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Technischer Bericht NTB 91-30

Hydrochemische Synthese Nordschweiz: Buntsandstein-, Prem- und Kristallin-Aquifere

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Nach dem Erscheinen der hydrochemischen Synthese der Tertiär- und MaIm-Aquifere (NTB 88-07) liegen nun mit diesem Bericht die Resultate der Buntsandstein-Perm-Kristallin­Hauptaquifergruppe der Nordschweiz vor. Das dieser Untersuchung zugrunde liegende Datenmaterial stammt aus Nagra­Tiefbohrungen, aus dem Nagra-Regionalprogramm sowie aus fremden Analysen (Bohrungen fur andere Zwecke, Literatur). Zusätzlich wurden noch Vergleichsanalysen von Buntsandstein-, Perm- und Kristallin-Wässern aus Deutschland sowie Analysen von rezenten Salzseen herbeigezogen.

Die hydrochemischen Analysen ermöglichen das Ausscheiden von vier Hauptwassertypen, nämlich der Erdalkali-Hydrogenkarbonat-, der Natrium-Hydrogenkarbonat-, der Natrium-Sulfat- und der Natrium-Chlorid-Tiefengrundwässer.

Im Buntsandstein und in den obersten Abschnitten der Liegend-Formationen treten Natrium-Sulfat- und Natrium-Chlorid-Tiefengrundwässer auf. Die Natrium-Sulfat-Tiefengrundwässer besitzen formationsspezifische Eigenschaften und unterscheiden sich von denjenigen aus dem Kristallin. Die Natrium-Chlorid-Tiefengrundwässer zeigen Affinitäten zu den Natrium-Sulfat-Tiefengrundwässern derselben Formation. In Siblingen wurde kein besonderes Buntsandstein-Wasser angetroffen, da dort Kristallin-Wasser in den Buntsandstein aufsteigt.

Im Rotliegend des nordschweizerischen Permokarbon-Trogs konnten hochsaline Natrium-Chlorid-Tiefengrundwässer nachgewiesen werden, die ebenfalls formationsspezifische Eigenschaften aufweisen und sich von Natrium-Chlorid-Tiefengrundwässern aus Kristallin und Buntsandstein unterscheiden. Ihr Chemismus zeigt auffallende Ähnlichkeiten mit einigen rezenten Salzseen. Diese Wässer enthalten höchstwahrscheinlich noch reliktische Formationswässer, gelöste konnate Salzausfällungen von kontinentalen permischen Salzseen oder interstitielle Lösungen, die mit Wässern des hydrologischen Kreislaufs gemischt sind, aber von ihnen im Laufe der letzten 250 Ma noch nicht völlig verdrängt werden konnten. Dies lässt auf eine sehr geringe Wasserzirkulation in den permischen Sedimenten schliessen. Eine Beeinflussung der ursprünglichen Wasserchemie dieser Wasser durch Gestein-Wasser-Interaktion ist nicht auszuschliessen. Ein ähnliches Wasser wurde auch im Rotliegend der nördlichen Trogschulter des Permokarbon-Trogs angetroffen.

Im Kristallin des Südschwarzwalds und nördlich des Permokarbon-Trogs zeichnet sich ein regionales Fliesssystem ab, welches durch eine hydrochemische Evolutionsreihe und durch Isotopendaten belegt werden kann. Diese Evolutionsreihe beginnt mit jungen Erdalkali-Hydrogenkarbonat-Grundwässern der Schwarzwaldsüdostabdachung, erreicht eine weitere Entwicklungsstufe in den Natrium-Hydrogenkarbonat-Wässern wie sie in Siblingen angetroffen wurden und endet mit den Natrium-Sulfat-Tiefengrundwässern im Gebiet zwischen Zurzach und Säckingen, wo die unterirdischen Verweilzeiten dieser Wässer mehr als 10 ka bis mehrere 10 ka erreichen.

Unterhalb und seitlich des Permokarbon-Trogs wurden auch Natrium-Chlorid-Tiefengrundwässer im Kristallin angetroffen, die wahrscheinlich einen Einfluss aus dem Trog seIber manifestieren. Dabei zeichnet sich eine Verdünnungsreihe von den Natrium-Chlorid-Wässern aus dem Rotliegend über diejenigen aus dem Kristallin zu den Natrium-Sulfat-Wässern im Kristallin ab. Diese Kristallin-Wässer besitzen wahrscheinlich sehr lange unterirdische Verweilzeiten, die jedoch kürzer als diejenigen der Wässer aus dem Trog seIber sein dürften.

In Säckingen zeichnet sich eine besondere Mischungsreihe ab. Dort werden einem evolvierten Kristallin-Wasser junge Erdalkali-Hydrogenkarbonat-Grundwässer, wie sie aus dem Schwarzwald bekannt sind, beigemischt.

Eine Besonderheit stellen die Natrium-Hydrogenkarbonat-Wässer mit magmatischem Kohlendioxid-Gas dar. Bei ihnen handelt es sich um Wässer mit einer gleichen Herkunft der Komponenten wie bei den anderen Kristallin-Wässern, wobei deren Chemismus aber zusätzlich durch das Kohlendioxid stark beeinflusst wurde.

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