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Von Menschen und strahlender Materie

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Ein Endlager für radioktives Material ist in Graniten in Bayern, Thüringen und Sachsen auf der Basis der vorliegenden geowissenschaftlichen Daten möglich.

Von Menschen und strahlender Materie
Die Einrichtung eines Endlagers in Deutschland ist notwendig. Wir haben die radioaktiven Rückstände produziert und alle haben diese Energieform genutzt.  Die natürlichen Gegebenheiten, d.h. die unterschiedliche Verteilung der potentiellen Endlager-Trägergesteine Ton, Salz und Kristallin-Gesteine zwingt zu einer Suche in bestimmten Gebieten in Deutschland, wo diese Gesteine in geeigneter Form anstehen. Eine Umschichtung von Gesteinseinheiten entsprechend der politischen Farbenlehre von Menschenhand  ist nicht möglich  und ein  Auswahlverfahren eines Endlagerstandortes im Rahmen einer Volksbefragung ist unrealistisch. Vor diesem Hintergrund sind die z.T. populistischen Äußerungen von Angehörigen aus der Parteienlandschaft, von Vertretern aus Verbänden und Bürgerinitiativen nur sehr schwer nachvollziehbar. Ihre Argumente lassen sich auf ein einfaches Ergebnis reduzieren: „Heiliger St. Florian verschon  mein Haus zünd andere an“.  

Aufklärung tut not.

Ich habe in einer Bundesbehörde als Rohstoffgeologe mit Schwerpunkt auf dem Sektor mineralische Rohstoffe gearbeitet, davon sechs Jahre als Urangeologe und –mineraloge über- und untertage und mich mit Urankonzentrationsprozessen und der Entstehung von Uranlagerstätten in Deutschland, dem europäischen Ausland, Australien und Afrika beschäftigt. Zusammen mit Kollegen bearbeitete ich u.a. eine der größten Tiefbohrungen im Bereich des geplanten Endlagers Gorleben.  
Die folgenden Ausführungen konzentrieren sich jedoch ausschließlich auf die Rolle des Granits als Endlagerlithologie in Nordostbayern. Dies ist auch meine Heimat, wo meine Wurzeln und der Ausgangspunkt für meine Berufswahl liegen.
Ein bekannter Journalist brachte mit einer Interview-Anfrage zur Endlagerung die Sache ins Rollen. Ich sagte zu. Wer A sagt muss auch B sagen;  mit anderen Worten, wer  eine Aussage macht, muss auch Begründungen liefern  und versuchen Aufklärungsarbeit zu leisten, besonders dann, wenn sich besorgte Bürger auf einen solchen Zeitungsartikel hin zu Wort melden, aber eine detaillierte Stellungnahme in den Medien nicht möglich ist.
Dass Menschen die Atomenergie als unheimlich empfinden, kann ich durchaus verstehen. Als ich das erste Mal (1979) im Kübel in der Oberpfalz in einen Untersuchungs-Schacht einfuhr, war mir auch nicht sehr wohl. Die Gamma-Strahlung merkt man nicht, man ahnt sie nur beim Blick auf das Messgerät, und Radon riecht man nicht und die Alpha-Strahlendosis ist schwer zu ermitteln. Einige Monate später mussten einige Untertagestrecken einer in Stilllegung befindlichen Uran-Grube nachkartiert werden. Die Grube war bereits auf den tieferen Sohlen geflutet, das Wasser stieg und die Bewetterung war ausgebaut. Um die Strahlenexposition und die Radonaufnahme, der „working level“ war bereits sehr weit überschritten,  zu minimieren, fragte ich einen meiner Kollegen, ob er mir helfen könne, diese Aufgabe schnell und zufriedenstellend durchzuführen. Ohne zu zögern sagte er zu und unterstützte mich bei meiner mehrtägigen Untertagearbeit.
Waren die Menschen damals anders?
Die geowissenschaftlichen Gegebenheiten kann man nicht ändern und die radiophysikalischen Gesetzmäßigkeiten kann man nicht außer Kraft setzen. Man kann jedoch die Menschen über die geologischen Verhältnisse aufklären und Strömungen, die Geist und Glaube und das daraus resultierende Pflichtbewusstsein negieren, entgegenwirken.

