Hydrogeologie, Hydrogeochemie und Isotopie der Grund- und Grubenwässer im Einzugsgebiet des Burgfeyer Stollens bei Mechernich/Eifel

Mair, Christian; Langguth, Horst-Robert

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-6829

Hydrogeologie, Hydrogeochemie und Isotopie der Grund- und Grubenwässer im Einzugsgebiet des Burgfeyer Stollens bei Mechernich/Eifel

Mair, Christian (Author)

2002 & 2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christian Mair

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2002

UmfangGetr. Zählung : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002

Prüfungsjahr: 2002. - Publikationsjahr: 2003

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Langguth, Horst-Robert (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2002-08-09

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-6829
DOI: 10.18154/RWTH-CONV-120983
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59173/files/59173.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Mechernicher Voreifel (Genormte SW) ; Erzbergbau (Genormte SW) ; Einzugsgebiet (Genormte SW) ; Grubenwasser (Genormte SW) ; Hydrogeologie (Genormte SW) ; Hydrogeochemie (Genormte SW) ; Geowissenschaften (frei) ; Burgfeyer Stollen (frei) ; Mechernich (frei) ; Bleiberg (frei) ; Mechernicher Triasbucht (frei) ; Hydrogeologie (frei) ; Isotopenhydrologie (frei) ; Hydrochemie (frei) ; Buntsandstein (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Die vorliegenden Arbeit gibt einen Überblick über die hydrogeochemischen und hydrogeologischen Verhältnisse am Südrand der Mechernicher Triasbucht im Einzugsgebiet des Burgfeyer Stollens und im Bereich des dortigen alten Grubengebäudes. Der 7.5 km lange Burgfeyer Stollen bildet heute die Hauptvorflut in diesem Bereich. Er führte zu einer Fließrichtungsumkehr nach S und SE und zu einer starken Absenkung des GwSpiegels im Umfeld des alten Bergbaues. Am Stollenmundloch treten ca. 300 Liter Wasser pro Sekunde aus, die hauptsächlich aus 2 Bereichen stammen: 1. dem westlichen Einzugsgebiet des Stollens, welches Anschluß an die Sötenicher Mulde aufweist (Westfeld) 2. den Aquiferen des Buntsandsteins Die untersuchten Grund- und Grubenwässer werden durch verschiedene Mischungs- und Lösungsvorgänge geprägt. Im Altbergbau spielt v.a. die Sulfidoxidation eine große Rolle. Um ein genetisches Modell des Stollenwassers zu entwickeln und die geochemischen Prozessen und Mischungsvorgängen zu identifizieren, wurden Auswertungen der hydrochemischen Analysen und Isotopen- und Spurenstoffmessungen (d34S, d13C, d2H, d18O, d15N, 3H, FCKW) durchgeführt. Auf der Basis der Kombination der Grundwasserfließverhältnisse, der Altersstruktur und der chemischen und isotopischen Signaturen des Grundwasser außerhalb des Vererzungsbereichs wurden die Einflüsse der Zentralen Mülldeponie Mechernich (ZMM) auf das Grundwasser im Bereich des Altbergbaus diskutiert. Ein nennenswerter Einfluß von Deponiesickerwasser konnte aus der Wasserchemie, den Schwefel- und Kohlenstoffisotopensignaturen und den Tritiumgehalten nicht festgestellt werden. Obwohl einige der Schwefelisotopensignaturen des Sulfats der Grundwässer anthropogene Einträge (Atmosphärische Deposition, Düngemittel) andeuten, ist die Isotopensignatur hauptsächlich auf geogene Prozesse zurück zu führen. Leichte Isotopensignaturen werden durch Vererzung in Mechernich verursacht, schwere Signaturen durch Reduktionsprozesse. Die Grundwässer des flachen und des intermediären Zirkulationssystems im oberen Buntsandstein weisen Alter von weniger ca. 47 Jahren auf. Im tiefen gespannten Zirkulationssystem (mittlerer Buntsandstein) sind die Umsatzraten und die Fließgeschwindigkeiten geringer als im oberen Buntsandstein. Die Verweilzeiten sind hier, in etwas weitere Entfernung zum Neubildungsbereich am Rand der Triasbucht größer als 47 Jahre (Neubildung vor 1953). Diese Grundwässer sind daher normalerweise frei von Tritium und FCKW. Bedingt durch die starke Absenkung im Bereich des Altbergbaues zeigen einige Grundwasserproben geringe bis deutliche Anteile der Datierungstracer. Dies wird durch eine die Zumischung von flacher zirkulierenden Grundwässern aus den hangenden Grundwassersystemen verursacht.

This paper gives an overview of the hydrogeochemical and hydrogeological situation in the catchment area of the Burgfeyer Stollen and the old abandoned mining area at the southern part of the Mechernicher Triasbucht. The Burgfeyer Stollen with its length of 7,5 km nowadays is the main base of drainage in this area. It causes a reverse of the original groundwater flow towards S and SE and a strong drawdown of the ground water level in the vicinity of the old mine site. The outflow is about 300 l/s, which is mainly derived from: 1. the western part of its catchment (Westfeld) which is connected to the Sötenicher Kalkmulde. 2. the aquifer of the bunter sandstone. Hydrochemical analyses and investigations of environmental isotopes (d34S, d13C, d2H, d18O, d15N, 3H) and trace gases (CFC) of the upper and middle bunter sandstone groundwaters and of the mine waters have been performed in order derive a genetic model for the outflow waters of the Burgfeyer Stollen and identify the main chemical and mixing processes. Combining the ground water flow situation with the age structure and the hydrochemical and isotopic signatures of the groundwater outside the mining area the influences of the Mechernich waste disposal site ZMM (Zentrale Mülldeponie Mechernich) on the subsurface waters were discussed. On the basis of the water chemistry, the sulfur and carbon isotopes, stable isotopes and the tritium content of the samples a significant influence of the waste disposal on the ground and mine water could not be observed. Although some of the sulfur isotope signatures of the ground water samples may show an anthropogenic background caused by atmospheric deposition and fertilizers, most of the sulfur isotope data can be explained by geogenic processes - depleted delta-values caused by the oxidation of sulfide ores and enriched signatures caused by sulfate reduction. The ground waters of the shallow and intermediate flow system in the upper bunter sandstone show residence times of less than 47 years. In the deep confined circulation system of the middle bunter sandstone the turnover time and the flow velocities are lower. Derived from tritium and CFC data the residence times of the ground waters in the middle bunter sandstone aquifer, away from the recharge area, are more than 47 years (recharge before 1953). These ground waters in general contain no tritium and CFC. Due to the drawdown of the groundwater in the mining area, some samples show little to significant amounts of dating tracers caused by a mixing component resulting by a vertical flow from the shallow ground water circulation systems.

OpenAccess:
PDF
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