4.2.3.2 Ausschlusskriterium aktive Störungszonen – Atektonische Vorgänge

Die im StandAG genannten atektonischen bzw. aseismischen Vorgänge sind ausgehend von ihren Entstehungsprozessen stark abweichend zu den tektonischen Störungszonen, weshalb diese hier separat behandelt werden. Gemäß § 22 Abs. 2 Nr. 2 StandAG sollen neben aktiven Störungszonen, deren Entstehung und Aktivität auf tektonische Prozesse zurückzuführen sind, auch atektonische bzw. aseismische Vorgänge betrachtet werden. Wie bei den tektonischen Störungszonen kann die Entstehung aktektonischer bzw. aseismischer Vorgänge mit einer bruchhaften Deformation der Gesteine in endlagerrelevanten Tiefen verbunden sein, wodurch die Langzeitsicherheit eines Endlagers beeinträchtig sein kann.

Der Begriff atektonisch bezeichnet in der Geologie Deformationen, welche nicht in Folge endogen (Krafteinwirkung aus dem Erdinneren heraus) bedingter tektonischer Prozesse entstanden sind. Der Begriff aseismisch bezeichnet hingegen Prozesse, in denen keine nachgewiesene seismische Aktivität in Form von Erdbeben stattgefunden hat. Im Folgenden wird aufgrund der fachlich eindeutigen Zuordnung nur noch der Begriff atektonisch verwendet. Atektonische Vorgänge sind beispielsweise Phänomene, bei denen durch Lösungsprozesse im Untergrund Hohlräume entstehen, die ab einem gewissen Ausmaß einstürzen und zum Nachbruch des überlagernden Gesteins führen. Hierbei werden Lösungsprozesse an Karbonaten (z. B. Kalksteine) als Verkarstung bezeichnet und an Salzen und Sulfaten (z. B. Gips) als Auslaugung oder Subrosion. Durch den Nachbruch der Hohlräume können Senkungen an der Erdoberfläche entstehen, wie z. B. Erdfälle oder Dolinen oder Subrosionssenken. Aber auch Deformationen in Folge von Kompaktionsprozessen von unverfestigten Sedimenten, Rutschungen durch Hanginstabilitäten und Deformationen des Untergrundes durch Gletscherüberfahrung zählen zu atektonischen Vorgängen (Murawski & Meyer 2010). Ein weiteres Beispiel für atektonische Vorgänge sind Impaktereignisse, bei denen Meteoriten auf der Erde einschlagen und dabei die Entstehung von Impaktkratern und Gesteinszertrümmerungen im Untergrund verursachen (Stück et al. 2020).

Mit Blick auf den endlagerrelevanten Bereich, der in Tiefen größer gleich 300 m unterhalb der Geländeoberkante beginnt, sind vor allem atektonische Vorgänge von Bedeutung, die in diesen Tiefen wirken. Dies sind Impaktereignisse und Senkungen oder Einstürze über Lösungshohlräumen. Aufgrund der sehr starken Krafteinwirkung von Meteoriteneinschlägen auf der Erdoberfläche können Impaktereignisse einen endlagerrelevanten Bereich vollständig zerstören.

In Deutschland sind vor ca. 14,8 Millionen Jahren (Vidal 1974; Schmieder et al. 2018) die Impaktkrater Nördlinger Ries und Steinheimer Becken mit Durchmessern von 26 km (Stöffler et al. 2013) bzw. 3,8 km (Buchner & Schmieder 2013) durch dasselbe Impaktereignis entstanden (Hüttner & Schmidt-Kaler 1999). Das Steinheimer Becken befindet sich in der Schwäbischen Alb, während das Nördlinger Ries ca. 42 km weiter nordöstlich (Buchner & Schmieder 2013) im Grenzgebiet zwischen der Schwäbischen Alb und der Fränkischen Alb liegt. Forschungsbohrungen, die den Rieskrater in den siebziger Jahren untersucht haben, zeigen stark zertrümmertes Gestein bis in 1,2 km Tiefe (Gudden 1974; Vidal 1974).

Karst- und Subrosionsprozesse können Zutrittsmöglichkeiten für Fluide schaffen und durch Verbruch von Lösungshohlräumen den endlagerrelevanten Bereich schädigen. In Deutschland gibt es eine Vielzahl an Karstgebieten, welche auf Grundlage der verkarsteten stratigraphischen (zeitliche Zuordnung) und lithologischen (Gesteinsfolge) Einheiten laut Kempe (2005) und Pfeffer (2003) in sieben Regionen unterteilt werden können:

1. Weserbergland und Umrahmung des Münsterländer Beckens, 

2. Rheinisches Schiefergebirge und der Harz,

3. Randbereiche der variszischen Gebirgsrümpfe (stark erodierte Reste einer Gebirgsbildung in der jüngeren Hälfte des Erdaltertums (vgl. Abbildung 10),

