Deutschland. Ya-
den Ort, der etwa 250 Kilometer vom
das INS ein Pilotprojekt ins Leben,
oundé, nur drei Grad nördlich des
Golf von Guinea entfernt ist, Ende
in dem Experten von der BGR, der
Äquators gelegen, ist von tropischem
des 19. Jahrhunderts als Basis für den
Universität Bonn und der Universität
Urwald umgeben, die zwei Regenzei-
Elfenbeinhandel und als Forschungs-
Yaoundé mit Vertretern von Behör-
ten dauern zusammen sieben Monate.
station gegründet. Nach dem ersten
den und Ministerien zusammen-
Die Karte zeigt die Orte der Grundwasserbeprobungen und befragten Haushalte (farbige Punkte)
in den fünf Stadtvierteln von Yaoundé: Messa
Carrière, Ekoudou, Madagascar, Biyem Assi/Obile und Ngoa Ekélé. Die Befragungen geben zusätzlich Aufschluss über die unterschiedlichen Wohnund Lebensbedingungen der Menschen.
20
BGR Report
arbeiten. Das Bundesministerium für
Die Umfrage- und Messdaten wur-
Dünger aus der Latrine
wirtschaftliche Zusammenarbeit und
den mit Lagedaten verknüpft und
„Die anthropogene Salz- und Stick-
Entwicklung fördert dieses Vorhaben.
anschließend mithilfe thematischer
stofffracht kann im Extremfall 95 %
Karten ausgewertet. So konnten die
des Lösungsinhaltes des Grundwas-
Umfangreiche Datensammlung
Forscher Brennpunkte in einzelnen
sers erreichen“, sagt BGR-Forscher
Im Frühjahr und Sommer 2012 erhob
Stadtvierteln identifizieren, an de-
Robert Kringel. Insbesondere gelan-
das deutsch-kamerunische Forscher-
nen das Grundwasser besonders ver-
gen gewaltige Stickstoffmengen in
team in mehreren Feldkampagnen
schmutzt ist. „Die Belastung durch
das Grundwasser der Millionenstadt.
die nötigen Daten: Die Wissenschaft-
Stickstoff und Salz aus Urin und
Würde man den Stickstoff zuvor in ge-
ler nahmen 54 Grundwasserproben
Abwasser nimmt mit der Fließrich-
eigneten Toiletten durch Urinsamm-
und befragten 1 136 Haushalte aus-
tung des Grundwassers rasant zu“,
lung abtrennen und sammeln, könnte
führlich zu ihren Gewohnheiten:
berichtet Kringel. Die meist per Hand
man es als sicheren Dünger in der
Welches Wasser wird genutzt, wie
gegrabenen Brunnen fördern Was-
urbanen Klein-Landwirtschaft nutzen
häufig fällt die Versorgung aus, wie
ser aus einer bis zu 20 Meter dicken
und das Grundwasser schützen.
wird das Abwasser entsorgt, wie der
Verwitterungsschicht. Da es keine
Im Stadtgebiet von Yaoundè ist die Verteilung von
Moderne und ungeplante Wohnbebauung im
Nitrat im Grundwasser sehr unterschiedlich. Grüne Kreise zeigen eine zulässige Konzentration an,
bei roten Kreisen ist der Trinkwassergrenzwert
von 50 Milligramm pro Liter überschritten. Die
Größe der Kreise gibt zusätzliche Hinweise auf die
Höhe der Belastung. Die weißen Symbole beschreiben die Art der Entnahmestelle wie Quelle
(source) oder Pumpbrunnen (forage).
Stadtgebiet von Yaoundé.
Analyse von Grundwasserproben im Gelände.
zentrale Abwasserentsorgung gibt, ist
Der Fachbericht mit den Endergeb-
dieser obere Grundwasserleiter teil-
nissen und klaren Empfehlungen an
weise stark durch eine Versickerung
die Entscheidungsträger wurde den
aus den Latrinen belastet. Bakterien,
kamerunischen Beteiligten Mitte
Viren und Stickstoffverbindungen,
2013 überreicht.
Müll, wie häufig treten Durchfall und
wie Ammonium und das schädliche
andere Krankheiten auf, die durch
Nitrat, aber auch viel Kochsalz, gelan-
verschmutztes Wasser verursacht
gen ins Grundwasser.
werden? Die Forscher testeten zu-
Afrikanische und deutsche Wissenschaftler bei der
www.bgr.bund.de/grundwasser-kamerun
dem 500 Kleinkinder auf Malaria und
Blutmangel.
Kontakt: Dr. Robert Kringel
BGR Report
21
SQR-Karte: Ackerbauliches Ertragspotenzial der Böden in Deutschland
62 Punkte für Deutschland
Deutsche Böden haben ein gutes Ertragspotenzial
BGR-Bodenwissenschaftler haben eine neue Karte zur Bodengüte der Ackerstandorte in
Deutschland erstellt. Die fruchtbarsten Böden sind demnach in den Lösslandschaften der
Magdeburger Börde, des Thüringer Beckens und der Kölner Bucht zu finden. Insgesamt
haben deutsche Böden ein hohes Ertragspotenzial für Getreide.
Die Kornkammer Deutschlands ist ein
Die Äcker dieser Region im Herzen
Die Bodengüte der Äcker in Deutsch-
sichelförmiges Gebiet zwischen Han-
des Landes haben ein besonders hohes
land ist auf einer neuen Karte zu se-
nover, Magdeburg, Leipzig und Erfurt.
Ertragspotenzial. Die vorherrschen-
hen, die BGR-Bodenwissenschaftler
den Lössböden
im November 2013 der Öffentlichkeit
der Magdebur-
vorstellten. „Erstmals liegt eine ak-
ger Börde und
tuelle und bundesweit einheitliche
des Thüringer
Karte zur Bodengüte der Ackerstand-
Beckens sind
orte in Deutschland vor“, berichten
für die Land-
die Projektleiter Klaus Kruse und Dr.
wirtschaft
Volker Hennings. Grundlage für die
hervorragend
neue BGR-Karte, die kostenfrei be-
geeignet, weil
reitgestellt wird, ist ein internationales
sie große Teile
Bewertungsverfahren, das „Münche-
des Nieder-
berger Soil Quality Rating“ (SQR). Dr.
schlagswassers
Lothar Müller vom Leibniz-Zentrum
speichern und
für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
an die Pflanzen
und Dr. Volker Hennings von der
weitergeb en
BGR passten das ursprünglich vom
können. Zudem
ZALF entwickelte Verfahren für die
können Pflan-
Arbeit mit den BGR-Bodenkarten an.
zenwurzeln in
Die neue Karte zur Bodengüte ist nach dem sogenannten Müncheberger Soil
Quality Rating erstellt.
22
BGR Report
den vom Wind
Punkte für fruchtbare Böden
a n g e w e ht e n
Das Verfahren bewertet, wie gut
Lössablagerun-
Böden für die landwirtschaftliche
gen ungehin-
Nutzung geeignet sind. So soll ihre
dert in die Tiefe
Fruchtbarkeit – Fachleute sprechen
wachsen.
von Ertragspotenzial – abgeschätzt
werden. Die Bodenforscher bewer-
die Ackerflächen 62 der 102 möglichen Punkte. Die fruchtbarsten Äcker
sind besonders gut für den Anbau von
Getreide geeignet. „Auf gut der Hälfte
der bewerteten Flächen besteht keine
Einschränkung durch einen der vier
Gefährdungsindikatoren“, so die ProQuelle: fotolia - Olympixel
jektleiter.
Neben der Magdeburger Börde, der
Kölner Bucht und dem Thüringer
32 Prozent der Fläche Deutschlands wird als Ackerland genutzt, das entspricht rund 11,9 Millionen Hektar.
Becken erhielten auch noch Teile des Alpenvorlands, die Talauen
ten einen Standort mit Hilfe von acht
grund. Am Ende erhält jeder Standort
von Elbe und Weser sowie einige
Basisindikatoren. Sie beurteilen etwa,
einen Punktwert zwischen 0 und 102.
Marschen an der Nordseeküste eine
aus welchen Grundbestandteilen der
Je höher die Punktzahl, desto besser ist
überdurchschnittliche Bewertung.
Boden besteht (das sogenannte Bo-
die Bodenqualität.
Weniger fruchtbar sind die Böden in
densubstrat), oder auch die „effektive
den Mittelgebirgen. Häufig ist dort
Durchwurzelungstiefe“ – die Bodentie-
Einfluss von Klimafaktoren
die Durchwurzelungstiefe gering und
fe, aus der Pflanzenwurzeln dem Boden
„Anders als bisherige Verfahren zur
der Boden steinig. Auch einige Sand-
Wasser entziehen können. Befindet sich
Bodenbewertung bezieht das SQR-Ver-
böden in Ostdeutschland haben ein
etwa über dem festen Untergrundge-
fahren auch Klimadaten mit ein“, betont
geringeres Ertragspotenzial – vor al-
stein nur eine dünne Schicht Mutter-
Hennings. „Damit liegt nun eine prak-
lem dort, wo im Sommer Trockenheit
boden, ist die Durchwurzelungstiefe
tikable Methode vor, um zu bewerten,
droht. Am schlechtesten gedeihen
gering, was wiederum das Pflanzen-
wie gut Böden für die landwirtschaftli-
die Feldfrüchte auf Äckern in den
wachstum beeinträchtigen kann.
che Nutzung geeignet sind.“
Moorgebieten Niedersachsens. Diese
Standorte landeten im bundesweiten
Nach einem komplizierten Verfahren
Insgesamt wird in Deutschland knapp
Äcker-Ranking mit weniger als 35
vergeben die Forscher Punkte für ver-
die Hälfte der vorhandenen Fläche
Punkten auf den hinteren Plätzen.
schiedene Basisindikatoren und fassen
landwirtschaftlich genutzt. Davon sind
diese in einem Summenwert zusam-
wiederum etwa 70 Prozent Ackerflä-
men. Anschließend bewerten sie noch
chen. Insgesamt stellen die BGR-For-
weitere Faktoren, die Gefährdungsindi-
scher den deutschen Böden ein gutes
katoren, die das Wachstum von Acker-
Zeugnis aus: Rund ein Viertel der Flä-
pflanzen beeinträchtigen – nämlich
chen fallen nach der neuen BGR-Karte
eine geringe Durchwurzelungstiefe,
in die Kategorie „hohes“ beziehungs-
Trockenheit, Bodenversauerung und
weise „sehr hohes Ertragspotenzial“.
ein hoher Anteil von Steinen im Unter-
Im bundesweiten Mittelwert erreichen
www.bgr.bund.de/SQR
Kontakt: Klaus Kruse
BGR Report
23
Grundwasserberatung der Tschadseebeckenkommission
Sauberes Grundwasser im
Bereich des Tschadsees
BGR-Projekt untersucht die Grundwasserneubildung im zentralafrikanischen
Vierländereck
Im Bereich des Tschadsees und seiner Zuflüsse versickern große Mengen Wasser im Boden
– neues Grundwasser entsteht. Die BGR hat die Qualität und das Fließverhalten des Grundwassers in der Region untersucht.
Am Südrand der Sahara liegt ein
flüsse reichlich neues Grundwasser.
seltsames Gewässer: Der Tschadsee
Wenn im Einzugsgebiet der Zuflüsse
gehörte einst zu den größten Binnen-
Regenzeit herrscht, treten diese über
seen der Erde, ist heute jedoch nur
die Ufer und bilden vorübergehend
noch dreimal so groß wie der Boden-
ausgedehnte Feuchtgebiete. „Diese
see. Weil er nur wenige Meter tief ist,
Feuchtgebiete sind eine Quelle für
können sich die Uferlinien von Jahr
die Wasseranreicherung im oberen
zu Jahr kilometerweit verlagern – je
Grundwasserleiter“, sagt Vassolo.
Handel am Flussufer.
nachdem, wieviel Wasser die Zuflüsse
aus dem Süden mit sich führen.
Sie und ihre Kolleginnen und Kollegen analysierten die Qualität des
„Auch der stark geschrumpfte See
Grundwassers anhand von Proben
ist für die Region enorm wichtig“,
aus 420 Brunnen im Tschad und in
berichtet die Wasserexpertin Dr. Sara
Kamerun, ermittelten die Wasser-
Vassolo von der BGR. Denn wie Un-
menge, die der Fluss Logone wäh-
tersuchungen der BGR zeigen, bildet
rend der Trockenzeit und während
sich sowohl im Bereich des Tschad-
der Regenzeit mit sich führt, und
wasser für die Landbevölkerung im
sees selbst als auch rund um seine Zu-
bestimmten die Fließbewegung des
Tschad die wichtigste Wasserquelle
Grundwassers mit Hilfe stabiler Iso-
sei, ergänzt sie, müssten die Feucht-
tope.
gebiete und vor allem der Tschadsee
Die Viehzucht ist sehr wichtig für die regionale
Wirtschaft.
erhalten bleiben, um die Wasserver„Das Grundwasser im tschadischen
sorgung zu sichern.
Teil des Tschadsee-Beckens verfügt
fast überall über eine sehr gute Qua Salatanbau am Flussufer.
24
BGR Report
lität“, berichtet Vassolo. Da Grund-
Kontakt: Dr.-Ing. Sara Ines Vassolo
CASE: Circum-Arctic Structural Events
Am Ende von Laurasia
Geländearbeiten in der Arktis zeigen, wo sich einst die Erdkruste verschob
Im Nordwesten Kanadas haben BGR-Geologen Spuren einer riesigen Störungszone gefunden – die Grenze des Urkontinents Laurasia. Womöglich spielte sie eine Rolle bei der Geburt
des Arktischen Ozeans.
mückenverseuchten Tundragebietes.
So konnten sie nachweisen, dass die
Störungszonen am Mackenzie-Delta
eine ähnliche Geschichte haben wie
Verwerfungen auf den arktischen Inseln Ellesmere Island und Spitzbergen.
„Möglicherweise gehören sie zu einer
übergeordneten, 2 500 Kilometer lan Das große Störungssystem am Nordrand der amerikanischen Kontinentalplatte erstreckt sich über 2 500
Kilometer von Spitzbergen (rechts) bis zum Mackenzie Delta und weiter Richtung Alaska.
Wandernde Karibu-Herden, brennen-
Das wichtigste Ziel der Expedition
de Kohleflöze und Fossilien bislang
CASE 15 bestand jedoch darin, ein
unbekannter Baumarten – über einen
großes Störungssystem westlich des
Mangel an Abwechslung konnte sich
Mackenzie-Deltas zu untersuchen. Die-
das internationale Forscherteam, das im
se Verwerfungen bilden die Grenze
Sommer 2013 das nördliche Yukon-Ter-
zwischen den auseinander gebrochenen
ritorium besuchte, nicht beklagen.
Überresten des Urkontinents Laurasia
gen Bruchzone in der Erdkruste, die
und Eurasien. Die Forscher um Dr.
von Spitzbergen bis zur Westküste
Karsten Piepjohn (BGR) und seinen
Alaskas verläuft“ so Piepjohn. „Diese
kanadischen Kollegen Dr. Maurice
Störungszone wäre die bisher größte
Colpron vom Yukon Geological Survey
in der Arktis entdeckte geologische
wollten dort Hinweise auf die Geburt
Struktur.“
Die mehrere Kilometer breite Porcupine
Störungszone bildet wahrscheinlich den Anfang
einer arktisweiten Verwerfungszone von
Nordamerika bis Spitzbergen.
des Arktischen Ozeans suchen.
Intensiv verfaltete Kreidesedimente an der
Nordküste Nordamerikas an der Grenze
zwischen Alaska und dem Mackenzie-Delta.
Insgesamt fünf Wochen lang erkundeten sie mit Hilfe von Helikoptern und
Flugzeugen die Geologie des riesigen,
Kontakt: Dr. Karsten Piepjohn
BGR Report
25
GEMAS: Geochemische Kartierung von Acker- und Weidelandböden in Europa
Geochemisches
Nord-Süd-Gefälle
Bodenproben aus ganz Europa zeigen, wie Spurenelemente in landwirtschaftlich genutzten Böden verteilt sind
untersuchten außerdem Bodeneigenschaften, von denen die Bioverfügbarkeit und Giftigkeit der Metalle
abhängen.
GEMAS war ein wahres Mammutprojekt: Insgesamt 60 internationale
Partner waren beteiligt, darunter ein
BGR-Team unter der Leitung von
Im Projekt GEMAS untersuchten 60 internationale Organisationen die Hintergrundwerte verschiedener Metalle in europäischen Böden. Anlass ist die EU-Chemikalienrichtlinie REACH.
Sie verpflichtet die Metallindustrie dazu, Kontaminationen zu
vermeiden. Die BGR war an dem Mammutprojekt beteiligt.
Dr. Manfred Birke. 2008 und 2009
Die letzte Eiszeit hat Europa in zwei
Einheitliche Informationen auf
Datensätze herstellen, die direkt ver-
Hälften unterteilt: Der Norden lag
europäischer Skala
gleichbar sind”, sagt Birke.
unter gewaltigen Gletschern begra-
Das sind Ergebnisse des Projektes
ben, der Süden blieb eisfrei. Als es
GEMAS (Geochemical Mapping
Ein Atlas für mehr als 50 Elemente
wieder wärmer wurde, tauchte eine
of Agricultural and Grazing Land
Insgesamt wurde in jeder Acker- und
völlig neu gestaltete, junge Landschaft
Soil), einer Kooperation zwischen
jeder Grünlandprobe – jede repräsen-
unter dem Eis auf. Südeuropa dage-
der Expertengruppe „Geochemie“ der
tiert im Schnitt 2 500 Quadratkilo-
gen war fortwährend den Kräften der
europäischen geologischen Dienste
meter – die Konzentration von mehr
Verwitterung ausgesetzt.
(EuroGeoSurveys)
schwärmten Geochemiker in 33 europäische Länder aus und nahmen
mehr als 4 000 Proben auf Äckern
und Weiden von Norwegen bis Sizilien. „Wir wollten harmonisierte
und Eurometaux,
Diese Zweiteilung spiegelt sich bis
dem Verband der
heute in der chemischen Zusammen-
europäischen Me-
setzung der Böden wieder: Die Kon-
tallindustrie. Das
zentration vieler Spurenelemente,
Ziel dieses Pro-
zum Beispiel Arsen, Gold, Mangan,
jektes bestand da-
Lithium oder Nickel, ist in den älteren
rin, geochemische
und intensiv verwitterten Böden Süd-
Hintergrundwerte
europas zwei- bis dreimal so hoch wie
für verschiedene
in Nordeuropa. Auch andere Metalle
Metalle in land-
weisen eine große natürliche Schwan-
wirtschaftlich ge-
kungsbreite auf.
nutzten Böden zu
ermitteln. Die beteiligten Forscher
26
BGR Report
Verteilung der Mangangehalte (AR, ICP-MS) in den Ackerböden Europas.
als 50 Metallen bestimmt, zum Teil
Große natürliche Variabilität
und des Klimas stark wider. So treten
mit mehreren Analyseverfahren. Der
Eine Überraschung erlebten die
in der Nähe von Erzvorkommen häu-
Slowakische Geologische Dienst be-
Forscher beim Element Zirkonium:
fig ungewöhnlich hohe Metallkon-
reitete alle Proben auf. Die anschlie-
Dieses Metall war in Mittel- und Ost-
zentrationen auf. Auch rund um die
ßenden Analysen wurden jeweils in
europa teilweise sehr stark verbreitet.
Ballungszentren London, Paris, Rot-
einem einzigen Labor durchgeführt.
Das deutet darauf hin, dass die Löss-
terdam oder Kiew sind Schwermetalle
böden dort räumlich weiter verbreitet
wie Blei, Quecksilber, Gold und Silber
sind als bisher vermutet.
in den Böden erhöht. Ansonsten sind
Die Daten dienten als Basis für Dossiers, die die europäische Metall-
vom Menschen verursachte Verunrei-
industrie für die EU-Kommission
Die räumlichen Muster der Element-
nigungen auf den Karten kaum zu er-
anfertigen musste. Ende 2013 war der
verteilung in Acker- und Grünland-
kennen. „Um anthropogene Einflüsse
GEMAS-Atlas fertig: „Erstmals liegt
proben waren weitgehend gleich. Die
verlässlich erfassen zu können, wäre
ein qualitätsgesicherter geochemi-
Höhe der Werte unterscheidet sich
eine sehr viel höhere Probenahme-
scher Datensatz für die europäischen
allerdings in einzelnen Ländern bis
dichte nötig“, so Birke. Bedenkliche
Landwirtschaftsböden vor“, berichtet
um das Hundertfache. „Der geoche-
Metallgehalte entdeckten die Forscher
der Projektleiter. Auch die biologische
mische Unterschied zwischen Nord-
nur bei einem geringen Bruchteil aller
Verfügbarkeit verschiedener Metal-
und Südeuropa macht es unmöglich,
Proben.
le kann nun europaweit dargestellt
einheitliche Bodenhintergrundwerte
werden. Damit sei eine reale Risiko-
zu definieren, die für ganz Europa
bewertung möglich, wie sie im Rah-
Gültigkeit hätten“, betont Birke.
men der EU-Chemikalienverordnung
vorgesehen ist, sagt er.
www.bgr.bund.de/GEMAS-Projekt
In den geochemischen Karten spiegelt sich der Einfluss der Geologie
Verteilung der Zirkoniumgehalte (RFA) in den Ackerböden Europas.
