Geo3D-Oder - Geologisches 3D-Modell der oberen Grundwasserleiter im Oder-Einzugsgebiet von Brandenburg

Land / Region: Brandenburg

Projektanfang: 01.04.2021

Projektende: 31.03.2025

Projektstand: 15.05.2024

Wissenschaftliche Prognosen zur Klimaentwicklung weisen auf eine zunehmende Beeinträchtigung des Wasserhaushalts mit einem großflächigen Absinken der Grundwasserstände in weiten Teilen Ostdeutschlands hin. Die drei in Brandenburg entlang der Oder gelegenen Teil-Einzugsgebiete Mittlere Oder, Oderbruch und Untere Oder bis zur Mündung der Neiße eignen sich als exemplarisches Untersuchungsgebiet für diesbezügliche Fragestellungen aufgrund von Flächengröße sowie regionaltypischer Strömungsverhältnisse für das oberflächennahe Grundwasser mit den Strukturelementen glaziale Hochflächen, ausgedehnte Niederungen der Urstromtäler und Hauptvorfluter.

Synergien ergeben sich mit dem neu gegründeten Forschungs- und Entwicklungszentrums Bergbaufolgen (FEZB) der BGR in Cottbus sowie mit Ergebnissen in einem Teilgebiet der Projekte HOVER / TACTIC aus dem GeoERA-Verbundprojekt (Establishing the European Geological Surveys Research Area to deliver a Geological Service for Europe).

Ausschnitt aus einer Horizontkarte der LKQ 50 Quelle: LBGR

In einem ersten Schritt wird ein geologisches 3D-Modell der wasserwirtschaftlich relevanten oberen Grundwasserleiter bis einschließlich der Ablagerungen der jüngsten elstereiszeitlichen Grundmoräne erstellt. Dieses Strukturmodell basiert im Wesentlichen auf Daten aus dem Lithofazies-Kartenwerk Quartär 1:50.000 der DDR (LKQ 50). Zusätzlich zu den bei Projektbeginn bereits vorliegenden Daten des Geologischen Dienstes von Brandenburg, dem Landesamt für Bergbau, Geologie und Rohstoffe (LBGR), für vier Kartenblätter wurden von der BGR Inhalte von acht Kartenblättern digitalisiert. Die LKQ 50 stellt mit einem hohen Detailgrad die Verbreitung und Tiefenlage der unterschiedlichen kalt- und warmzeitlichen Ablagerungen dar. Die Schichtteufen können dabei aus den Isohypsen der Schichtunterkanten, der Stratifizierung einer Vielzahl von lithologischen Profilen und den großteils beigefügten Profilschnitten abgeleitet werden. Wenngleich die Inhalte des Kartenwerks in Teilen nicht mehr dem gegenwärtigen geologischen Kenntnisstand entsprechen, wird anhand des reichen Fundus an Informationen ein 3D-Modell des geologischen Untergrunds aus der LKQ 50 entwickelt, das nachfolgend anhand weiterer Unterlagen in lückenhaften Bereichen ergänzt und gegebenenfalls auch anhand neuerer Erkenntnisse aktualisiert werden kann. Als zusätzliche Materialien für die Konstruktion der Schichthorizonte können etwa die Hydrogeologische Karte der DDR 1:50.000 (HK 50 DDR) oder Schichtenverzeichnisse aus der Bohrdatenbank von Brandenburg dienen.

Modellhorizonte sind die grundwasserhemmenden Schichten von Grundmoränen und bindigen glazilimnischen sowie warmzeitlichen Sedimenten einschließlich der großflächig verbreiteten, holozänen Auenlehme. Alle verbleibenden Zwischenräume werden undifferenziert als die darzustellenden Grundwasserleiter interpretiert.

Auszug aus dem 3D-Modellentwurf des Teilgebiets "Mittlere Oder" mit einer Darstellung der Grundmoränen (40-fach überhöht); Lila = Weichsel 1, Orange = Saale 3, Grün = Saale 2, Blau = Saale 1, Gelb = Elster 2 Auszug aus dem 3D-Modellentwurf des Teilgebiets "Mittlere Oder" mit einer Darstellung der Grundmoränen (40-fach überhöht); Lila = Weichsel 1, Orange = Saale 3, Grün = Saale 2, Blau = Saale 1, Gelb = Elster 2 Quelle: BGR

Für die 3D-Modellierung wird das Programm SKUA-GOCAD bzw. Aspen SKUA eingesetzt. Eine besondere Anforderung im Modellaufbau stellen dabei die mitunter sehr geringen vertikalen Schichtmächtigkeiten von oftmals nur wenigen Metern in Relation zu der großen flächenhaften Ausdehnung des Projektgebiets mit über 2700 km² dar. Außerdem weisen die Schichtmächtigkeiten eine hohe kleinräumige Variabilität auf, wobei die ermittelten Angaben zur Schichtteufe in der Fläche unregelmäßig verteilt sind und mitunter größere Lücken aufweisen.

Zuerst wurde ein 3D-Modell für das Pilot-Einzugsgebiet "Mittlere Oder" erstellt, welches nach Fertigstellung mit einem Modell der beiden weiteren Teil-Einzugsgebiete zu einem Gesamtergebnis kombiniert werden soll. Das Strukturmodell "Mittlere Oder" kann über den 3D-Viewer der BGR visualisiert und als Datensatz heruntergeladen werden, jedoch bislang noch ohne den in der Oderniederung anstehenden Auenlehm. Die Vorgehensweise bei der Modellierung ist in einem Zwischenbericht erläutert. Die Arbeiten erfolgen in Kooperation mit dem LBGR.

Daten: