Nach dem Bergbau
Die kontrollierte Flutung
Der Salzige See kehrt zurück
Die Halden
- Die Schlackenhalden
- Die Nutzung der Halden
- Gefährdungspotential der Halden
- Haldenspezifische Flora
- Die Halden als landschaftsprägende Industrie- und Kultur-Denkmale
Die kontrollierte Flutung
Im Mansfelder Revier wurde nach sorgfältigen geowissenschaftlichen Vorstudien mit der Flutung der Grubenräume begonnen und damit der kontrollierte Wiederanstieg des Wassers in der Mansfelder Mulde bis auf das Niveau des Schlüsselstollens eingeleitet. Ziel der erfolgreichen Flutung war u.a., das Auftreten klassischer Bergbaufolgeschäden wie Senkungen oder Erdfälle zu vermeiden. Mit dem Aufgehen der Grundwässer bis zum Schlüsselstollen war im April 1981 der Flutungsprozess abgeschlossen. Der über 125 Jahre alte Schlüsselstollen fungiert seither als wichtiges hydrologisches Regulativ; er unterliegt der fachbehördlichen Kontrolle und wird in regelmäßigen Abständen befahren.
Der Salzige See kehrt zurück
Im Bereich des ehemaligen Salzigen Sees verursachte die kontrollierte Flutung der Mansfelder Grubenbaue einen stetigen Anstieg des Grundwasserspiegels. Im Jahr 1985 erreichte der Grundwasserspiegel das Niveau der tiefsten Bereiche des ehemaligen Seebodens. Seither haben sich in den flachen Senken neue kleine Seeflächen gebildet - der Salzige See kehrt langsam zurück! Weitere Pegelanstiege führten zu Standsicherheitsproblemen an den dort verlaufenden Strassen. Daher wird zunehmend mehr Wasser abgepumpt und der nach NE abfließenden Salza zugeführt.
Eine alternatives Nutzungskonzept wird von der Entwicklungsgesellschaft Mansfelder Land mbH vertreten, die von Land, Landkreis und umliegenden Gemeinden getragen wird. Seit Anfang der 1990er Jahre gibt es immer konkreter werdende Vorstellungen, den Salzigen See in seiner ehemaligen Grösse wieder entstehen zu lassen und dadurch die Attraktivität der Mansfelder Kulturlandschaft mit ihren Seen als Erholungs- und Tourismusgebiet weiter zu steigern (Abb. 18). Zu den vielfältigen Aufgaben der Entwicklungsgesellschaft, die dieses europaweit einmalige Projekt koordiniert, gehören neben den notwendigen Verlegungen von Strassen und Versorgungsleitungen auch die Ausarbeitung von Nutzungsplänen und Umweltverträglichkeitsuntersuchungen, die für die Wiederherstellung einer derart großen Seefläche nach über 100 Jahren erforderlich sind.
Die Halden
Die Landschaft in den Mansfelder und Sangerhäuser Revieren wird sehr markant von den Halden des Kupferschiefer-Bergbaus und seiner Verhüttung geprägt, wobei die unterschiedlich strukturierten Halden in eindrucksvoller Weise die Entwicklung des Bergbaus vom Mittelalter bis in die jüngste Vergangenheit widerspiegeln. Die genaue Anzahl der zwischen 1200 und 1990 in den Revieren Mansfeld und Sangerhausen entstandenen Halden ist nicht bekannt; Schätzungen belaufen sich auf ca. 1300 Schächte und Halden unterschiedlichster Größe. Man unterscheidet Bergbauhalden, die durch das Auffahren der untertägigen Anlagen und den Abbau des Kupferschiefers entstanden sind, sowie Schlackenhalden, die aus den Rückständen der Verhüttung des Kupferschiefers bestehen.
Die Bergbauhalden sind für die jeweilige Bergbau-Epoche charakteristisch und können grob in vier Gruppen unterteilt werden:
- Halden von 1200 bis 1400
- Halden von 1400 bis 1700
- Halden ab 1700
- Halden ab 1945 (Spitzkegel)
In der Frühzeit des Bergbaus wurde das beim Abtäufen der Schächte und Auffahren der Stollen ausgeräumte Material unmittelbar um den Schacht herum abgelagert, der dadurch quasi in die Höhe wuchs (Abb. 19). Es entstand ein Kranz von Kleinst- und Kleinhalden mit Volumina oft unter 1000 m3. Die charakteristische Insellage inmitten von Feldern ist östlich von Hettstedt auch heute noch gut erkennbar (Abb. 20, 21).