Kontakt: Dr. Manfred Birke
Verteilung der Quecksilbergehalte (AR, ICP-MS) in den Ackerböden Europas.
BGR Report
27
Ableitungsschlüssel KA5 nach der World Reference Base for Soil Resources
Von Braunerde zu
Cambisol
BGR-Software überträgt deutsche Bodenklassifikation
in internationales System
Wenn sich Bodenkundler aus verschiedenen Ländern
austauschen wollen, benennen sie die Böden nach einem
internationalen System, der World Reference Base for Soil
Resources. In Deutschland gibt es allerdings eine eigene
Systematik, um Böden zu klassifizieren. BGR-Bodenforscher
haben nun eine Software entwickelt, um Bodenprofile aus
deutschen Datenbanken automatisch in die internationale
Systematik einzuordnen.
Die Bodenkunde mit ihren kom-
BGR zusammen mit den Staatlichen
plizierten Fachbegriffen ist für Au-
Geologischen Diensten der Bundes-
ßenstehende ein Buch mit sieben
länder verbindliche Anweisungen
Siegeln. Wer kann sich schon etwas
dazu heraus, wie Böden zu kartieren
unter Ausdrücken wie Tschernosem,
und einzuordnen sind – die „Boden-
Pararendzina oder Kolluvisol vor-
kundliche Kartieranleitung“, die 2005
stellen? Auch Bodenkundler aus ver-
in der fünften Auflage erschienen ist.
schiedenen Ländern haben es bei der
International ist ein anderes System
Verständigung mitunter nicht leicht.
gebräuchlich, die World Reference
Was in Deutschland als Tschernosem
Base for Soil Resources (WRB) der
bezeichnet wird – eine fruchtbare,
Internationalen Bodenkundlichen
humusreiche Schwarzerde – muss
Union.
nicht unbedingt dem entsprechen,
was international unter den Begriff
International harmonisierte
„Chernozem“ fällt.
Bodendaten
„Eine solche internationale Klassifi-
28
Dr. Einar Eberhardt, Bodenwissenschaftler an der BGR. Die internationale Referenzbasis hat in den letzten
Jahren ständig an Bedeutung gewonnen und wird auch außerhalb von
akademischen Kreisen vielfach praktisch angewendet.
Allerdings unterscheidet sich die
WRB in ihrer Herangehensweise
und ihrem Aufbau stark von der
deutschen Bodensystematik. „Die
deutschen Bodentypen können
nicht einfach den internationalen
Referenzböden zugeordnet werden“, berichtet Eberhardt. In der
deutschen Bodensystematik sind
Nach der deutschen Bodenklassifikation handelt
es sich um eine schwefelreiche Organomarsch.
Nach der internationalen Klassifizierung wird
daraus in wenigen Sekunden ein Haplic Gleysol.
Das liegt daran, dass in jedem Land
kation ermöglicht es, Bodeninforma-
teilweise wesentlich mehr Differen-
unterschiedliche Systeme verwen-
tionen aus verschiedenen Ländern
zierungsmöglichkeiten vorhanden.
det werden, um Böden zu charak-
gemeinsam zu nutzen, zum Beispiel
Die bodenbildenden Prozesse und
terisieren. In Deutschland gibt die
im europäischen Rahmen“, erläutert
das Ausgangsmaterial werden zu-
BGR Report
nächst getrennt erfasst. „Die WRB
Forscher, darunter auch Partner
Daten. Eberhardt und seine Kollegen
dagegen verwebt Bodengenese und
von mehreren Universitäten, tes-
entdeckten bei ihrer Arbeit auch ei-
Materialzusammensetzung von An-
teten ihren Ableitungsschlüssel an
nige Lücken, logische Unzulänglich-
fang an“, sagt Eberhardt. In diesem
einem Datensatz des Landesamtes
keiten und kleinere Ungenauigkeiten
System gibt es 32 Referenzböden
für Bergbau, Geologie und Rohstoffe
im System der WRB. Ihre Verbesse-
von A wie „Acrisol“ (ein saurer, rot-
Brandenburg, der 263 Bodenprofile
rungsvorschläge flossen vollständig
gefärbter Tropenboden) bis V wie
umfasste.
in die Neuauflage der WRB ein, die
„Vertisol“ (dunkle Böden mit sehr
2014 erscheint.
hohem Tongehalt). Die Bodentypen werden auf einer zweiten Ebene
Ein weiterer Nebeneffekt der Ar-
noch durch weitere Eigenschaften
beiten: Die Gruppe stellte fest, dass
mithilfe sogenannter „Qualifier“
Bodenprofile mit kompliziert auf-
unterschieden.
gebauten Grenzen teilweise sehr
unterschiedlich beschrieben wer-
Automatische Einordnung
den. „Bislang war die Beschreibung
Damit die in Deutschland vorlie-
solcher Grenzen nicht eindeutig ge-
genden Bodeninformationen besser international verwendet werden
können, hat ein Team um Einar
Von der Kartieranleitung zur internationalen Bodenklassifikation World Reference Base for Soil
Resources.
regelt“, sagt Eberhardt. Die BGR-Forscher schlugen daher neue Regeln
zur Horizontabgrenzung vor, die sie
bei der Überarbeitung der deutschen
und der internationalen Kartieranleitungen einbringen wollen. 2014
planen sie, ihren Ableitungsschlüssel auf Daten aus weiteren Regionen
Deutschlands anzuwenden. Zudem
müssen sie die Software aktualisieren,
damit sie mit der neuen Version der
WRB von 2014 konform ist.
Die Datenbankanwendung führt menügesteuert durch den gesamten Ableitungsvorgang.
Eberhardt nun eine Art automati-
Der Test verlief erfolgreich: „Über
sche Übersetzungshilfe entwickelt.
90 Prozent der Profile wurden der
Es handelt sich um eine Software,
zutreffenden Referenzbodengrup-
die aus Informationen aus Boden-
pe zugeordnet“, sagt Eberhardt. Bei
datenbanken automatisch den Bo-
denjenigen Profilen, die die Software
dennamen der WRB ableitet. Die
falsch zuordnete, fehlten wichtige
www.bgr.bund.de/uebersetzungsschluessel-AblSKA5
Kontakt: Dr. Einar Eberhardt
BGR Report
29
IODP: International Ocean Discovery Program
Neue Entdeckungen
im Meeresboden
BGR koordiniert deutschen Beitrag zu internationalem
Ozeanbohrprogramm
Seit 2013 gibt es eine neue Initiative, um die Meeresböden
zu erforschen: Das International Ocean Discovery Program
(IODP). Gegenüber den Vorgängerprogrammen setzt es
neue Schwerpunkte. Die BGR hat die Koordination innerhalb
Deutschlands übernommen.
mien des Programms und auch im
European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD), in dem sich
17 europäische Länder gemeinsam
mit Kanada und Israel zusammengeschlossen haben. Dem Koordinator
Dr. Jochen Erbacher und seinem Team
kommen dabei viele wichtige Aufgaben zu: Sie informieren die verschiedenen Beteiligten in Deutschland über
Neuigkeiten, zum Beispiel Expeditionsausschreibungen, Workshops oder
Sommerakademien. Zudem beraten
sie diese bei der Planung von Expeditionen und bereiten zusammen mit dem
Die Abkürzung ist geblieben, der In-
Tiefe Biosphäre und Tsunamis
Co-Koordinator, Prof. Dr. Rüdiger
halt im Wesentlichen auch: Das Inter-
Der Wissenschaftsplan des neuen Pro-
Stein vom Alfred-Wegener-Institut
national Ocean Discovery Program
gramms setzt indes neue Schwerpunk-
für Polar- und Meeresforschung in
(IODP) widmet sich wie schon das
te. Die zukünftigen Bohrvorhaben
Bremerhaven, Entscheidungen für die
Vorgängerprogramm, das Integrated
sollen vor allem den Klimawandel,
Deutsche Forschungsgemeinschaft vor.
Ocean Drilling Program (ebenfalls
extreme Lebensräume, geochemische
Austauschprozesse und Naturkatas-
Entlastung für die DFG
trophen wie zum Beispiel Erdbeben
„Als Sprecher und Koordinator ent-
erforschen.
laste ich die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die das IODP als
Die BGR koordiniert die deutschen
Schwerpunktprogramm fördert“,
Interessen in den internationalen Gre-
berichtet Erbacher. Er wacht zudem
über den Koordinationsfond, der
Das japanische IODP Bohrschiff Chikyu.
dazu dient, den Wissenschaftlern die
Teilnahme an Expeditionen, Tagun-
IODP), der Erforschung der Meeres-
gen oder Workshops finanziell zu
böden durch Bohrungen. Von 2013
ermöglichen.
bis 2023 werden Forscher aus 26 Nationen weiter daran arbeiten, das Zusammenwirken von harter Erdkruste,
plastischem Erdinneren, Meer, Eiskappen, Atmosphäre, Erdmagnetfeld
und Lebenswelt besser zu verstehen.
30
BGR Report
Beprobung eines Bohrkerns während der IODP
Expedition 347 Baltic Sea. Die Wissenschaftler an
Bord der Greatship Manisha tragen beim Beproben für geomikrobielle Untersuchungen an der
BGR einen Mundschutz und sterile Handschuhe
zur Vermeidung von Kontaminationen.
IODP-Deutschland:
www.bgr.bund.de/iodp
Kontakt: Dr. Jochen Erbacher
GeoBusiness: Einheitliche Lizenzierung von Geodaten
Ende des Lizenzwirrwarrs
Neues Modell regelt den Zugang zu öffentlichen Geodaten
Im Internetportal GeoLizenz.org können Unternehmen verlässliche Lizenzverträge per Mausklick abschließen. Der
deutschlandweite Service des Bundeswirtschaftsministeriums
vereinfacht die Lizenzierung von Geodaten erheblich.
Einfach, schnell und kostenlos – so
Behrens: „Wirtschaftliche Nutzung
wünschen sich Unternehmen den Zu-
verlangt Verlässlichkeit.“
Das Internetportal GeoLizenz.org ist ein Gemeinschaftsprojekt des Bundeswirtschaftsministeriums
und der GIW-Kommission in der BGR.
gang zu öffentlichen Geodaten. „Geodaten sind ein wichtiger Rohstoff
Flexibles Werkzeug für alle Branchen
alle denkbaren Kombinationen von
des digitalen Zeitalters“, sagt Dr. Jörg
Bislang gibt es allerdings Tausende von
Nutzungsarten und Zielgruppen erfas-
Reichling, Leiter der Geschäftsstelle
Lizenzen für Geodaten auf Bundes-,
sen. Jede Behörde in Deutschland kann
der Kommission für Geoinformati-
Länder- und Kommunalebene. Für Un-
ihre Geodatenprodukte einfach und
onswirtschaft (GIW) an der BGR.
ternehmen bedeutete es einen sehr ho-
schnell mit einer Klick-Lizenz versehen.
hen Aufwand, sich in diesem Wirrwarr
Die Lizenzverträge gehen dem Nutzer
Bei der Nutzung der Daten spielen
zurechtzufinden. Diese Unsicherheit
aus der Wirtschaft automatisch per
Lizenzen eine wichtige Rolle, auch
hat nun ein Ende: Die Geschäftsstelle
E-Mail zu. „Der Aufwand für Lizenzie-
wenn sie häufig kostenfrei zur Verfü-
der GIW stellt seit Herbst 2013 unter
rungen wird sowohl bei den Anbietern
gung stehen. Für Unternehmen geht
www.GeoLizenz.org ein einheitliches
als auch bei den Nutzern erheblich re-
es dabei vor allem um die eigene Si-
Lizenzmodell zur Verfügung. Dort gibt
duziert“, sagt Reichling.
cherheit, berichtet BGR-Experte Lars
es nur noch acht Lizenz-Varianten, die
Zum Start der CeBIT 2014 in Hannover
wurde GeoLizenz.org um eine ePayment-Komponente erweitert. So können in Zukunft auch kostenpflichtige
Produkte schnell und einfach lizenziert
und abgerechnet werden.
Quelle: fotolia
www.GeoBusiness.org
www.GeoLizenz.org/clip
Der Abschluss von Lizenzen ist für deutsche Unternehmer über GeoLizenz.org praktisch mit einem
Handschlag erledigt.
Kontakt: Dr. Jörg Reichling
BGR Report
31
IHME 1500: Internationale Hydrogeologische Karte von Europa im Maßstab 1:1 500 000
Vollendet nach
mehr als 50 Jahren
Internationale Hydrogeologische Karte von Europa ist
fertig
darzustellen. „Diese Unterschiede
machten grenzübergreifende Vergleiche außerordentlich schwierig“, berichtet Klaus Duscher von der BGR.
Die Internationale Vereinigung der
Hydrogeologen (IAH) beschloss daher 1960, ein einheitliches Kartenwerk zu schaffen.
Die Grundwasserverhältnisse eines gesamten Kontinents
– das zeigen die 25 Blätter der Internationalen Hydrogeologischen Karte von Europa im Maßstab 1:1,5 Millionen. 2013
wurden die zwei letzten fehlenden Kartenblätter „Budapest“
und „Bucureşti“ veröffentlicht. Die BGR ist zusammen mit der
UNESCO für das Projekt verantwortlich.
In den ersten Jahren mussten sich die
Europa ist ein bunter Kontinent. In der
servorkommen in klüftigen Gesteinen,
nigte sich schließlich auf den Maßstab
Internationalen Hydrogeologischen
zum Beispiel Kalkstein, Braun dagegen
1:1,5 Millionen. Ein Zentimeter auf
Karte von Europa IHME 1500 be-
für Gebiete mit wenig Grundwasser.
der Karte entspricht damit 15 Kilome-
schränkt sich diese Vielfalt im Wesent-
beteiligten Wissenschaftler zunächst
über viele Details einig werden: Welcher Maßstab war sinnvoll? Wie sollte
die Legende gestaltet werden? Nach
welcher Methode sollten die Daten
zusammengestellt werden? Man ei-
tern in der Realität – klein genug, um
lichen auf drei Farben: blau, grün und
Wohin das Wasser fließt
Details wie Salzstöcke, großräumige
braun. Blau steht für Grundwasservor-
Die einheitliche hydrogeologische
Grundwasserabsenkungen oder Ent-
kommen in porösen Ablagerungen wie
Karte des gesamten Kontinents ist
wässerungskanäle abzubilden, aber
Sand und Kies, Grün für Grundwas-
das Ergebnis von mehr als 50 Jahren
zu groß, um Gesamteuropa auf einer
Arbeit. Bereits
einzigen Karte darstellen zu können.
1960 existierten
Man entschied sich daher, insgesamt
zwar in fast allen
25 Einzelblätter herzustellen, jeweils
europäischen
92 mal 69 Zentimeter groß.
L ändern hy-
Vereinfachte Übersicht der gedruckten Kartenblätter der IHME.
32
BGR Report
drogeologische
Von Lisboa bis Kirov
Karten. Doch
Jedes Blatt trägt den Namen einer
in jeder Nation
zentralen Stadt, beispielsweise Lon-
verwendeten die
don, Oslo oder Moskva. Für die
Experten andere
Legende gab es zunächst kein brauch-
Farben, Symbole
bares internationales Vorbild. Bis
und Maßstäbe,
1963 entwickelte eine Arbeitsgruppe
um die Wege des
einen Entwurf. Die Schirmherrschaft
Grundwassers
des Vorhabens hatte die UNESCO,
Von Anfang an übernahmen die BGR
Digitalisierung als nächstes Ziel
und die UNESCO die Finanzierung
„Die IHME bietet den ersten einheit-
und Koordination der wissenschaft-
lichen Überblick über die Grund-
lich-redaktionellen Arbeit. Beide
wasserressourcen Europas“, betont
Organisationen sind zudem für die
BGR-Experte Klaus Duscher. Die
Kartographie, den Druck und den
Karte liefert Informationen darüber,
Vertrieb der Kartenblätter und der
aus welchem Gestein die Grundwas-
Erläuterungen verantwortlich.
serleiter in einer Region bestehen und
wie produktiv sie sind. Zusätzlich
In den folgenden Jahrzehnten be-
sind Details wie geologische Verwer-
teiligten sich mehr als 300 Wissen-
fungen, Quellen, Bohrlöcher oder das
schaftler aus 40 Nationen daran, das
Eindringen von Meerwasser in den
Kartenwerk zu vervollständigen. Zu-
Untergrund erkennbar. Grundwas-
sätzlich zu den Karten erschienen
serexperten können das Kartenwerk
Erläuterungshefte. Sie enthalten wei-
nicht nur für wissenschaftliche Frage-
die Organisation der Vereinten Nati-
tere Informationen, zum Beispiel zum
stellungen oder Planungen im inter-
onen für Bildung, Wissenschaft und
Klima, zur chemischen Zusammen-
nationalen Maßstab nutzen, sondern
Kultur, inne. Bei der Herstellung des
setzung des Grundwassers oder zur
auch als Grundlage für detaillierte
ersten Blattes „Bern“ wurden mehrere
Geologie. Mit der Veröffentlichung
hydrogeologische Kartierungen.
unterschiedliche Legenden-Versionen
der letzten beiden Blätter Budapest
getestet. Im Laufe der Arbeit kristal-
und Bucureşti war die gedruckte Kar-
Mit der Fertigstellung der letzten
lisierte sich die bis heute verwendete
tenserie 2013 schließlich vollendet.
Kartenblätter ist die Arbeit indes-
Ausschnitt aus dem IHME-Kartenblatt C4, Berlin.
Darstellungsweise heraus. 1970 war
sen noch nicht vorbei. Das nächste
das Blatt schließlich fertig.
Ziel besteht darin, die vorhandenen
Informationen zu digitalisieren und
in ein geografisches Informationssystem einzubinden. Einige digitale
Karten sind bereits verfügbar. Für
Hydrogeologen sind sie ein willkommenes Werkzeug, so Klaus Duscher:
„Die Digitalisierung eröffnet neue
Möglichkeiten für Auswertungen im
kontinentalen Maßstab.“
www.bgr.bund.de/IHME1500_de
Teilnehmer am internationalen Workshop Grundwassersysteme in Europa in Berlin anlässlich der Fertigstellung der gedruckten IHME-Kartenblätter.
Kontakt: Klaus Duscher
BGR Report
33
GIRAF: Geoscience InfoRmation in AFrica
Im Zeichen der Giraffe
BGR koordiniert afrikanisches Netzwerk für geowissenschaftliche Informationen
Seit 2009 treffen sich afrikanische Geowissenschaftler regelmäßig zum Erfahrungsaustausch.
Das Netzwerk GIRAF soll dazu beitragen, die Lebensbedingungen in Afrika zu verbessern und den Kontinent in internationale Projekte einzubinden.
Noch sind die Aktivitäten
Mitglieder zu
von GIRAF überschaubar:
einem interna-
Ein- bis zweimal im Jahr
tionalen Work-
erscheint ein Newsletter,
s h op.
die Website informiert über
das Netzwerk
Aktuelles in Afrika im Be-
wächst rasant:
reich Geoinformationen
„Im Augenblick
und alle zwei Jahre treffen sich die
hat GIRAF 337
Quelle: M. Toloczyki
Doch
Quelle: M. Toloczyki
Goldwaschen in Ghana.
Digitale Kartierung im Gelände.
34
BGR Report
Mitglieder aus
Dazu bringt GIRAF Geowissenschaft-
37 afrikanischen
ler von Geologischen Diensten, Uni-
und 15 nicht-af-
versitäten, Forschungsinstituten und
rikanischen Län-
privaten Unternehmen zum Informa-
dern“, berichtet
tionsaustausch zusammen. „Geowis-
BGR-Forscherin
senschaftliche Informationen können
Dr. Kristine Asch,
wesentlich dazu beitragen, die Lebens-
die Koordinatorin
bedingungen der Menschen in Afrika
des Netzwerks.
zu verbessern“, betont Kristine Asch.
GIRAF soll die
Das Netzwerk findet internationale
bislang recht zer-
Unterstützung durch die UNESCO,
splitterten geowis-
die Kommission für Geowissenschaft-
senschaftlichen
lichen Information der Internationalen
Initiativen in Af-
Union Geologischer Wissenschaften,
rika enger verbin-
die Geological Society of Africa, das
den.
