Dr. Michael Schäfer
Diplom-Geologe
 

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Diplomkartierung

SCHÄFER, M. & SZYMANIAK, T. (2002): Geologisch-tektonische Kartierung der Salzstruktur Asse im Subhercynen Becken
 
− Diplomkartierungen von Tanja Schäfer, geb. Szymaniak (Ostteil) und Michael Schäfer (Westteil) −

Geol. Karte

Geologische Karte mit digitalem Geländemodell
(292 kB)
Titelblatt

Diplomkartierung im PDF-Format
(24.1 MB!)
Blockbild

Drei Blockbilder der Asse-Salzstruktur
(165 kB)

Die Kartierungen erfolgten durch Geländearbeiten sowie die Auswertung von multitemporalen Luftbildsätzen und zwei digitalen Geländemodellen. Informationen zur Diplomkartierung erhalten Sie auf Wunsch per eMail.

Die Diplomkartierungen wurden freundlicherweise unterstützt vom Forschungsbergwerk Asse des GSF (Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, jetzt Helmholtz Zentrum München).
 

Es folgen einige Textausschnitte aus den Diplomkartierungen von Tanja Szymaniak und Michael Schäfer:
 

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit behandelt die geologische Kartierung der Asse-Salzstruktur im Subhercynen Becken. Kartiert wurden Einheiten vom Oberen Perm im Zentralbereich des Sattels bis in die Kreide der die Asse-Struktur umgebenden Kreidemulden.

Die Geländekartierung erfolgte überwiegend durch die Verfolgung von Leit­horizonten (Rogensteinzone des Unteren Buntsandsteins, Unterer Muschelkalk, Oberer Muschelkalk 1), anhand derer tektonische Verwerfungen sehr gut zu bestimmen sind und die eine hohe Aufschlußdichte zeigen.

In Verbindung mit Fernerkundungsmethoden (Auswertung von multitemporalen Luftbildern und digitalen Geländemodellen) ergaben sich gute Aussagen zur Geologie und Tektonik des Untersuchungsgebietes.

 
Einleitung

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Arbeit bestand in der Kartierung der Salinarstruktur Asse südöstlich von Braunschweig (vgl. Abb. 1), in deren Bereich das Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit (GSF) ein Forschungsbergwerk für die Endlagerung von schwach- bis mittelradio­aktivem Abfall betreibt.

Abb. 1: Übersichtskarte der Lage des Kartiergebietes in Deutschland

Durch die Kombination von geologischer Oberflächenkartierung und Luftbildaus­wertung sollte der Verlauf von Störungen im salinaren Deckgebirge anhand von gut kartierbaren Leithorizonten festgestellt werden. Die daraus gewonnenen Informationen sollen in die Bewertung der Störungs- und Kluftsysteme eingehen, die für ein eventuelles Eindringen von Grundwässern in das radioaktive Endlager relevant sein könnten.

 
Lage und Beschreibung des Kartiergebietes

Die Asse verläuft ausgehend von Groß-Denkte mit einer Länge von 8 Kilometer in südöstlicher (herzynischer) Richtung bis nach Klein Vahlberg. Nach Südosten hin setzt sie sich durch den Heeseberg-Zug (nicht zu verwechseln mit dem Heeseberg bei Wittmar) bis zum etwa 15 Kilometer entfernten Jerxheim fort.

Das Kartiergebiet umfaßt den ca. 20 Kilometer südöstlich von Braunschweig, zwischen Wolfenbüttel und Schöppenstedt gelegenen Asse-Höhenzug und reicht bis nördlich von Weferlingen und bis südlich von Sottmar in das Umland der Asse-Struktur hinein. Die östliche Gebietsgrenze verläuft westlich von Klein Vahlberg und die westliche Gebietsgrenze liegt im Westen von Groß Denkte. Die durch Geländekartierung und Luftbildauswertung erfaßte Fläche umfaßt ca. 40 Quadratkilometer (s.a. Abb. 2).

Abb. 2: Umgebung der Asse aus Vogelperspektive. Erstellt mit der CD-ROM "Top 50 Niedersachsen, Bremen, Version 3" von LGN (ISBN: 3-89435-990-0)

Während das Vorland der Asse auf Höhen von 80 bis 140 Meter über NN liegt, erreicht der Asse-Höhenzug an seinen Flanken Höhen von bis zu 234 Meter (Heeseberg zwischen Wittmar und Schacht Asse II). Durchschnittlich erreichen die Flanken eine Höhe von 220 Metern.

Intern läßt sich die Asse in drei in Westnordwest-Ostsüdost-Richtung verlaufende Höhenrücken gliedern, die den Ausstrichen von Unterem Muschelkalk, Oberem Muschelkalk 1 und der Rogensteinzone entsprechen. An der Nordflanke der Asse-Struktur bildet der aus erosionsresistenten Kalksteinbänken des Unteren Muschelkalks bestehende Festberg eine langgestreckte Rippe, die östlich in den Großen Hahnenberg übergeht. Die aus dem gleichen erosionsresistenten Gestein bestehende Südflanke wird von einem Taleinschnitt bei Wittmar und einem Taleinschnitt nördlich von Remlingen durchzogen. Der Asseburg-Berg mit der Ruine Asseburg (s. weiter unten) und dem 213 Meter hoch gelegenen Aussichtspunkt Bismarckturm bildet den westlichen Teil der Südflanke (gebildet durch den Unteren Muschelkalk). Westlich von Wittmar erstreckt sich die Remlinger Herse, die mit 234 Meter den höchsten Punkt im Gelände ausmacht.

Zwischen Nord- und Südflanke erstreckt sich eine Kette von Erhebungen mit Höhen im Bereich von 200 bis 225 Meter ü.NN, die durch relativ tiefe Taleinschnitte (bis 160 Meter) getrennt sind. Diese Erhebungen bestehen aus dem erosionsresistenten Gesteinen der Rogensteinzone des Unteren Buntsandsteins. Zur Mitte hin folgt eine Zentralsenke, die aus den weicheren Gesteinen des Oberen Buntsandsteins und des Zechsteins gebildet wird.

Im Norden der Asse verläuft parallel zum Höhenzug der Fluß Altenau. Er entspringt am Südwest-Rand des Elm. Die Altenau ist ein rechtsseitiges Nebengewässer der Oker und mündet südlich von Wolfenbüttel in diese. Südlich der Asse entwässern kleinere Bäche und Gräben ebenfalls in Richtung der Oker.

Die Böden im Bereich des Unteren und Mittleren Buntsandsteins werden stellenweise für den Ackerbau genutzt (nördlich und östlich Schacht Asse II), ansonsten überwiegt, wie auch für die Böden im Bereich des Muschelkalkes, die forstliche Nutzung. Die Böden des Keupers, der Jura und der Kreide werden überwiegend für den Ackerbau genutzt. Der Asse-Sattel ist von dichter Vegetation bedeckt, die sich vorwiegend aus Buchenwäldern und Mischwäldern zusammensetzt. Nur sehr vereinzelt finden sich reine Nadelwaldflächen. In den Wäldern des Asse-Höhenzuges lebt eine arten- und zahlenmäßig reiche Tierwelt. Beobachtet wurden Wildschweine, Rehe, Hasen, Kaninchen, Mäuse und Füchse.

 
Regionale Geologie

Regionalgeologisch liegt die Asse im Subhercynen Becken und stellt das westliche Ende einer Salzaufstiegslinie (Asse-Heeseberg-Zug) dar. Entlang dieser Linie wurde das die Zechsteinsalze überlagernde Mesozoikum sattelartig aufgewölbt. Durch die Salzstockbildung steht der Zechstein im Zentralbereich in einer Teufe von circa 300 Metern an.

Abb. 3: Tektonische Strukturen in der Umgebung der Asse (veränderter und eingefärbter Ausschnitt nach WOLDSTEDT (1931)

Legende: Schmalsättel (rot), Breitsättel (violett), Umgebung der Breitsättel (rosa) und Muldenzonen (gelb).

Abb. 4: Höhenrelief von tektonischen Strukturen im Umland der Asse; identischer Ausschnitt wie bei Abb. 3

Die Struktur der Asse wird umgeben von großen Muldenstrukturen im Nordosten (Schöppenstedter Kreidemulde) und Südwesten (Remlinger Kreidemulde; siehe auch Abbildungen 3 und 4). Im Bereich dieser Mulden werden maximale Mächtigkeiten des mesozoischen Deckgebirges über den Zechsteinsalzen bis 2100 m erreicht. An die Muldenstrukturen schließen sich die großen Breitsättel des Elm (im Nordosten) und des Großer Fallstein (im Südwesten) an. Das westliche Ende des Asse-Schmalsattels trifft auf zwei quer zur Asse streichende Sättel, den Salzstock von Neindorf bei Hedwigsburg im Süden und der von Norden heran­ziehenden Struktur Salzdahlum (südliches Ende des Schmalsattels der Waabe-Achse).

 
Geschichtliche Entwicklung des Asse-Bergbaus

Der industrielle Salz-Bergbau im Bereich der Asse begann 1899 mit dem Abteufen von Schacht Asse I bei Wittmar. Geplant war der Abbau von Kalisalz in den Carnallit-Schichten des Zechstein 2 (Staßfurt-Zyklus) auf der Südflanke des Salzstocks. Nach 5 Jahren Abbau kam es im Juni 1906 zu einem ständigen Laugenzutritt aus dem Buntsandstein. Sämtliche Maßnahmen zur Entwässerung scheiterten, so daß eine Woche nach dem ersten Laugenzutritt das gesamte Bergwerk der Asse geflutet war.

Im Herbst 1906 wurde als Ersatz Schacht Asse II etwa eineinhalb Kilometer nördlich von Remlingen abgeteuft. Die Endteufe betrug 734 Meter. Ziel war auch hier der Kalisalzabbau in den Carnallit-Schichten des Zechstein 2. Ab 1916 wurde daneben auch Steinsalz gefördert, was jedoch bereits Mitte der zwanziger Jahre wieder eingestellt wurde, da die Qualität des gewonnenen Steinsalzes ungenügend war. In den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts wurde schließlich die gesamte Förderung von Schacht II eingestellt. In den Jahren 1911 bis 1923 wurde zusätzlich Schacht III bei Klein Vahlberg abgeteuft. Dieser Schacht wurde bereits 1953 geschlossen, nachdem ständige Wasserprobleme zu seiner Aufgabe zwangen.

Im Bereich der Asse wurde nur die Südflanke des Salzstocks abgebaut. Versuchs­bohrungen an der Nordseite des Sattels ermittelten einerseits sehr anhydritreiche Salzlagen, deren Aufarbeitung unwirtschaftlich gewesen wäre, andererseits gab es bei den Versuchsbohrungen immer wieder starke Laugenzutritte. Daher war auch die Gefahr eines Laugenzutritts in Grubenbaue in der Nordflanke des Salzstocks zu groß.

1965 kaufte die Bundesrepublik Deutschland das Bergwerk Asse, um es zur Endlagerung von leicht- bis mittelradioaktiven Reststoffen zu verwenden. Die Einlagerung fand im Zeitraum von 1967 bis 1978 statt. Seitdem wird die Stillegung des Bergwerks vorbereitet. Seit 1995 werden die Abbaukammern und Stollen systematisch mit Salzversatzmaterial verfüllt und abgedichtet.

 
Historische Zeugnisse im Bereich der Asse

Die Asseburg wurde 1218 von Gunzelin von Wolfenbüttel (1170 - 1254) als Höhenburg und leicht zu verteidigender Wohnsitz erbaut. Sie erstreckt sich mit einer Fläche von 7200 Quadratmetern auf einer Länge von 175 Metern und ist somit eine der größten Burgen in Norddeutschland (siehe Abb. 5 und 6). Für den Bau der Asseburg fanden verschiedenste Gesteine aus der näheren Umgebung Verwendung: Rogenstein, Trochitenkalk und Sandsteine des Buntsandsteins.

Abb. 5: Topographische Karte der Asseburg

In ihrer Geschichte wechselte die Asseburg oftmals ihren Besitzer, bis sie schließlich 1492 bei einer Belagerung angezündet wurde, um die Burg nicht den Feinden in die Hände fallen zu lassen. Bei dem dreitägigen Brand wurde die Asseburg vollständig zerstört. Die Reste der Wehranlage wurden später von den Bewohnern der umliegenden Dörfer zum Bau oder zur Ausbesserung ihrer Häuser verwendet. Seit 1892 ist eine Assegesellschaft (heute Heimat- und Verkehrsverein Asse) darum bemüht, die Bedeutung dieser umfangreichen Befestigungsanlage zu erforschen und Sicherungs- und Renovierungsarbeiten durchzuführen.

Abb. 6: Bildliche Rekonstruktion der Asseburg, Blickrichtung nach Nordosten. Quelle: Winfried Korf (1992): Die Herren von der Asseburg.

Der Bismarckturm bei Wittmar wurde in den Jahren 1900 bis 1901 zu Ehren Otto Fürst von Bismarck nach dessen Tod erbaut (s. Abb. 7). Die Bausubstanz des 24 m hohen Aussichtsturmes besteht aus Dolomit und Kalkstein. Über eine Steinwendeltreppe mit 123 Stufen erreicht man die Aussichtsplattform mit Feuerschale. Seit 1977 ist der Turm für Besucher geöffnet. Er wird vom Heimat- und Verkehrsverein Asse betreut. Der Turm ist von Anfang Mai bis Ende Oktober geöffnet und bietet einen guten Ausblick auf die Asse und das südliche Vorland um Wittmar.    
>  Abb. 7: Der Bismarckturm,
ca. 250 m östlich der Asseburg

 
Kartiermethodik

Geländekartierung

Als Grundlage der Kartierung standen zehn Blätter der Deutschen Grundkarte 1 : 5 000 (DGK 5) zur Verfügung. Zur genauen Positionsbestimmung der Aufschlußpunkte und Lesesteinansammlungen wurde zusätzlich ein GPS-Handgerät verwendet.

Die Geländekartierung konzentrierte sich auf die Abgrenzung von drei im Relief wirksamen Leithorizonten:

  • Der Rogensteinzone im oberen Bereich des Unteren Buntsandsteins,
  • die Abfolge des Unteren Muschelkalkes und
  • des Trochitenkalkes an der Basis des Oberen Muschelkalkes.
Diese Horizonte zeichnen sich auch durch häufiges Auftreten von Lesesteinen und Aufschlüssen sowie als Geländerippen aus. Die Kartierung bestand aus einer Aufschluß- und Lesesteinkartierung unter besonderer Berücksichtigung des Feinreliefs. Durch die detaillierte Verfolgung der Leithorizonte ergaben sich Referenzlagen für die Kartierung der stratigraphisch dazwischen liegenden geologischen Einheiten, die mit oben genannten Mitteln nicht durchgängig kartierbar waren.

 
Luftbildkartierung

Die fernerkundliche Bearbeitung basiert auf multitemporalen panchromatischen Luftbildsätzen. Die Aufnahmen wurden freundlicherweise vom Forschungsbergwerk Asse zur Verfügung gestellt. Es standen Luftbildsätze aus fünf Zeiträumen zur Verfügung.

Die flächendeckende Auswertung erfolgte mit Hilfe von Stereoskopen. Diese ermöglichen die räumliche Betrachtung des Stereobereiches von jeweils zwei benachbarten, sich überlappenden Luftbildern. Hierdurch erscheinen Berge und morphologische Erhebungen aus der Bildfläche hervorzutreten und Täler als Vertiefungen.

Bei der Luftbildauswertung zeigte sich, daß das Zentrum des Asse-Sattels (Ausstrich des Buntsandsteins und des Muschelkalks) durch seine dichte Bewaldung nur auf jahreszeitlich sehr frühen Aufnahmen (bis einschließlich Monat März) sinnvoll zu bearbeiten ist. Auf diesen sind die Bäume noch laubfrei und ermöglichen so den direkten Einblick auf die Erdoberfläche. Leider standen derartige Aufnahmen nur für den östlichen Teil der Asse zur Verfügung. Auf allen übrigen Luftbildsätzen (westlich Schacht Asse II) war die Belaubung in den Aufnahmen schon soweit fortgeschritten, daß im Zentralbereich nur noch die Baumwipfelhöhe auszumachen war. Diese ist jedoch nicht sehr aussagekräftig oder sogar trügerisch, da oftmals Versätze in den Geländerippen durch unterschiedlich hohe bzw. alte Bäume vorgetäuscht werden und nicht mehr eindeutig auf die Geländehöhe schließen lassen.

In den landwirtschaftlich genutzten Bereichen des Kartiergebietes (Ausstrich von Gesteinen des Keupers, der Jura und der Kreide) lassen sich mit allen Luftbildsätzen Informationen über den geologischen Untergrund gewinnen. Auch hier zeigen unterschiedliche Aufnahmezeiten stark unterschiedlichen Bewuchs der Felder. Aus diesen Grund ließen sich einige Felder nicht photogeologisch beurteilen, da sie bei jedem Aufnahmezeitraum bereits zu starken Bewuchs aufwiesen.

Bei der photogeologischen Kartierung wurden vor allem lineare Bildelemente kartiert, welche durch ihren streichenden Verlauf Indizien für das Schichtstreichen lieferten und zum Teil auch Aussagen über die Lithologie der kartierten Schicht gestatteten. Der Kartierung liegen folgende Kriterien zugrunde:

  • Lineare Grauwertanomalien: Helle Bänder stehen für Gesteinslagen wie beispielsweise für den Ausstrich von Karbonatgesteinen und dunkle Bänder für tonig-mergelige Einlagerungen.
  • Dunkle Grauwerte durch stärkere Absorption bei erhöhter Bodenfeuchte geben Hinweise auf mögliche Störungsbereiche.
  • Verschleppungen oder Verbiegungen der linearen Grauwertanomalien deuten auf Verschiebungen an Störungen hin.
  • Harte Gesteinslagen (Rogensteine des Unteren Buntsandsteins, Mittlerer Buntsandstein, Unterer Muschelkalk und Oberer Muschelkalk 1/Trochitenkalk) treten als langgestreckte Rippen oder Hügelzüge hervor. Unterbrechungen und seitliche Versätze dieser Höhenzüge deuten auf Störungen hin. Die lateralen Versätze können als Maß des horizontalen Betrages der Störungsbewegung dienen.
  • Asymmetrischer Verlauf der Hügelzüge gibt Hinweise auf das Einfallen der Schichten (der flacher einfallende Hang folgt dem Einfallen).
  • Morphologische Anzeichen wie Ausräumungszonen (Täler) deuten auf Klüfte oder Störungen hin. Diese Anzeichen sind besonders gut über digitale Geländemodelle auszumachen.
Ein Beispiel für lineare Grauwertanomalien zeigt Abbildung 8. Das helle Band (siehe in Verlängerung des gelben Pfeiles) zeigt den Ausstrich der Hilssandsteine der Kreide nordwestlich Wittmar an. Dieser zeigt sich sehr gut im Bereich des dunklen Feldes, setzt sich jedoch auch deutlich auf dem hellen Feld nach Westen fort. Im westlichen Ende des Ausstrichs deuten sich kleinere Schichtversätze an. Die steile Geländerippe des Unteren Muschelkalkes (Asseburg und Bismarckturm) ist vollständig mit Wald bestanden und kann lediglich stereoskopisch anhand ihrer Morphologie ausgewertet werden.

Abb. 8: Lineare Grauwertanomalien im Streichen der Asse (gelber Pfeil) im Bereich nordwestlich Wittmar (Ausschnitt aus Luftbild der Befliegung von Juli 1993)

 
Digitales Geländemodell

Verwendet wurde ein vom Forschungsbergwerk Asse zur Verfügung gestelltes Digitales Geländemodell. Eine verkleinerte Darstellung des erstellten Höhenreliefs ist in Abbildung 9 dargestellt.

Abb. 9: Höhenrelief für den Bereich des Kartiergebietes (DGM 5 im Zentrum, außen DGM 50; S1/2 = Schacht Asse I/II)

Die Rasterweite des vorliegenden DGM beträgt 12,5 m. Es beschreibt eine quadratische Fläche von 4 km Kantenlänge bzw. 16 km² Größe mit dem Schacht Asse II in ihrem Zentrum. Damit ergibt sich eine Gesamtanzahl von etwa 102400 Höhendatenpunkten. Für den Hintergrund der Luftbildkarte, der nicht von dem vorhandenen DGM abgedeckt wird, wurde ein digitales Geländemodell mit einer Rasterweite von 50 Metern benutzt. Für die Darstellung in Abb. 9 wurde eine ?Shaded Relief Map? erzeugt. Abbildung 10 zeigt eine Kombinationsmöglichkeit aus geologischer Karte mit dem Höhenrelief aus Abbildung 8.

Abb. 10: Ausschnitt aus der geologischen Karte mit darübergelegtem halbtransparentem Höhenrelief

 
Einige Eindrücke und geologische Besonderheiten in Bildern

Abb. 11: Luftbildansicht einer Diagonalstörung nordwestlich von Remlingen. Legende: j - Jura, k - Keuper

Abb. 12: Rogensteinbänke mit gut herauspräparierten sedimentären Gefügen. Maßstab siehe Zollstock

Die einzelnen Bänke im Rogenstein sind mit bis zu 5 cm langen Vertikal-Stylolithen miteinander verzahnt (s. Abb. 12). Desweiteren sind in feinsandigen Lagen Wellenrippeln sowie Kreuz- und schrägschichtung zu beobachten (s.a. Abb. 15).

Abb. 13: Vertikal-Stylolithen mit Tonhäutchen im Rogenstein

In einem Aufschluß ist ein ca. 0,20 m mächtiger Stromatolithhorizont aufgeschlossen, der aufgrund seiner Lage in die Basis des oberen Zyklus eingeordnet werden kann (s. Abb. 14).

Abb. 14: Anschnitt eines Stromatolithen über groboolithischem Rogenstein

Abb. 15: Kreuz- und Schrägschichtung in oolithischen Kalksteinen der Rogensteinzone (Detailausschnitt von Abb. 12)

In der nordöstlich gelegenen Schöppenstedter Mulde und der südwestlich gelegenen Remlinger Mulde ist das umlaufende Streichen heller Karbonatabfolgen in den kretazischen Schichten gut zu verfolgen.

Abb. 16: Umlaufendes Streichen nördlich Groß Denkte (nordwestliches Sattelende) im Luftbild (siehe entlang der gelben Punktreihen)


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Letzte Änderung am 27.05.2012