Das Projekt "Ermittlung des Potenzials von Speläothemen zur Rekonstruktion von (kurzfristigen) Phasen extremen Klimas" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Speläothemforschung.Ziel dieses Antrags ist es, das Potenzial von Speläothemen für die Rekonstruktion von (kurzlebigen) Phasen und Ereignissen extremen Klimas, wie besonders niedrigen Temperaturen, extreme, Niederschlagsmengen oder hohen Windgeschwindigkeiten, zu ermitteln. Solche Extremereignisse treten selten auf, verursachen aber oft große Schäden mit schwerwiegenden Folgen für Bevölkerung und Ökosysteme der betroffenen Region. Ein besseres Verständnis der Ursachen und Randbedingungen von Extremereignissen ermöglicht eine bessere Prognose ihres Auftretens in der Zukunft, was wesentlich ist für das Treffen entsprechender Vorkehrungen.Speläotheme bieten präzise datierte Multi-Proxy-Zeitreihen mit nahezu jährlicher Auflösung und haben somit ein großes Potenzial als Archiv von Extremereignissen. Allerdings werden die in Speläothemen gespeicherten Proxy-Signale im Aquifer über der Höhle in einem gewissen Umfang geglättet, weshalb die Sensitivität der jeweiligen Höhlensysteme und Proxys für die Rekonstruktion vergangener Extremereignisse bestimmt werden muss. Der Schwerpunkt dieses Antrags liegt auf dem 8.2 ka Event und den letzten 2000 Jahren. Das 8.2 ka Event war die extremste Klimaanomalie des Holozäns und spiegelt die Auswirkungen eines enormen Süßwassereintrags in den Nordatlantik während eines Interglazials wider. In den letzten 2000 Jahren wurden mehrere hundertjährige Klimaschwankungen identifiziert (z.B. die Mittelalterliche Warmzeit und die Kleine Eiszeit). Zusätzlich konnten andere, kurzlebige Klimaanomalien festgestellt werden, wie z.B. das historische Magdalenenhochwasser im Juli 1342 AD oder Hitze und Trockenheit in Europa von 1540 AD. Manche Ereignisse wurden durch Vulkanausbrüche ausgelöst (z.B. das Jahr ohne Sommer 1816 AD durch die Tambora Eruption 1815 AD).Mehrere Speläotheme, die während des 8.2 ka Event und der letzten 2000 Jahre wuchsen, aus drei Höhlen in Deutschland stehen zur Verfügung. Für alle drei Höhlen wurden langfristige Monitoring-Programme eingerichtet, was eine Voraussetzung ist, um die Prozesse in den Höhlen zu verstehen und die Proxy-Signale der Speläotheme zu interpretieren. Wir werden stabile Isotope und Spurenelemente in den entsprechenden Abschnitten der Stalagmiten mit sehr hoher Auflösung (jährlich) analysieren, und die Proben mittels MC-ICPMS 230Th/U-Datierung präzise datieren. Die Identifizierung der am besten geeigneten Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse wird unter Verwendung eines quantitativen Modells basierend auf meteorologischen und Monitoring-Daten durchgeführt. Die Kombination aus präzise datierten, hochaufgelösten Multi-Proxy-Records und einem quantitativen Modell stellt eine solide Basis dar, um (i) geeignete Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse zu identifizieren und (ii) bestimmte Ereignisse in verschiedenen Speläothemen zu vergleichen. Dies ermöglicht die Bestimmung von Zeitpunkt, Dauer und Struktur der Ereignisse.
Der Datensatz zum Informationssystem Hydrogeologische Karte von Nordrhein-Westfalen 1:100.000 [IS HK 100] stellt die hydrogeologisch relevanten Eigenschaften des oberen Grundwasserleiters und der überlagernden Deckschichten dar. Verfügbare Kartenthemen: Hydrogeologische Einheiten (Oberer Grundwasserleiter); Durchlässigkeit; Art des Hohlraums; Petrographie; Geochemischer Gesteinstyp; Verfestigung; Bindige Deckschichten; Tektonik; Bewertung der Schutzfunktion.
Zur Erfüllung der Aufgaben aus der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) sowie der Grundwasserverordnung (GrwV) wurden für die hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens (Elbracht et al., 2016) Hintergrundwerte für gelöstes Ammonium im Grundwasser ermittelt. Die Hintergrundwerte von gelöstem Ammonium umfassen die Gehalte, welche sich unter natürlichen Bedingungen durch den Kontakt des Grundwassers mit der umgebenden Gesteinsmatrix des Grundwasserleiters einstellen. Die Karte zeigt farblich differenziert die Ammonium-Hintergrundwerte der hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens. Die Klassifizierung orientiert sich an den gültigen Geringfügigkeitsschwellenwerten (GFS) der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) und den Richtwerten der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Durch das Auswählen eines Teilraumes gelangt man zu weiterführenden Informationen (z.B. Probenanzahl, zusammengefasste Teilräume, etc.).
Hintergrundwerte sind keine aktuellen Messwerte zur Grundwassergüte und können nicht als solche genutzt werden!
Informationen zu den Daten:
Die genutzten Grundwasseranalysen stammen aus der Datenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS). Hintergrundwerte sind definiert als das 90.-Perzentil der Normalpopulation der geogenen Konzentration des analysierten Parameters. Zur Bestimmung der Hintergrundwerte wurde die jeweils aktuellste Analyse einer Grundwassermessstelle verwendet, jedoch keine Messungen, die vor dem Jahr 2000 datieren. Bei zu geringer Probenzahl (n < 10) wurden, soweit möglich, lithologisch ähnliche Teilräume zu einem gemeinsamen Hintergrundwert zusammengefasst. Die Ermittlung der Hintergrundwerte folgte dem Verfahren zur statistischen Auswertung der Daten mittels Wahrscheinlichkeitsnetz der Staatlichen Geologischen Dienste (Wagner et al., 2011).
Quellen:
ELBRACHT, J., MEYER, R. & REUTTER, E. (2016): Hydrogeologische Räume und Teilräume in Niedersachsen. – GeoBerichte 3, LBEG, Hannover. DOI: 10.48476/geober_3_2016
WAGNER, B., WALTER, T., HIMMELSBACH, T., CLOS, P., BEER, A., BUDZIAK, D., DREHER,
T., FRITSCHE, H.-G., HÜBSCHMANN, M., MARCZINEK, S., PETERS, A., POESER, H.,
SCHUSTER, H., STEINEL, A., WAGNER, F. & WIRSING, G. (2011): Hydrogeochemische
Hintergrundwerte der Grundwässer Deutschlands als Web Map Service. –
Grundwasser 16(3): 155-162; Springer, Berlin / Heidelberg.
Die natürliche Grundwasserbeschaffenheit ist maßgeblich durch die Wechselwirkung zwischen Grundwasser und der durchströmten Gesteinsmatrix geprägt. In Deutschland sind die Grundwässer jedoch durch anthropogene Handlungen wie z.B. Ackerbau, Rodung und Maßnahmen zur Grundwasserentnahme ubiquitär überprägt. Einflüsse einer Jahrhunderte alten Kulturlandschaft können dennoch als natürlich betrachtet werden (Funkel et al. 2004).
Zur Erfüllung der Aufgaben aus der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) wurden für die hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens (Elbracht et al., 2016) Hintergrundwerte u.a. für gelöstes Ammonium im Grundwasser ermittelt. Die Hintergrundwerte von gelöstem Ammonium umfassen die Gehalte, welche sich unter natürlichen Bedingungen durch den Kontakt des Grundwassers mit der umgebenden Gesteinsmatrix des Grundwasserleiters sowie in Kontakt mit einer Jahrhunderte alten Kulturlandschaft einstellen. Die Karte zeigt farblich differenziert Klassen der Ammonium-Hintergrundwerte der hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens. Durch das Auswählen eines Teilraumes gelangt man zu weiterführenden Informationen (z.B. Probenanzahl, zusammengefasste Teilräume, etc.).
Informationen zu den Daten:
Die genutzten Grundwasseranalysen stammen aus der Datenbank des Niedersächsischen Bodeninformationssystems (NIBIS). Hintergrundwerte sind definiert als das 90.-Perzentil der Normalpopulation der geogenen Konzentration des analysierten Parameters. Zur Bestimmung der Hintergrundwerte wurde die jeweils aktuellste Analyse einer Grundwassermessstelle verwendet. Bei zu geringer Probenzahl (n < 10) wurden, soweit möglich, lithologisch ähnliche Teilräume zu einem gemeinsamen Hintergrundwert zusammengefasst. Die Ermittlung der Hintergrundwerte folgte dem Verfahren zur statistischen Auswertung der Daten mittels Wahrscheinlichkeitsnetz der Staatlichen Geologischen Dienste (Wagner et al., 2011).
Quellen:
ELBRACHT, J., MEYER, R. & REUTTER, E. (2016): Hydrogeologische Räume und Teilräume in Niedersachsen. – GeoBerichte 3, LBEG, Hannover. DOI: 10.48476/geober_3_2016.
Funkel R., Voigt H.-J., Wendland F., Hannappel S. (2004): Die natürliche ubiquitär überprägte Grundwasserbeschaffenheit in Deutschland, Forschungszentrum Jülich GmbH (47), ISBN: 3-89336-353-X.
WAGNER, B., WALTER, T., HIMMELSBACH, T., CLOS, P., BEER, A., BUDZIAK, D., DREHER, T., FRITSCHE, H.-G., HÜBSCHMANN, M., MARCZINEK, S., PETERS, A., POESER, H., SCHUSTER, H., STEINEL, A., WAGNER, F. & WIRSING, G. (2011): Hydrogeochemische Hintergrundwerte der Grundwässer Deutschlands als Web Map Service. – Grundwasser 16(3): 155-162; Springer, Berlin / Heidelberg.
Das Thema zeigt alle wasserführenden pleistozänen Ablagerungen mit lokaler Verbreitung auf.
Mit den Themen kann die Verbreitung der Grundwasserleiter im Stadtgebiet beschrieben werden. Aufgrund der Datengrundlagen im Maßstab 1 : 50 000 ist eine Anwendung nur bis 1: 25 000 zu empfehlen.
Die Karte "Basis des oberen Grundwasserleiterkomplexes" verdeutlicht die großräumige Verbreitung und die Tiefenlage (in Meter zu NN) des oberen überregional bedeutenden Grundwasserleiterkomplexes. Je nach Informationsdichte werden die Angaben zur Tiefenlage mehr oder weniger stark zusammengefasst. Sind innerhalb einer Farbfläche nur teilweise weitere Untergliederungen möglich, erscheinen diese Tiefeninformationen als farbige Linien in den Flächen.
Als Grundwasserleiter werden bei dieser Kartendarstellung alle Sande (bis in den Feinstsandbereich) und Kiese eingestuft, deren Schluff- oder Tongehalt unter 5% liegt. So wird auf Grund der Schichtbeschreibung z.B. ein sehr schwach schluffiger Feinsand noch als Grundwasserleiter angesprochen, während ein schwach schluffiger Feinsand als gering wasserleitend bezeichnet wird.
In den Lockergesteinsgebieten Niedersachsens werden großräumig zwei übergeordnete Grundwasserleiterkomplexe unterschieden. Der obere Grundwasserleiterkomplex setzt sich aus Sanden und Kiesen des Pleistozän sowie aus Sanden des Pliozän und des Obermiozän zusammen. Der untere Grundwasserleiterkomplex besteht aus durchlässigen Sedimenten des Unter- bis Mittelmiozän, den sog. Braunkohlensanden. Getrennt werden die beiden Grundwasserleiterkomplexe durch den Grundwasserhemmer Oberer Glimmerton, der aus schluffig-tonigen Sedimenten des Mittel- bis Obermiozän besteht. In den Gebieten, in denen als trennende Zwischenschicht (Grundwasserhemmer) der Obere Glimmerton fehlt, ist - großräumig betrachtet - in der Regel nur ein Grundwasserleiterkomplex ausgebildet. Dieser Fall tritt sowohl im Bereich tief eingeschnittener Rinnen, als auch im Bereich stark herausgehobener Salzstöcke auf. Im östlichen Teil von Niedersachsen ist der Obere Glimmerton flächenhaft abgetragen worden. Im Kartenbild wird daher in diesen Gebieten nur ein Grundwasserleiterkomplex dargestellt und als oberer Grundwasserleiterkomplex bezeichnet, obwohl ihm in diesen Gebieten auch die durchlässigen Sedimente der Braunkohlensande, die sonst den unteren Grundwasserleiterkomplex bilden, zugerechnet werden. Die Basis des oberen Grundwasserleiterkomplexes bildet also entweder der Obere Glimmerton oder, bei dessen Fehlen, untermiozäne bis oligozäne Tone und Schluffe.
Auf der Karte werden in der Farbskala zwei Bereiche unterschieden: 1. Gebiete, in denen der Aquiferkomplex ungegliedert ist, weil entweder die Trennschicht Glimmerton fehlt oder ein unterer untermiozäner Grundwasserleiter nicht ausgebildet ist. 2. Gebiete, in denen der Aquiferkomplex gegliedert ist, d.h. der Obere Glimmerton ist großflächig verbreitet und trennt ein oberes von einem unteren Stockwerk.
