Salzerkundungsbohrung Stetten (Zollernalbkreis, Baden-Württemberg)
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Regierungspräsidium Freiburg Informationen Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau 17 Salzerkundungsbohrung Stetten (Zollernalbkreis, Baden-Württemberg) ECKARD ROGOWSKI UND THEO SIMON 1. Einleitung Kurzfassung In den Jahren 2003 und 2004 wurden im Auftrag des Salzbergwerks Stetten reflexionsseismische Muschelkalk, Lithostratigraphie, Albvorland, Untersuchungen durchgeführt. Diese hatten zum Baden-Württemberg Ziel die Ausdehnung und Mächtigkeit des Stein- salzlagers im Mittleren Muschelkalk südlich des In der Salzerkundungsbohrung M wurden Schich- bestehenden Bergwerks (Abb. 1) zu erkunden. ten vom oberen Gipskeuper bis in den tieferen Das Steinsalz liegt im Untersuchungsbereich bis Mittleren Muschelkalk durchfahren. Die Ergebnis- über 250 m u. Gel. Es war deshalb notwendig, se der Profilaufnahme im Bereich des Keupers auf einem seismischen Längsprofil einen Kali- und des Oberen Muschelkalks fügen sich in den brierungspunkt für die Steinsalzschichten zu ha- bisherigen Kenntnisstand gut ein. Der gekernte ben. Hierzu wurde die Salzerkundungsbohrung M Bohrbereich im Mittleren Muschelkalk erbrachte bis unter die steinsalzführenden Schichten abge- eine Steinsalzmächtigkeit von 12,80 m. Um Stet- teuft. Durch geophysikalische Messungen in der ten fehlen die höheren Steinsalzschichten, die Bohrung M konnten die reflexionsseismischen um Heilbronn und am Hochrhein vorhanden sind. Ergebnisse geeicht und verfeinert werden. Danach ist mit Steinsalzvorkommen im Süden und Osten Im Vergleich zu diesen Ablagerungsgebieten war des bestehenden Steinsalzbergwerks zu rechnen. um Stetten eine Schwellenregion ausgebildet, die eine Schichtlücke hinterließ. Das Grundwasser im Über die geologischen Ergebnisse der 244,00 m gut durchlässigen Karstaquifer des Oberen Mu- tiefen Bohrung M wird hier berichtet. Sie wurde im schelkalks und der Oberen Dolomit-Formation lässt August 2004 von der Firma Terrasond GmbH & keine starke aktive Steinsalzauslaugung erkennen. Co.KG, Günzburg, abgeteuft, bis in eine Tiefe von 190,40 m als Meißelbohrung und bis zur Endteufe A b s t r a c t als Kernbohrung. Die geologische Aufnahme erfolgte vor Ort und an ausgewählten Proben in Stuttgart am [Salt reconnaissance drilling Stetten (Zollernalbkreis, Landesamt. Bei der Gliederung wurden auch bohr- Baden-Württemberg] lochphysikalische Messungen (Dichte-, Gamma- Ray-, Caliper-, Induction-, Full-Wave-Sonic-Log), die The exploratory hole near the salt mine of Stet- die Firma Deutsche Montan Technologie GmbH, ten sinks through the upper Gipskeuper to the Essen (DMT), durchgeführt hat, verwendet. Nur das lower Middle Muschelkalk. The data from the Gamma-Ray- und das Caliper-Log konnten we- measured sections of the Keuper and the Upper gen des Ausbaus über die ganze Bohrlochtiefe Muschelkalk correspond with the data already gefahren werden. Die Sonic-Messungen setzen known. For the Middle Muschelkalk, the core bei 50 m u. Gel. und die übrigen Logs bei 65 m u. Gel. drilling resulted in a halite thickness of 12,80 m. ein. Due to a paleogeographic high, the upper part of Aus dem Bereich um Stetten sind bisher keine the “Steinsalzschichten” which are present in the ausführlichen Profilbeschreibungen veröffentlicht Heilbronn and the Hochrhein areas are not de- worden, weshalb die vorliegende Arbeit diese veloped in the Stetten area but represented by a Lücke schließt. Insbesondere eine Parallelisierung gap. The groundwater in the highly permeable karst der nordwürttembergischen Salzlager mit denen von aquifer of the Upper Muschelkalk and the “Obere Stetten und am Hochrhein soll so erleichtert werden. Dolomit-Formation” of the Middle Muschelkalk Auf die hydrogeologischen Ergebnisse der Bohrung does not indicate active and intensive salt dilution. wird nur kurz eingegangen. Freiburg i. Br. LGRB-Informationen 17 S. 136 – 150 3 Abb. Dezember 2005 136 Informationen Regierungspräsidium Freiburg 17 Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Die Schichten fallen generell mit 2 − 3° nach SE ein. Kleinräumige Schichtverbiegungen stören das regionale Einfallen der Schichten. Vielfach ist die Schichtlagerung bruchtektonisch überprägt. NW − SE-gerichtete Störungen treten besonders stark in Erscheinung. Dieses bruchtektonische Störungssystem, in dem auch die Bohrung M liegt, hat die gleiche Richtung wie der Hohenzollern- graben und der das Salzbergwerk querende Hai- gerlocher Sprung. Die Versätze an den Störungen überschreiten in der Regel 30 m nicht. Sedimentologisch ist das Ablagerungsgebiet im Muschelkalk und im Keuper Teil des südlichen Germanischen Beckens. Während im Muschel- kalk und im tieferen Keuper noch eine Verbindung über die Burgundische Pforte zur Tethys besteht, geht diese anschließend verloren. Marine Verhält- nisse stellen sich erst im Oberkeuper und im Un- terjura wieder ein. Infolgedessen wechseln die Sedimente von einer salinaren, marin geprägten Fazies im Mittleren Muschelkalk über die marinen Sedimente des Oberen Muschelkalks und die teil- weise marinen Ablagerungen des Unterkeupers zu den terrestrischen Ablagerungen des Mittleren Keupers. Abb. 1: Lageplan mit der Untersuchungs-Bohrung M. Fig. 1: Location map with the exploratory hole M. 3. Schichtenfolge Unterhalb einer gering mächtigen quartären Deck- schicht erschloss die Bohrung eine Schichten- folge, die von der oberen Gipskeuper-Formation des Mittleren Keupers bis in die Geislingen-Forma- 2. Geologische Lage tion des Mittleren Muschelkalks reicht. Die Be- zeichnung der Schichten erfolgt nach dem Symbol- Das Umfeld des Steinsalzbergwerks und der Boh- schlüssel des LGRB (2004). Die Formationsnamen rung M repräsentiert einen typischen Ausschnitt nach MENNING & DSK (2002) sind in Klammer bei- der süddeutschen Schichtstufenlandschaft. Die gefügt. Schichtenfolge reicht auf den Hochflächen und am Keuperschichtstufenhang vom Unterkeuper bis Die Proben der Meißelstrecke von etwa 40 − zum Unterjura (ca. 200 m). Teile der Hochfläche sind 190,40 m u. Gel. sind ungewöhnlich stark durch von Lösslehm bedeckt. Die Flussläufe der Eyach Nachfall geprägt. Da die Gesteinsbröckchen des und deren Zuflüsse haben sich nördlich des bei Nachfalls keine Beanspruchungsspuren durch die Owingen SW − NE-streichenden Keuperschicht- Meißelrotationen erkennen ließen, wird vermutet, stufenrands in zunächst flachen Tälern in den Un- dass diese Bröckchen (bis 2 cm Länge, 1 cm Breite terkeuper, dann in meist engen und steilen Tälern und 0,5 cm Dicke) von der über dem Meißel an- in den Oberen Muschelkalk eingetieft. Das Mittel- stehenden Bohrlochwand stammen. Diese Nach- bachtal, wo die Bohrung M steht, liegt innerhalb fälle behinderten nicht nur die Bohrgutansprache, der durch Täler zerschnittenen Unterjura-Hoch- sondern auch den Bohrvorgang selbst. Dieser fläche. Im Bereich der Bohrung stehen höhere Gips- wurde dadurch mehrfach unterbrochen und es keuperschichten an (SCHMIERER 1925, ROGOWSKI kam zu bedeutenden Verzögerungen im Boh- et al. 1998). rungsablauf. 137 Regierungspräsidium Freiburg Informationen Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau 17 3.1 Quartär ten. Im mittleren Bereich ist im Gamma-Ray-Log ein Rückgang der Intensität festzustellen, was auf 3 m mächtige Bachablagerungen, verzahnt mit einen höheren Sulfat- oder Karbonatgesteinanteil Hangschutt aus den an den Hängen anstehenden zurückgeführt werden kann. Gesteinen, bilden die quartären Schichten. Es über- wiegen Feinsedimente (Ton, Schluff, Feinsand). Der Bochingen-Horizont reicht von 53 − Bunte Gipskeuperbröckchen und Bruchstücke aus 64 m u. Gel. Er besteht aus rotbraunen und grau- den am Hang anstehenden Sandsteinen (Schilf-, grünen Tonsteinen mit Sulfatgesteins- und Karbo- Stuben-, Rhät- und Angulatensandstein) kommen in natbänken. Nach dem Gamma-Ray-Log ist im un- der feinkörnigen Grundmasse ebenfalls vor. teren Bereich eine Sulfatgesteinsbank eingelagert. Die Grundgipsschichten beginnen bei 64 m u. Gel. mit rotbraunen und graugrünen Ton- 3.2 Gipskeuper-Formation steinen mit Gipslagen. Etwa bei 68 m zeigen sich (Grabfeld-Formation) in den Logs die ersten mächtigeren Sulfatgesteins- bänke. Der obere Bereich der Grundgipsschichten Nach der Geologischen Karte 1 : 25 000 (SCHMIERER enthält über große Bereiche stärker tonige Sedi- 1925) liegt die Basis des Schilfsandsteins ca. 10 m mente als im Liegenden, weshalb BACHMANN (1974) über der Talsohle. Die gesamten Gipskeuperschich- den oberen Bereich in Nordost Baden-Württem- ten (NITSCH 1996) wären dann zwischen 90 und berg auch als Bunte Serie abtrennte und BRUNNER & 95 m mächtig. WURM (1983) diese Benennung auch für den süd- lichen Teil von Baden-Württemberg übernahmen. Bis 40 m u. Gel. sind in der Bohrung rotbraune Bei 70 m u. Gel. beginnen nach den Logs die massi- und graugrüne Tonsteine durchteuft worden. Sie ven Sulfatgesteinsbänke, die zumindest im unteren gehören dem Mittleren G i p s h o r i z o n t Teil als Anhydrit vorliegen. Die untersten 5 m führen an. Bis 8 m u. Gel. sind die Tonsteine zu Ton auch Dolomitsteine, die sogar in den Meißelproben und Schluff mit festen Bröckchen verwittert. Bis den Hauptanteil des Gesteins ausmachen. Dies ist 20 m u. Gel. ist immer noch stärkere Verwitterung der Bereich der Muschelbänke 1 bis 4 (BRUNNER & festzustellen, was aus dem Gamma-Ray-Log zu WURM 1983). schließen ist, das hier stärkere Ausschläge (Abb. 2) aufweist. Gipsauslaugungsrückstände (GAR) las- sen auf ehemaliges Sulfatgestein schließen, das aber sicher nicht mehr als 10 % des Gesteinsvolu- 3.3 Unterkeuper mens einnahm. Ab 20 m u. Gel. beginnt die Gips- (Erfurt-Formation) führung, die im unteren Teil bis zu