Vier Fragenkomplexe  sollen zum Nachdenken anregen. Eine Festlegung auf einen Standort kann nur nach weitergehenden Untersuchungen erfolgen, wie dies in Gorleben geschehen ist.

Vier Fragen zur Atommüll-Endlagerung

Die Ausgangslage- Endlager im Granit
Schweden richtet nach Untersuchungen der geologischen Eignung ein Atommüll-Endlager im Granit unter der Ortschaft Forsmark, das auf einer Halbinsel in der Ostsee liegt, ein. Ab 2020 soll die Beschickung mit Brennstäben in Kupferkapseln in dem ca. 500 m  im Kristallgestein liegenden Endlager beginnen. Die Barrierewirkung wird durch eingebrachten Bentonit erhöht (in Bayern  liegen große im Abbau stehende Bentonitlagerstätten im Alpenvorland), der in Verein mit den Kupferkapseln eine Dichtigkeit gegen Wasser herstellen soll.
Finnland fährt bereits Stollen im Grundgebirge der Halbinsel von Olkiluoto auf, um dort radioaktive Rückstände für 100 000 Jahre sicher zu verwahren.
Und was tut  Deutschland? Hier üben sich die Landesfürsten parteiübergreifend in der bekannten Rhetorik „ Right or wrong, my Ländle.“ Während frühere staatliche geologische Dienste im Auftrage der Herrschenden in ihrem Arbeitsgebiet  nach Kohle und Eisen suchten, um die Industriealisierung voranzutreiben, setzen die heutigen Landesherren ihre staatlichen geologischen Stellen zur Endlagerverhütung ein. Mir ist kein Ministerpräsident in Deutschland bekannt, der über eine geowissenschaftliche Grundausbildung verfügt, die ihn befähigen würde Ausschlusskriterien für ein Endlager zu erarbeiten.  

1. Die Tiefenlage granitischer Gesteine in Oberfranken
In Oberfranken sind zwei Granitareale vorhanden, die man bei der Endlagersuche geowissenschaftlich in Betracht ziehen sollte. Die großen Granite des Fichtelgebirges zwischen Bischofsgrün und Skalna (Tschechische Republik) haben im Osten Anschluss an die westsächsischen Granite im Erzgebirge, östlich des „Ascher Zipfels“. Das kleinere Granitareal von Sparnberg-Pottiga liegt etwas isoliert beiderseits der Saale auf  bayerischem als auch thüringischem Gebiet. Er  tritt nicht zutage.  Die obersten Teile dieses Zinn-Granits wurden bereits zu DDR-Zeiten zwischen 261 m und 516 m erbohrt. Sie liegen nahe der BAB 9, dort wo die „Brücke der Deutschen Einheit“ das Saaletal überspannt.  Es soll sich um einen annähernd viereckigen Granit mit 8 km Seitenlänge handeln. Auf bayerischer Seite ist der Kontakthof, d.h. die „thermisch verhärteten Dachgesteine“ dieses Granits bei Tiefengrün auskartiert worden. Der Granit ist verantwortlich für die Zinnvererzungen bei Unterkemlas, Gottsmannsgrün, am Büchig  und Rudolfstein, die dieser Granit wahrscheinlich auch unterlagert. Umfangreiche flach-geophysikalische und lagerstättenkundliche Untersuchungen wurden von einer deutschen Bergbaufirma noch vor der Wende auf Zinn, Wolfram und Gold durchgeführt. Hinsichtlich des Granit-Überdeckungs-Verhältnisses erfüllt dieses Zielgebiet die Endlagervoraussetzungen.
Im Fichtelgebirge kann die Verbreitung des Granits nur mit Hilfe geophysikalischer /gravimetrischer Daten unter Nebengesteinsbedeckung ermittelt werden. Ihre Form ist sowohl stockförmig als auch scheibenförmig. Im gesamten Bereich des Fichtelgebirges lässt sich ein Randsaum um die Granite feststellen, wo diese  von Nebengestein überdeckt werden. Zwischen Großem Kornberg und Selb ist eine größere Erstreckung des Granits unter Gneis zu erwarten. Nach SW zu wird dieses Areal zwischen Waldstein-Epprechtstein und Weißenstadt jedoch schmäler. Außerdem liegt dieses Gebiet in der stark von Myloniten (zerbrochene Gesteine) und Episyeniten (poröse Skelettgranite) geprägten Zone von Großschloppen-Hebanz, die auf Grund ungünstiger Gesteins-Merkmale ausscheidet. Auf der Südostseite des Fichtelgebirgsgranits zwischen Arzberg und der Landesgrenze bei Hohenberg a.d. Eger sind größere Mächtigkeiten des Granits unter Gneis angezeigt.

