Entwicklung von eingangslosen Höhlen in löslichen Gesteinen in tiefen Umgebungen

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Kaufmann
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510737201

Die Permeabilität in löslichen Gesteinen ändert sich mit der Zeit recht deutlich. Während die primäre Permeabilität vorgegeben wird durch den initialen Poren- und Kluftraum, wird durch das zirkulierende Wasser Material von Poren- und Kluftwandungen gelöst. Es entsteht eine sekundäre Permeabilität, die oft Größenordnungen über der primären Permeabilität liegt. Wenn die Lösungsprozesse in löslichen Gesteinen zu fokussiertem Fluss durch Klüfte führen, sprechen wir von Karst. Die Erweiterung von Klüften und Porenraum bezeichnen wir als Speläogenese. Die zeitliche Entwicklung im Karst wird durch das zirkulierende Fluid kontrolliert. Je nach Herkunft des Fluids unterscheiden wir zwischen epigener und hypogener Verkarstung. Bei ersteren erreicht das Fluid das lösliche Gestein von oberhalb der Schicht, bei letzterer von unten. Während die epigene Verkarstung inzwischen gut verstanden ist und die Literatur dominiert, hinkt das Verständnis zur hypogenen Verkarstung etwas hinterher. Ein Grund hierfür ist die eingeschränkte Zugänglichkeit hypogener Karststrukturen. Wir werden numerische Modelle entwickeln, indem wir den Durchfluss, den Transport und die Lösungschemie koppeln, um damit die zeitliche Entwicklung von mine caves, Höhlen, die durch Bergbau angeschnitten worden sind und die sich i.W. hypogen gebildet haben, untersuchen. Wir nutzen Fallbeispiele (im Wesentlichen aus dem Harz), um geeignete Geometrien und Randbedingungen abzuleiten. Wir werden uns im Wesentlichen auf zwei Aspekte konzentrieren: den Chemismus und den Wasserdurchfluß der mine caves. Mit diesem Ansatz möchten wir die Prozesse der hypogenen Verkarstung, die zur Entstehung von mine caves geführt haben, quantitativ besser verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen