Table Of ContentBundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe
Handbuch zur Erkundung
des Untergrundes von Deponien
und Altlasten
Band 8
Dieses Methodenhandbuch "Deponieuntergrund" ist im Rahmen
des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
geförderten Forschungsverbundvorhabens "Methoden zur
Erkundung und Beschreibung des Untergrundes von Deponien und
Altlasten" (Projektträger "Abfallwirtschaft und Altlasten
sanierung" im Umweltbundesamt; Forderkennzeichen 1460605,
1460605A und 1460605B) entstanden.
Die Verantwortung für den Inhalt der jeweiligen Beiträge liegt bei
den Autoren.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Gerhard Lange. Klaus Knödel
Erkundungspraxis
Fallbeispiele
Schöneiche-Mittenwalde,
Eulenberg/Arnstadt und
Rabenstein/Chemnitz
Mit Beiträgen von
Horst Aust, Stephan Bachmann, Manfred Birke, Olaf Böhme,
Burckhard Burde, Uwe Casten, Imre Fejes, Johannes Flachowsky,
Lieselotte Frohse, Michael Fuchs, Werner Hiltmann, Bernhard
Hörig, Reinhard Jähnert, Thomas Kabelitz, Beate Keilert, Klaus
Knödel, Paul Krull, Heinrich KrummeI, Friedrich Kühn, Gerhard
Lange, Harald Lindner, Werner Meyer, Ernst Niederleithinger,
Karsta Parsiegla, Asaf Pekdeger, Uwe Rauch, Geza Rezessy, Bernd
Röttger, Dietmar Schmidt, Jörg Schrnidt, Volker Schulz-Rincke,
Joachim Sebulke, Knut Seidel, Klaus-Peter Sengpiel, Bernhard
Siemon, Christian Sommer von Jarrnersted t, Dieter Steinbrecher,
Günter Steiner, JarlOs Stickel, Laszlo Szabadväry, Uwe Tröger,
Tomm Utecht t, Laszl6 Verö, Laszl6 Vertesy, Jürgen Wunderlich,
Gerhard Zscherpe t
Mit 330 Abbildungen und 106 Tabellen
i
Springer
GERHARD LANGE
DR. KLAUS KNÖDEL
Bundesanstalt fur Geowissenschaften
und Rohstoffe
Dienstbereich Berlin
Wilhelmstraße 25-30
D-13593 Berlin
ISBN 978-3-642-62848-1 ISBN 978-3-642-55790-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-55790-3
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2003
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 2003
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Einbandgestaltung: Erich Kirchner, Heidelberg
Satz: Reproduktionsfertige Vorlage vom Autor
Gedruckt auf säurefreiem Papier 30/3140/as - 5 4 3 2 I 0
Vorwort
Das Bundesministerium fUr Bildung und Forschung (BMBF) hat in den
vergangenen Jahren fiber seinen Projekttrager "Abfallwirtschaft und Alt
lastensanierung" im Umweltbundesamt das Verbundvorhaben "Methoden
zur Erkundung und Beschreibung des Untergrundes von Deponien und
Altlasten" (Kurztitel "Deponieuntergrund") gefOrdert. Als ein Produkt des
Verbundvorhabens wird das "Handbuch zur Erkundung des Untergrundes
von Deponien und Altlasten" vorgelegt. Der Herausgeber dankt dem BMBF
ffir die Forderung des Vorhabens und des Handbuchs. Zu danken ist Herrn
Dr. Heidbom und Mitarbeitem (BMBF) und dem Projekttrager ffir die
fachliche und administrative Betreuung des Verbundvorhabens und des
Methodenhandbuchs. Die Ermutigungen, kritischen Fragen und zahlreichen
Hinweise durch die Mitarbeiter des Projekttragers und der Htchreferate im
Umweltbundesamt haben das Projekt wesentlich vorangebracht.
Neben der Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Methoden zur
Erkundung und Beschreibung des Untergrundes von Deponien und Altlasten
war die Forschung an Teststandorten ein weiterer Schwerpunkt im Verbund
vorhaben "Deponieuntergrund". Durch die Anwendung ausgereifter und
neuer Verfahren an ausgewahlten Teststandorttypen konnten Verfahrens
kombinationen ffir bestimmte Aufgabenstellungen getestet sowie Kriterien
fUr die Auswahl der effektiven und kostengfiristigsten Methoden der
Standorterkundung abgeleitet werden. Dariiber hinaus erbrachte die
Teststandortforschung instruktive Beispiele ffir das Methodenhandbuch. Sie
hat wesentlich zur SchlieBung von Forschungslficken beigetragen.