2. Die Klüftung und Barrieren im Granit
Die Granite im nordostbayerischen Grundgebirge (Fichtelgebirge, Oberpfälzer und Bayerischen Wald) werden von Kluftsystemen durchsetzt, die aus Quer-, Längs- und Lagerklüften bestehen. Auch die schwedischen und finnischen Granite haben Klüfte. Häufig sind es subhorizontale Lagerklüfte, die den zwiebelschalenartigen Aufbau und die kuppelartige Form der Granite widerspiegeln. Sie liegen quer zu auf- oder absteigenden Wässern.  Diese Klüfte können offen, geschlossen oder versiegelt sein. Die Klüftigkeit nimmt normalerweise nach der Tiefe hin ab. Dies lässt sich auch geophysikalisch nachweisen.  Zirkulierende Wässer lösen nicht nur Gesteinsmaterial im Granit, sondern sie tragen auch zur Versiegelung von Klüften, meistens mit Tonmineralien bei. Zahlreiche Klüfte im Granit sind mit dem grünen Eisen-Smektit Nontronit belegt, der zu der Tonmineralgruppe gehört, die die Bentonitlagerstätten im Alpenvorland aufbaut und zu den Mineralien zählt, die die höchste Kation-Austauschfähigkeit aufweisen (vgl. schwedisches Endlager).  Kaolinit, der z.B. bei Tirschenreuth aus dem Granit gewonnen wird,  hat ein geringeres Absorptionsvermögen als Smektite mit ihrem ausgeprägten Quellvermögen. Die Smektite sind weithin als Barrierebildner bekannt (siehe Vorwort).  Wer die Brüchigkeit der Granite als Ausschlusskriterium ins Feld führt, muss vor allem die Kluftweite, die Klufthäufigkeit,  und - Füllung, sowie die Veränderung zur Tiefe hin und das Einfallen berücksichtigen. Brüche im Gestein allgemein als Ausschlusskriterium zu bezeichnen geht an der geologischen Realität vorbei, da alle Gesteine solche Merkmale aufweisen und Fluide auch im großer Tiefe (siehe unten KTB) zirkulieren können.   Die regelmäßige  Klüftung im Granit ist das Ergebnis der Platznahme und des Abkühlungsverhaltens der Granitschmelze und nicht Ausdruck einer Fernwirkung, etwa der Alpen. Die tiefste Bohrung im Fichtelgebirge bei Weißenstadt stand bis 1835 m im Granit unterschiedlicher Klüftigkeit, die in diesem Bereichen nicht überrascht. Das Areal gehört zur Region Hebanz-Großschloppen, wo bereits während der Uranexploration die sogenannten porösen Episyenite oder Skelettgranite in Bohrungen und in der Uran-Grube Christa selbst angetroffen wurden, weshalb dieser Granit-Bereich als Endlagerbereich ausgeschlossen werden kann.
Die tiefste Uranbohrung, die noch vor Beginn des Kontinentalen Tiefbohrprojektes (KTB) abgeteuft wurde, ist die Bohrung Hö I/ 80 bei Poppenreuth in der nördlichen Oberpfalz. Die Bohrung hatte eine Endteufe von 925,30 m und traf im Bohrlochtiefsten auf eine Serpentinit-Kalksilikat-Abfolge mit Scheelit (Wolframerzmineral). Sie wurde mit Bundeszuschüssen in Höhe von ca. 300 000 DM gefördert, jedoch nie wissenschaftlich ausgewertet, sondern „endgelagert“. Bei ihrer Planung wurden gravierende Fehler durch den für die Region zuständigen Geologen gemacht und beide Zielsetzungen konnten nicht erfüllt werden. Es wurde weder die Tiefenerstreckung der nahen Uranvererzung gefunden, noch der in 1000 m Tiefe erwartete Granitpluton angebohrt. Die Bohrung durchörterte eine Wechsellagerung von Glimmerschiefern/ Glimmergneisen mit hellen silikatreichen Mobilisaten und Granitoiden/Pegmatoiden, die im tiefsten Bereich fast flach lagern. Nach eigener Kernbemusterung und Probennahme waren rein makroskopisch keine Gesteinsveränderungen erkennbar, die auf geologisch junge physikalische oder chemische Veränderungen hindeuten könnten. Die Bohrung steht ca. 5 km südlich des jüngsten vulkanischen Ereignisses in Bayern, bei Neualbenreuth, jedoch getrennt durch eine tiefreichende Störungszone in einer anderen geodynamischen Gesteins-Einheit.  Die Bohrung Hö I/80 wurde nicht in das Vorbohrprogamm des KTB´s zur Ermittlung der geothermischen Verhältnisse in dieser Region einbezogen. Man verließ sich auf mehrere ca. 100 m tiefe Kurzbohrungen rund um den geplanten Bohrplatz und man war verlassen wie die Ergebnisse deutlich machten.  Auch dort wurden die technischen und wissenschaftlichen Ziele nicht erreicht (ich war in der Projektleitung des KTBs).
Ohne weitere lithologische Untersuchungen vorwegzunehmen kann man folgende Aussage treffen. Der endlagertechnologische Begriff „Granit“ sollte weiter gefasst werden. Eine Wechsellagerung von  kieselsäurereichen und kieselsäurearmen Kristallingesteinen im Zehnermeter-Bereich, wie im Fall Hö I/80 durchbohrt, kann auf mechanische und chemische Beeinflussung, wenn sie auftreten sollten, besser reagieren als ein „monolithischer“ Gesteinskörper (siehe dazu die weiteren Ausführungen und Fallbeispiele in diesem Text).