Young Earth Scientists Netzwerk und
Quelle: J. Harbrecht
Kleinbergbau auf Gold in Afrika.
die Weltkartenkommission. Die BGR
sieht einen großen Nutzen von GIRAF
in der Vernetzung bilateraler Projekte
Quelle: K. Asch
in der Entwicklungszusammenarbeit
der Bundesregierung auf dem afrikanischen Kontinent.
Regeln für den Kleinbergbau
Teilnehmer des GIRAF-Workshops im Jahr 2013 in Dar es Salaam / Tansania gemeinsam mit dem
Vertreter der deutschen Botschaft Thomas Wimmer (Mitte).
Der dritte Workshop des Netzwerkes
bau, Methoden der geologischen Kar-
erarbeiten will. 14 GIRAF-Botschafter
wurde von der BGR und dem austra-
tierung und Regionalplanung. Die
sollen zudem in ihren Heimatländern
lischen International Mining for De-
rund 120 Teilnehmer diskutierten
sogenannte GIRAF-Embassies, also
velopment Centre organisiert. Er fand
verschiedene afrikanische geowissen-
Landesgruppen, aufbauen und Aktivi-
im September 2013 in Accra statt, der
schaftliche Projekte, berichteten über
täten anstoßen – damit das Netzwerk
Hauptstadt von Ghana. Anlass waren
Fortschritte seit den ersten beiden
weiter wachsen kann. Der nächste GI-
die Jubiläumsfeiern zum 100-jährigen
Workshops und beteiligten sich am
RAF Workshop findet 2015 in Mozam-
Bestehen des Geologischen Dienstes
Erfahrungsaustausch über politische
bik statt.
von Ghana, der auch Gastgeber war.
Grenzen hinweg.
Unter dem Motto „Geoinformation,
Am Ende fand sich eine Arbeitsgrup-
Sustainable Mining and Mapping“
pe zusammen, die Empfehlungen zu
ging es auf dem Workshop vor allem
Sozialverträglichkeit und Nachhaltig-
um nachhaltigen Bergbau, Kleinberg-
keit für den Kleinbergbau in Afrika
www.giraf-network.org
Kontakt: Dr. Kristine Asch
BGR Report
35
D-AERO: Tonkartierung aus der Luft
Ostfriesland
von oben durchleuchtet
BGR-Forscher kartieren Tonvorkommen im Messgebiet Esens
Im Projekt D-AERO untersucht die BGR Grundwasserversalzungen und Tonvorkommen an
der Nordseeküste mit aerogeophysikalischen Verfahren. Für ein Messgebiet in Ostfriesland
liegt nun die Auswertung vor. Die Ergebnisse der Hubschrauberelektromagnetik stimmen
weitgehend gut mit den Daten aus Bohrungen überein.
Während der Eiszeiten der letzten
mentschichten über Ostfriesland, vor
ler in den Boden, in denen sich später
400 000 Jahre legten sich durch-
allem Ton und Sand. Die Gletscher
Schmelzwasserseen bildeten. An de-
schnittlich 30 bis 60 Meter dicke Sedi-
einer frühen Kälteperiode frästen Tä-
ren Grund setzten sich feiner Schluff
und Ton ab. In der letzten Eiszeit trieben vorherrschende Westwinde große
Mengen Sand herbei und türmten ihn
zu Dünen auf. Als der Frost vor etwa
10 000 Jahren endete, entstanden vielerorts Moore oder Marschland. Sie
hinterließen nur eine dünne Haut
über den Eiszeit-Sedimenten.
Erbe der Eiszeit
Ein BGR-Team um Dr. Bernhard
Siemon hat die Verbreitung der
eiszeitlichen Tonvorkommen nun
aufgedeckt. „Die Erkenntnisse über
diese Tonvorkommen sind für den
Grundwasserschutz von Bedeutung“,
erläutert der Geophysiker. Denn von
der Nordsee her drängt allenthalben
salziges Grundwasser ins Inland. Wohin und wie weit sich das Salzwasser
Vergleich zwischen den Ergebnissen der elektromagnetischen Messungen und den Bohrungen in Bezug
auf die Mächtigkeiten der Tonschichten.
36
BGR Report
ausbreiten kann, hängt auch davon
ab, wo Grundwasser entnommen und
Feuchtgebiete trockengelegt werden.
angetroffen wurde“, sagt Bernhard
„Man kann die Auswirkung solcher
Siemon. Bohrungen, die auf wenig
Eingriffe auf Süßwasservorkommen
Ton oder Schluff stießen, liegen dage-
besser einschätzen, wenn man weiß,
gen meist in Bereichen mit erhöhten
wie grundwasserleitende Sande und
spezifischen Widerständen.
wasserundurchlässige Tone im Untergrund verteilt sind“, sagt Siemon.
Blick unter die Deckschicht
Auch die Bauindustrie interessiert
Aus den spezifischen Widerstän-
sich für die Lage der feinkörnigen
den erstellten Siemon und seine
Schluffe: Das Material eignet sich
Kollegen zusammen mit dem nie-
hervorragend zur Herstellung von
dersächsischen geologischen Lan-
Ziegelsteinen.
desamt (LBEG) eine Karte, die die
Tonmächtigkeiten im Messgebiet bis
Die BGR führte 2008 – 2009 gemein-
etwa 30 Meter Tiefe anzeigt. „Die
sam mit dem Leibniz-Institut für
Übereinstimmung mit den Bohrun-
Angewandte Geophysik (LIAG) im
Rahmen des Projektes D-AERO eine
Hubschrauber der BGR beim Sammeln von Daten
in Ostfriesland.
flächenhafte Befliegung im Mess-
gen ist meist gut“, so der Geophysiker.
Die Hubschrauberelektromagnetik
könne sozusagen unter die dünne
gebiet Esens in Ostfriesland durch.
Widerstand in verschiedenen Tiefen.
Deckschicht blicken, sagt er: „Die flä-
Das rautenförmige Messgebiet mit
Anhand dieser Werte konnten sie
chenhaften aerogeophysikalischen Er-
einer Kantenlänge von 19 Kilometern
schließen, ob sich dort gut leitfähiges
gebnisse sind eine ideale Ergänzung
reichte in etwa von Aurich und Dor-
Salzwasser oder weniger leitfähiges
zu den punktuellen Bohrungen.“ Der
num im Westen bis nach Wittmund
Süßwasser befindet. Auch Ton und
BGR-Hubschrauber, der von 2010 bis
und Werdum im Osten. Insgesamt
Sand lassen sich anhand ihres spezi-
2012 nachgerüstet wurde und deswe-
absolvierte der BGR-Hubschrauber
fischen Widerstands unterscheiden.
gen nicht einsetzbar war, soll im Mai
23 Flüge, bei denen er nachgerüstet
2014 das angrenzende Messgebiet
1 950 Kilometer auf 75 Nord-Süd-Pro-
Inzwischen haben die Forscher die
filen und 8 Ost-West-Profilen zurück-
Daten ausgewertet. Sie ermittelten
legte.
die spezifischen Widerstände, bei-
Jever unter die Lupe nehmen.
spielsweise in 10 Meter Tiefe, und
Problem Grundwasserversalzung
verglichen diese Werte mit Daten aus
Der BGR-Hubschrauber setzte gleich-
Bohrungen. In der Bohrdatenbank
zeitig drei geophysikalische Messver-
Niedersachsen sind die Tonmächtig-
fahren ein, um den Untergrund zu
keiten an mehr als hundert Stellen im
erkunden: die Elektromagnetik, die
Messgebiet verzeichnet. „Es ist offen-
Magnetik und die Gammaspektrome-
sichtlich, dass niedrige spezifische
trie. Als Ergebnis erhielten die For-
Widerstände gut mit Bohrungen kor-
Kontakt: Dr. Bernhard Siemon,
scher den spezifischen elektrischen
relieren, in denen Ton oder Schluff
Dr. Uwe Meyer
www.aerogeophysik.de
BGR Report
37
Inspire: Infrastructure for Spatial Information in the European Union
Geoinformationen grenzüberschreitend nutzen
EU-Richtlinie INSPIRE wird jetzt umgesetzt
In der Europäischen Union soll bis 2019 eine gemeinsame Infrastruktur für raumbezogene
Daten geschaffen werden – das legt die Richtlinie INSPIRE fest. BGR-Forscher waren von
Anfang an daran beteiligt, die Standards festzulegen. Jetzt ist ihre Expertise bei der Umsetzung gefragt. In Workshops informieren sie andere Nutzer über die Anforderungen.
Behörden und Unternehmen arbeiten
die Daten nicht kompatibel. „Das be-
gang zu umweltrelevanten Geodaten
tagtäglich mit Geoinformationen.
deutet Mehrarbeit und damit erhöhte
in den 27 EU-Mitgliedsländern er-
Stadtverwaltungen müssen zum Bei-
Kosten“, beklagt Wodtke.
leichtert. Diese Infrastruktur soll es
spiel festlegen, wo neue Gewerbe-
ermöglichen, Geodaten verschiede-
gebiete ausgewiesen werden sollen.
ner Herkunft gemeinsam zu nutzen.
Eine Geothermie-Firma sucht nach
Orten, an denen sie nach Erd-
Alle geodatenhaltenden Stellen Eu-
wärme bohren kann. Oder eine
ropas sind verpflichtet, ihre Daten
Landesbehörde will den Hoch-
einheitlich aufzubereiten und
wasserschutz an einem Fluss
anzubieten. Es gibt Vorschriften
organisieren.
dazu, wie die Daten gespeichert
und aufbereitet werden sollen.
„Entscheidungen in Verwaltung
Außerdem existieren Regeln zu
und Wirtschaft werden zu 80
sogenannten Metadaten, die die
Prozent auf der Basis raumbezoge-
Daten beschreiben und für weitere
ner Informationen getroffen“, sagt
Anwendungen nutzbar machen. Ein
Tanja Wodtke, Arbeitsbereichslei-
weiterer wichtiger Bestandteil des
terin Geodatenmanagement bei der
Offizielles Logo zur EU-Richtlinie INSPIRE.
BGR. Betrifft ein Vorhaben mehrere
38
zukünftigen Geo-Portals sind Anwendungen wie zum Beispiel Such-
Gemeinden, Bundesländer oder gar
Einheitliche Anforderungen
dienste oder Darstellungsdienste. Im
EU-Staaten, wird die Datenbeschaf-
Die 2007 verabschiedete europäi-
Dezember 2013 wurden die letzten
fung schnell kompliziert. Nutzer
sche Richtlinie INSPIRE soll dieses
Vorschriften zur Implementierung
müssen sich mit unterschiedlichen
Problem nun auf EU-Ebene lösen.
der Richtlinie verabschiedet, nun
Formaten, Definitionen und Bewer-
Das Ziel besteht darin, bis 2019 ein
beginnt die Umsetzung.
tungen herumschlagen, häufig sind
Geo-Portal zu schaffen, das den Zu-
BGR Report
Von Anfang an dabei
nehmer über die anstehenden Aufga-
der BGR führten etwa 30 chinesische
Experten der BGR haben sich früh-
ben im INSPIRE-Prozess.
Kollegen in das Thema INSPIRE ein.
zeitig an der Arbeit der EU-Gremi-
Sie gaben einen Überblick über die
en beteiligt, in denen die Standards
Informationen zur Umsetzung
politischen Strukturen in Europa und
festgelegt wurden. Sie haben etwa
Ein weiterer INSPIRE-Workshop fand
Deutschland, erläuterten die Geschich-
Änderungen in Entwürfe eingebracht,
im November 2013 bei der Bund/Län-
te von INSPIRE und erklärten, wie die
sich am Review-Prozess beteiligt und
der-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz
INSPIRE-Vorgaben in Deutschland,
Deutschland in den Arbeitsgruppen
(LABO) in Frankfurt am Main statt.
den Bundesländern und der BGR um-
zu den Themen Boden und Geolo-
Zielgruppe waren die die Bodenschutz-
gesetzt werden.
gie vertreten. „Dadurch haben wir
behörden der Länder. Die BGR infor-
unsere Expertise auf diesem Gebiet
mierte dabei über zwei Themen, zum
Die BGR erfasst seit vielen Jahrzehnten
erweitert“, betont die Vertreterin der
einen über die Datenspezifikationen,
Daten zu unterschiedlichen Geo-The-
Geologie Kristine Asch.
die für den Bodenschutz relevant sind,
men, wertet diese aus und bereitet sie
zum anderen über digitale, europaweit
etwa in Form von Karten auf. Die Bun-
verfügbare Bodeninformationen.
desanstalt liegt im INSPIRE-Prozess
Nationale und internationale Einrichtungen haben von dieser Fach-
gut im Zeitplan: Bereits jetzt bietet sie
kompetenz bereits profitiert. Im
Die Erfahrungen mit INSPIRE sind
INSPIRE-konforme Downloaddienste
Februar 2013 veranstaltete die BGR
auch international gefragt. Beim jähr-
über das Internet an. INSPIRE-kon-
beispielsweise einen Workshop für
lichen Treffen von BGR-Forschern und
forme Viewing- und Metadatendienste
die Staatlichen Geologischen Dienste
Kollegen des China Geological Survey
sind in der Endabstimmung.
der Bundesländer. Dort informierten
stand 2013 das Thema Geoinforma-
sich 70 Teilnehmerinnen und Teil-
tion im Mittelpunkt. Zwei Experten
Kontakt: Tanja Wodtke
Die BGR-Vertreter Tanja Wodtke (vordere Reihe, zweite von links) und Kristine Asch (vordere Reihe, zweite von rechts) mit Kollegen des China Geological Survey
während des INSPIRE-Workshops in der chinesischen Stadt Xi‘An.
BGR Report
39
Mont Terri: Deformationen und Mikrostrukturen von Tongesteinen
Mikrostruktur mit
Konsequenzen
Im geomechanischen Labor nehmen BGR-Forscher Tonsteine unter die Lupe
Salz galt in Deutschland lange als bestmögliches Wirtsgestein für die Endlagerung von hochradioaktiven Abfällen. Doch nun wird auch Tongestein als Alternative in Erwägung gezogen.
Tongesteine sind allerdings viel komplexer aufgebaut als Salz, das Wissen über ihre mechanischen Eigenschaften ist noch lückenhaft. Daher untersuchen BGR-Forscher die Mikrostruktur
von Tongesteinen derzeit im Labor.
P
S
P
S
Bruchfestigkeit dev.peak [MPa]
50
sandig
sandig
tonig
tonig
40
30
20
10
P sandig :
S sandig :
P tonig :
S tonig :
0
0
dev.peak = 25.2 MPa + 2.691 3 (R2 = 0.7236, n = 7)
dev.peak = 10.0 MPa + 2.159 3 (R2 = 0.7059, n = 5)
dev.peak = 14.0 MPa + 0.998 3 (R2 = 0.3583, n = 21)
dev.peak = 11.8 MPa + 0.261 3 (R2 = 0.2025, n = 11)
5
10
Manteldruck 3 [MPa]
lich.“ Tongestein
ob es als Wirtsgestein für radioaktive
hingegen löst
Abfälle geeignet ist. Doch im Juli 2013
sich nicht auf,
trat das so genannte Standortauswahl-
wenn es in Kon-
gesetz in Kraft. Darin beschloss die
takt mit Wasser
Bundesregierung, auch Ton und Kris-
kommt. Es hat
tallin als mögliche Wirtsgesteine in
sogar die nütz-
Betracht zu ziehen. „Über die mecha-
liche Fähigkeit,
nischen Eigenschaften von Tonsteinen
aufzuquellen,
wissen wir allerdings wesentlich weni-
wenn es feucht
ger als über die von Salz“, berichtet Dr.
wird. So können
Werner Gräsle.
sich bestehende Risse wieder
Er und seine Kollegen an der BGR
verschließen. Ein
stehen daher jetzt vor neuen Fragen:
Nachteil: Tonge-
Wie verformt sich Ton, wenn sich
steine leiten die
die Spannung im Gestein ändert?
In den Augen von Endlagerforschern
Wärme, die bei der Einlagerung hoch-
Wie durchlässig sind verschiedene
hat Salz als Wirtsgestein für radi-
radioaktiver Abfälle entsteht, wesentlich
Tonsteine, wie unterscheiden sich
oaktive Abfälle sowohl Vor- als auch
schlechter ab als Salz.
ihre elastischen Eigenschaften? Wie
Der Opalinuston Ton zeigt in Abhängigkeit von der Fazies (sandig oder tonig)
und des Seitendrucks (P = parallel, S = senkrecht zur Schichtung) unterschiedliche Bruchfestigkeiten. Diese steigen auch mit einer Zunahme des stützenden
Seitendrucks („triaxiale Festigkeit“).
Nachteile. „Es ist extrem wasserun-
40
steigt der Druck in den winzigen Po-
durchlässig und hat eine außeror-
Neue Fragen
ren, wenn feuchter Ton mechanisch
dentlich gute Wärmeleitfähigkeit“,
Bislang haben die Endlagerforscher
belastet wird? „Um bewerten zu kön-
zählt Dr. Annette Kaufhold von der
der BGR in ihren Labors vor allem
nen, wie stabil ein Grubengebäude ist
BGR auf, „aber es ist auch wasserlös-
Salz untersucht – im Hinblick darauf,
und wie es um die Langzeitsicherheit
BGR Report
steht, müssen wir diese Fragen klä-
eine wichtige Rolle – also die An-
ren“, betont Gräsle.
ordnung der winzigen Mineralpartikel. Tonsteine bestehen aus vielen
Ton im Fokus
unterschiedlichen Mineralien, dar-
Derzeit konzentriert sich das BGR-
unter Sandkörnchen und Kalk. Ihr
Team daher auf das Material Ton. Die
wichtigster Bestandteil aber sind
BGR ist bereits seit 1997 Partner im
plättchenförmige Tonminerale. „Die
internationalen Forschungsprojekt
mechanischen Eigenschaften hängen
Mont Terri. Im gleichnamigen Un-
sowohl von der Zusammensetzung
tertagelabor in der Schweiz werden
als auch von der Anordnung der Mi-
die Eigenschaften des sogenannten
neralpartikel ab“, erläutert Annette
komplexer aufgebaut sind als Salz-
Opalinustons untersucht. Diese Ton-
Kaufhold.
gestein. „Anders als beim Steinsalz
formation aus dem Erdzeitalter Jura
ist in Teilen Süddeutschlands und
Probenaufbewahrung in „Linern“ (Druckbehältern) unter Stickstoff-Atmosphäre.
wird es wohl nicht so bald möglich
Die Rolle der Karbonate
sein, das mechanische Verhalten auf
Bei ihren Experimenten verglichen
wenige, gut verstandene physikali-
die BGR-Forscher die mechanische
sche Mechanismen zurückzuführen“,
Stabilität unterschiedlicher Typen
bedauert Werner Gräsle.
von Tonsteinen aus Bure und Mont
Terri. Sie entdeckten, dass Karbonate
Da Tonsteine quellfähig sind, lassen
eine wichtige Rolle für die Festig-
sich mechanische und hydraulische
keit spielen. „Mineralien wie Kalzit
Eigenschaften nicht getrennt vonein-
können entweder verfestigend oder
ander untersuchen. Daher können die
bruchfördernd wirken“, so Kaufhold.
Experten der BGR nicht einfach die
Die Forscher untersuchten die Mik-
gleichen Untersuchungen durchfüh-
rostruktur der Proben unter anderem
ren wie mit Salzgestein. Sie müssen
P=parallel zur Schichtung; S=senkrecht zur
Schichtung und Z=Schichtung 45°.
mit dem Rasterelektronenmikroskop
verfeinerte Testmethoden und Prüf-
und dem Computertomographen. Sie
maschinen entwickeln, um das Sys-
der Schweiz im Untergrund zu finden
fanden heraus, dass Karbonate stabili-
tem aus Mineralmatrix, Porenwasser
und wird in der Schweiz als Endlager-
sierend wirken können, wenn sie fein
und Porenluft verstehen zu können.
formation in Betracht gezogen. Auch
verteilt in der Matrix vorkommen.
In Zukunft wollen sie der schwierigen
im französischen Untertagelabor Bure
Grobkörnige Karbonate, etwa Bruch-
Frage nachgehen, wie sich der Ton
sind BGR-Forscher an Untersuchun-
stücke von Muschelschalen, wirken
bei verschiedenen Feuchtezuständen
gen mit Tonsteinen beteiligt, die aus
dagegen stabilitätsmindernd.
mechanisch und hydraulisch verhält.
Prüfkörper in unterschiedlichen Orientierungen:
etwas jüngeren Schichten des Erdzeitalters Jura stammen.