Angeregt durch eine Umfrage des Springer Vedages bei potentiellen
Nutzem des Methodenhandbuchs hat die Bundesanstalt fUr Geowissen
schaften und Rohstoffe (BGR) nach Beendigung des Verbundvorhabens
"Deponieuntergrund" im Rahmen ihrer Querschnittsaufgaben "Beratung der
Ministerien" und "Beratung der deutschen Wirtschaft" den Informations
inhalt der vielfaltigen Untersuchungsergebnisse an den Teststandorten weiter
ausgeschOpft und daraus ein Handbuch mit Fallbeispielen aus der
Erkundungspraxis erarbeitet. Mit dem vorliegenden Band zur Erkundungs
praxis ffir ausgewahlte Standorttypen wird insbesondere ffir die Firmen eine
noch zielgerichtetere Beratung der offentlichen und privaten Auftraggeber
durch iiberzeugende Fallbeispiele moglich sein.
1m Rahmen der Forschung an den Teststandorten war ein sehr vielfaItiges
Forschungsfeld zu bearbeiten. Eine umfassende Bearbeitung war mit dem
vorgegebenen Finanzrahmen nicht moglich. Deshalb muBten Schwerpunkte
gesetzt werden. Auswahlkriterien waren regionale Gesichtspunkte und die
Ubertragbarkeit der Ergebnisse auf moglichst viele andere ,,FaIle". DafUr
wurden folgende typische Teststandorte ausgewahlt:
VI Vorwort
SchOneiche, Brandenburg: Quartare und tertiare Lockergesteine, vielfilltige
Umweltbelastungen durch eine fast 100-jahrige Nutzungsgeschichte als
Abfallablagerungsplatz, Gewerbe-/Industriegebiet und Standort rur intensive
Landwirtschaft einschlieBlich Intensivtierhaltung. Das Untersuchungsgebiet
zeigt eine sehr komplizierte Quartarstratigraphie und -tektonik. In "Stauch
moranen" ist mit einem vielfachen Wechsel rolliger und bindiger Partien zu
rechnen. Es gibt weder einheitlich ausgebildete lithologisch/stratigraphische
Horizonte noch aushaltende Aquifere und Grundwasserstauer. Festzustellen
ist, daB sich die Lagerungsstorungen, wie sie u. a. im Untersuchungsgebiet
beobachtet werden, nicht auf den Randbereich der Vereisung beschriinken,
sondem auch in den vermeintlich "ruhigen" Grundmoranen angetroffen
werden. Das Gebiet SchOneiche -Mittenwalde ist ein Raum, der hinsichtlich
der geologischen Situation und der vielfaltigen Umweltbelastungen typisch
rur das Berliner Umland und weite Bereiche der neuen Bundeslander ist. Die
methodischen Ergebnisse sind somit auf zahlreiche andere Standorte in
Norddeutschland iibertragbar.
Eulenberg, Thiiringen: Verkarstete Karbonatgesteine der Muschelkalk
Formation und Ton-/Mergelsteine der Keuper-Formation mit anthropogenen
Strukturen im Deponieuntergrund, Altablagerung mit Haus- und Industrie
abfallen. Mit der Altablagerung Eulenberg bei Amstadt in Thiiringen wurde
eine mogliche Altlast an einem Standort in mesozoischen Festgesteinen
untersucht. Die Besonderheiten des Standortes Eulenberg liegen darin
begrundet, daB durch den mit der Errichtung eines unterirdischen Bauwerkes
in den 40er Jahren verbundenen Steinbruchbetrieb die narurlichen
geologischen Verhaltnisse gestort wurden. Urn die Auswirkungen der
massiven Eingriffe in den Untergrund auf dessen Barrierewirkung
abschatzen zu konnen, war die geologische Erkundung hier in besonders
enger Weise mit der historischen Standortanalyse zu verkniipfen. Ohne die
aus organistorischen Grunden erst zu einem relativ spaten Zeitpunkt
mogliche Einbeziehung von Geofemerkundung und Geophysik in den
ErkundungsprozeB ware es sicher nicht moglich gewesen, die Situation unter
der Altablagerung durch eine lokal iiber 20 Meter machtige Miillschicht zu
erkunden. Beide Komponenten, anthropogene Veranderungen und natiirliche
geologische Gegebenheiten an der Deponiebasis, bestimmen maBgeblich das
yom Standort auf das Umfeld ausgehende Gefahrdungspotential. Das
Untersuchungsgebiet zeigt ein kompliziertes Schollenmosaik, das durch die
StOrungsstaffeln der Eichenberg - Gotha - Saalfelder - Storungszone und
verschiedenen dazu senkrecht verlaufenden Storungen gebildet wird. Die
Gesteine des Untergrundes sind in erheblichem Umfang verkarstet. Es
wurden mehrere Grundwasserhorizonte nachgewiesen, die ein kompliziertes
hydraulisches System bilden. Vergleichbare Standortsituationen gibt es in
weiten Bereichen Mittel-und Siiddeutschlands.