3. Bruchzonen, Vulkanismus  und  Erdbeben
Die Klüfte sind gewissermaßen die kleinen Brüder der Störungszonen. Die markanteste dieser Art in Nordbayern stellt die Fränkische Linie dar, die jeder Leser schon einmal an der „Schiefen Ebene“ mit dem Auto gequert haben dürfte. Bei Berneck-Wirsberg versetzt sie die Gesteine um ca. 1000 m, bei   Weiden um ca. 2300 m und in der Verlängerung der NE-SW Achse des Fichtelgebirges (!) bei Weidenberg geht der Verschiebungs-Betrag auf wenige Zehner Meter zurück (Kippschollenkreuz). Bewegungen in dieser Zone lassen sich bereits in Gesteinen des Stockheimer Kohle-Beckens  bei Kronach vor ca. 290 Mio. Jahren nachweisen. Bei Parkstein/ Opf. fällt die Fränkische Linie als  Überschiebung, mit ca. 35 ° nach Nordosten unter das Grundgebirge ein. Dort, wo die Störung zutage austritt findet man starke Verkieselungen, die auf einen plombierenden Effekt hindeuten. Die Verbindung zum ca. 10 km entfernten KTB ist rein hypothetisch. Man kann die im KTB (Kontinentalen Tiefbohrprojekt) gewonnen Fluid-Daten weder auf das oberflächennahe Grundwassersystem, noch die Daten als Ganzes  auf das Fichtelgebirge übertragen, da es sich um zwei geodynamisch unterschiedliche Einheiten handelt, die durch die W-E-streichend Linie von Erbendorf getrennt werden. Es wäre so, als ob man die Verhältnisse im Oberrheintalgraben oder an der San-Andreas Fault in San Francisco zu Vergleichszwecken heranziehen würde.  Dabei schnitte das Fichtelgebirge noch relativ gut ab. Es gibt weitere solche E-W-Störungen im Grundgebirge, z.B. die Eger- oder die Luhe-Störungszone, die alle etwa parallel zum Fichtelgebirgs-Streichen verlaufen. Man versucht, wie bereits erwähnt, das existierende Störungs- und Kluftmuster mit dem Fernschub der Alpen in Verbindung zu bringen, die vor ca. 30 bis 35 Mio. Jahren ihre letzte große Faltung erfuhren und dies als Argument gegen die Errichtung eines unterirdischen Endlagers vorzubringen. Einige strukturgeologische Beispiele vermitteln jedoch ein ganz anderes Bild. Während der verheerenden Erdbeben in Friaul-Julisch-Venetien, in Italien, wurde keines der unmittelbar nördlich gelegenen großen Blei-Zink-Bergwerke in den österreichischen und slowenischen Alpen in Mitleidenschaft gezogen. Kein Stein fiel untertage aus der Firste der Strecken. Warum ? Die  periadriatische  Linie, eine tiefreichende zentralalpine Störungszone mit Ost-West-Verlauf, wirkte als „Stoßdämpfer“. Als die Briten die Insel Helgoland am 18.4.1947 mit der größten aller nicht-nuklearen Sprengungen für immer von der Wasseroberfläche der Nordsee wegsprengen wollten, war das Ergebnis für sie nicht zufriedenstellend. Der Materialwechsel von Ton- und Sandstein im Inselsockel hatte eine dämpfende Wirkung auf die Druckwelle der Explosion.  Die Stollen, Schutzräume und Treppenaufgänge der unterirdischen Luftschutzbauten, die sich gewissermaßen am „Ground Zero“ befanden, sind heute noch für Besucher vom Oberland der Insel aus begehbar. Die Erbauer der Alhambra in Granada waren bereits schlauer als manche heutigen Ingenieure und wussten, wie man Erdbebensicherheit herstellt. Sie bauten Bleiplättchen in die tragenden Säulen ein. Man kann somit das tektonische Schollenmuster und die bunte Gesteinsvielfalt im nordostbayerischen Grundgebirge auch anders betrachten und durchaus auch als ein Positivum für ein Endlager werten.

4. Von der Natur lernen: Die Uranlagerstätten ein natürliches Endlagerfallbeispiel
Ein Endlager stellt nach den involvierten Stellen in Deutschland eine Lokation dar, wo von Menschen Hand generierte radioaktive Stoffe sicher für einen Zeitraum von 1 Mio. Jahre verwahrt werden sollen. Langzeitversuche dieser Art von Menschenhand durchgeführt gibt es nicht. Man muss sich in der Natur umsehen. Man braucht jedoch nicht nach Oklo in Gabun fliegen, wo ein „natürlicher Kernreaktor“ von 2 Mrd. bis 1.5 Mrd. Jahren vor unserer Zeitrechnung „Atom-Energie“ erzeugte und dabei 4 Tonnen Plutonium hinterließ. Im Fichtelgebirge und im benachbarten Erzgebirge wurden vor 300 Mio. Jahren von der „Natur“ Uranpecherze durch heiße wässrige Lösungen auf Gangspalten konzentriert oder anders ausgedrückt „endgelagert“.  Das tiefste deutsche (1800 m Teufe) und größte Uran-Gang-Bergwerk der Welt  lag 50 km NE von Plauen bei Hartenstein. Das Grubengebäude wird von  einem Granit unterteuft. Mineralogisch ähnliche aber wirtschaftlich weit weniger bedeutende Vorkommen befinden sich auch in Nordbayern. Das radioaktive Uranpecherz lässt sich hinsichtlich Alter und Umlagerung mittels Uran- und Blei-Isotopen sehr gut untersuchen und Umlagerungen lassen sich präzise bis in die jüngste geologische Vergangenheit  über das Uran-Gleichgewicht feststellen. Neben den reichen schwarzen Uranpecherzen gibt es die ärmeren Urangelberze, die am Rudolfstein bergmännisch untersucht wurden. Diese Urangelberze entstanden durch die Verwitterung, durch Regen- und Grundwasser, unter einem der heutigen zentralafrikanischen Savanne vergleichbaren Klima. Die Urangelberze basieren auf  Uran aus den verwitterten Graniten des Fichtelgebirges (max. 17 Gramm Uran pro Tonne Granit), deren Reste wir auf der Luisenburg oder am Waldstein, wo die großen „Wollsäcke“ sich auftürmen, bestaunen können.  Am Rudolfstein haben sich  die Urangelberze  vor ca. 8,4 Mio. Jahren in einer Tiefe von 150 bis 200m unter der heutigen Oberfläche gebildet. In Großschloppen sind die jüngsten Urangelberze 1,75 Mio. Jahre alt bis zu einer Tiefe von 100 m anzutreffen. Die mir zugänglichen Daten der radiometrischen Altersdatierungen und die Resultate aus den Uran-Gleichgewichtsuntersuchungen an Uranerzen und - mineralisationen lassen keine Hinweise auf eine Beziehung zu thermischen oder strukturellen Ereignissen in der Region erkennen.
Im Zeitraum von 300 bis 8 Mio. Jahren vor unserer Zeitrechnung, d.h. von der Erstablagerung oder „natürlichen Endlagerung“ der Uranschwarzerze bis hin zur  Umlagerung oder Entstehung der Urangelberze, war u.a. die beschriebene Bruchzone der „Fränkische Linie“ aktiv, es sank der Egergraben vor etwa 25 Mio. Jahre ein. Der Parkstein-Vulkan brach aus und seine Artgenossen beiderseits der bayerisch-böhmischen Grenze ergossen im gleichen Zeitraum ihre Laven  über Nordbayern. Keine der zahlreichen kleinen und großen Uranmineralisationen in Nordbayern und dem angrenzenden Erzgebirge weist jedoch eine Veränderung auf, die mit einem dieser geologischen Prozesse, im Bereich Vulkanismus und Bruchtektonik chronologisch korrelierbar ist.

Zusammenfassung
Die vier Punkte nehmen zwar direkten Bezug zu einer speziellen Region, sie sind jedoch so allgemein gefasst, dass sie auch auf andere Kristallinkomplexe in Süddeutschland angewendet werden können. Keine der Aussagen  stellt  eine Festlegung für eine Region dar, sondern sie dienen lediglich dazu wiederholte Vorbehalte, in einen Bezug zur geologischen Wirklichkeit zu stellen. Wenn das Wasser z.B. im Bergwerk steigt oder eine Entscheidung bezüglich einer Strahlen-Therapie ansteht, muss man eine Entscheidung treffen. Eine On-line-Umfrage  schließt sich aus.  Der Koalitionär der Regierung ist in diesem Fall nicht das Volk, sondern der Experte.
Man sollte vor allem nicht mit unrealistischen, um nicht zu sagen überheblichen,  Forderungen der Natur gegenübertreten (vgl. dazu auch die Klimadiskussion), um ein Endlager zu verhindern, sondern die natürlichen Prozesse mit Verstand interpretieren und einen geeigneten Endlagerstandort suchen. Bei allen Fragen der Erd- und Raumwissenschaften zählt der Feldbefund. Das am Computer erarbeitete Modell steht und fällt mit der jeder Untersuchungen vorangehenden Probennahme und Datenerfassung.  

Mit herzlichem Glückauf !
Harald G. Dill


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