Herausforderungen im Labor
Für das gesteinsphysikalische Labor
Anders als beim Salz spielt beim
der BGR bedeuten Tonsteine eine
Kontakt: Dr. Annette Kaufhold,
Ton die sogenannte Mikrostruktur
neue Herausforderung, da sie viel
Dr. Werner Gräsle
BGR Report
41
Mehrphasen-Transportprozesse in unverfestigten Sedimenten
Macht Kohlendioxid
Sedimente mobil?
BGR-Forscher suchen nach möglichen Leckagepfaden
Unverfestigte Lockergesteine könnten die Sicherheit von
CO2-Speichern beeinträchtigen – wenn sie unter der Erde
in Bewegung geraten. Ein BGR-Projekt untersucht Prozesse
der Sedimentmobilisation.
Austritt von Formationswasser, Ton und Kohlenwasserstoffen aus einem Schlammvulkan im Norden Neuseelands.
Schlammvulkane sind faszinierende
Sedimenten bis an die Oberfläche,
um Dr. Franz May in einem neuen
Gebilde. Meist handelt es sich um
entsteht ein Schlammvulkan. Am
Forschungsprojekt, unter welchen
kleine Krater, die eine schmutzig-
Meeresboden bilden sich trichterför-
Umständen Sedimente durch die In-
graue Pampe ausspucken. Mit echten
mige Vertiefungen an den Austritts-
Vulkanen haben sie nichts zu tun:
stellen, sogenannte Pockmarks.
jektion von CO2 in den tiefen Unter-
Hier blubbert eine Mischung aus Ga-
grund mobilisiert werden können.
In Kooperation mit der Universität
sen, Flüssigkeiten und Sedimenten.
Sedimentmobilisation ist weit verbrei-
Jena führen sie Laborversuche durch,
Schlammvulkane entstehen in Ge-
tet, auch in der Nordsee. Für mögli-
um kritische Bedingungen der Sedi-
bieten, in denen sich unter der Erde
che CO2-Speicher im Meeresgrund
mentmobilisation zu verstehen und
junge, mit Wasser und Gas gesättigte
könnten deren Begleiterscheinun-
Lockergesteine befinden, zum Bei-
gen eine Sicherheitsgefahr darstellen.
spiel Sand oder Ton.
Daher untersuchen BGR-Forscher
Durch
zu quantifizieren.
Kontakt: Dr. Franz May
den
Druck darüberliegender Gesteinsschichten
bahnen sich
diese Sedimente
manchmal einen Weg nach
oben. Gelangt
das Gemisch aus
Wasser, Gas und
feinkörnigen
42
BGR Report
Klastischer Gang in Tonschiefer an der Ostküste Neuseelands.
Utsira Sand. Der weltweit erste CO2-Speicher ist
in der norwegischen Nordsee seit 1996 in Betrieb.
Dort wird CO2 in unverfestigten Sand injiziert.
GeoPolD: Grenzüberschreitende Geologie zwischen Deutschland und Polen
Grenzüberschreitende Geologie
Das Projekt GEOPOLD untersucht geologische Formationen in Deutschland und Polen
Von der Nordsee bis nach Polen er-
Vor allem poröse Sandsteine und
beiden Seiten der Grenze miteinander
streckt sich ein riesiges Sedimentbe-
poröse oder klüftige Karbonatgesteine
zu korrelieren – also herauszufinden,
cken: Über mehr als 200 Millionen
kommen als Speichergesteine infrage,
welche Gesteine gleich alt sind und
Jahre, vom Erdzeitalter Perm bis zur
wenn sie von dichten Salz- oder Ton-
unter welchen Bedingungen sie ab-
Gegenwart, lagerten sich in dem Trog
gesteinen überdeckt sind. Experten
gelagert worden sind. Denn wichtige
tausende Meter dicke Sediment-
bezeichnen die Speichergesteine zu-
Eigenschaften der Speichergesteine,
schichten ab, vor allem klastische
sammen mit den dazugehörigen Bar-
etwa Porosität und Durchlässigkeit,
Sedimente wie Sand, Silt und Tone,
rieregesteinen als Speichersysteme.
hängen von der regionalen Entwick-
Karbonate und Salze.
13°0'0"E
14°0'0"E
den Bedingungen bei ihrer Entste-
!
Heute gehören Teile dieses grenz
!
Profil
Profil II
!
hung, aber auch von der Tiefe, in die
das Gestein später versenkt wurde.
!
ischen Beckens zu den Niederlanden,
!
D
andere zu Dänemark, Deutschland
!
und Polen. Die Sedimentgesteine im
!
Untergrund erlangen zunehmend
Profil
Profil
II
II
„Vor allem für die Ablagerungen aus
PL
dem Zeitalter Jura besteht ein detail-
!
lierter Abstimmungsbedarf zwischen
!
!
Nn
!
!
potenziellen Speicherung oder Depo-
53°0'0"N
Deutschland und Polen“, berichtet
Dr. Gesa Kuhlmann von der BGR.
!
nierung für Gase, Flüssigkeiten und
Feststoffe.
54°0'0"N
!
überschreitenden zentraleuropä
an Bedeutung – unter anderem zur!
lungsgeschichte ab, zum Beispiel von
15°0'0"E
Profil III
Legende: Tiefe (m)
!
Das 3D-Modell, an dem die Forscher
arbeiten, soll eine weiterführende
!
dynamische Reservoirmodellierung
Deutsch-polnische Kooperation
Im deutsch-polnischen Projekt GEOPOLD entwickeln BGR-Forscher zusammen mit Kollegen vom Polish
Geological Institute und den staatlichen geologischen Diensten von
13°0'0"E
14°0'0"E
15°0'0"E
Das Arbeitsgebiet mit heutiger Tiefenlage der
Basis Trias. Gezeigt sind die im Projekt
GEOPOLD genutzten Bohrungen auf deutscher
und polnischer Seite. Die im Projekt untersuchten drei Korrelationsprofile beschreiben unter
anderem, wo sich Gesteine derselben
Altersgruppe befinden.
Abb. 1:
ermöglichen.
Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg und Sachsen ein dreidimen-
Korrelation der Speichersysteme
sionales geologisches Modell, in dem
Die Forscher haben sieben Spei-
sie die potenziellen Speicher- und
chersysteme aus unterschiedlichen
Barrieregesteine grenzüberschreitend
Erdzeitaltern definiert. Nun sind sie
erfassen.
dabei, die jeweiligen Schichten auf
Kontakt: Dr. Gesa Kuhlmann
BGR Report
43
COORAL: CO 2-Reinheit für die Abscheidung und Lagerung
Die Chemie der Begleitstoffe
Wie rein muss Kohlendioxid für die Speicherung untertage sein?
CO2, das aus den Abgasen von Kraftwerken oder Industrieanlagen entfernt wird, enthält noch
weitere Spurengase. Im Verbundforschungsprojekt COORAL untersucht die BGR, wie sich
diese Begleitstoffe auf geochemische Reaktionen im Untergrund auswirken.
Wenn aus Kraftwerken oder In-
„Die abgetrennten Kohlendioxidströ-
Der Beitrag der Begleitstoffe
dustrieanlagen abgetrenntes
me haben eine unterschiedliche Zu-
Kohlendioxid in unterirdischen Ge-
sammensetzung, je nachdem, woher
Wenn CO2, gelöst im Formations-
steinsschichten gespeichert wird,
sie stammen und welche Abschei-
trifft, sind geochemische Reaktionen
können tief in der Erde chemische
detechnologie angewandt wurde“,
möglich: Karbonate können sich auf-
Reaktionen zwischen CO2, Formati-
sagt Dr. Heike Rütters von der BGR.
lösen, Feldspäte können sich in an-
onswasser und Gestein ablaufen. Die
„Bislang ist allerdings noch nicht
dere Minerale, wie zum Beispiel in
Speicherung des Treibhausgases CO2
genug darüber bekannt, wie sich die
Quarz, Tonminerale oder Karbonate
in tiefen Gesteinsformationen ist Teil
Gesteine unter der Erde durch den
umwandeln. Quarz reagiert dagegen
der so genannten CCS-Technologie
Einfluss der enthaltenen Begleitstoffe
(Carbon Capture and Storage). Damit
verändern, um verlässliche Progno-
kaum mit der CO2-haltigen Lösung.
soll CO2 aus Rauchgasen abgetrennt
sen über langfristige geochemische
Unklar ist bei solchen Reaktionen der
und in porösen Gesteinsschichten
Prozesse erstellen zu können“, berich-
Einfluss von Begleitstoffen wie Sauer-
in mehr als etwa 800 Meter Tiefe
tet Rütters weiter.
stoff, Stickoxiden, Schwefelwasserstoff
wasser, auf Gesteine bzw. Minerale
dauerhaft gespeichert werden, damit
oder Kohlenmonoxid, die im abge-
es nicht in die Atmosphäre gelangt.
schiedenen Kohlendioxid enthalten
Siderit- und Ankeritkörner (Größe: 100 – 200 µm) verändern sich unter dem Einfluss von CO2 und Sauerstoff (links: Ausgangsmaterial, rechts: Reaktionsprodukt).
44
BGR Report
sein können. „Bei der so genannten
in 1 500 Meter Tiefe in Sandsteinen
turbedingungen im Speicher einen
Oxyfuel-Technologie enthält der CO2-
des Buntsandstein.
Einfluss darauf, welche Reaktionen
rebildende Begleitstoffe, zum Beispiel
Das BGR-Team untersuchte die
rend oder reduzierend wirkende Be-
Schwefeloxide, Stickoxide und Sau-
Wechselwirkungen zwischen Koh-
gleitstoffe im Kohlendioxidstrom
erstoff “, erläutert Rütters. Bei einem
lendioxid, Formationswasser und
vorhanden sind, ergeben sich unter-
anderen Verfahren, der so genannten
verschiedenen Mineralen in Labor-
schiedliche Reaktionspfade“, betont
Pre-Combustion-Technologie, kann
versuchen. „Wir haben in speziellen
Rütters. „Empfehlungen dazu, wie
der Kohlendioxidstrom reduzierende
Druckbehältern aus Gold und Titan
rein der Kohlendioxidstrom sein soll-
Verbindungen wie Schwefelwasser-
geochemische Experimente mit ein-
te, können daher aus geochemischer
stoff, Ammoniak, Kohlenmonoxid
zelnen Mineralen durchgeführt, die
Sicht nur anlagen- und standortspezi-
oder Wasserstoff enthalten.
neben Quarz häufig in Speichersand-
fisch gegeben werden.“
Strom oxidierend wirkende und säu-
stattfinden. „Je nachdem, ob oxidie-
steinen vorkommen“, so Rütters. In
Mögliche Auswirkungen solcher
diesen Reaktoren setzten sie Minerale
Begleitstoffe auf das Verhalten des
wie Siderit (Eisenkarbonat) einem
Kohlendioxids im Untergrund hat
Gemisch aus CO2 und jeweils einem
ein Team der BGR nun im Rahmen
Begleitstoff aus. Der Einfluss dieses
des Verbundprojektes COORAL
Gemischs war teilweise mit bloßem
(CO2-Reinheit für die Abscheidung
Auge sichtbar: Zum Beispiel bildete
und Lagerung) untersucht, das im
sich auf den hellen Sideritkörnern in
Herbst 2013 endete. Der Hintergrund
der Reaktionskammer eine dunkle
der Untersuchungen war die Frage,
Oxidationskruste.
Kontakt: Dr. Heike Rütters
wie hoch die Konzentrationen welcher Begleitstoffe im Kohlendioxid
Modellberechnungen
sein dürfen, ohne dass die Sicherheit
zur Unterstützung
der geologischen Speicherung gefähr-
Um die beobachte-
det wird.
ten Prozesse besser zu
verstehen, führten die
Experimente in Gold-Titan- Forscher geochemische
Reaktoren
Modellberechnungen
In den Untersuchungen gingen die
durch. Neben der Zu-
Forscher von verschiedenen fiktiven
sammensetzung des
Szenarien aus: Der von einem Kohle-
Kohlendioxidstroms
kraftwerk abgetrennte Kohlendioxid-
haben auch die Zu-
strom wurde per Pipeline entweder zu
sammensetzungen des
einem Aquiferspeicher in 3 000 Me-
Gesteins und des Forma-
ter Tiefe in Rotliegend-Sandsteinen
tionswassers sowie die
transportiert oder zu einem Speicher
Druck- und Tempera-
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der im Versuch
gebildeten Oxidationskruste um einen Sideritkristall.
BGR Report
45
Senkungsprognosen für Kavernenspeicher im Salzgebirge
Speicher für die Energiewende
BGR-Wissenschaftler entwickeln Verfahren, um Geländesenkungen über Kavernenfeldern zu prognostizieren
Salzkavernen sind vielseitige Speicher: Die künstlichen Hohlräume dienen als Depots für
Erdöl und Erdgas. Für die Energiewende sollen auch Druckluft oder Wasserstoff in der Tiefe
zwischengespeichert werden. Doch über den Kavernen kann eine Absenkung der Geländeoberfläche auftreten. Die BGR hat nun Methoden entwickelt, um das Ausmaß dieser
Senkungen zu prognostizieren.
Etwa 250 Salzkavernen gibt es in
sermann von der BGR. Auch die Aus-
Vernässung des Geländes ist ebenfalls
Deutschland: Die zigarrenförmigen
wirkungen auf die Oberfläche werden
möglich. „Um diese Auswirkungen
Hohlräume liegen tief unter der Erd
untersucht – mit Modellberechnun-
vorab bewerten zu können, sind Pro-
oberfläche im Salzgebirge. Einige
gen. „Das Salzgebirge weist ein zeitab-
gnosen wichtig“, betont Eickemeier.
sind 600 Meter hoch und haben ei-
hängiges Deformationsverhalten auf,
nen Durchmesser von bis zu 80 Me-
das als Kriechen bezeichnet wird“,
Software zur Senkungsprognose
tern. Der Großteil dieser Kavernen
erläutert Heusermann. Als Folge da-
Die BGR hat in den vergangenen Jah-
wird zur saisonalen Speicherung von
von konvergieren die Hohlräume im
ren ein Verfahren entwickelt, mit dem
Erdgas genutzt, damit im Winter der
Salz, das heißt, ihr Volumen verrin-
Senkungen über Kavernenfeldern im
erhöhte Gasbedarf abgedeckt werden
gert sich.
Salzgebirge zuverlässig prognostiziert
kann. Andere dienen als Erdölspeicher für Krisenzeiten.
werden können. Dazu müssen in den
Senkungen an der Erdoberfläche
Zigarrenförmige Speicher im
Oberfläche: Die Deformationen der
Untergrund
Kaverne wirken sich bis zur Gelän-
Im Zuge der Energiewende könnten
deoberfläche aus, so dass sich dort ein
noch viele weitere Kavernen aus dem
Senkungstrog bildet. „Dessen Form
Salz gelaugt werden, zum Beispiel
hängt von verschiedenen Faktoren
als Zwischenspeicher für Druckluft
ab, zum Beispiel vom Kriechvermö-
oder Wasserstoff. Doch bevor eine
gen des Salzgebirges, von der Tiefe
neue Speicherkaverne gebaut wird,
der Kavernen, ihrer Anzahl sowie
muss der Betreiber deren Sicherheit
den Betriebsbedingungen“, erläutert
nachweisen. „Es wird zum Beispiel
BGR-Experte Ralf Eickemeier.
Quelle: IVG Caverns
Das hat häufig auch Folgen für die
geprüft, ob das Salzgebirge durch die
46
Kavernen nicht zu sehr beansprucht
Senkt sich die Erdoberfläche ab, kön-
wird“, berichtet Professor Stefan Heu-
nen sich Gebäude schief stellen. Eine
BGR Report
Kavernen im Salzgebirge.
Berechneter Senkungstrog (1000-fach überhöht) über einem Kavernenfeld (rot: Maximalwerte der Senkung im Zentrum, blau: geringe Senkungen am Rand).
prognostiziert. Anhand dieser Ergeb-
verfahren zuverlässig ist. Sie prognos-
nisse lässt sich vorhersagen, ob im Be-
tizierten die Senkungen über einem
reich des Senkungstroges womöglich
realen Kavernenfeld und verglichen
Schäden an Gebäuden, Straßen oder
das Ergebnis erst anschließend mit
Brücken auftreten können.
bereits vorliegenden Messdaten – mit
Erfolg. „Unser Verfahren ist grund-
Einsatz beim Kavernenbau
sätzlich auch für andere Arten der
Das Prognoseverfahren der BGR ist
Kavernennutzung geeignet“, sagt Ste-
in den letzten Jahren bereits inten-
fan Heusermann. Etwa für die Ener-
siv eingesetzt worden. „Wir haben
gieträger Druckluft und Wasserstoff.
Senkungsprognosen für Kavernen-
Sie werden sehr viel häufiger aus der
felder in Norddeutschland sowie in
Kaverne hinein- und wieder hinaus-
Kavernen regelmäßig Vermessun-
den Niederlanden durchgeführt“,
gepumpt als Öl oder Gas. Auch hier
gen durchgeführt werden. So lässt
berichtet Ralf Eickemeier. Die
kann die BGR-Software verlässliche
sich die Geschwindigkeit ermitteln,
BGR-Forscher wiesen anhand einer
Senkungsprognosen liefern.
mit der das Hohlraumvolumen ab-
Blindstudie nach, dass ihr Prognose-
Schematische Darstellung der durch Kavernenkonvergenz verursachten Geländesenkung.
nimmt. Diese Daten dienen zusammen mit Höhenmessungen auf der
Erdoberfläche dazu, Modellparameter
zu bestimmen. Mit einer von Ralf
Eickemeier entwickelten Software
lässt sich anschließend die Senkung
prognostizieren.
Neben den Senkungen werden auch
Schieflagen, horizontale Verschiebungen und Zerrungen der Erdoberfläche
Berechnete Schieflage der Geländeoberfläche (rot:
Maximalwerte der Schieflage in den Flanken des
Senkungstrogs, blau: Geringe Werte der Schieflage im Zentrum und am Rand des Senkungstrogs).
Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Stefan
Heusermann, Ralf Eickemeier
BGR Report
47
GPDN: Geopotenzial Deutsche Nordsee – Salztektonik
Faszinierende Formenvielfalt
Salzstrukturen prägen den Untergrund der deutschen Nordsee
BGR-Forscher erkunden den Aufbau und die Entwicklung verschiedener Salzstrukturen, um
die unterschiedlichen Nutzungspotenziale bewerten zu können. Salzstocküberhänge können
zum Beispiel eine Falle für Kohlenwasserstoffe darstellen. Salzstrukturen selbst dienen als
Speicher für Energieträger und gelten als mögliche Standorte für Deponien.
Großflächige Salzseen, wie zum Beispiel in der australischen Wüste, sind
im heutigen Norddeutschland unter
den aktuellen Klimabedingungen
kaum vorstellbar. Doch vor etwas
mehr als 250 Millionen Jahren sah das
noch anders aus. Damals bedeckte ein
extrem salziges und wahrscheinlich
meist unbelebtes Gewässer den nördlichen Teil Deutschlands, dazu Polen,
Dänemark, die Niederlande und große Bereiche der heutigen Nordsee bis
England. Dieses Zechsteinmeer hinterließ ein mächtiges Erbe: bis über
Karte der unterschiedlichen Salzstrukturen im Entenschnabel, im Nordwesten der deutschen Nordsee.
Manche Salzstruktur ist höher als der höchste Gebirgsgipfel der Alpen.
1 500 Meter mächtige Ablagerungen,
vor allem Steinsalz, Kalisalze, Karbo-
Störungszonen und die Änderung
Aktuelle BGR-Arbeiten an Salz-
nate und Anhydrit.
der Spannungszustände im Unter-
strukturen der deutschen Nordsee
grund begann das Steinsalz zu fließen
BGR-Forscher haben in den letzten
Fast überall unter der Nordsee und
– wenn auch im Zeitlupentempo. Im
Jahren im Rahmen des Projektes Geo-
dem norddeutschen Tiefland sind
Laufe der Zeit schob es sich an vielen
potenzial Deutsche Nordsee neue
heute noch Schichten mit mäch-
Stellen zu pilzförmigen oder auch
„Einblicke“ in die Formenvielfalt
tigen Salzgesteinen zu finden. Die
spitz zulaufenden Gebilden auf und
der Salzstrukturen in der deutschen
ursprünglich horizontale Lagerung
durchbrach dabei jüngere Gesteins-
Nordsee gewonnen. Gemeinsam mit
der Sedimente hat sich allerdings im
schichten. Die so entstandenen Salz-
dem Landesamt für Bergbau, Energie
Laufe der Jahrmillionen teils stark
stöcke oder viele Kilometer langen
und Geologie und dem Bundesamt
verändert. Unter der Last mächtiger
Salzmauern sind teilweise noch höher
für Schifffahrt und Hydrographie
Sedimentschichten aus späteren Erd-
als die höchsten Berge der Alpen.
wurde der geologische Untergrund
zeitaltern, durch die Wirkung von
48
BGR Report
der Nordsee analysiert und anhand
von Bohrungsdaten und seismischen
Vielfältiger Entenschnabel
ihren Untergrunddaten dazu beitra-
Messungen 3D-Modelle des Unter-
Der Nordwesten des deutschen Nord-
gen, die Entwicklungsgeschichte von
grundes erstellt.
see-Sektors, der so genannte Enten-
Salzstrukturen, besser zu verstehen.
schnabel, war bis zu diesem Projekt
Diese Vorarbeiten sind eine wichtige
noch einer der wenigen weißen Fle-
Neue Erkenntnisse
Grundlage für die weitere Untersu-
cken im deutschen Hoheitsgebiet. Die
Die neu erstellten 3D-Modelle zeigen,
chung und Bewertung der Nutzungs-
Ergebnisse der Auswertung hochauf-
dass sich die Salzstrukturen im nord-
möglichkeiten dieser Salzstrukturen.
lösender 3D-Seismikdaten zeigten
westlichen deutschen Nordsee-Sektor
Salzstöcke sind zum Beispiel für die
nun, dass die Salzstöcke und Salz-
stark von denen im östlich angren-
Mineralölindustrie interessant, weil
mauern dort sehr komplex aufgebaut
zenden Nordseeraum unterscheiden.
sich in ihrer Nachbarschaft häufig
sind. Sie stehen zum Beispiel häufig
Die BGR-Forscher waren dabei von
Fallen für Erdöl oder Erdgas befin-
in Zusammenhang mit Störungssyste-
der Formenvielfalt der Salzstrukturen
den. Zudem werden Kavernen im
men. Die Daten zeigen auch, dass das
überrascht.
Salz als Speicher von Energierohstof-
Steinsalz von mancher Salzstruktur
fen genutzt. Auch eine Nutzung von
aus in das angrenzende Sediment-
Weitere, noch umfassendere 3D-
Salzstrukturen als Deponie oder als
gestein eingedrungen ist und dort
Strukturmodelle des tieferen Unter-
Endlager für chemisch-toxische oder
einen sogenannten Salzkeil gebildet
grundes der deutschen Nordsee und
radioaktive Abfälle ist denkbar.
hat. Die BGR-Experten wollen mit
Norddeutschlands versprechen auch
in den nächsten Jahren faszinierende
Einblicke in die Formenvielfalt der
Salzstrukturen.
A.
Belinda
B.
Britta
Intrusion ins Nebengestein
Salzstrukturüberhang
Salzintrusion in Störung
A.
E.
E.
Bettina-Süd
Bruni
C.
Carola
B.
C.
Ausschnitt
3D-Seismik
D.
B 3D
as is An
P si
al c
äo ht
g
en
D.
Barbara Nord/Süd
Ergebnisse der seismischen Kartierung im äußersten Nordwesten des deutschen Nordseegebietes.
Strukturell und in seiner Entwicklung unterscheidet sich dieses Gebiet sehr vom östlich angrenzenden
norddeutschen Becken, was sich zum Teil auch im unterschiedlichen Aufbau der Salzstrukturen
widerspiegelt.
www.gpdn.de
Kontakt: Fabian Jähne
BGR Report
49
PalSeisDB: Seismische Gefährdung: Paläoseismologie
Erdbeben vor Urzeiten
Paläoseismische Datenbank soll seismische Gefährdung ermitteln
Mitteleuropa ist eine Region mit eher niedriger Seismizität, doch starke Erdbeben sind nicht
ausgeschlossen. Um die Gefährdung in Deutschland zu ermitteln, stellen Forscher der RWTH
Aachen und der BGR alle Erkenntnisse in einer Datenbank zusammen.
Das schlimmste Erdbeben seit Men-
Wie oft und wo genau sich in
Störungszone wiederholt. In Basel
schengedenken traf Mitteleuropa am 18.
Deutschland und in den angren-
rechnen Experten etwa mit einer Wie-
Oktober 1356. Erdstöße, deren Magnitu-
zenden Ländern ähnlich starke Er-
derkehrperiode von 2 500 Jahren.
de heute auf 6 bis 7 geschätzt wird, legten
schütterungen ereignen können, ist
die Stadt Basel in Schutt und Asche.
vielfach unklar. Geowissenschaft-
Forscher der RWTH Aachen und
ler wissen zwar,
der BGR entwickeln daher nun eine
welche geologi-
paläoseismische Datenbank für
schen Störungs-
Deutschland und die angrenzenden
zonen beben
Länder. Darin werden erstmals alle
könnten – etwa
Informationen über frühere Erdbeben
Verwerfungen
und die dazugehörigen Verwerfungen
am Oberrhein-
systematisch zusammengestellt und
graben oder in
grafisch aufbereitet.
der Niederrheinischen Bucht.
Hintergrund des Projektes PalSeisDB
Doch da Berich-
ist eine Vorschrift aus dem Jahr 2011
te über histori-
zur Sicherheit von Kernkraftwerken.
sche Erdbeben
Demnach müssen in Deutschland
nur etwa 1 200
bei der Auslegung der Kernkraftwer-
Jahre in die Ver-
ke gegen Erdbeben nun auch paläo-
gangenheit rei-
seismische Befunde berücksichtigt
chen, müssen
werden. Gleichzeitig ist die Studie
Erdbebengeo-
ein Pilotprojekt für die Internatio-
logen mit Hilfe
nalen Atomenergiebehörde (IAEA)
von Grabungen
in Wien.
abschätzen, wie
oft sich ein Erd Lage von Paläoerdbeben in Deutschland und angrenzenden Gebieten, die etwa
400 000 bis 10 000 Jahre vor heute stattfanden.
50
BGR Report
beben an einer
bestimmten
Kontakt: Dr. Thomas Spies
Georisk: Verminderung von Georisiken in Indonesien
Auf festem Grund
BGR-Experten unterstützen den Geologischen Dienst in Indonesien
Welchen Schaden ein Erdbeben bei einem Gebäude anrichtet, hängt stark von der Beschaffenheit des Untergrundes ab. Im Projekt Georisk Indonesien vermitteln BGR-Experten
indonesischen Kollegen neue Methoden, um den Baugrund zu bewerten.
taram nun, wo die
gefährdeten Gebieten zum Beispiel bei
Gefährdung durch
der Raumplanung und im Katastrophen-
Erdbeben am größ-
schutz helfen“, betont Dr. Malte Ibs-von
ten ist.
Seht, BGR-Experte im Georisk-Team.
2013 führten Spezialisten der BGR
und des Indonesischen Geologischen
Software zum Verarbeiten seismischer Daten für Mikrozonierungs-Studien.
Dienstes (Badan
Geologi) in Mata-
Die 400 000 Einwohner der Stadt Mat-
ram seismische Messungen durch, um
aram auf der Insel Lombok müssen wie
die Verteilung von Gebieten mit weichen
fast alle Bewohner Indonesiens ständig
Sedimenten zu ermitteln. Als Resultat
mit Erdbeben rechnen. Das südostasi-
erhielt das Team die sogenannte Mikro-
atische Inselreich liegt direkt am un-
zonierung – eine Karte der seismischen
ruhigen Sunda-Bogen, der häufig von
Gefährdung im Stadtgebiet. „Solche
schweren Erdstößen erschüttert wird.
Karten können Behörden in erdbeben-
Die Mikrozonierungs-Karte der Stadt Mataram
zeigt Zonen mit unterschiedlicher seismischer
Gefährdung (blau=niedrigste, orange=höchste)
jeweils im Vergleich zum mittleren Gefährdungsniveau in der Stadt. Die Karte basiert auf
seismischen Messungen an etwa 500 Punkten im
Stadtgebiet.
Innerhalb einer Stadt kann die Zerstörung nach einem Erdbeben allerdings
Das BGR-Projekt in Indonesien hat das
sehr unterschiedlich ausfallen. Wo der
Ziel, die Kompetenz des Geologischen
Untergrund aus festem Gestein besteht,
Dienstes Indonesiens zu stärken – vor
schaukeln sich Erdbebenwellen meist
allem darin, die lokalen Behörden im
nicht so stark auf wie in Stadtteilen, die
Georisiko-Sektor zu beraten.
auf sandigem oder sumpfigem Grund
stehen. Dank des deutsch-indonesischen
Projektes Georisk (Verminderung von
Georisiken) wissen die Behörden in Ma-
Mitarbeiter des indonesischen geologischen
Dienstes bei seismischen Messungen zur
Erstellung der Mikrozonierungs-Karte.
Kontakt:Dr. Thomas Spies,
Dr. Malte Ibs-von Seht
BGR Report
51
Auf stabilem Grund
Das Projekt PanGeo liefert Informationen zu Bodenbewegungen in 52 europäischen Städten
Quelle: PanGeo
PanGeo: Bewegungsanalyse mit Radarinterferometrie
Offizielles Logo des Projektes.
Der abschließende geologische Be-
Radarsatelliten erfassen, wo sich der Erdboden hebt oder
senkt. Im EU-Projekt PanGeo werden diese Messungen mit
geologischen Informationen verknüpft, um mögliche Geogefahren zu erkennen. Die BGR hat die Auswertung für Berlin
und Hannover vorgenommen.
richt soll es Behörden oder Firmen
Wie stabil ist der Boden, auf dem wir
Forscher der 27 beteiligten staatli-
gibt es einige Senkungen, die haupt-
leben? Diese Frage beantwortet das
chen geologischen Dienste der EU
sächlich durch Setzungsbewegungen
Projekt PanGeo für 52 europäische
identifizierten anhand von Satelliten-
verursacht werden“, berichtet Corinna
Großstädte. „Bislang waren Informa-
radarmessungen Bodenbewegungen
Wolf. In Berlin hob sich der Stadt-
tionen über Bodeninstabilitäten oder
in zahlreichen europäischen Städten
bezirk Charlottenburg-Wilmersdorf
Bodenbewegungen nur schwer zu
von A wie Aalborg bis Z wie Zarago-
zwischen 1992 und 2001 um bis zu
beschaffen“, berichtet BGR-Expertin
za. Dabei konnten sie Hebungen und
sechs Zentimeter, weil dort ein Gas-
Corinna Wolf. Nun können sich loka-
Senkungen von wenigen Millimetern
speicher eingerichtet wurde. Danach
le Behörden, Versicherer, Agenturen
pro Jahr erfassen. Um die betroffe-
blieb der Untergrund dort stabil.
für Katastrophenschutz oder auch
nen Gebiete genauer zu untersuchen,
die breite Öffentlichkeit auf einem
werteten die Forscher außerdem vor-
kostenlos zugänglichen Online-Portal
handene geologische Informationen
über mögliche Geogefahren infor-
aus und führten Geländebegehungen
mieren.
durch.
erleichtern, Entscheidungen zu treffen und Risiken zu reduzieren. In den
Großräumen Hannover und Berlin
identifizierten die Forscher nur wenige Bodenbewegungen. „In Hannover
www.pangeoproject.eu/
Quelle: C. Wolf
Quelle: C. Wolf
Kontakt: Corinna Wolf
Bodenbewegungsdaten für Berlin aus Satellitendaten (grün: stabiles
Gelände, rot: Absenkungen, blau: Hebungen).
52
BGR Report
Aus den Bodenbewegungsdaten für Berlin abgeleitete Hebungs- und Senkungsgebiete (orange).
ARISE: Atmospheric dynamics Research InfraStructure in Europe
Der Nachhall der Feuerkugel
Infraschallstationen weltweit registrierten die Explosion des Meteoriten von Tscheljabinsk
Infraschall-Arrays der BGR überwachen innerhalb eines weltweiten Netzwerks die Einhaltung
des Kernwaffenteststoppvertrages (CTBT). Der Tscheljabinsk-Meteorit bescherte dem BGRTeam die Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit der Stationen weltweit zu testen.
So einen lauten Donnerschlag hat-
kiert der Tscheljabinsk-Meteorit ei-
Die Infraschall-Messungen liefern so-
ten die Infraschallstationen des
nen Meilenstein: „Es war ein globales
mit auch wichtige Informationen über
CTBT-Netzwerkes noch nie vernom-
Referenzereignis, anhand dessen wir
die Dynamik der Atmosphäre. Die
men: Am 15. Februar 2013 trat über
die Leistungsfähigkeit des gesamten
BGR ist daher am europäischen For-
der russischen Stadt Tscheljabinsk ein
Infraschall-Netzwerkes untersuchen
schungsprojekt ARISE (Atmospheric
etwa 20 Meter großer Meteorit mit
können“, sagt BGR-Forscher Dr. Chris-
dynamics Research InfraStructure in
hoher Geschwindigkeit in die Erdat-
toph Pilger.
Europe) beteiligt, das derartige Infor-
mosphäre ein. Er zerplatzte in etwa 30
mationen zusammenträgt.
Kilometern Höhe mit der Gewalt von
Er und seine Kollegen modellierten
500 000 Tonnen TNT. Die Explosion
mit Hilfe meteorologischer Daten, wie
erzeugte niederfrequente Druckwel-
Temperatur und Windverhältnissen,
len, die für das menschliche Ohr nicht
wie sich die Schallwellen rund um den
wahrnehmbar sind – Infraschall.
Globus ausbreiteten. So konnten sie die
Laufwege des Signals bestimmen und
http://arise-project.eu
Diese Wellen breiteten sich in der At-
mit den Messungen vergleichen. Sie
mosphäre um die gesamte Erde aus.
fanden heraus, warum der Knall nicht
Kontakt: Dr. Christoph Pilger,
Sie wurden an 21 der 45 Stationen
an allen Stationen des Netzwerks regis-
des internationalen Infraschall-Über-
triert wurde.
Dr. Lars Ceranna
„Einzelne Stationen registrierten die
Druckwellen, nachdem diese schon
zweimal die Erde umrundet hatten“,
berichtet der Geophysiker Dr. Lars
Ceranna von der BGR. Der Nachhall
der Explosion war teilweise drei Tage
unterwegs.
Für die Infraschall-Forscher der BGR
Stratosphärische Windgeschwindigkeit (m/s)
wachungsnetzwerkes aufgefangen.
Globale Sicht auf die Infraschallausbreitungswege zwischen dem Tscheljabinsk-Meteoritenereignis (weißer Stern)
und den CTBT-Infraschallstationen (blaue Dreiecke). Die jeweilige Windrichtung ist durch
schwarze Pfeile markiert. Weitere Stationen ohne Messung
sind als weiße Dreiecke angegeben.
und ihre Kollegen aus aller Welt marBGR Report
53
MAGS: Mikroseismische Aktivität geothermischer Systeme
Wenn der Boden zittert
BGR-Forscher entwickeln Verfahren, um seismische Gefährdung in der Nähe von
Geothermie-Kraftwerken zu ermitteln
Wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Ort Bodenbewegungen einer bestimmten
Stärke eines natürlichen Erdbebens ausgesetzt ist, berechnen Seismologen mit Hilfe der
probabilistischen Gefährdungsanalyse. BGR-Forscher haben das Verfahren nun auf industriell
ausgelöste Erdbeben übertragen.
Erdwärme gilt als umweltfreundliche
Seismizität sein können“, sagen die
Energie, doch Kraftwerksbetreiber
Geophysiker Dr. Thomas Spies und
stehen seit einiger Zeit in der Kritik:
Dr. Jörg Schlittenhardt von der BGR.
Anwohner befürchten Schäden an
Erdbebenforscher können mittler-
ihren Häusern, weil es in der Nähe
weile recht gut ausrechnen, wie groß
geothermischer Kraftwerke in den
die Wahrscheinlichkeit für eine Bo-
letzten Jahren mehrfach spürbare
denbewegung bestimmter Größe an
Erdbeben gegeben hat, die in Zu-
einem bestimmten Ort ist. Das inge-
sammenhang mit dem Betrieb der
nieurseismologische Team der BGR
Kraftwerke standen.
hat dieses Verfahren, die sogenannte
probabilistische Gefährdungsanalyse,
Skizze mit Geothermie-Kraftwerk und dem Standort,
für den die seismische Gefährdung berechnet wird.
„Wer ein Geothermiekraftwerk plant
innerhalb des Projektes MAGS nun
oder betreibt, muss angeben kön-
so modifiziert, dass es auch auf indu-
„Wir mussten spezielle Bodenbewe-
nen, wie stark die Bodenbewegungen
zierte, industriell ausgelöste Erdbeben
gungsmodelle für schwache seismi-
durch diese sogenannte induzierte
anwendbar ist.
sche Ereignisse entwickeln“, berichten
Schlittenhardt und Spies. Eine weitere
Besonderheit induzierter Erdbeben,
die die Forscher berücksichtigten, waren die geringen Abstände zwischen
Quelle: Sankt Galler Stadtwerke, Geothermie-Projekt
den seismischen Ereignissen und der
Erdoberfläche. Das BGR-Team konnte die Vorgehensweisen von Baunormen, die für natürliche Erdbeben und
für Schwingungsphänomene gelten,
auf induzierte Seismizität übertragen.
Geothermie-Projekt St.Gallen / Schweiz.
54
BGR Report
Kontakt: Dr. Thomas Spies
Überwachung raum-zeitlicher Veränderungen in der Erdkruste mit seismischer Bodenunruhe
Die Nadel eines Seismometers steht
niemals still. Auch wenn sich gerade
immer in Bewegung ist. Eine Ursache
40ϒ N
Meeresküsten. Aber auch ein starker
NOTO
NIIGATA
TOHOKU
schwache Schwingungen auf die Erdkruste übertragen.
Diese Bodenunruhe lässt sich seit Kur-
seismische Geschwindigkeit während
eines Beben jeweils um etwa ein Prozent
verringerte. Danach nahm sie langsam
wieder zu, erreichte allerdings nicht den
vorherigen Wert.
TOTTORI
35ϒ N
KYUSHU
Sturm, ein Güterzug oder ein Strommast, der im Wind schwankt, können
eigneten. Sie stellten fest, dass sich die
IWATE
für diese Unruhe ist zum Beispiel
der Aufprall der Brandung an den
Jahr 2000 mehrere starke Erdbeben er-
Abfall der relativen elastischen Ausbreitungsgeschwindigkeit in der nordjapanischen Erdkruste
um etwa 1 Prozent zu den Zeitpunkten des Iwate-Erdbebens (2008) und des Tohoku-Erdbebens
(2011).
45ϒ N
kein Erdbeben ereignet hat, zittert
sie permanent – weil die Erdkruste
Daten aus Japan aus, wo sich seit dem
Tohoku
Die Spannung in der Erdkruste lässt sich bislang nur schwer
messen. An der BGR wird nun ein neues Verfahren erprobt,
das die sogenannte Bodenunruhe nutzt, um seismische Geschwindigkeiten zu messen. Das Ziel ist es, Veränderungen
zu untersuchen, die große Erdbeben hervorrufen.
verändert. Die Forscher werteten dazu
Iwate
BGR-Forscher entwickeln neue Methode, um Veränderungen in der Erdkruste zu überwachen
nung in der Erdkruste durch Erdbeben
Geschwindigkeitsänderung in Prozent
Die Spannung während des Bebens
um zu untersuchen, wie sich die Span-
Langfristig wollen die Forscher die
ϒ
30 N
ϒ
130 E
135ϒ E
140ϒ E
145ϒ E
Japankarte mit den Orten der sieben analysierten Erdbeben an Land (rot) sowie dem TohokuErdbeben (schwarz) im Jahr 2011.
zem nutzen, um die Geschwindigkeit
Methode nutzen, um die Erdkruste
zu überwachen – beispielsweise in
stark erdbebengefährdeten Gebieten.
Möglicherweise eignet sie sich auch,
um den Zustand von CO2-Speichern
oder Endlagern für radioaktive Abfälle
der seismischen Wellen in der Erd-
Faktoren ab – unter anderem von der
kruste zwischen zwei Seismographen
Spannung.
zu kontrollieren.
zu bestimmen. So lässt sich wiederum der Zustand der Erdkruste über-
Diesen Zusammenhang hat ein
wachen. Denn die Geschwindigkeit
deutsch-japanisches Team um Dr. Ul-
der Wellen hängt von verschiedenen
rich Wegler von der BGR nun genutzt,
Kontakt: Dr. Ulrich Wegler
BGR Report
55
ESCWA: Überregionale Technische Zusammenarbeit im Nahen Osten
Inventur im Nahen Osten
Länderübergreifende Wasserressourcen werden erstmals katalogisiert
Viele Flüsse und Grundwasserreservoirs im Nahen und Mittleren Osten werden von mehreren
Nationen genutzt, doch deren Zusammenarbeit ist bislang gering. Eine gemeinsame Studie
der Wirtschafts- und Sozialkommission der Vereinten Nationen für Westasien (UN-ESCWA)
und der BGR gibt erstmals einen länderübergreifenden Überblick über die Wasserressourcen
der Region.