Rabenstein, Sachsen: Kristalline Schiefer des AltpaHiozoikums mit z. T.
tiefgrundiger Verwitterung, moglicher Standort fiir eine Deponieneuanlage.
Vorwort VII
Der Standort Rabenstein im Bereich des Autobahndreiecks Chernnitz-Nord
westlich von Chemnitz wurde aus der vergleichenden Bewertung von
insgesamt zehn Standortmaglichkeiten nach den Kriterien der Nutzwert
analyse fUr die Errichtung einer Deponie des Abfallwirtschaftsverbandes
Chernnitz favorisiert. Mit methodischen Arbeiten im Rahmen des
Forschungsverbundvorhabens "Deponieuntergrund" sollte gezeigt werden,
welchen Beitrag die interdisziplinare geowissenschaftliche Forschung zur
Erkundung eines Standortes fUr eine Deponieneuanlage bei einem Unter
grund aus metamorphen Gesteinen leisten kann. Es war nicht Ziel dieses
Vorhabens, das Untersuchungsgebiet flachendeckend zu erkunden oder eine
gutachterliche Bewertung der Eignung des Standortes fUr eine Deponie
neuanlage vorzunehmen. Zur Erkundung der geologischen Barriere am
Teststandort Rabenstein wurden stufenweise verschiedene Erkundungs
methoden eingesetzt. Einen ersten Uberblick iiber die Standortsituation ergab
eine geologische und tektonische Gelandeaufnahme. Es folgte eine
flachenhafte magnetische, geoelektrische und elektromagnetische Kartierung
zur lithologischen und strukturellen Differenzierung des Untergrundes im
Untersuchungsgebiet. Nach einem Bohrprogramm erfolgten u. a. Bohrkern
aufnahmen, hydraulische Tests und geophysikalische Bohrlochmessungen
zur Bewertung der hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes. Das
wichtigste Ergebnis fUr die Bewertung der geologischen Barriere am
Standort Rabenstein war der Nachweis einer ca. 1 500 m langen, 400 m
breiten und bis zu 70 m tiefen Rinnenstruktur, die mit Verwitterungs
bildungen erfiillt ist, welche die Anforderungen an eine geologische Barriere
erfiillen. Die methodischen Erkenntnisse des Fallbeispiels Rabenstein
kannen auf vergleichbare Standorte in Mittel- und Siiddeutschland
iibertragen werden.
Bei der Standortuntersuchung hat es sich bewahrt, zuerst die
FHichenaufnahmen mit geologischer Kartierung, Geofernerkundung,
geophysikalischer Vermes sung und oberflachengeochemischer Aufnahme
durchzufUhren und danach die pUnktweise Erkundung gezielt anzusetzen mit
Schiirfen, Sondierungen, Bohrungen (Auf- oder Ausbau des Netzes von
GrundwassermeBstellen und nachgeordneten geophysikalischen und
hydraulischen Bohrlochuntersuchungen, Bohrkernaufnahme und Laborver
suche sowie geochemische Untersuchung von (teufenorientierten) Proben
aus GrundwassermeBstellen). Zu allen diesen Erkundungsschritten gibt es
methodische Beispiele in diesem Band "Erkundungspraxis", aus denen
Hinweise zu Aufwand und Nutzen der durchgefUhrten Untersuchungen
entnommen und auf andere Standorte iibertragen werden kannen. Die
Beratung durch erfahrene Fachleute sollte dadurch jedoch nicht ersetzt
werden. Durchgangig wurde die Gliederung in eine komprimierte
Beschreibung der Methodik und eine ausfUhrliche Darstellung der
Ergebnisse eingehalten. Aus Grunden der Lesbarkeit und Ubersichtlichkeit
wurde bei den Methodenkurzdarstellungen eine gewisse Redundanz in Kauf
VIII Vorwort
genornmen und auf Querverweise zu anderen Kapiteln weitgehend
verzichtet.
Der vorliegende Handbuchband ist ein Gemeinschaftswerk von Fach
leu ten in Firmen, Hochschulen, Forschungsinstituten und BehOrden. Die
Forschung an den Teststandorten, wo instruktive Beispiele fUr das Handbuch
gewonnen sowie die Methoden nach Kosten und Nutzen bewertet wurden,
ist nachhaltig von den zustandigen Geologischen Landesamtem,
KreisbehOrden und Deponiebetreibem unterstiitzt worden. Herr Dr. Dieter
Stoppel hat dankenswerterweise als Revisor bei Teilen des Fallbeispiels
Rabenstein durch eine griindliche Durchsicht der Manuskripte und
zahlreiche konstruktive Hinweise zu deren Verbesserung beigetragen. Frau
Ingrid Boller hat unterstiitzt durch Frau Claudia WieBner mit FleiB,
KreativiHit und Umsicht Text und Abbildungen in die vorliegende Form
gebracht. Fur ihre muhevolle Arbeit gebiihrt ihnen der herzliche Dank der
Autoren und des Herausgebers.
Inhaltsverzeichnis
Fallbeispiel Schoneiche - Mittenwalde
1 Aufgabe, Losungsweg und Ubertragbarkeit der 1
Ergebnisse
Klaus Knodel & Gerhard Lange
2 Geologisches Modell 15
Karsta Parsiegla
2.1 Lage, Morphologie und geologische Einordnung des 15
Untersuchungsgebietes
2.2 Methodik 22
2.2.1 Umfang und Ablauf der Untersuchungsarbeiten 22
2.2.2 Benutzte Unterlagen 23
2.2.3 Anmerkungen zur Nutzung geophysikalischer 26
Ergebnisse fiir die Erarbeitung geologischer
Modellvorstellungen
2.2.4 Kartierung 30
2.3 Ergebnisse 31
2.3.1 Stratigraphisch -genetische Gliederung der quartaren 31
Schichtenfolge
2.3.2 Geologischer Aufbau des Deponieuntergrundes 40
SchOneiche/SchOneicher Plan
2.3.3 Quartiirgeologisches Modell von Schoneiche - 43
Mittenwalde
3 Geofernerkundung 63
Friedrich Kuhn, Bernhard Horig mit einem Beitrag von
Dietmar Schmidt
3.1 Auswertung von Luftbildern und Scannerdaten 65
3.1.1 Untersuchung des Deponiekorpers 65
3.1.2 Untersuchung des Deponieuntergrundes 74
3.1.3 Untersuchung des Deponieumfeldes 80
3.1.3.1 Eigenschaften der GeHmdeoberflache 80
3.1.3.2 Vitalitatskartierung an Einzelbaumen 89
Dietmar Schmidt
3.2 Zusammenfassende Bewertung 93
X Inhaltsverzeichnis
4 Geophysikalische Erkundung 97
4.1 Aerogeophysik 97
Klaus-Peter Sengpiel, Bernd Rottger
& Bernhard Siemon
4.1.1 Methodik 98
4.1.2 Ergebnisse 102
4.2 Geoelektrik 112
Ernst Niederleithinger, Knut Seidel, Gerhard Lange &
Klaus Knodel
4.2.1 Gleichstromgeoelektrik und Induzierte Polarisation 112
4.2.1.1 Methodik 112
4.2.1.2 Ergebnisse 118
4.2.2 Kombinierter Einsatz von geoelektrischer Tiefen- 142
sektion und tiefenorientierter Wasserprobennahme
4.2.3 Sondierungskartierung auf einem Testprofil bei Gallun 149
4.3 Geoelektrische Messung der Grundwasserbewegung 152
Joachim Sebulke
4.4 Seismik 155
Tom Utecht t, Volker Schulz-Rincke, Heinrich Krummel,
Gerhard Lange & Klaus Knodel
4.4.1 Seismische Untersuchungen im Bereich der Deponie 157
SchOneicher Plan
4.4.1.1 Methodik 158
4.4.1.2 Ergebnisse 162
4.4.2 Reprozessing von Me8ergebnissen aus der seismischen 166
Prospektion auf Erdal und Erdgas
4.4.2.1 Methodik 166
4.4.4.2 Ergebnisse 174
4.5 Geophysikalische Penetrationssondierungen 175
Imre Fejes, Laszlo Szabadwiry, Laszlo Vero
& Janos Stickel
4.5.1 Methodik 175
4.5.2 Ergebnisse 178
4.6 Bohrlochmessungen 193
Gerhard Zscherpe t, Dieter Steinbrecher
& Burckhard Burde
4.7 Milieusondenmessungen 199
Klaus Knodel & Gerhard Lange
