Wenn riesige Mengen Meerwasser verdunsten

Steinsalz ist international aufgrund seiner günstigen Eigenschaften als geeignetes Endlagermedium für radioaktive Abfälle anerkannt. An der Entstehung des Norddeutschen Beckens, in der auch der Salzstock von Gorleben liegt, lässt sich zeigen, wie Steinsalz entsteht und welche Konsequenzen sich daraus für eine mögliche Nutzung als Endlager ergeben.

Die Steinsalzvorkommen, „marine Evaporite“ genannt, im Norddeutschen Becken sind vor ca. 250 Millionen Jahren im erdgeschichtlichen Zeitalter des Perm entstanden. Im späten Perm, dem sogenannten Zechstein, geprägt von einem warmen, sehr trockenen und ariden Klima, hinterließ die Verdunstung von Meerwasser riesige Mengen von Salzen. Dabei kristallisierten die im Meerwasser enthaltenen chemischen Verbindungen in der Reihenfolge ihrer Löslichkeit. Es bildeten sich eine Gesteinsformation mit einer charakteristischen Schichtenfolge, die überwiegend aus Steinsalz aber auch Kalisalzen, Anhydrit, Karbonat- und Tongesteinen besteht.

Barrentheorie erklärt Entstehung von Salzlagerstätten

Salze machen nur 3,5 Prozent der Masse von Meerwasser aus. Rein rechnerisch wäre also für eine 100 m mächtige Evaporitschicht die Verdunstung einer ca. 3 km hohen Wassersäule nötig. Die Entstehung der Salzschichten im norddeutschen Raum mit einer Mächtigkeit von bis zu 1500 m lässt sich mit der bereits 1877 vom deutschen Geologen Carl Christian Ochsenius vorgestellten und mit einigen Modifikationen bis heute gültigen so genannten Barren- oder auch Schwellentheorie so erklären:

Das damalige seichte Zechsteinmeer war nur über eine Schwelle (den „Barren“) im Nordwesten mit dem offenen Ozean verbunden. Durch Verdunstung erhöhte sich die Konzentration des Salzes immer mehr. Bei Erreichen der Sättigungsgrenzen fielen dann zunächst die schwer löslichen Salze aus und setzten sich am Boden ab. Es kristallisierten zunächst Karbonate und Anhydrite, dann wurden Steinsalz und Kalisalze ausgeschieden. Über die Schwelle hinweg strömte ständig frisches Meerwasser nach, so konnten sich Salze auch in größeren Mächtigkeiten abscheiden. Durch verschiedene tektonisch bedingte Hebungen wurde das Zechsteinmeer mehrfach vollständig vom offenen Meer abgeschnitten, wodurch sich die gesamte Salzausfällung mehrfach wiederholte.

Der Salzstock von Gorleben als Relikt eines Urzeitmeeres

Auf diese Weise vollzogen sich in einem Zeitraum von etwa 7 Millionen Jahren insgesamt sieben Zyklen. Von Bedeutung für die  wirtschaftliche Nutzung des Salzes sind hierbei die vier Hauptsalzzyklen, die zur besseren Unterscheidung die Namen der Orte tragen, in denen sie typisch ausgebildet sind: Werrafolge (Zechstein 1), Staßfurtfolge (Zechstein 2), Leinefolge (Zechstein 3) oder Allerfolge (Zechstein 4).

Im weiteren Verlauf der Erdgeschichte wurden die Evaporite des Zechsteins durch nachfolgende Ablagerungen in den Perioden der Trias (vor 205 Mio. Jahren), des Jura (vor 135 Mio. Jahren) und der Kreide (vor 65 Mio. Jahren) überlagert.

Steinsalz kann bereits bei niedrigen Druck- oder Zugbeanspruchungen plastisch verformt werden. Zudem ist es leichter als das es umgebene Gestein. Diese Eigenschaften führen dazu, dass das Salz aufsteigt und die für die Norddeutsche Tiefebene so typischen Salzstöcke bildet. Die Abbildung stellt diesen Prozess für den Salzstock Gorleben dar.

Während des Aufstieges werden die ursprünglich horizontal liegenden Schichten oft stark verfaltet. Durch eine genaue Bewertung der Entwicklung der den Salzstock umgebenden Gesteinsschichten lassen sich der zeitliche Ablauf aber insbesondere auch die Hebungsraten eines Salzstockes ermitteln.

Steinsalz – Beeindruckende physikalische Eigenschaften

Durch das plastische Verhalten des Steinsalzes (Konvergenz) würden eingelagerte radioaktive Abfälle nach kurzer Zeit vollständig durch das Salz eingeschlossen und versiegelt sein.

Es ist daher wichtig, bereits bei der Erkundung alle Faktoren zu untersuchen, die den Mechanismus des Salzaufstiegs, die Stabilität und die Integrität des ausgewählten Salzstockes in den vergangenen Jahrmillionen beeinflusst haben und in Zukunft beeinflussen könnten. Auf der Grundlage dieser Daten wird es möglich sein, die zukünftige Entwicklung des Salzstockes mit eingelagerten Abfällen zu prognostizieren.

Die im Oktober 2010 wieder aufgenommenen Erkundungsarbeiten am Salzstock Gorleben mussten aufgrund einer Klage gegen die Verlängerung des Hauptbetriebsplans im November 2012 eingestellt werden. Mit Inkrafttreten des Standortauswahlgesetzes (StandAG) am 27.07.2013 ist die Wiederaufnahme der Erkundung erst wieder im Rahmen des Auswahlverfahrens zulässig.