Mesopotamien – Zweistromland, so
mit UN-ESCWA im September 2013
hieß das Schwemmland zwischen der
vorstellte.
syrischen Wüste, dem Zagros- und
dem Taurus-Gebirge sowie dem Persi-
Die beteiligten Forscher erfassten
schen Golf schon in der Antike. Heute
mehr als 30 grenzüberschreitende
teilen sich vier Länder das Wasser der
Oberflächen- und Grundwasserres-
Flüsse Euphrat und Tigris sowie ihrer
sourcen im Nahen Osten. „Diese Be-
Zuflüsse: Iran, Irak, Türkei und Syrien.
standsaufnahme gibt erstmals einen
UN-ESCWA und BGR stellen auf der Pressekonferenz der Weltwasserwoche in Stockholm/Schweden das Basiswerk zu Wasserressourcen im Nahen
Osten und der arabischen Halbinsel vor.
alle verfügbaren Wasserressourcen
Überblick über den Zustand dieser
Wasserressourcen“, sagt der BGR-Experte Andreas Renck, ehemaliger
Leiter des Projektes der BGR mit der
UN- ESCWA.
zu nutzen“, berichtet Vanessa Vaes-
56
sen, Projektleiterin „Politikberatung
Mit der Studie unterstützen die BGR
Grundwasser“ an der BGR. „Benach-
und die UN-ESCWA einen Dialog
Halten das neue Basiswerk über Wasserressourcen
in der arabischen Welt in ihren Händen: (v. l.)
Roula Majdalani (ESCWA), Franca Schwarz
(BGR) und Ali Subah (ESCWA).
barte Nationen haben eher kein In-
über das Management der gemeinsam
teresse daran, die Wasserressourcen
genutzten Wasserressourcen. Ziel ist es,
gemeinsam zu managen.“
die Entwicklung eines rechtlichen Rah-
Die unkoordinierte Wassernutzung
Zwar werden 70 Prozent aller Flüs-
birgt in der ohnehin von Krisen ge-
se und Grundwasserreservoirs auf
schüttelten Region ein hohes Kon-
der Arabischen Halbinsel und den
fliktpotenzial. „Die Wasserknappheit
Anrainerstaaten von mehreren Län-
im Nahen Osten hat dazu geführt, dass
dern angezapft, doch Kooperationen
es im jeweiligen nationalen Wasser-
sind selten. Das ist ein Ergebnis ei-
management vor allem darum geht,
ner Studie, die die BGR zusammen
BGR Report
menwerkes für die grenzüberschreitende Bewirtschaftung zu fördern.
www.bgr.bund.de/TZ-UN-ESCWA
Kontakt: Dr. Arne Hoffmann-Rothe
Sektorvorhaben Politikberatung Grundwasser-Ressourcen und Management
Wasser kennt keine Grenzen
Trainingsmanual soll Fachkräfte in Afrika im Grundwassermanagement schulen
Grundwasser wird beim Wassermanagement in Afrika meist vernachlässigt. Die BGR will das
Fachwissen regionaler Gewässerorganisationen durch Schulungen stärken.
„Kôom yaa vim” sagt man in Burkina
Grundwasser anzunehmen. „Da Grund-
Um das Thema Grundwasser in ihren
Faso – Wasser ist Leben. Doch in vielen
wasser sich nicht an Landesgrenzen
Aufgabenbereich zu integrieren, hat
afrikanischen Ländern ist die unent-
hält, muss es auch grenzüberschrei-
die BGR gemeinsam mit dem Afrikani-
tend bewirtschaf-
schen Grundwassernetzwerk AGW-net
tet werden“, sagt
im Februar 2013 einen Workshop für
Wasserexpertin
Vertreter der Gewässerorganisationen
Vanessa Vaessen
in Ouagadougou, der Hauptstadt von
von der BGR.
Burkina Faso, ausgerichtet. Bei dem
Austausch wollten die BGR-Experten
Bevölkerungswachstum und Klimawandel führen vielerorts zu einem Rückgang
des Grundwassers.
In Afrika existie-
herausfinden, inwieweit Grundwasser
ren zwar bereits
in der täglichen Arbeit der Organisa-
regionale Ge-
tionen eine Rolle spielt. Im nächsten
wässerorganisa-
Schritt entwickelten sie ein Trainings-
tionen wie die
handbuch. Bereits im September 2013
Niger Basin Au-
fand eine erste Schulung statt, weitere
thority (ABN), in
sollen 2014 folgen.
der sich die neun
Anrainerstaaten
behrliche Ressource in einem traurigen
des Flusses Niger in Westafrika zu-
Zustand. Vor allem das Grundwasser
sammengeschlos-
ist verschmutzt, vielerorts sinkt der
sen haben. Doch
Grundwasserspiegel.
diese Behörden
Kontakt: Vanessa Vaessen,
Ramon Brentführer
konzentrieren
Die BGR hat vom Bundesministerium
sich bislang auf
für wirtschaftliche Zusammenarbeit und
das Management
Entwicklung den Auftrag erhalten, regi-
von Seen und
onale Gewässerorganisationen in Afrika
Flüssen.
dabei zu unterstützen, sich des Themas
Grundwasser ist für die ländliche Bevölkerung Afrikas häufig die
einzige Quelle für die Trinkwasserversorgung.
BGR Report
57
GEOTHERM: Programm zur Förderung der Nutzung geothermischer Energie
Nachtflüge im Rift Valley
BGR kooperiert mit Afrikanischer Union bei Geothermieprojekten
Die Geothermal Risk Mitigation Facility unterstützt die Geothermie-Exploration in Ostafrika.
Das Programm soll das finanzielle Risiko für Investoren senken. BGR-Forscher schulen zudem afrikanische Kollegen in modernen Explorationsmethoden.
Kaum eine Region der Welt ist für die
Unterstützung bietet. So mindert sie
mebilder zeigten, dass die Dampfaus-
Nutzung von Erdwärme so gut geeignet
das finanzielle Risiko für Investoren –
trittsstellen dort zu einem System aus
wie Ostafrika. In der Umgebung der
mit dem Ziel, die Geothermie-Nutzung
Störungen gehören, an denen vulka-
aktiven Vulkane des ostafrikanischen
in Ostafrika zu fördern. Seit Juli 2013
nische Hitze aus der Erde entweicht.
Grabenbruchs könnten Geothermie-
arbeitet ein BGR-Mitarbeiter dauer-
Ein Ziel des Projektes war es, Mitar-
kraftwerke eine Leistung von 15 Giga-
haft im Geothermie-Team der Afri-
beiter der kenianischen Geothermal
watt erzeugen, schätzen Experten.
kanischen Union in der äthiopischen
Development Company im Umgang
Hauptstadt Addis Abeba mit.
mit modernen Explorationsmethoden
Doch Investoren gingen bei Erdwärme-
zu schulen.
projekten in Afrika bislang ein hohes
Ein Projekt innerhalb des GEO-
finanzielles Risiko ein. Denn trotz der
THERM-Programms war die Beflie-
hohen Temperaturen im Untergrund
gung des entlegenen Vulkans Silali
Kontakt: Andrea Friese,
stellt sich oft erst bei einer Bohrung
in Kenia. Die aufgenommenen Wär-
Max Winchenbach
heraus, ob ein Reservoir tatsächlich geeignet ist. Die Bohrarbeiten können bis
zu zwei Drittel der Investitionskosten
verschlingen.
Die BGR ist über das GEOTHERM-Programm an der Geothermal Risk Mitigation Facility (GRMF)
beteiligt, einer Einrichtung, die die
KfW Entwicklungsbank und die Afrikanische Union (AU) ins Leben gerufen haben. Die GRMF unterstützt
Anträge für Erkundungsmaßnahmen
und Explorationsbohrungen finanziell und wird flankiert vom Geothermie-Team der AU, das organisatorische
58
BGR Report
Ausschnitt aus einem Thermalmosaik an der östlichen Flanke des Silali Vulkans in Kenia. Die gelben
Pfeile zeigen die thermisch auffälligen Bereiche.
Satellitenaufnahme des Silali Vulkans in
Kenia. Das gelbe Rechteck markiert das Geotherm-Arbeitsgebiet.
Kernwaffenteststopp überwachen
Kernwaffenteststoppabkommen: Der dritte Kernwaffentest Nordkoreas
Kernwaffentest in Nordkorea
Seismologische Signale und radioaktive Spuren liefern Beweis
Das Nationale Datenzentrum zur Überwachung des Kernwaffenteststoppabkommens (CTBT)
wird an der BGR betrieben. Mit der vorhandenen Expertise konnte der Nukleartest im Februar
2013 in Nordkorea zügig nachgewiesen werden.
Als die seismologische Station der
sung zum Einsatz. Ereignet sich eine
logisch ausbreiten könnten. Die
BGR im Bayerischen Wald am 12. Fe-
verdächtige Explosion, untersuchen
BGR-Wissenschaftler werteten dabei
bruar 2013 um 3:09 Uhr morgens ver-
die beteiligten Forscher unmittelbar,
auch Informationen von zusätzlichen
dächtige Signale registrierte, deutete
ob es sich wirklich um eine Kern-
Stationen globaler seismologischer
alles auf eine Explosion in Nordkorea
sprengung gehandelt hat.
Messnetze in der Nähe von Nord-
hin – womöglich ein Kernwaffentest.
korea aus. Dadurch konnte der Test
Ein internationales Überwachungs-
So auch am 12. Februar 2013. Schnell
genauer lokalisiert und mit den vo-
netz aus 321 weltweit verteilten Mess-
war klar: Nordkorea hatte zum drit-
rangegangenen schwächeren Tests
stationen, von denen die BGR vier
ten Mal einen Nuklearsprengsatz
2006 und 2009 verglichen werden.
betreibt, soll alle Kernsprengungen
getestet. Bereits um sieben Uhr über-
detektieren. Dafür kommen die Tech-
mittelte die BGR eine erste fachliche
54 Tage nach dem Test registrierten
nologien Seismologie, Infraschall,
Bewertung an die Deutsche Stän-
Messstationen in Japan und Russland
Hydroakustik und Radionuklidmes-
dige Vertretung bei den Vereinten
ungewöhnliche Konzentrationen be-
Nationen in
stimmter Xenon-Isotope. Zerfallsbe-
Wien. No ch
rechnungen ergaben, dass sie durch
am Vormittag
eine Nuklearexplosion Mitte Februar
wurde ein vor-
zu erklären sind. Eine Simulation
läufiger Bericht
zur Ausbreitung der Isotope in der
mit ersten seis-
Atmosphäre zeigte zudem, dass die-
mologis chen
se Anfang April 2013 am Testgelän-
Ergebnissen
de freigesetzt worden sein könnten,
veröffentlicht.
möglicherweise durch eine Teilöff-
Er enthielt auch
nung der Tunnelanlage.
eine Vorhersage
dazu, wie sich
möglicherweise
Orte der bisher nachgewiesenen Nuklearexplosionen in Nordkorea in den
Jahren 2006, 2009 und 2013. Die BGR-Lokalisierungen sind rot, die des
Internationalen Datenzentrums der CTBTO in Wien grün dargestellt. Die
farbigen Ellipsen beschreiben den Unsicherheitsbereich der Ortsbestimmung.
freigesetzte radi-
www.kernwaffenteststopp.bgr.de
oaktive Spaltprodukte meteoro-
Kontakt: Dr. Jens Ole Roß
BGR Report
59
Ausblick
Wenn aus Steinen Boden wird
Landschaftsentwicklungsmodell wird anhand von Proben getestet
Der ewige Kreislauf der Verwitterung
ein Landschaftsentwicklungsmodell,
verwandelt festes Gestein langsam in
das derzeit zum Beispiel vorhersagen
eine bröselige, meist bräunliche Masse:
kann, wie dick die Schicht aus locke-
den Boden. Welche Eigenschaften der
rem, bereits angewittertem Gestein
Boden hat, hängt vor allem vom Aus-
über dem festen Fels ist.
gangsgestein ab – aber nicht nur. Auch
das Klima, insbesondere der Nieder-
Um das Modell weiter zu verfeinern,
schlag, und das Relief bestimmen, wie
hat die BGR zusammen mit der Ton-
dick die Verwitterungsschicht ist und
mineralogischen Beratung Butz-Braun
welche chemischen und physikali-
und Experten der Bundesländer in den
schen Eigenschaften sie hat.
deutschen Mittelgebirgen zahlreiche
Bodenforscher wünschen sich seit
Erste Vorhersagen des Landschaft-
langem, die Bodeneigenschaften direkt
entwicklungsmodells werden derzeit
aus geologischen Karten ermitteln zu
durch Bohrungen überprüft.
können. Zusammen mit der Universität Hamburg entwickelt die BGR daher
Quelle: Butz-Braun
Proben genommen und analysiert.
Profil zur Beprobung von Verwitterungseigenschaften des Buntsandsteins.
Kontakt: Dr. Rainer Baritz
Überblick über Rohstoffe
DERA baut interaktives Informationssystem auf
Alles über Energierohstoffe, Metalle
Die Nutzer können dort
und Industriemineralien – das sol-
zum Beispiel Informationen
len Unternehmen und interessierte
über die weltweite Produk-
Nutzer künftig im neuen Rohstoff
tion, die Reserven und die
informationssystem der Deutschen
Preisentwicklung von Roh-
Rohstoffagentur (DERA) finden.
stoffen abrufen. Die Daten werden
„Das interaktive Webangebot richtet
anschaulich in Form von interakti-
sich an einen breiten Nutzerkreis“,
ven Karten, Abbildungen und Dia-
sagt BGR-Experte Dr. Torsten Bran-
grammen dargestellt. „Das erhöht die
denburg. „Es gibt Unternehmen und
Markttransparenz“, so Brandenburg.
Das webbasierte Informationssystem wird Daten zu mineralischen Rohstoffen und Energierohstoffen bereitstellen.
interessierten Bürgern die Möglich-
60
Webanwendung programmiert werden,
keit, sich schnell einen Überblick
Grundlage des Informationssystems
über einen bestimmten Rohstoff zu
bilden die umfangreichen Datenbanken
verschaffen.“
der BGR-Abteilung „Energierohstoffe,
BGR Report
Mineralische Rohstoffe“. 2014 soll eine
die diese Daten visualisiert.
Kontakt: Dr. Torsten Brandenburg
Ausblick
Tiefer Blick ins Erzgebirge
BGR erprobt elektromagnetische Erkundungsmethoden
Die Greifensteine in der Nähe der
dungstiefe bis zu 500 Meter beträgt.
Stadt Geyer im Erzgebirge sind ein
„Wir würden gerne noch tiefer lie-
beliebtes Ausflugsziel. Die bizarren
gende Erzkörper mit elektromag-
Granitfelsen bilden die Spitze eines
netischen Methoden untersuchen“,
riesigen unterirdischen Gesteins-
sagt der Geophysiker Dr. Bernhard
körpers, unter dem möglicherweise
Siemon von der BGR. „Wenn eine
Lagerstätten begehrter Metalle wie
entsprechende Flugsonde verfügbar
Zinn, Wolfram, Zink und Indium
Mit dem BGR-Hubschrauber Sikorsky erkundet
die BGR den nördlichen Rand des Erzgebirges.
verborgen liegen.
ist, werden wir noch ein weiteres Verfahren testen.“
Frühjahr 2016 aus der Luft erkunden.
Zusammen mit dem Helmholtz-In-
Das elektromagnetische Sensorsystem
Die BGR übernimmt gemeinsam mit
stitut Freiberg für Ressourcentech-
der BGR erfasst die oberen etwa 150
den Projektpartnern die Auswertung
nologie und der TU Bergakademie
Meter des Erduntergrundes.
und Interpretation der Daten.
Freiberg will die BGR ein Pilotgebiet rund um die Greifensteine am
Später will das Projektteam weitere
Nordrand des Erzgebirges bis zum
Verfahren einsetzen, deren Erkun-
Kontakt: Dr. Bernhard Siemon
Weltkarte der Karst-Grundwasserleiter
BGR-Forscher wirken an internationalem Projekt mit
Karbonatgesteine wie Kalkstein und Dolo-
aus dem Karst bezieht – also aus Karbo-
gerufen. Das Ziel dieses Projektes besteht
mit spielen weltweit bei der Trinkwasser-
natgestein, das von Höhlen und Klüften
darin, eine Weltkarte der Karst-Grund-
versorgung eine wichtige Rolle. Experten
durchzogen ist. Karstaquifere können
wasserleiter zu erstellen. Frühere Karten
schätzen, dass etwa ein Viertel der Weltbe-
allerdings besonders leicht verschmutzt
sollen weiterentwickelt und verfeinert
völkerung zumindest teilweise Trinkwasser
werden und sind zudem schwierig zu be-
werden. Auf der neuen Karte sollen vor
wirtschaften. Da Niederschlagswasser
allem oberflächennahe und tiefe Karst
durch die Klüfte häufig schnell abfließt,
aquifere, aber auch wichtige Karstquellen
kann die Ergiebigkeit von Karst-Quellen
und -höhlen dargestellt werden.
beispielsweise sehr stark schwanken.
Diese Karte soll die bereits existierende
Um einen besseren Überblick über Karsta-
Grundwasser-Weltkarte WHYMAP er-
quifere auf der ganzen Welt zu erhalten,
gänzen. Das WOKAM-Team kooperiert
hat die Internationale Vereinigung der Hy-
daher eng mit dem WHYMAP-Team.
drogeologen 2012 das World Karst Aquifer
Karstquelle in Griechenland.
Mapping Project (WOKAM) ins Leben
Kontakt: Andrea Richts
BGR Report
61
Ausblick
Die verschollene Plattengrenze
Expedition CASE 16 führt an die Ostküste von Ellesmere Island
Nur 30 bis 50 Kilometer Wasser tren-
talplatten. Ellesmere Island gehört zu
„Im Smith Sound gibt es keine deutli-
nen die kanadische Ellesmere-Insel von
Nordamerika, Grönland dagegen bildete
chen geophysikalischen Hinweise auf
der Nordwestküste Grönlands. Doch
zeitweise einen eigenen Mikrokontinent.
eine große Störung, im nördlichen Teil
die beiden arktischen Landmassen lie-
Die Lage der Plattengrenze ist unter
der Meeresstraße aber schon“, berichtet
gen auf unterschiedlichen Kontinen-
Fachleuten allerdings umstritten. Ein
Piepjohn. „Wir hoffen, diesen Wider-
deutsch-amerikanisches Forscherteam
spruch während CASE 16 lösen zu
unter Leitung von Dr. Karsten Piepjohn
können.“ Er und seine Kollegen haben
will im Sommer 2014 im Rahmen der
den Verdacht, dass die Störungszone
Expedition CASE 16 den südlichen Teil
nicht durch die Meeresstraße verläuft,
der Meeresstraße zwischen Grönland
sondern an der Ostküste von Ellesmere
und Ellesmere Island erkunden, den
Island zutage tritt.
Smith Sound. Dort hoffen sie, die Fort Blick auf die Victoria and Albert Mountains an der
Ostküste von Ellesmere Island.
setzung der weiter nördlich gelegenen
Störungszone zu finden.
Kontakt: Dr. Karsten Piepjohn
Lizenz zum Erkunden
BGR hat Antrag bei der Internationalen Meeresbodenbehörde gestellt
Die Sitzung der Fach- und Rechts-
Maschinen- und Anlagenbauer könn-
kommission der Internationalen
ten damit beginnen, umweltschonen-
Meeresbehörde im Juli 2014 ist für
de und wartungsarme Maschinen für
Deutschland hochinteressant: Das
den Tiefseebergbau zu entwickeln.
Gremium entscheidet darüber, ob die
BGR eine Explorationslizenz für ein
10 000 Quadratkilometer großes Areal am Grund des Indischen Ozeans
südöstlich von Madagaskar bekommt.
Um den Antrag vorzubereiten, haben
BGR-Forscher in diesem Gebiet seit
2011 mehrere Expeditionen durchgeführt. Dabei haben sie interessante Vor-
Wird die Lizenz genehmigt, gehört
Präsentation des deutschen Lizenzantrages bei der
Rechts- und Fachkommission der Internationalen
Meeresbodenbehörde: (v. l.) Delegationsleiter Josef Beck, Botschafter in Jamaika und bei der Internationalen Meeresbodenbehörde, BGR-Projektleiter Dr. Ulrich Schwarz-Schampera und
BGR-Arbeitsbereichsleiter Meeresgeologie Dr.
Michael Wiedicke-Hombach.
Deutschland zu den wenigen Staaten,
die mehrere mineralische Rohstoffquellen am Tiefseeboden erforschen.
Seit 2006 hat Deutschland die Lizenz,
sogenannte Manganknollen im Pazifik zu erkunden.
kommen sogenannter polymetallischer
62
Sulfiderze entdeckt. Die Erze enthalten
Experten erwarten zudem, dass die
Metalle, die in vielen High-Tech-An-
Explorationslizenz der deutschen
Kontakt: Dr. Ulrich wendungen benötigt werden.
Industrie einen Impuls geben könnte.
BGR Report
Schwarz-Schampera
Ausblick
Forschen im Felslabor
BGR setzt Arbeiten im Felslabor Mont Terri fort
Untersuchungen durch. Sie ermitteln
zum Beispiel, wie durchlässig der Ton
ist oder wie er auf mechanische Belastungen reagiert. Daneben wollen
Wie lassen sich untertägige Hohl-
Opalinuston, genau zu charakteri-
die Forscher mikrostrukturelle und
räume und Bohrungen in Tonstein
sieren. Die Forscher führen vor Ort
thermische Prozesse im Opalinuston
so sicher verschließen, dass hochra-
geophysikalische und geotechnische
untersuchen.
dioaktive Abfälle darin sicher gelagert werden können? Das ist eine von
Seit einigen Jahren wird Tonstein in
zahlreichen Fragen, die BGR-For-
Deutschland als potenzielles Wirts-
scher im Felslabor Mont Terri in der
gestein für die Endlagerung hochradi-
Schweiz untersuchen.
oaktiver Abfälle in Betracht gezogen.
Die Erfahrungen aus dem Mont Ter-
Die BGR ist im Mont Terri-Projekt
ri-Projekt helfen dabei, viele wichtige
bereits seit 1997 Konsortialpartner.
Fragen zu klären.
Derzeit führt das Team um Dr. Kristof
Schuster dort zwei eigene Experimente
durch und ist an 12 weiteren betei-
www.bgr.bund.de/projekte-endlagerforschung
ligt. Der Schwerpunkt der geplanten
www.mont-terri.ch
Arbeiten liegt darauf, das potenzielle
Wirtsgestein für die Endlagerung, den
Geophysikalische und geotechnische Messungen
im Felslabor Mont Terri (2013).
Kontakt: Dr. Kristof Schuster
Erosion unter dem Gletscher
Rinnen unter Gletschern müssen bei Endlagerstandorten berücksichtigt werden
Wenn während einer Kaltzeit Ab-
das Deckgebirge über einem Endlager
Für ihre Studie führen die Forscher
tauphasen einsetzen, sammeln sich
oder sogar das Wirtsgestein selbst
Literaturrecherchen zunächst durch,
große Mengen Schmelzwasser an der
linienartig ausräumen.
sichten Ergebnisse von Geländearbei-
Gletscherbasis. Wenn dieses Glet-
ten und Bohrungen und stellen die
scherwasser sturzbachartig abfließt,
In Süddeutschland werden seit 2007
raumbezogenen Daten in einem Geoin-
kann es hunderte Meter tiefe Rinnen
Tongesteinsformationen als Wirtsge-
formationssystem zusammen. Um die
im Gestein unter den Eisschilden
steine für die Endlagerung radioaktiver
Langzeitsicherheit möglicher Endla-
aushöhlen.
Abfälle in Betracht gezogen. Hier wol-
gerstandorte im Wirtsgestein Ton zu
len BGR-Mitarbeiter untersuchen, wie
analysieren, werden unterschiedliche
Bei der Suche nach einem Endlager
das Phänomen der Rinnenbildung die
Szenarien entwickelt. Dabei werden auch
für radioaktive Abfälle muss dieses
Sicherheit potenzieller Endlager beein-
die Informationen über die eiszeitlichen
Phänomen berücksichtigt werden.
flussen könnte. Dazu untersuchen sie,
Rinnen berücksichtigt.
Denn bei einer neuen Kaltzeit könnte
was bei früheren Abtauphasen unter
diese Form der subglazialen Erosion
den Gletschern passiert ist.
Kontakt: Anke Christina Bebiolka
BGR Report
63
Ausblick
Strategie für Europa
Wie entwickeln sich Angebot und Nachfrage bei mineralischen Rohstoffen?
Die Lage auf den Rohstoffmärkten
Informationen und Wissen zu mi-
ändert sich schnell. Preisschwankun-
neralischen Rohstoffen bereitgestellt
gen, die gestiegene Nachfrage und die
werden.
Angst vor plötzlichen Angebotsverknappungen zählen zum Alltag.
Offizielles Logo des europäischen Projektes
Minerals4EU.
Im Arbeitspaket „Foresight Study“,
das von der BGR-Forscherin Dr.
wirtschaftliche Entwicklungen oder
Damit Politiker und Unternehmen
Henrike Sievers geleitet wird, sollen
Technologie-Trends. Die Studien sol-
in Europa in Zukunft besser auf die
Studien zur zukünftigen Rohstoff-
len regelmäßig aktualisiert werden.
sich ändernden Märkte vorbereitet
versorgung und zu bestimmten Roh-
sind, haben sich die Geologischen
stoffen erarbeitet werden. Forscher
Dienste aus 28 europäischen Ländern
aus zwölf Institutionen ermitteln ge-
nun im EU-Projekt Minerals4EU zu
meinsam wesentliche Faktoren, die
einem Netzwerk zusammengeschlos-
Angebot und Nachfrage insbesonde-
sen. Sie wollen eine Wissensplattform
re bei kritischen Rohstoffen beein-
Kontakt: Dr. Henrike Sievers,
im Internet aufbauen, auf der Daten,
flussen – etwa politische Ereignisse,
www.minerals4eu.eu/
Dr. Dominic Wittmer
Anzeige
64
BGR Report
Menschen & Projekte
Basalte mit mehr Qualität
Eine Methode, die die Qualität von Straßenbelägen verbessern kann? Der BGR-Wissenschaftler Dr. Stephan Kaufhold hat sie gemeinsam mit seinen Kollegen Prof. Dr. Harald G.
Dill und Dr. Reiner Dohrmann entwickelt und kürzlich ein Patent dafür erhalten.
Wofür haben Sie das Patent genau
zu welchen Komponenten im Basalt ge-
erhalten?
hören, und wie das Signal in die Höhe
Es ist eine Interpretationsmethode zur
des Anteils umgerechnet werden kann.
saltsplitten. Die Splitte sind beispiels-
Wie ist die Idee dazu entstanden?
weise ein Bestandteil des Asphalts und
Es handelte sich dabei um eine An-
werden im Straßenbau eingesetzt. Sie
frage der Basaltindustrie. Es gibt die
sorgen für die Rutschfestigkeit der
Messung mit dem Infrarotstrahl, die
Straßenoberflächen. Bei Gleisanlagen
sogenannte Nahinfrarot-Spektrosko-
geben Sie dem Gleisbett Stabilität.
pie, schon länger. Mit unserer wei-
Quelle: S. Pietrzok
besseren Qualitätseinstufung von Ba-
Dr. Stephan Kaufhold misst den Anteil von Tonmineralen in einem Basaltstück mit einer neu
entwickelten Methode.
terentwickelten Methode ist es jetzt
die Geowissenschaften an Bedeutung
Die Basalte enthalten Anteile quell-
jedoch möglich, die Höhe des Tonmi-
gewonnen. Aktuell versuchen wir
fähiger Tonmineralien. Je höher der
neralanteils in Basalten im Gelände
in mehreren Projekten die Methode
Anteil dieser Mineralien, umso gerin-
und bis auf eine Restgenauigkeit von
noch weiter zu verfeinern.
ger die kann Rutschfestigkeit und die
rund zwei Prozent direkt zu messen.
Qualität des Materials sein.
Das war vorher nicht möglich.
Gibt es ein Projekt, das Sie persönlich gern durchführen würden?
Wie sieht diese Methode konkret
Warum hat die BGR daran ge-
Ein bestimmtes Projekt zwar nicht,
aus?
forscht?
aber es zu schaffen, eine sichere quan-
Es handelt sich um Nahinfrarotgeräte,
Aufgrund der speziellen analytischen
titative mineralogische Messmetho-
die auch die Chemieindustrie verwen-
Erfahrung mit den quellfähigen Ton-
dik auch für Nicht-Mineralogen zu
det. Der Infrarotstrahl so eines Gerätes
mineralen wurde die BGR explizit
entwickeln, das wäre schon was.
erfasst den Anteil der einzelnen Kom-
gebeten, das Thema im Rahmen der
Dann könnten Firmen die Prozes-
ponenten. Idealerweise hat jede Kom-
Vorfeldforschung durchzuführen. Die
soptimierung und Qualitätskontrolle
ponente ein eigenes Signal. Dieses wird
Industrie ist natürlich daran interessiert,
ihrer Produkte frei voranreiben, ohne
an das Gerät gesendet, welches dann die
bereits vor der Weiterverarbeitung von
auf Expertenwissen zurückgreifen zu
Höhe des Anteils des betreffenden Mi-
Basalten eine möglichst hohe Qualität
müssen. Mit anderen Worten: Die
nerals im Basalt sehr genau bestimmt.
dieses Rohstoffs vorliegen zu haben.
Interpretation der Messungen wäre
dann ohne spezielles Wissen möglich.
Ein Jahr intensiver Forschung war nö-
Sind Folgeprojekte zur Methode
Eine derartige Entwicklung würde die
tig, um Basaltsteine unterschiedlicher
geplant?
Mineralogie nach vorn bringen.
Herkunft genau zu untersuchen. Wir
Die Nahinfrarotspektroskopie hat
haben herausgefunden, welche Signale
während der letzten zehn Jahre für
Interview: Janine Seibel
BGR Report
65
Menschen & Projekte
Von der Barentssee
bis nach Grönland
Im BGR-Projekt PANORAMA erforschen Dr. Kai Berglar und
sein Team die Meeresbereiche der europäischen Arktis nach
Erdöl- und Erdgaspotenzialen. Ihre Ausfahrten führen sie dabei in zum Teil noch unerforschte Regionen.
Dr. Kai Berglar bei der Auswertung von Daten.
Wofür steht PANORAMA?
Was macht gerade die arktischen
beteiligten wissenschaftlichen Ar-
PANORAMA steht für „Potenzialana-
Regionen so attraktiv für Erkun-
beitsgruppen zur Auswertung zur
lyse des Europäischen Nordmeeres
dungsbemühungen?
Verfügung und werden anschließend
und angrenzender Randmeere der
Deutschland importiert den größten
in wissenschaftlichen Fachzeitschrif-
Arktis“. Es geht konkret um eine Ab-
Teil an Öl und Gas aus den arktischen
ten veröffentlicht. Zentrale Erkennt-
schätzung von Erdöl- und Erdgasvor-
Anrainerstaaten Norwegen und Russ-
nisse aus unseren Untersuchungen
kommen in der europäischen Arktis.
land. In den letzten Jahren haben diese
werden in gesonderten Studien vor-
Dies beinhaltet auch Arbeiten zu den
ihren Fokus zunehmend auf die nörd-
gelegt.
Risiken einer möglichen Nutzung.
lichen Regionen gelegt. Angesichts
Große Teile der Arktis wie der nörd-
einer weltweit absehbar steigenden
Worin liegen für Sie die besonde-
liche Nordatlantik oder die nördliche
Nachfrage nach Energierohstoffen ist
ren Herausforderungen in diesem
Barentssee sind bislang geologisch nur
es für die BGR notwendig, die zukünf-
Projekt?
unzureichend erforscht.
tige Verfügbarkeit von Erdöl und Erd-
Die Arktis ist eine Region mit noch
gas auch in der Arktis zu erforschen
vielen weißen Flecken auf der Land-
Wie geht die BGR bei den Erkun-
und die gewonnenen Informationen
karte, das ist besonders spannend.
dungen vor?
gemäß den Leitlinien der deutschen
Viele Bereiche sind fast ganzjährig von
Die BGR ist seit den 70er Jahren mit
Arktispolitik als Beratungsgrundlage
Eis bedeckt, was die Forschungsarbei-
unterschiedlichen Forschungsprogram-
für Politik, Wirtschaft und Öffentlich-
ten dort unter Umständen besonders
men und oft internationaler Beteiligung
keit zur Verfügung zu stellen.
schwierig macht.
ses Projektes umfasst das Europäische
Welche Partner sind beteiligt und
Was findet derzeit bei PANORA-
Nordmeer von der Barentssee im Osten
was passiert mit den gesammelten
MA statt?
bis zur Ostküste von Grönland sowie
Daten?
Aktuell sind wir mit der Auswertung
die Baffin Bay westlich von Grönland.
Die BGR arbeitet eng mit den Geo-
der bei der letzten Forschungsfahrt
Mit unabhängigen Einzelprojekten in
logischen Diensten der nordeuropäi-
gesammelten Daten beschäftigt und
den Bereichen mit den größten Daten-
schen Staaten Dänemark, Norwegen,
stecken mitten in der Planung für die
lücken wollen wir in den kommenden
Island, aber auch Kanada und Russ-
Feldarbeiten in 2015 und 2016.
Jahren die bestehende Faktenbasis über
land sowie mit Universitäten zusam-
diese Region vergrößern.
men. Die Daten stehen zunächst den
in der Arktis aktiv. Das Zielgebiet die-
66
BGR Report
Interview: Janine Seibel
Spektrum
Erfahrungsaustausch mit China
Im November 2013 reiste eine
BGR-Delegation nach Shanghai, um
Sicherheitsvorkehrung in China zum Schutz vor
Muren nach dem Wenchuan Erdbeben in 2008.
sam Themen wie CO2-Speicherung,
geothermische Energie und Hot Dry
mit Kollegen vom Chinese Geolo-
Rock-Technologie untersuchen. Zwei
gical Survey (CGS) neue Projekte
mehrjährige Projekte zur Überwa-
zu planen. Die Zusammenarbeit
chung von Hangrutschungen und zu
besteht bereits seit 1979. 2014 und
Karst-Grundwasser-Systemen sind in
2015 wollen BGR und CGS gemein-
Vorbereitung.
Großes Interesse an Rohstoffkonferenz
BGR Rohstoffkonferenz 2013.
Im November 2013 trafen sich rund
le Beschaffungsrisiken, am zweiten
180 Experten aus Politik, Wirt-
Tag standen Ausweichstrategien und
schaft und Wissenschaft im GEO-
Handlungsoptionen für Unterneh-
ZENTRUM Hannover zur BGR
men im Mittelpunkt. Die nächste
Rohstoffkonferenz 2013. Am ersten
BGR Rohstoffkonferenz ist für 2015
Konferenztag ging es vorwiegend um
geplant.
globale Marktanalysen und aktuel-
Informationen für die Industrie
DERA-Industrieworkshop in Berlin-Spandau zum
Thema Antimon.
Preis- und Lieferrisiken bei den
Die DERA stellte dort aktuelle Studi-
Metallen Antimon und Wolfram
en zur Versorgungslage von Antimon
standen im Mittelpunkt zweier In-
und Wolfram vor. An den Veranstal-
dustrieworkshops, die im Juni und
tungen nahmen Unternehmen teil,
Oktober 2013 von der Deutschen
die diese Rohstoffe in ihren Produk-
Rohstoffagentur (DERA) in Ber-
ten einsetzen.
lin-Spandau ausgerichtet wurden.
Umweltschutz auf Truppenübungsplätzen
Mörserzielgebiet auf dem TrÜbPl Baumholder.
Die Truppenübungsplätze Baumholder
Gefährdungspotential der Übungsanla-
in Rheinland-Pfalz und Oberlausitz in
gen für Grundwasser und Oberflächen-
Sachsen werden derzeit von der BGR
gewässer zu bestimmen. Die Forscher
untersucht - insbesondere Übungsan-
wollen herausfinden, wie gut Böden
lagen wie Sprengplätze und Schieß-
und Gesteine das Wasser vor Schadstof-
bahnen. Ziel des Projektes ist es, das
fen schützen.
BGR Report
67
Spektrum
BGR auf der Fachmesse Agritechnica
Vom 10. bis 16. November 2013 nahm
Landwirte und Agrarwissenschaft-
die BGR in Hannover an der weltweit
ler konnten sich bei der BGR über
größten Landtechnikmesse, der Agri-
Ertragspotenziale, Nutzungsmög-
technica, teil. In der Sonderausstellung
lichkeiten und Folgen des Klimawan-
„Smart Farming“ der Deutschen Land-
dels informieren. Die BGR-Experten
wirtschafts-Gesellschaft präsentierten
die BGR-Bodenwissenschaftler eine
BGR-Stand auf der DLG-Präsentation „Smart
Framing“.
neue Karte zur Bodengüte der Acker-
wurde sowohl in digitaler Form als auch
standorte in Deutschland. Die Karte
als begehbare Fußbodenkarte gezeigt.
gaben Auskunft anhand von Karten,
Schautafeln und einem Internetportal.
www.bgr.bund.de/SQR
Gemeinsame Datenbank für
Erdbebenkataloge
Zwei an der BGR geführte Erdbe-
eine einzige Erdbeben-Datenbank
benkataloge werden derzeit zusam-
geben.
mengeführt. Bislang gibt es einen
historischen Katalog, in dem alle Erd-
Derzeit wird eine neue Software
beben aus den Jahren 800 bis 2008
zur Datenbearbeitung entwickelt.
verzeichnet sind, und einen Katalog
BGR-Forscher überprüfen die seis-
Epizentren von rund 12 000 Erdbeben in
Deutschland und erdbebengeographische Einteilung als Teil für die neue Software zur Datenbearbeitung.
mit allen instrumentell ausgewerteten
mologischen Daten, damit jedes Erd-
Magnituden für historische Erdbeben
Erdbeben seit 1975. Um den doppel-
beben eindeutig zugeordnet werden
ab. Um historische Quellen in die
ten Arbeitsaufwand zu vermeiden,
kann. Außerdem bewerten sie his-
Datenbank einzubinden, muss diese
wird es daher in Zukunft nur noch
torische Quellen neu und schätzen
erweitert werden.
Erfolgreich am Markt
Unter fachlicher Leitung der DERA
Zwei innovative Recyclingverfah-
Methode zur Herstellung von Tro-
zum dritten Mal vergeben. Prämiert
ren, ein ressourcenschonendes Verz-
ckenbauprofilen sowie ein materialef-
werden herausragende Lösungen für
inkungsverfahren, eine neuartige
fizientes Kabelschutzrohr – das waren
rohstoff- und materialeffiziente Produk-
die Technologien, die im November
te, Prozesse oder Dienstleistungen sowie
2013 vom Bundeswirtschaftsministe-
anwendungsorientierte Forschungser-
rium mit dem Deutschen Rohstoffef-
gebnisse. Die Preisträger erhielten eine
fizienz-Preis ausgezeichnet wurden.
Geldprämie von 10 000 Euro.
wurde der Preis in diesem Jahr bereits
Seit 2011 wird der Deutsche Rohstoffeffizienz-Preis vom Bundeswirtschaftsministerium an Unternehmen
und Forschungseinrichtungen vergeben.
68
BGR Report
Spektrum
Gammaspektrometer an Bord Grundwasserworkshop in
Berlin
Der BGR-Hubschrauber besitzt seit
fall von Kalium-40, Uran oder Thori-
Mai 2013 ein neues Messgerät: ein
um entsteht. Diese Elemente kommen
hochauflösendes Gammastrahlens-
in vielen kristallinen Gesteinen vor.
pektrometer. Dieses Instrument misst
Durch die Messung lässt sich die Art
natürliche Gammastrahlung, also
des Gesteins und der natürliche An-
Es war ein Grund zum Feiern, aber
energiereiche elektromagnetische
teil an Radionukliden bestimmen.
auch, um in die Zukunft zu blicken:
Die Internationale Hydrogeologische
Strahlung, die beim radioaktiven Zer-
Karte von Europa (IHME) wurde 2013
nach mehr als 50 Jahren Arbeit fertiggestellt. Aus diesem Anlass veranstaltete die BGR im August 2013 einen
internationalen Workshop zum Thema „Grundwassersysteme in Europa“
in Berlin. Experten aus 19 europäischen Staaten trafen sich, um sich über
künftige Anwendungsmöglichkeiten
des Kartenwerks zu informieren.
Gammaspektrometer
an Rationale
Bord des BGR-Hubschraubers.
Occasion and
Venue
Bundesanstalt für Geowissenschaften und
Rohstoffe (BGR) – Federal Institute for
Geosciences and Natural Resources –
Branch Office Berlin
The map series of the International Hydrogeological Map of Europe (IHME) will be completed
mid 2013 by printing the remaining map sheets
D5 Budapest and E5 Bucuresti. With its 25
sheets printed, the IHME series presents a
unique, seamless and homogeneous picture of
the hydrogeological conditions, lithological composition and structure of near surface deposits
throughout Europe. Furthermore various hydrological, geological and water management topics
with significance to groundwater are depicted.
The most relevant features e.g. spatial hydrogeological structures with attributes concerning
productivity, type and lithology of aquifers, will
be available in a digital format as GIS layers
soon.
Die bodenkundlichen Grundlagenkar-
onsrunde zum Thema globale Bode-
ten der BGR wurden 2013 auf mehreren
ninformationen durch. Dabei wurde
nationalen und internationalen Veran-
der BGR-Wissenschaftler Dr. Manfred
staltungen nachgefragt, zum Beispiel
Birke für seine Aktivitäten im Bereich
auf der ersten Hauptversammlung der
On the occasion of the completion of the IHME
map series BGR convenes a workshop to discuss future perspectives of cooperation on
hydrogeological issues in Europe.
Analytik und Qualitätssicherung für
Global Soil Partnership in Rom. Auf der
die europäische geochemische Bode-
Global Soil Week im Oktober in Berlin
ninventur GEMAS gewürdigt. Die BGR
führteThe
dieevent
BGR
zusammen
der UN
is organised
jointly bymit
EuroGeo-
präsentierte in Berlin zudem eine be-
Let’s talk about soil
Surveys (EGS) and BGR, in association with the
International Hydrological Programme (IHP) of
UNESCO, the European Topic Centre on
Inland, Coastal and Marine Waters (ETC/ICM),
the Commission for the Geological Map of the
World (CGMW), the International Association
of Hydrogeologists (IAH) and the International
Groundwater Resources Assessment Centre
(IGRAC), at the premises of BGR Branch Office
Berlin.
Groundwater Systems
in Europe
On the occasion of the
completion of the
International Hydrogeological
Map of Europe (IHME)
gehbare Karte der Böden Mitteleuropas.
Registration
22 – 23 August, 2013
BGR Branch Office Berlin
Attendance is limited to 100 participants.
For pre-registration please contact the organisers via
[email protected]
em
nc
ou
A
nn
A fee of about 70 Euros will be charged on the spot
to cover meals and tea/coffee breaks.
en
t
und anderen Partnern eine Diskussi-
Wilhelmstr. 25-30
13593 Berlin (Spandau)
Tel.: +49 (0) 30 - 3 69 93 - 265
Fax: +49 (0) 30 - 3 69 93 - 100
International Workshop
on
Plenum auf der Festveranstaltung der FAO, der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten
Nationen.
Flyer zum internationalen Grundwasserworkshop
2013.
BGR Report
69
Spektrum
Langzeitversuch nach zehn Jahren
beendet
Wie reagiert ein Pfeiler aus Salz, der
120-fachen des Atmosphärendrucks.
Am 1. April 2013 befreiten die Forscher
in einem Bergwerk die Last der über-
Der Quader diente als Modell eines
den Salzquader aus ihrer Presse. Das
lagernden Gesteinsschichten trägt?
schlanken Steinsalzpfeilers, der als
Ergebnis: „Auch über lange Zeiten treten
Diese Frage haben BGR-Forscher aus
Stütze eines Hohlraums in einem
keine fortschreitenden Schäden auf “, so
dem Arbeitsbereich „Gesteinsphysik“
Salzbergwerk steht. Den Forschern
Schulze. Das sogenannte Kriechen domi-
in einem Experiment untersucht, das
ging es darum, die Langzeit-Prozes-
nierte die Verformung des Prüfkörpers.
genau zehn Jahre dauerte.
se in einem Endlagerbergwerk im
Zeitraffer nachzubilden. Sie woll-
Am 1. April 2003 begann der Labor-
ten die Frage klären, ob in solchen
versuch. Die Forscher um Dr. Otto
schlanken Pfeilern womöglich spröde
Schulze setzten einen Steinsalz-Qua-
Risse entstehen – wodurch sie ihre
der aus dem Endlagerbergwerk Mors-
Tragfähigkeit verlieren könnten –
leben einer dauerhaften Spannung
oder ob sie sich plastisch verformen
von 12 MPa aus, das entspricht dem
und stabil bleiben.
Steinsalzprobe vor dem Kriechversuch in echt-
triaxialer Prüfmaschine.
Training in El Salvador
Experten der BGR haben im August
Neben theoretischen Informationen
Die Teilnehmer waren von dem Trai-
2013 in San Salvador eine zehntägige
standen auch praktische Übungen
ning sehr angetan und bescheinigten
Schulung mit dem Schwerpunkt Na-
auf dem Programm. In deren Verlauf
dem Kurs einen hohen praktischen
turkatastrophen-Risiko-Management
lernten die Teilnehmer, sovgenannte
Nutzen. Die BGR setzt damit ihre
durchgeführt. Die 14 Teilnehmer,
Risiko-Expositionsanalysen durchzu-
Bemühungen fort, die Raum- und
darunter Raumplaner, Geowissen-
führen. Wie lässt sich etwa durch klu-
Entwicklungsplanung in El Salvador
schaftler, Bauingenieure und GIS-Ex-
ges Risiko-Management verhindern,
zu unterstützen. Bis August 2014 pla-
perten aus mehreren Ministerien und
dass Erdbeben, Überschwemmungen
nen die Georisiko-Experten der BGR
von anderen Institutionen des zent-
oder Erdrutsche schlimme Schäden
weitere Kurse in Lateinamerika.
ralamerikanischen Landes, erhielten
anrichten?
in 30 Veranstaltungsblöcken einen
umfassenden Einblick dazu, wie sich
das Naturkatastrophen-Risiko durch
entsprechende Planung mittel- und
langfristig senken lässt.
Teilnehmer der Georisiko-Schulung in El Salvador im August 2013.
70
BGR Report
Spektrum
Neues Computersystem an der BGR
Die Mitarbeiter aus dem Bereich
im Bereich soziale Medien oder bei
Layout und die neu strukturierten
Geodatenmanagement der BGR
der Verwaltung von Dokumenten
Webseiten und Inhalte erleichtern die
haben in den letzten Monaten eine
bereitgestellt. Dokumente können
Navigation und das Auffinden von
Mammutaufgabe bewältigt: Sie ha-
jetzt beispielsweise von mehreren
Informationen erheblich.
ben das bestehende Intranetsystem
Personen gleichzeitig bearbeitet wer-
der BGR vom Programm Microsoft
den. Sämtliche Inhalte sind im neu-
BGR-Mitarbeiter haben die Umstel-
SharePoint 2003 auf die neue Versi-
en System über eine leistungsfähige
lung gemeinsam mit einem externen
on SharePoint 2010 umgestellt. Für
Suchfunktion erschlossen. Das neue
Berater geplant und vorbereitet.
das neue System mit dem Namen
GINO2013 mussten mehr als 30 000
Dokumente umziehen, dazu fast 900
Websites, 1 200 Dokumentbibliotheken und knapp 2 000 Nutzerkonten.
Die Umstellung war nötig, da die
bisher verwendete Software-Version
von Microsoft nicht mehr unterstützt
wird. Im neuen Intranet werden zahlreiche neue Funktionen, zum Beispiel
Das neue Intranet-Portal GINO 2013 beinhaltet auch Funktionen sozialer Netzwerke.
Fracking – Chance oder Risiko?
Die Gewinnung von Schiefergas kann
mehr als 200 Experten aus Politik, Wirt-
Darin heißt es unter anderem, dass zur
zur Stabilisierung der abnehmenden ein-
schaft und Wissenschaft zu den Themen
Anwendung des Frackings in Deutsch-
heimischen Erdgasförderung beitragen.
Schiefergas und Hydraulic Fracturing
land umweltverträgliche Verfahren
Das ist eine Schlussfolgerung aus dem
(Fracking) aus. Auch Fachleute aus den
erforderlich sind. Der Schutz des Trink-
Kongress Umweltverträgliches Fracking,
USA, Großbritannien, Polen und ande-
wassers muss oberste Priorität haben.
der im Juni 2013 am GEOZENTRUM
ren europäischen Ländern berichteten
Die Experten empfahlen, jeweils fallwei-
Hannover stattfand. Dort tauschten sich
über ihre Erfahrungen.
se zu prüfen, ob das Fracking umweltverträglich durchgeführt werden kann.
Die BGR, das Helmholtz-Zentrum Pots-
Dabei sei ein transparentes und schritt-
dam – Deutsches GeoForschungsZent-
weises Vorgehen zu empfehlen.
rum (GFZ) und das Helmholtz-Zentrum
für Umweltforschung (UFZ) veröffent-
Der Film zur Talkrunde des Fracking-Kongresses im
Juni 2013 ist auf der Webseite der BGR zu sehen.
www.bgr.bund.de/frackingkongress-talkrunde
lichten im Anschluss an den Kongress
Hannover-Erklärung:
einen gemeinsamen Standpunkt in der
www.bgr.bund.de/frackingkongress
sogenannten Hannover-Erklärung.
BGR Report
71
Spektrum
Auswahl BGR-Publikationen
Auswahl
Publikationen
2013
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.
Die Kalksteine des Wildenfelser Zwischengebirges
Das Geologische Jahrbuch A 159 berichtet erstmals näher über die Ergebnisse
umfangreicher stratigraphischer, paläontologischer, petrographischer und
chemischer Untersuchungen der sehr zahlreichen und mannigfaltigen Kalksteine des Wildenfelser Zwischengebirges. Das Zwischengebirge befindet sich
in Sachsen, etwa zehn Kilometer südlich von Zwickau zwischen den Städten
Wildenfels, Hartenstein und Langenweißbach.
Die meisten der dortigen Kalksteine zählen zu den östlichsten Vorkommen in
Deutschland. Beispielsweise liegt der Tentakulitenknollenkalk des Unterdevons
in zwei Ausbildungen vor. Der darüber folgende Tentakulitenschiefer führt nur
A. Schreiber
Die Kalksteine des Wildenfelser Zwischengebirges – Petrographie, Stratigraphie und
Chemismus
[Geologisches Jahrbuch A 159]
199 Seiten, Deutsch
ISBN 978-3-510-95970-9
49,80 Euro
bei Wildenfels zahlreiche, aber gering mächtige Kieselschiefer.
Mehrere geologisch-tektonische Übersichtskarten der Umgebung von Wildenfels (Maßstab 1 : 15 000) und der Wildenfelser Kalksteinlagerstätte (Maßstab
1 : 4 000) sind Teil der Veröffentlichung. Bisher unveröffentlichte Kurzschichtenverzeichnisse einer Auswahl wichtiger Bohrungen (u. a. der SDAG Wismut)
runden die Arbeit ab.
72
BGR Report
Spektrum
Bericht zur Rohstoffsituation in Deutschland
Die BGR hat den aktuellen Rohstoffsituationsbericht für Deutschland veröffentlicht. Der seit 1980 jährlich erscheinende Bericht informiert Politik und
Wirtschaft über aktuelle Entwicklungen zur Rohstoffproduktion, den Außenhandel, die Preisentwicklung sowie den Verbrauch von mineralischen und
Energierohstoffen. Zusätzlich wird die Entwicklung auf den internationalen
Rohstoffmärkten betrachtet. Der Bericht steht als kostenloser Download zur
Verfügung.
Bericht zur Rohstoffsituation in Deutschland
2012 (PDF, 14 MB):
www.bgr.bund.de/rohstoffsituationsbericht-2012
Rohstoffstrategien der G20-Staaten
SWP-Studie
Stiftung Wissenschaft und Politik
Deutsches Institut für Internationale
Politik und Sicherheit
„Nationale Alleingänge oder internationale Kooperation?“ – so lautet der Titel
Hanns Günther Hilpert /
Stormy-Annika Mildner (Hg.)
Nationale Alleingänge
oder internationale
Kooperation?
einer Studie, die die BGR gemeinsam mit der Stiftung Wissenschaft und Politik
Analyse und Vergleich der Rohstoffstrategien
der G20-Staaten
Ein Kooperationsprojekt der Stiftung
Wissenschaft und Politik (SWP) und der
Bundesanstalt für Geowissenschaften
und Rohstoffe (BGR)
herausgegeben hat. Die Forscher analysieren darin die Rohstoffstrategien der
G20-Staaten. Die Studie legt ihren Fokus darauf, die Chancen und Herausforderungen einer verstärkten internationalen Kooperation im Bereich mineralischer Rohstoffe auszuloten. Die Studie steht sowohl in deutscher als auch in
S1
Februar 2013
Berlin
englischer Fassung als Download auf der Website der BGR zur Verfügung.
H. G. Hilpert, St.-A. Mildner (Hg.):
Nationale Alleingänge oder internationale Kooperation? Analyse und Vergleich der Rohstoffstrategien der G20-Staaten (PDF, 12 MB)
www.bgr.bund.de/rohstoffstudie-G20
www.bgr.bund.de/raw-materials-strategies-G20
„Wasserkreislauf“-DVD erschienen
In dem fünfminütigen Film wird die erste Geschichte „Die lange Reise“ aus
dem Comic „Tröpfis weltweite Abenteuer“ als animierter Comicfilm um- ﬁlm, story, poster -
gesetzt. Tröpfi und seine Wassertropfenfreunde durchleben während
1990 - 2010
The watercycle
ihrer spannenden Reise den Wasserkreislauf auf unserer Erde.
Die deutsche Version ist zudem auf Englisch, Französisch und
Spanisch übersetzt.
Sprachen (DVD):
Deutsch, Englisch, Französisch, Spanisch
Le cycle de l‘eau
El ciclo del agua
Der Wasserkreislauf
Inhalt:
Film „Wasserkreislauf “ (mp4: alle Sprachen),
Poster „Wasserkreislauf “ (PDF: alle Sprachen),
Beschreibung „Wasserkreislauf “ (PDF: Deutsch,
Spanisch, Französisch),
Geschichte „Die lange Reise“ (PDF: alle Sprachen)
www.bgr.bund.de/Watercomic
english
français
español
deutsch
Alle vier Filme sind kostenlos auf DVD inklusive Zusatzmaterial
erhältlich. Die DVD kann über [email protected] bezogen werden
und steht auch als kostenloser Download auf der Website der BGR
zur Verfügung.
BGR Report
73
Ansprechpartner
Siyamend Al Barazi
Dr. Manfred Birke
Mitarbeiter im Fachbereich
Arbeitsbereichsleiter im Fachbereich
„Deutsche Rohstoffagentur (DERA)“
„Boden als Resource – Stoffeigen-
[email protected]
schaften und Dynamik“
[email protected]
Dr. Harald Andruleit
Dr. Torsten Brandenburg
„Geologie der Energierohstoffe,
Polargeologie“
[email protected]
[email protected]
Dr. Kristine Asch
Ramon Brentführer
Arbeitsbereichsleiterin im Fach-
bereich „Geodaten, Geologische
„Internationale Zusammenarbeit“
Informationen, Stratigraphie“
[email protected]
[email protected]
Dr. Rainer Baritz
Dr. Lars Ceranna
„Informationsgrundlagen Grund-
„Seismologisches Zentralobser-
wasser und Boden“
vatorium, Kernwaffenteststopp“
[email protected]
[email protected]
Anke Christina Bebiolka
Klaus Duscher
Mitarbeiterin im Fachbereich
„Geologisch-geotechnische Standort-
bewertung“
wasser und Boden“
[email protected]
[email protected]
Dr. Kai Berglar
Dr. Einar Eberhardt
„Marine Rohstofferkundung“
[email protected]
wasser und Boden“
[email protected]
74
BGR Report
Ansprechpartner
Ralf Eickemeier
Prof. Dr.-Ing. Stefan Heusermann
Mitarbeiter im Fachbereich „Geolo-
Leiter des Fachbereiches „Geolo-
gisch-geotechnische Sicherheitsana-
gisch-geotechnische Sicherheitsana-
lysen“
lysen“
[email protected]
[email protected]
Dr. Jochen Erbacher
Dr. Arne Hoffmann-Rothe
„Geodaten, Geologische Informa-
tionen, Stratigraphie“
[email protected]
[email protected]
Dr. Gudrun Franken
Dr. Malte Ibs-von Seth
bereich „Geologie der mineralischen
„Gefährdungsanalysen, Ferner-
Rohstoffe“
kundung“
[email protected]
[email protected]
Andrea Friese
Fabian Jähne
Mitarbeiter im Fachbereich „Nutzungs-
„Gefährdungsanalysen, Ferner-
potenziale des tieferen Untergrundes,
kundung“
geologische CO2-Speicherung“
[email protected]
[email protected]
Dr. Werner Gräsle
Dr. Annette Kaufhold
logisch-geotechnische Standort
„Geologisch-geotechnische Standort-
bewertung“
bewertung“
[email protected]
[email protected]
Dr. Friedhelm Henjes-Kunst
Dr. Robert Kringel
„Geologie der mineralischen
„Grundwasserressourcen – Beschaf-
Rohstoffe“
fenheit und Dynamik“
[email protected]
[email protected]
BGR Report
75
Ansprechpartner
Dr. Martin Krüger
Dr. Uwe Meyer
Leiter des Fachbereiches
„Geochemie der Rohstoffe“
„Geophysikalische Erkundung –
[email protected]
Technische Mineralogie“
[email protected]
Klaus Kruse
Dr. Thomas Oberthür
„Geologie der mineralischen Rohstoffe“
wasser und Boden“
[email protected]
[email protected]
Dr. Gesa Kuhlmann
Dr. Christian Ostertag-Henning
Mitarbeiterin im Fachbereich „Nut-
zungspotenziale des tieferen Untergrun-
„Geochemie der Rohstoffe“
des, geologische CO2-Speicherung“
[email protected]
Maren Liedtke
Dr. Karsten Piepjohn
[email protected]
Polargeologie“
[email protected]
[email protected]
Dr. Herwig Marbler
Dr. Christoph Pilger
„Seismologisches Zentralobser-
[email protected]
vatorium, Kernwaffenteststopp“
[email protected]
Dr. Franz May
Dr. Christian Reichert
Mitarbeiter im Fachbereich „Nutzungs-
Leiter des Fachbereiches
potenziale des tieferen Untergrundes,
geologische CO2-Speicherung“
[email protected]
[email protected]
76
BGR Report
Ansprechpartner
Dr. Jörg Reichling
Dr. Ulrich Schwarz-Schampera
Leiter der Geschäftsstelle der
Mitarbeiter im Fachbereich „Geolo-
Kommission für Geoinformations-
gie der mineralischen Rohstoffe“
wirtschaft
[email protected]
[email protected]
Dr. Lutz Reinhardt
Dr. Kristof Schuster
„Geologisch-geotechnische Erkundung“
Polargeologie“
[email protected]
[email protected]
Andrea Richts
Dr. Bernhard Siemon
bereich „Informationsgrundlagen
„Geophysikalische Erkundung –
Grundwasser und Boden“
Technische Mineralogie“
[email protected]
[email protected]
Dr. Jens Ole Roß
Dr. Henrike Sievers
Mitarbeiterin im Fachbereich „Geo-
„Seismologisches Zentralobserva-
logie der mineralischen Rohstoffe“
torium, Kernwaffenteststopp“
[email protected]
[email protected]
Dr. Carsten Rühlemann
Dr. Thomas Spies
„Gefährdungsanalysen, Fernerkundung“
[email protected]
[email protected]
Dr. Heike Rütters
Vanessa Vaessen
Mitarbeiterin im Fachbereich „Nut-
zungspotenziale des tieferen Untergrun-
des, geologische CO2-Speicherung“
[email protected]
[email protected]
BGR Report
77
Ansprechpartner
Dr.-Ing. Sara Ines Vassolo
Corinna Wolf
Mitarbeiterin im Fachbereich „Grund-
Mitarbeiterin im Fachbereich „Ge-
wasserressourcen – Beschaffenheit
fährdungsanalysen, Fernerkundung“
und Dynamik“
[email protected]
[email protected]
Dr. Ulrich Wegler
„Seismologisches Zentralobservatorium, Kernwaffenteststopp“
[email protected]
Dr. Michael Wiedicke-Hombach
[email protected]
Max Winchenbach
[email protected]
Dr. Dominic Wittmer
Mitarbeiter im Fachbereich „Geologie der mineralischen Rohstoffe“
[email protected]
Tanja Wodtke
Arbeitsbereichsleiterin im Fachbereich „Geodaten, Geologische Information, Stratigraphie“
[email protected]
78
BGR Report
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.
BGR Report
Auch als pdf-Dokument zum Download:
www.bgr.bund.de/Report2013
www.bgr.bund.de
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
Stilleweg 2
30655 Hannover
Telefon: +49 511 643-0
Telefax: +49 511 643-2304
E-Mail:
[email protected]
Die BGR ist eine technisch-wissenschaftliche Oberbehörde im
Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)

BGR Report der Bundesanstalt für Geowissenschaften

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