Es ist möglich, dass regional andere geringdurchlässige Sedimente, wie z.B. quartäre Beckentone, die Funktion von trennenden Zwischenschichten übernehmen können, die dann eine räumlich begrenzte Aufteilung des Grundwasserleiterkomplexes in zwei oder mehrere Grundwasserstockwerke bewirken. Auf Grund der vorliegenden Daten lassen sich aber zu wenig Aussagen über die flächenhafte Verbreitung von gering durchlässigen quartären Sedimenten machen, da sie nicht wie der Glimmerton über größere Bereiche eine konstante Erscheinungsform aufweisen, sondern in ihrer Fazies auch über kurze Distanzen sehr unterschiedlich ausgebildet sein können. Daher können sie in dieser Übersichtskarte nicht berücksichtigt werden, obwohl sie für die regionale Grundwasserhydraulik oft eine große Bedeutung haben. Die Mächtigkeit des oberen Grundwasserleiterkomplexes wird in einer separaten Karte dargestellt.
Das Thema beinhaltet den pleistozänen Hauptgrundwasserleiter in zusammengefasster Darstellung.
Mit den Themen kann die Verbreitung der Grundwasserleiter im Stadtgebiet beschrieben werden. Aufgrund der Datengrundlagen im Maßstab 1 : 50 000 ist eine Anwendung nur bis 1: 25 000 zu empfehlen.
Der Datensatz zum Informationssystem Hydrogeologische Übersichtskarte von Nordrhein-Westfalen 1:500.000 [IS HÜK 500] gibt einen generalisierten Überblick über die Verteilung der Grundwasservorkommen in Nordrhein-Westfalen. Verfügbare Kartenthemen: Ergiebigkeit der Grundwasserleiter, vorherrschende Gesteinstypen, Schutzfunktion der Deckschichten, Vorkommen von Mineral- und Heilquellen, Bergbaugebiete, Tektonik sowie Gliederung in hydrogeologische Teilräume.
Inhalt dieses Themas ist die Verbreitung des unteren, kretazischen Grundwasserleiters.(kretazisch - aus der Kreidezeit).
Überarbeitung und Anpassung geologisch-hydrogeologischer Grenzen, GZ 86.42-9132/11/1533 (Ergebnisbericht)
Mit den Themen kann die Verbreitung der Grundwasserleiter im Stadtgebiet beschrieben werden. Aufgrund der Datengrundlagen im Maßstab 1 : 50 000 ist eine Anwendung nur bis 1: 25 000 zu empfehlen.
In diesem Thema wird der Hauptgrundwasserleiter mit differenzierter Darstellung von Elbtal- und Rand-Grundwasserleiter dargestellt.
Überarbeitung und Anpassung geologisch-hydrogeologischer Grenzen GZ 86.42-9132/11/1533 (Ergebnisbericht)
Mit den Themen kann die Verbreitung der Grundwasserleiter im Stadtgebiet beschrieben werden. Aufgrund der Datengrundlagen im Maßstab 1 : 50 000 ist eine Anwendung nur bis 1: 25 000 zu empfehlen.
1 Die Übersichtskarte zeigt die Verbreitung der Bückeberg-Gruppe (Unterkreide, Ober-Berriasium) im Niedersächsischen Becken und stellt insbesondere explorationsrelevante Sandsteine und deren Eigenschaften dar. Als explorationsrelevant werden hier regional zusammenhängende Sandsteine mit einer Mächtigkeit von mindestens fünf Metern bezeichnet. Für diese Einheiten kann ein Potenzial als geothermisch nutzbare Aquifere vermutet werden, das jedoch standortbezogen im Einzelfall nachzuweisen ist. Die hier verwendete Untergliederung in die „obere“, „mittlere“ und “untere“ Bückeberg-Gruppe für die kartierten Einheiten ist informell und als relativ anzusehen. Explorationsrelevante Sandsteine des Berriasium sind vorwiegend im östlichen Teil des Niedersächsischen Beckens zu finden (Kopf-Sandstein der Fuhse-Formation, Sandsteine der Barsinghausen-Subformation und Sandsteine der Deister- und Fuhse-Formation) sowie vereinzelt im Raum Osnabrück (Sandsteine der Oesede-Formation). Die Sandsteine sind in der Regel in eine Wechselfolge aus Tonstein, Siltstein und lokal geringmächtigen Kohlelagen eingebettet. Tonsteine, Siltsteine, Tonmergelsteine, Schillkalksteine und lokal geringmächtige Sandsteine der Isterberg-Formation werden zusammengefasst dargestellt. Porosität, Permeabilität und Transmissibilität der Lithologien wurden bei der Kartierung nicht berücksichtigt, sind jedoch – soweit verfügbar – als bohrungsbezogene Parameter angegeben. Die Abgrenzung der kartierten Einheiten beruht auf vorhandener Literatur und der Bewertung und Interpretation ausgewählter geowissenschaftlicher Daten, die am Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) vorliegen.
