D-AERO-Finsterwalde: Pilotstudie zur aerogeophysikalischen Untersuchung der Finsterwalder Restlochkette
Projektanfang: 01.10.2020
Projektende: 30.06.2022
Projektstand: 30.06.2022
Der Bund ist aufgerufen, einen Beitrag zum strukturpolitischen Wandel in den Braunkohleregionen zu leisten. Die Vorschläge der Kommission „Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ bilden dafür die Grundlage. Die BGR baut daher als Fachbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) das Forschungs- und Entwicklungszentrum Bergbaufolgen (FEZB) in der Lausitz zur nachhaltigen Gestaltung von Bergbaufolgelandschaften auf. Die im Fokus des FEZB stehenden Forschungsthemen sind auf Grundwasser und Boden, Sanierungsbergbau, Geotechnik und Umwelt-Monitoring ausgerichtet. Hierzu werden auch aerogeophysikalische Erkundungen für das FEZB durchgeführt, deren Ergebnisse für die ortsansässigen Unternehmen und Forschungsinstitutionen zur Verfügung gestellt werden.
Zur Rehabilitation ehemaliger Gebiete des Braunkohletagebaus in der Lausitz werden großflächig Informationen zu Grundwasserleitern benötigt, insbesondere zu deren Mineralisation, Tiefe und Mächtigkeit. Diese, sowie weitere Informationen, sollen im Rahmen einer Pilotstudie aerogeophysikalisch gewonnen werden. Hierzu soll eine Erkundung der „Finsterwalder Restlochkette“ mit dem Hubschraubermesssystem der BGR Informationen liefern.
Vor Projektbeginn lagen nur wenige, vor allem keine aktuellen Erfahrungen zu Befliegungen über Braunkohletagebauen vor. Es wurden lediglich im September 1994 die Tagebaue Merseburg-Ost und Lochau (Reichling & Sengpiel, 1995; Sengpiel et al., 1995; Steiner 1997) mit einem alten, weniger leistungsfähigen Messsystem beflogen. Doch erfahrungsgemäß können Horizonte wie Tonschichten oder Grundwasserspiegel sowie die Mineralisation des Grundwassers aus aeroelektromagnetischen Daten abgeleitet werden.
Das Tagebaugebiet liegt zwischen Finsterwalde und Lauchhammer in der Niederlausitz, etwa 60 km südwestlich von Cottbus (Abbildung 1). Das Messgebiet hat eine Größe von etwa 240 km². Bei den Messungen kam der Messhubschrauber der BGR (Kennung: D-HBGR) zum Einsatz. In einer ersten Messkampagne im Mai 2021 wurde ein Gammastrahlen-Spektrometer eingesetzt. Im Juli haben dann weitere Messungen unter Einsatz der Flugsonde stattgefunden, um den tieferen Untergrund zu untersuchen. Die 10 m lange Flugsonde, die von dem BGR-Hubschrauber am Seil in ca. 40–60 m Höhe über Grund geschleppt wird, nimmt elektromagnetische und magnetische Daten auf. Insgesamt wurden in beiden Messkampagnen Daten entlang der Fluglinien mit einer Gesamtlänge von fast 1700 km gewonnen. Die Daten der Elektromagnetik werden in Modelle der elektrischen Leitfähigkeit gewandelt, aus denen für das Grundwasser relevante Parameter abgeleitet werden können. Die Daten der Magnetik sowie der Radiometrie liefern Informationen über Altlasten und Oberflächeneigenschaften im Messgebiet.
Abb. 1: Aerogeophysik-Messgebiet nahe Finsterwalde in der Niederlausitz
Erste Ergebnisse der Elektromagnetik sind in Abbildung 2 dargestellt. Diese zeigt die Verteilung der Halbraumwiderstände bei einer Messfrequenz von 41 kHz, die die Strukturen in geringer Tiefe zeigen. Hohe Halbraumwiderstände ergeben sich in vorwiegend sandigen Gebieten mit schwach mineralisiertem Grundwasser (blaue Farben). Bei höhere Mineralisierung oder tonhaltigen Sedimenten treten geringere Halbraumwiderstände auf (gelbe bis grüne Farben). Die niedrigsten Werte (orange Farben) werden bei den Restlöchern beobachtet. Dort scheint die Mineralisation des Seewassers deutlich erhöht zu sein.
Abb. 2: Verteilung der Halbraumwiderstände bei einer Messfrequenz von 41 kHz
Die Erkundung erfolgt in Zusammenarbeit mit der Lausitzer und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft (LMBV) sowie in Absprache mit dem Landesamt für Bergbau, Geologie und Rohstoffe Brandenburg (LBGR). Die Ergebnisse der Befliegungen werden am Ende des Projektes auch über das BGR-Geoportal als Download zur Verfügung gestellt, analog zu den Ergebnissen an der Nordseeküste, die im Rahmen des Projektes D-AERO-Auswertung zusammengestellt worden sind. Eine Zusammenfassung dieser Ergebnisse ist in Siemon et al. (2020) veröffentlicht.
Video BGR: Hubschrauber-Messflüge im Raum Finsterwalde
https://www.youtube.com/watch?v=epgXaDtWE_w
Video von Thomas Scholz: Sikorsky S-76B | D-HBGR | Messflug mit BGR Hubschrauber über der Finsterwalder Restlochkette | EDCY
https://www.youtube.com/watch?v=cgArW0NIrw8
Literatur
Befliegungsberichte
Reichling, J., & Sengpiel, K.-P., 1995. Braunkohlesanierung – Hydrogeologie: Testeinsatz der Hubschraubergeophysik am ehemaligen Tagebau Merseburg-Ost, erste Ergebnisse. Bericht im wissenschaftlich-technischem Vorhaben zur Grundwassergüteentwicklung in den Braunkohlegebieten der neuen Länder, Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung – Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben, Archiv-Nr. 113428, Hannover.
Steiner, L., 1997. Testeinsatz der Hubschraubergeophysik am ehemaligen Tagebau Merseburg-Ost, Hydrogeologische Bewertung. Bericht im wissenschaftlich-technischem Vorhaben zur Grundwassergüteentwicklung in den Braunkohlegebieten der neuen Länder, Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung – Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben, Archiv-Nr. 116896, Hannover.
Gebietsberichte
Sengpiel, K.-P., Pielawa, J., Rehli, H.-J., Röttger, B., Siemon, B. & Voß, W., 1995. Hubschrauber-Geophysik im Gebiet der ehemaligen Braunkohlentagebaue Merseburg-Ost und Lochau, 1994. Technischer Bericht, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Archiv-Nr. 113875, Hannover.
Tagungsbeiträge
Siemon, B., Ibs-von Seht, M. Steuer, A., Deus, N. & Wiederhold, H., 2020. Airborne electro-magnetic, magnetic, and radiometric surveys at the German North Sea coast applied to groundwater and soil investigations. Remote Sensing, 12(10), 1629, doi: 10.3390/rs12101629.