Die zunehmende Industriealisierung des Bergbaus und die dafür erforderliche Erhöhung der Strebfirsten liessen den Anteil der Berge weiter anwachsen. In dieser Bauperiode entstanden nun ausgedehnte Flach- und Tafelhalden mit Volumina bis 3.7 Mio m3, maximalen Höhen von ca. 50 m und sehr steilen Hängen (Abb. 23).
Nach der ersten erfolgreichen Inbetriebnahme eines Höhen-Bandförderer am Vitzthum-Schacht "Ernst Thälmann" im Jahr 1941 entstanden ab 1945 insgesamt 6 große Spitzkegelhalden mit Volumina bis 9 Mio m3 und Höhen bis 150 m: im Mansfelder Revier die Spitzkegelhalden der Schächte "Otto Brosowski", "Ernst Thälmann" und "Fortschritt I", im Sangerhäuser Revier die Spitzkegelhalden der Schächte "Thomas Münzer", "Bernard Koenen I und II" (Abb. 24).
Die Schlackenhalden
Die schwarzen Schlackenhalden rühren von der Rohschmelze des Kupferschiefers her, sind sehr vegetationsfeindlich und daher zumeist nicht bewachsen. Die glutflüssigen Schlacken der Rohschmelzen wurden teilweise in Eisenbahnloren aus den Hüttenwerken direkt auf die Tafelhalde gefahren und dort im noch flüssigen Zustand auf dem Haldensturz abgekippt. Daneben wurden Schlacken auch in Formen gegossen und als Mauersteine sowie im Strassen- und Wasserbau verwendet (Abb. 25, 26).
Die Schlacken bestehen nach ihrer raschen Abkühlung an der Luft zu einem hohen Anteil aus Glassubstanz. Daneben treten als kristalline Bestandteile vor allem folgende Silikatminerale auf:
Klinopyroxen Ca (Fe, Mg) Si2O6
Fayalit Fe2SiO4
Willemit Zn2SiO4
Åkermanit Ca2(Fe, Mg)[Si2O7]
Die dichte, bisweilen auch poröse Grundmasse der Schlacken enthält eine Reihe (sehr) kleiner Sulfide und Elemente. Hierbei handelt es sich nur zu einem geringen Teil um primäre Erzminerale; vielmehr dominieren Neubildungen aus der Schmelze.
Die durchschnittliche chemische Zusammensetzung der Schlacken weist etwa 45 bis 50 Gew.% SiO2 auf, daneben als weitere Hauptbestandteile CaO und Al2O3 sowie einige Gew.% an MgO, K2O + Na2O und FeO. Nach einer Untersuchung der ARGE TÜV Bayern/L.U.B. (1990) liegen die Kupfer- und Zinkgehalte bei 0.2 %, die Bleigehalte bei 0.02 %. Detaillierte Angaben zu den Gehalten an Haupt- und Spurenelementen finden sich in Eisenhuth und Kautzsch (1954), ARGE TÜV Bayern / L.U.B. (1990, 1991) ) sowie Haack und Plimer (1998)
Die Nutzung der Halden
Bergbauhalden
Die Kleinst- und Kleinhalden aus der Frühzeit des Bergbaus (geschätzt ca. 1000) sind zwar überaus zahlreich, weisen aber mit zumeist weniger als 1000 m³ nur sehr geringe Volumina auf und sind daher wirtschaftlich uninteressant.
Die Flachhalden des Altbergbaus bestehen aus mitgefördertem tauben Gestein, den sog. "Bergen", und schwach vererzten, nicht schmelzwürdigem Kupferschiefer (Carolinenhalde, Abb. 22), die oft getrennt aufgehaldet wurden. Die Bergehalden des Mansfelder Landes, die etwa zwischen 1850 und 1900 geschüttet wurden, sind hierbei für die Bauindustrie von besonderem Interesse (Würzburg 2000), da sie die folgenden gewünschten Eigenschaften aufweisen:
- hoher Anteil an Zechstein-Kalk bis 95%
- nur geringe Beimengungen von Anhydrit, Sandstein und Konglomeraten
- weitgehend frei von Salzbelastungen
- metallarme, nicht schmelzwürdige Schiefer sind meist separat aufgehaldet
- die Form der Halden (Flachhalden) ermöglicht einen einfachen Abbau
Die Hauptverwendung liegt im Strassen- und Wegebaumaterial, der geschätzte jährlicher Absatz beläuft sich auf etwa 700.000 bis 900.000 Tonnen (Viehl 2000, Würzburg 2000).
Die Spitzkegelhalden des Sangerhäuser Reviers weisen folgende mittlere Zusammensetzung auf:
90 % Zechstein-Kalk
7 % Anhydrit
2 % Sandstein, Tonstein, Konglomerat
1 % Steinsalz
Hierbei wirken sich sowohl der recht hohe Anhydrit-Gehalt als auch die merklichen Salzgehalte nachteilig auf eine Verwendung in der Bauindustrie aus.
Schlackenhalden
Allein im Raum Eisleben - Helbra lagern oberirdisch ca. 50 Millionen Tonnen verwendungsfähige Rohhüttenschlacke (Viehl 2000). Der geschätzte jährlich Absatz liegt bei 250.000 Tonnen. Zu den Einsatzfelden der aufbereiteten Schlacke gehören:
- Mineralgemische, gebunden (mit Bitumen) und ungebunden in Strassen, auch im Schwerlastverkehr (Autobahnen)
- Drainageschichten
- Wasserbaustoffe
- Betonbaustoffe
Es muß jedoch beachtet werden, dass Kupferschlacke als Strassenbaustoff in einigen - nicht in allen - Bundesländern zugelassen ist.
Bei der Verwendung im Wasserbau können die hohen Kupfergehalte der Schlackensteine mithelfen, die Ansiedlung unerwünschter Pflanzengesellschaften zu unterdrücken. Seitens der Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe erging eine Empfehlung zum praktischen Nachweis der Tauglichkeit und Eignung von Kupferschlacke. Aber auch hier ist zu beachten, dass die zuständigen Fachbehörden sich noch nicht auf eine einheitliche Richtlinie haben festlegen können.
Die Schlackenhalden stellen aus heutiger Sicht eine gewisse Metall- und Rohstoffreserve dar. Metallurgische Verfahren zur Extraktion von Wertmetallen aus Schlackenmaterial und metallhaltigen Abfällen wurden u.a. von der TU Clausthal erarbeitet und zumindest im Labormaßstab erfolgreich durchgeführt (Reiß und Gock, 2000a). Die Bedeutung der Schlackenhalden als potentielle Rohstoff-Reserve wird in Arbeiten der ARGE TÜV Bayern/L.U.B. (1990, 1991) sowie in Haack und Plimer (1998) ausführlich abgehandelt.
Gefährdungspotential der Halden
Die potentiellen Gefährdungen, die von den Halden ausgehen können, sind in der Literatur bereits vielfach diskutiert und begutachtet worden. Daher soll hier nur stichpunktartig auf diese Problematik eingegangen werden.
Zu den von den Halden ausgehenden potentiellen Gefährdungen gehören u.a.:
- Schadstoff-Deponien im Haldenkörper
- Emission toxischer Stäube durch Windverwehungen
- Hydrogeologische Belastungen durch Infiltration und/oder Auslaugung
- Standfestigkeit der Schüttungen
- Brandgefahr einzelner Schieferbestandteile
- Radiologische Belastung
Einige Flach- und Tafelhalden wurden als wilde Hausmüdeponien, aber auch zur Deponierung problematischer Hüttenprodukte (u.a. Theisenschlämme) genutzt, wobei auf dem Haldenkörper Becken angelegt und mit Abfallschlämmen vollgepumpt wurden. Reiss und Gock (2000b) untersuchten das Verwitterungsverhalten der Theisenschlämme unter besonderer Berücksichtigung der Schwermetallmobilisierung und diskutierten verschiedene Massnahmen zur Versiegelung dieser Ablagerungen.
Nach Liebmann (2000), Schmidt und Frühauf (2000), Würzburg (2000) belegen mehrere Gutachten, dass sich die Windverfrachtung feiner Staubpartikel in Grenzen hält. Auch der äolische Austrag von partikulär gebundenen Metallen kann wohl vernachlässigt werden, da das Haldenmaterial zumeist Korngrößen aufweist, die äolisch nicht verfrachtet werden können.
Die Niederschlagswässer, die in eine Halde einsickern, können auf ihrem Weg durch den Haldenkörper Salze und Schwermetalle aus dem aufgehaldeten Material herauslösen. Ein Großteil dieser Sickerwässer wird nicht in das verdichtete unterlagernde Substrat eindringen können, sondern auf der ehemaligen Geländeoberfläche abfließen und am Haldenfuß autreten.
Die Spitzkegelhalden des Sangerhäuser Reviers enthalten fast keinen Kupferschiefer, beitzen aber mit durchschnittlich 1 % NaCl recht hohe Salzgehalte. Daher ist in den am Haldenfuß austretenden Wässer mit merklichen Salzgehalten zu rechnen. So konnte Liebmann (2000) in den Sickerwässern der Halde "Thomas Münzer" Salzgehalte bis 25 g/l nachweisen. Diese Sickerwässer stellen bei unkontrolliertem Übergang in die Vorfluter oder ins Grundwasser eine potentielle Gefahrenquelle dar. Als Schutzmassnahmen wurden Haldenentwässerungen installiert, die für eine kanalisierte Ableitung dieser schwach salzhaltigen Wässer sorgen. Ein Vergleich mit den angrenzenden Kalisalzhalden des Hallenser Reviers zeigt, dass die Gefährdung durch Salzeintrag als vergleichsweise gering einzustufen ist, was auch durch Grundwasserbeprobungen belegt werden konnte (Liebmann 2000)
Ausgewählte repräsentative Bergehalden des Mansfelder Reviers wurden von Schmidt und Frühauf (1997) untersucht. Sie bestimmten die Gehalte der Elemente Cu, Pb und Zn sowohl in den austretenden Haldenwässern als auch im Niederschlagswasser von Freiland- und Bestandsniederschlag und konnten feststellen, dass diese Elemente in allen untersuchten Haldenwässern gegenüber dem Niederschlagswasser meßbar angereichert waren. Somit kommt dem Lösungstransport mit dem austretenden Niederschlagswasser als Emissionspfad für Schwermetalle eine besondere Bedeutung zu. Schmidt und Frühauf (1997) konnten aber auch zeigen, dass die Anreicherungsfaktoren (= Konzentration im Haldenwasser / Konzentration im Niederschlagswasser) systematisch mit dem Haldentyp und somit mit dem aufgehaldeten Material variieren. So zeigten die Sickerwässer aus den mengenmäßig stark untergeordneten Kleinhalden die höchsten Gehalte an Schwermetallen (Anreicherungsfaktoren bis 30). Sickerwässer aus den Flachhalden wiesen hingegen deutlich niedrige Anreicherungsfaktoren (< 10) auf, und die niedrigsten Gehalte (< 5) wurden generell in Sickerwässer aus den mengemäßig bei weitem dominierenden Spitzhalden angetroffen. Schmidt und Frühauf (2000) schlossen daraus, dass, bei Berücksichtigung aller Verursacher von Schwermetallbelastung im Mansfelder Revier, die Emissionsfrachten aus den Bergehalden - trotz nachgewiesener Schwermetallgehalte - als außerordentlich gering angesehen werden können.
Der beträchtliche Bitumengehalt (maximal bis zu 14 Gew.%, durchschnittlich 9 Gew.%) in den aufgehaldeten kupferarmen Schiefern kann zu spektakulären Haldenbränden führen (Abb. 27, 28). Volkmann et al. (2000) geben einen Überblick über die Brandereignissen der letzten 50 Jahre und untersuchten die Frage, ob diese Brände auf Selbstentzündungen des Kupferschiefers zurückzuführen sein könnten. Hierfür wurden u.a. die Bitumenanteile in Kerogentypen klassifiziert und die Zündtemperaturen von Kupferschieferproben unter atmosphärischen Bedingungen bestimmt. Es zeigte sich, dass die mit ca. 400°C niedrigsten Zündtemperaturen im nördlichen Teil der Mansfelder Mulder bei Hettstedt-Burgörner konzentriert sind und in anderen Teilen des Reviers um bis zu 100°C höher liegen. Trotz der lokal niedrigen Zündtemperatur ist Volkmann et al. (2000) zufolge eine Selbstentzündung der untersuchten aufgehaldeten Schiefer grundsätzlich auszuschliessen. Sämtliche Brände der Vergangenheit sind demnach auf Fremdeinwirkung zurückzuführen.
Die sulfidische Vererzung des Kupfeschiefers ist von einer geringen Uran-Mineralisation überlagert (Viehl 2000). Daher weist der Kupferschiefer eine natürliche Radioaktivität auf, die sich auch in den Schlacken nachweisen lässt. In den Schlacken liegen die durchschnittlichen Urangehalte im Bereich zwischen 50 und 120 ppm mit U/Th-Verhältnissen von 5 bis 10 (Haack und Plimer, 1998). In den Aufhaldungen aus schwach vererztem Kupferschiefer wurden durch das Bundesamt für Strahlenschutz Radium-226-Gehalte (aus der Zerfallsreihe von U-238) von über 200 Bq/kg Trockenmasse nachgewiesen, sodass beim Umgang mit diesem Material die entsprechenden Regeln eingehalten werden müssen (Würzburg 2000).
Haldenspezifische Flora
Die Bergbauhalden stellen für die meisten Pflanzen ausgesprochen besiedlungsfeindliche Standorte dar. Die wichtigsten Ursachen hierfür sind
- die extreme Trockenheit der Haldenstandorte
- die Exponiertheit der Halden (starke Sonneneinstrahlung, fehlende Beschattung, ständig wehender Wind zumindest auf den hohen Halden)
- der Schwermetallgehalt im Substrat, der mit dem Anteil an Kupferschiefer im Haldenkörper stetig anwächst
Infolge dieser negativen Standortfaktoren ist die Besiedlung der jüngeren Halden (ab ca. 1800) noch völlig in den Anfängen begriffen (Baumbach, 2000). Auf den Althalden mit hohem Anteil an Kupferschiefer hingegen hat sich eine ausgesprochene Schwermetallflora angesiedelt. Zu den wichtigsten Vertretern dieser seltenen und hochspezialisierten Pflanzengesellschaft gehören das Kupfer-Leimkraut, Hallers Grasnelke und die Frühlingsmiere, die im Mansfelder Land allgemein nur als das Kupferblümchen bezeichnet wird. Die Halden stellen für diese Arten Sekundärstandorte dar. Ihr ursprünglichlicher Verbreitungsraum waren die nahe gelegenen Ausbisse des Kupferschiefers, von wo aus sie die entstehenden Halden besiedeln konnten.
Die Halden als landschaftsprägende Industrie- und Kultur-Denkmale
Die unterschiedlichen Halden demonstrieren in beeindruckender Weise die gesamte regionale Bergbaugeschichte in ihrem Zusammenhang mit der geologisch-landschaftlichen Gegebenheiten. Die Halden werden von den Menschen vor Ort heute weitgehend als Identifikationssymbole ihrer Heimat betrachtet und fast schon liebevoll als "Mansfelder Pyramiden" bezeichnet. Durch die z.T. unkoordinierten Aktivitäten der Bauindustrie in den frühen 1990er Jahren kam es zu einem teilweise nicht mehr vetretbaren Abbau von Halden, der in seiner Gesamtheit als erheblicher Einschnitt in das montanhistorische Kulturgut bezeichnet werden kann (Wege 2000). Von engagierten Bürgern, Vereinen und den zuständigen Kreisverwaltungen wurde daher beschlossen, ein Haldenkonzept zu erstellen, das sowohl einer wirtschaftlichen Nutzung der Halden als auch ihrem Denkmal- und Naturschutzcharakter Rechnung tragen sollte. Der Rückbau geeigneter Halden aus wirtschaftlichen und auch ökologischen Erwägungen sollte generell möglich sein; es ist aber ebenso wünschenswert, hinreichend große Gebiete mit Altbergbauhalden sowie einige Tafelhalden und die Spitzkegelhalden als Wahrzeichen der Region in entsprechend begrenze Schutzgebiete einzubeziehen.