Grundlage bildet der Paläogeographische Atlas der Unterkreide von Nordwestdeutschland (Schott; 1969), in dem die Verbreitung sowie die Lithologie der Unterkreide im Niedersächsischen Becken dargestellt sind sowie der Geotektonische Atlas von Nordwest-Deutschland und dem deutschen Nordsee-Sektor (Baldschuhn et al. 2001) und die Geologische Karte von Niedersachsen 1: 50 000 (GK50). Die von Schott (1969) kartierte Verbreitungsgrenze des "Wealden" (entspricht weitgehend der Bückeberg-Gruppe) sowie die durch die Beckeninversion erodierten Bereiche wurden in die vorliegende Karte übernommen und stellenweise nach neueren Informationen modifiziert. Die dargestellten Salzstrukturen stammen aus der Karte der Salzstrukturen Norddeutschlands 1: 500 000 (BGR 2008).
Innerhalb der Verbreitungsgrenze der Bückeberg-Gruppe wurden basierend auf den Informationen der Kohlenwasserstoff-Bohrungsdatenbank des LBEG Tiefbohrungen mit geeigneter Datenlage für die Kartierung ausgewählt. Die Abgrenzung der kartierten Einheiten beruht auf der Bewertung und Interpretation der stratigraphischen und lithologischen Informationen aus Schichtenverzeichnissen, geophysikalischen Bohrlochmessungen und Bohrkernmaterial. Großräumige Verzahnungs- bzw. Übergangsbereiche zwischen zwei Kartiereinheiten werden als schräg schraffierte Flächen dargestellt. Die Überlagerung von zwei Sandsteineinheiten ist als vertikal schraffierte Fläche abgebildet. Gebiete, in denen keine, oder nur unzureichende Informationen aus Tiefbohrungen vorliegen oder ausgewertet wurden, sind in der Verbreitungskarte als „Gebiete mit unzureichender Kenntnis der Lithologie oder nicht kartiert“ ausgewiesen. Die Bereiche der Salzstockflanken und Salzstock-Randsenken wurden nicht näher untersucht. Lokale Änderungen der Mächtigkeit, Lithofazies und Gesteinseigenschaften in diesen Bereichen bleiben daher unberücksichtigt.
Die verwendeten Bohrungen sind als Belegpunkte aufgeführt. Die ausgewerteten Daten der Tiefbohrungen werden als Werteklassen angezeigt. Die Tiefenlage und die Gesamtmächtigkeit basiert auf der Auswertung der Schichtenverzeichnisse. Angaben zur Mächtigkeit der Sandsteine stammen aus der Auswertung von Bohrlochmessungen sowie aus den Schichtverzeichnissen und beziehen sich auf die jeweils mächtigste Sandsteinlage einer ausgewerteten Bohrung. Porosität und Permeabilität der Sandsteine wurden aus den Informationen der Kohlenwasserstoff-Datenbank aus Bohrkerndaten und, falls vorhanden, aus Bohrlochmessungen berechnet. Die Angaben der Porositäten aus Bohrkerndaten sind als effektive Porositäten (%) und aus Bohrlochmessungen als Gesamtporosität (%) zu verstehen. Die Werteklassen der Permeabilität sind jeweils in Millidarcy (mD) und in Quadratmeter (m²) angegeben. In den Karten sind die unterschiedlichen Datengrundlagen durch Symbole gekennzeichnet. Die Transmissibilität der Sandsteine ergibt sich aus deren Mächtigkeit und der jeweiligen Permeabilität und ist entsprechend der Berechnungsgrundlage in unterschiedlichen Symbolen in den Einheiten Darcymeter (Dm) und Kubikmeter (m³) dargestellt.
