Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-141
Main Title: Hydrogeochemische Untersuchungen und Bestimmung der exothermen Reaktion in Sedimenten im Tagebau Witznitz-Sachsen: ein Versuch der Erkennung von Eisendisulfidverwitterungsprozessen in Kippen
Translated Title: Hydrogeochemical analysis and determination of exothermic reactions in sediments of the open cast Witznitz-Saxonia: an approximation to determinate the iron disulfphide oxidation in dumps
Author(s): Afonso-Cortes, Ilka-Maria
Advisor(s): Tröger, Uwe
Granting Institution: Technische Universität Berlin, ehemalige Fakultät VI - Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: In der vorliegenden Arbeit wird versucht, exotherme Reaktionen im Kippenmaterial, die durch die Eisendisulfidverwitterung hervorgerufen werden, mit unterschiedlichen Methoden zu erkennen und zu korrelieren. Verwendet wurden hydrogeochemische sowie, RDA (Röntgendiffraktometrie), RFA (Röntgenfluoreszens) und DTA (Differentialthermo) Analysen als klassische Methoden. Zusätzlich wurde eine Interpretation der Thermalkanäle einer Szene, die mit einem DAIS Sensor aufgezeichnet wurde, verwendet, wie Messungen mit dem Strahlungsthermometer. Das Untersuchungsgebiet umfasst den ehemaligen Braunkohletagebau Witznitz II, der geologisch zum Weißelsterbecken und zur Leipzi-ger Tieflandsbucht gehört und etwa 5 km nördlich der Stadt Borna liegt. Die endgültige Stillegung des Tagebaues Witznitz erfolgte in den Jahren 1991 bis 1993. Insgesamt wurden ca. 257 Mio. t Braunkohle gefördert. Die verbliebenen Hohlformen des Tagebaus werden mit dem aufsteigenden Grundwasser und Zusatzwasser bis zum Jahr 2008 gefüllt. Der Restlochsee Kahnsdorf ist bereits während der Auf-nahme teilgefüllt gewesen. Die hydrogeochemischen Analysen zeigen mit Ausnahme der Proben aus den Vorfeldbrunnen, den Vorflutern Pleiße und Whyra, deutliche Merkmale der Eisensulfidverwitte-rung. Hierzu zählen die Grundwasserproben des Hangaustrittswassers und das Wasser aus dem Rest-lochsee Kahnsdorf. Allen beeinflussten Proben sind ein niedriger pH, hohe elektrische Leitfähigkeiten, sehr hohe Sulfat, Eisen-, Mangan-, Aluminiumionen gemeinsam und die für diesen pH typischen Schwermetalle, die im reduzierenden Milieu einst mit abgelagert wurden. Die Ergebnisse können gut den Materialien zugeordnet werden. Die Differentialthermoanalyse, die mit allen Proben, die aus ver-schiedenen Teufen bis zu einem Meter Tiefe aus den westlichen und östlichen Böschungsbereichen des Restlochsees Kahnsdorf genommen wurden, durchgeführt wurde, weist für fünf Proben (alle stammen aus einer Tiefe > 50 cm) auf exotherme Reaktionen hin. Bei drei Proben können die exo-thermen Reaktionen auf Eisendisulfidverwitterung zurückgeführt werden. Die RDA-und RFA-Analytik bestätigte für zwei Proben die Anwesenheit von Pyrit, für sechs Proben Jarosit, eine Mineral-neubildung, die bei der Eisendisulfidverwitterung entsteht. Eine Probe enthielt Gips, die Mineralneu-bildung, die den Abschluss der Eisendisulfidverwitterung bildet. Dies macht deutlich, daß in weiten Bereich der Kippen die Umsetzungsprozesse im oberen Bereich weitestgehend abgeschlossen sind. Die Messungen der Oberflächentemperatur der Sedimente mit dem Strahlungsthermometer zeigen auf der westlichen Böschung des Restlochsees Kahnsdorf keine Anomalien, die auf exotherme Prozesse schließen ließen, die von der Eisendisulfidverwitterung herrühren könnten. Hingegen zeigt die östliche Böschung eine positive Temperaturveränderung von der Böschungsschulter bis zum Uferbereich, die auch in 15 cm Tiefe bestehen bleibt. Die höchsten Temperaturen werden nahe zur Grundwasserober-fläche gemessen, was ein Hinweis auf einen exothermen Vorgang sein könnte. Eine sehr gute Korrela-tion besteht zwischen den Seewasseroberflächentemperaturen, die mit dem DAIS 7915 Sensor berech-net wurden und den Strahlungsthermometermessergebnissen. Die Korrelation, die zwischen den ge-messenen Bodenoberflächentemperaturen der beiden Messsysteme besteht, kann als gut bezeichnet werden. Die Thermalklassifizierung der DAIS 7915 Daten zeigt keine Korrelation mit den Tempera-turen, die der Eisensulfidverwitterung an den Stellen, wo eine exotherme Reaktion stattfand, zuzuord-nen sind. Die Methode, wie sie hier angewendet wurde, ist nicht für einen entsprechenden Nachweis exothermer Reaktionen geeignet. Die Daten für die notwendigen Korrekturen sind in der Praxis für die zu messende Lokalität nicht zu erhalten. Die hier angewendeten Methoden führten nur teilweise zum Erfolg. Für eine praktische Aufnahme, die auch ökonomisch machbar erscheint, hat sich die hydroge-ochemische Analyse im Verbund mit der RDA und den Kippensubstratkarten erwiesen. Durch pH-und Leitfähigkeitsmessungen kann über die Kippenabläufe ein Grundzustand beschrieben werden, der es ermöglicht, ergänzt durch die mineralogische Bestandsaufnahme, zu bestimmen, wie viel Material bereits verwittert ist. Diese Methodenkombination kann erfolgreich für die Rehabilitation von Kippen im Braunkohletagebau eingesetzt werden.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-458
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/438
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-141
Exam Date: 15-Dec-2000
Issue Date: 2-May-2001
Date Available: 2-May-2001
DDC Class: 550 Geowissenschaften
Subject(s): Differential thermal analysis
Hydrogeochemistry
Iron disulphide oxidation
Remote sensing
Usage rights: Terms of German Copyright Law
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 6 Planen Bauen Umwelt » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dokument_49.pdf22.62 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.