4. Gebiet zwischen Hannover, Halle und Basel,

5. Fränkische Alb,

6. Schwäbische Alb,

7. Bayerische Alpen

Einen umfassenden Überblick über zu Verkarstung neigende Gesteine, ihrer geologischen Formationszuordnung und ihrer regionalen Verbreitung in Deutschland ist in Prinz & Strauß (2011) gegeben. Die größten zusammenhängenden Karstgebiete Deutschlands und zudem auch die höhlenreichsten sind die Fränkische und die Schwäbische Alb (Kempe 2005). Nach Krawczyk et al. (2019) kommt es in Deutschland zu mehreren Hundert Erdfallereignissen pro Jahr. Die häufigsten Erdfälle, die durch Lösungsprozesse an Karbonaten entstanden sind, ereignen sich in der Paderborner Hochfläche. Eines der bekanntesten, durch Lösungsprozessen an Sulfaten ausgelösten Erdfallgebiete Deutschlands ist der Südharzer Zechsteingürtel. Subrosionsbedingte Erdfälle sind vor allem im WerraFuldaBecken durch Auslaugung von Zechsteinsalzen weit verbreitet (Prinz & Strauß 2011). In Norddeutschland liegen Erdfallgebiete meist auf Salz-Hochlagen (Krawczyk et al. 2019). Das nördliche Münsterland ist im Gebiet des „Heiligen Feldes“ durch zahlreiche Subrosionstrichter gekennzeichnet. Ursache ist hier die Auslaugung des Münder-Mergel (Oberjura-Unterkreide) (Dölling & Stritzke 2009).

Mit der zweiten konkretisierten Datenabfrage zu den Ausschlusskriterien nach § 22 StandAG im Februar 2018 hat die BGE bei den Bundes- und Landesbehörden Daten zu linearen und flächenhaften Objekten von atektonischen Vorgängen abgefragt. Ende des Jahres 2018 erfolgten weitere Nachfragen zu atektonischen Vorgängen mit Bitte um Übersendung von Daten zu nichtendogentektonisch bedingten Gesteinsdeformationen wie z. B. Senkungen und Einstürzen über Lösungshohlräumen, Rutschungen und Deformationen der Gesteine durch Gletscherwirkung. Von besonderem Interesse waren hierbei Angaben zur Aktivität und zur Entstehungstiefe dieser atektonischen Vorgänge.

Seitens der zuständigen Bundes- und Landesbehörden wurden ca. 200 000 atektonische Vorgänge deutschlandweit übermittelt. Ähnlich zu den tektonischen Störungszonen ist auch bei den atektonischen Vorgängen die Datenbasis sehr heterogen. Die Daten stammen unter anderem aus Geologischen Karten, Tektonischen Karten und Hydrogeologischen Karten. Weitere der BGE zur Verfügung gestellte Daten zu atektonischen Vorgängen basieren auf Subrosionskatastern und Publikationen und Berichten zu verschiedenen Projekten, die sich unter anderem mit der Erforschung von Verkarstungen und weiterer Geogefahren beschäftigen.

Mit Blick auf die oben bereits beschriebenen Impaktereignisse wurden der BGE keine Daten im Zuge der Datenabfragen übermittelt. Daher hat die BGE die Umrisse der Meteoritenkrater Nördlinger Ries und Steinheimer Becken direkt aus der Hydrogeologischen Karte von Bayern im Maßstab 1 : 100 000 (LfU 2019) und der Geologischen Karte von BadenWürttemberg im Maßstab 1 : 50 000 (LGRB 2015) vektorisiert.

In Vorbereitung der Umsetzung der Anwendungsmethode hat die BGE jene gelieferten Daten der Bundes- und Landesbehörden aussortiert, welche mit dem Hinweis übermittelt wurden, dass es sich um vermutete oder nicht überprüfte Angaben handelt. Mit Hilfe von Angaben zur Entstehungstiefe konnten die Daten in atektonische Vorgänge mit Entstehungstiefen größer als 300 m und kleiner als 300 m unterhalb der Geländeoberkante unterteilt werden. Dadurch wurden oberflächennahe Strukturen von den Strukturen unterschieden, die den endlagerrelevanten Bereich beeinflussen. Im Falle von übermittelten Entstehungshorizonten wurden diese mit Hilfe von 3DModellen des Untergrundes in die notwendigen Entstehungstiefen übersetzt.

Die Ermittlung von ausgeschlossenen Gebieten erfolgt für atektonische Vorgänge, deren Entstehungstiefe bzw. Einwirkungstiefe bekannt ist bzw. durch die BGE ermittelt wurde und mindestens 300 m unterhalb der Geländeoberkante liegt, analog zu tektonischen Störungszonen, indem ein Sicherheitsabstand von 1 000 m auf die jeweiligen atektonischen Vorgänge addiert wird. Der Ausschluss erfolgt für sämtliche endlagerrelevanten Tiefen, wenn Verkarstungserscheinungen in Karbonaten, Ablaugungsprozesse von flachlagernden Salzen oder Impaktereignisse (Meteoritenkrater) vorliegen. Bei Subrosionserscheinungen an Salzstöcken und Salzkissen erfolgt der Ausschluss bis zur Schichtoberseite des Salzes, da die Lösungsprozesse primär lokal und im obersten Bereich der Salzstruktur stattfinden (Buurman 2010).

Insgesamt wurden ausgeschlossene Gebiete auf Basis von 582 atektonischen Vorgängen ermittelt. Davon sind zwei auf Meteoritenkrater zurückzuführen und der Rest auf Erdfälle und Senken infolge von Lösungsprozessen. Die Darstellung der ermittelten ausgeschlossenen Gebiete für atektonische Vorgänge erfolgt in Abbildung 12.

Abbildung 12: Ausgeschlossene Gebiete nach Anwendung des Ausschlusskriteriums Aktive Störungszonen - Atektonische bzw. aseismische Vorgänge