Mealhas (A28) wird der Übergang zu den Sedimenten des Hettangs bei ca. 160 bis 190 m Tiefe erwartet.
Bei Annäherung an die E-W verlaufende Algibre-Störung zeichnen sich stärker lithologische Unterschiede in den Messungen ab (Abb. 101). Die tiefere Lage der Messpunkte und das feuchtere Gebirge lassen die scheinbaren elektrischen Widerstände der Formationen absinken. Feuchte, pseudoverkarstete, ca. 70 m mächtige Gipse des Hettangs zeigen ein ρa von 80 Ωm (vgl. Bild 25 und Bild 34). In der Paderne-Ebene weist der zum Teil mit Ton verfüllte Epikarst einen ρa von ca. 21 Ωm auf. Der zum Teil tonverfüllte Karstgrundwasserleiter hat einen ρa von 211-362 Ωm. In tiefen salzwasserbeeinflussten Bereichen des Karstgrundwasserleiters geht ρa auf Werte zwischen 16 und 32 Ωm zurück. Im darunter liegenden potentiellen zweiten Grundwasserleiter schwanken die scheinbaren elektrischen Widerstände zwischen 62 und 900 Ωm.
Schem atischer Profilschnitt W-E: Paderne Ebene- Ribeira de Algibre (Mächtigkeiten in m )
39 29 0 25
66 0 0 0 70
0
0 0 1,7
0
14 0
0 0 0
13 0
0 221
125
231
83 10
98 126
10 226
208 10
0 100 200 300 400 500 600
1 2
3 4
5
A M T - M e ssp u n k t : 5 =A 16 ( P a d e r n e Eb e n e ) , 4 =A 13 , 3 =A 9 , 2 =A 6 , 1=A 3 ( R i b e i r a d e A l g i b r e , v g l . A b b . 8 6 u n d A b b . 8 7 )
Ausgleichshöhe Auf gedrungene Gipse bei Ribeir a de Algibr e ( 74-78 Ohmm)
Alluviale Tone der Pader ne- Ebene ( 21 Ohmm) Tonverf üllt er Epikar st ( 21 Ohmm)
z.T. t onver f üllt er Kar st grundwasserleit er (211- 362 Ohmm) schwach salinar beeinf lusst er GWL bzw. st arke Verkar st ung ( 16- 32 Ohmm) t ief er , z. T. schwach ver karst et er Kar st grundwasserleit er ? (62- 913 Ohmm)
Abb. 101: Schematischer Profilschnitt W-E: Paderne-Ebene - Ribeira de Algibre
6.5 Kombinierter Einsatz von elektromagnetischen und hydrogeologischen
Abb. 102: Kombinierter Einsatz von VLF-EM, AMT und einem Markierungsversuch südlich der Algibre-Störung (CARVALHO-DILL et al. 1999)
Ein von REIS et al. im Juni 1998 durchgeführter Tracertest nördlich des Dorfes povoaçao de Varjota bewies den Grundwasserabstrom im östlichen Untersuchungsgebiet über die
„Algibre-Flexur“ nach Norden (REIS et al. 1998). Als Tracer wurden Bakteriophagen der Spezies H40/1 in einen Naturschacht bei Cerca dos Santos in Kalke bzw. dolomitische Kalke des Oberjura eingegeben. 12 Liter Bakteriophagen mit einer Konzentration von 20·109 PFU (Plaque Forming Units) wurden mit 10 m3 Wasser eingespült. Proben wurden aus drei Brunnen südlich, nördlich und nordwestlich der Eingabestelle und dem nördlich gelegenen Ribeira de Algibre entnommen. Die Probenahme wurde 9 Tage lang durchgeführt. Bakteriophagen wurden nordöstlich im Ribeira de Algibre (va,max = 468 m/Tag) und im Westen bei Brunnen 121 (va,max = 213 m/Tag) nachgewiesen.
Die ähnliche Form zweier paralleler VLF-EM-Profile deutet in diesem Bereich auf eine 25° streichende leitende Struktur („karstic channel”) hin. Westlich der Struktur liegt ein Bündel von 20-30° streichenden Satellitenbildlineationen (vgl. Abb. 12 und Abb. 104). In Relation zum rezenten regionalen Spannungsfeld fungiert die hydraulisch leitende Struktur demnach vermutlich als Schrägaufschiebung.
Zwei AMT-Messungen zeigen die höchsten scheinbaren Widerstände und niedrigste Phasendifferenzen bei einer Elektrodenauslage von 0-30° (f = 3880 Hz) und deuten, gemäß den Theorien von FISCHER, QUANG & MÜLLER (1983) und KOLL &
MÜLLER (1989) auf eine leitende Struktur, die sich in 0-30° erstreckt (vgl. Kap. 6.4.3).
7 Schlussfolgerungen
Aus der Kombination der angewandten Untersuchungsmethoden der Hydrogeologie, Elektromagnetik und Fernerkundung geht hervor, dass in den unter- bis mitteljurassischen Formationen des Karstgrundwasserleiters Querença-Silves ähnlich dem Fließverhalten zu der Quelle an der strike-slip-Störung des Mount Aubert im Schweizer Jura (MEUS 1988) rezente Scherstörungen in Bezug zum tektonischen Spannungsfeld von großer Bedeutung für das Grundwasserfließregime sind (Abb. 103).
Abb.103: Potentielle Grundwasserfließwege in Bezug zum zeitlich variierenden Spannungsfeld (a:
Oberkreide, b: Unteres Tertiär, c: Oberes Tertiär, d: rezent, MOECK in DUSSEL et al. 2000)
Die im Projektgebiet „Zentralalgarve“ ermittelten Zusammenhänge wasserleitender Strukturen und dem rezenten regionalen Spannungsfeld zeigen, dass Scherzonen eine große Bedeutung für die Wasserversorgung besitzen können. Im Karst des Zentralalgarve zeigt sich eine Beziehung zwischen hydraulischer Leitfähigkeit und Orientierung elektrisch leitfähiger Strukturen, obwohl sich die Grundwasserfließrichtung im allgemeinen am hydraulischen Gradienten orientiert und nicht zwangsweise elektrisch leitfähigen Strukturen folgt (STIEFELHAGEN 1998). Im Karstgrundwasserleiter Querença-Silves stimmen Grundwasserfließrichtung und Orientierung hydraulisch und elektrisch leitfähiger Strukturen zum großen Teil überein. Die Grundwasserströmung im östlichen Teil des Grundwasserleiter Querença-Silves orientiert sich hauptsächlich an 20-30° streichenden Strukturen. Zur zentralen Paderne-Ebene hin werden 110-120°
streichende Strukturen hydraulisch bedeutend (vgl. Abb. 103). An Kreuzungspunkten dieser Strukturen erfolgt schnelle Infiltration (Kap. 5.2.3.2). Hohe Transmissivitäten werden zudem an den Kreuzungspunkten von Satellitenbildlineationen erwartet, sofern keine Gipse oder Salze des Hettangs an ihnen aufgedrungen sind.
In Verbindung mit der Beschreibung des tektonischen Spannungsfeldes ist die Satellitenbildinterpretation ein wichtiges Hilfsmittel, um potentielle Grundwasserfließwege zu prognostizieren. Elektromagnetische Methoden, vorzugsweise RF-EM bzw. VLF-EM, liefern durch Geländemessungen die Absicherung einer ersten theoretischen Arbeitshypothese. Es hat sich somit im größten Grundwasserleiter des Algarve gezeigt, dass in einem tektonisch stark beanspruchten Gebiet die fernerkundliche und tektonische Vorerkundung einen wesentlichen Beitrag zu der darauffolgenden elektromagnetischen und hydrogeologischen Prospektion liefert. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen könnte auf Grund des hydraulischen Gefälles und der potentiellen hydraulischen Leitfähigkeit eine vermutete 30° streichende Störungszone die Verbindung des Karstgrundwasserleiters Querença-Silves zu den Vruljen, Spalten- und Vauclusequellen bei Olhos de Agua am Atlantik darstellen (Abb. 104, Bild 34).
Abb. 104: Möglicher tiefer Grundwasserabstrom über 30° streichende Störungen zu den Quellen von Olhos de Agua
In einer Studienarbeit (KRUSCHWITZ & WIECZOREK 2000), deren Zielsetzung es war die vermutete 30° streichende Störung mit AMT und VLF-R zu untersuchen (vgl.
Abb. 105) zeigte sich, dass sich diese in den nördlichen Schiefern und Grauwacken andeutet, in den liassischen Karbonaten zwischen Alto Fica und Espargal jedoch vermutlich von einem 60° streichenden elektrisch leitfähigen Element überprägt wird.
Abb. 105: Satellitenbildlineamente der vermuteten 30° streichenden Störungszone in den jurassischen Karbonaten und im nördlich angrenzenden Paläozoikum (aus KRUSCHWITZ & WIECZOREK 2000)
Ein von KELLNER & TRÖGER (1989) beschriebener Tracerversuch westlich des vermuteten Störungssystems zwischen dem Untersuchungsgebiet und dem Atlantik erbrachte jedoch bei einer Abflussrichtung nach Südost (160°) im Bereich des São Marcos-Quarteira-Störungssystems (SMQS) eine maximale Abstandsgeschwindigkeit von 38 m/d. Mehrere auf dieser Störungzone abgeteufte Brunnen des Kreises Albufeira zeugen von der Wasserwegsamkeit dieser regional bedeutsamen 150° streichenden Störung. An der Küste sind in diesem Bereich 30° streichende Störungen nachgewiesen, die zu einem deutlichen Küstenversatz geführt haben. Im Landesinneren führen die sinestralen 30° streichenden Störungen zu Ablenkungen der Fließrichtung des Algibre (vgl. Abb. 104: Algibre in Bildmitte: rot, E-W verlaufend). Insofern ist vermutlich ein tiefliegendes Grundwasserströmungsfeld mit „übergreifendem” Charakter ausgebildet,
das entlang hydraulisch leitender 30° streichenden Strukturen und entlang dem generellen Süd-Einfallen der mesozoischen Beckensedimente unabhängig vom regionalen Vorfluter Algibre bis an die Küste bei Olhos des Agua reicht. Schwer bestimmbare Quellschüttungsmessungen dieser zum Teil submarinen Quellen ergaben Abflussmengen bis 2 m3/s (pers. Mitt. TRÖGER), die auf ein großes küstenferneres Einzugsgebiet hinweisen.
Bild 35: Quellen an der Küste bei Olhos de Agua
Der hauptsächliche unterirdische Abfluß des Karstgrundwasserleiters Querença-Silves, der über das Jahr 1997/98 durchschnittlich 2 m3/s beträgt, erfolgt über die Quellen am Arade und wird ermöglicht durch den Kontrast der Durchlässigkeiten nördlich und südlich der rezent als Scherstörung fungierenden E-W streichenden Algibre-Störung.
Grundwassergleichenpläne und Markierungsversuche in Verbindung mit elektromagnetischen Messungen zeigen, dass diese regional bedeutsame, in den verschiedenen Paläospannungsfeldern unterschiedlich reaktivierte Störung, sowohl längs ihrer Erstreckung als auch quer dazu, abhängig vom lokalen strukturellen Aufbau, potentiell wasserwegsam ist. Entscheidend für das Grundwasserfließregime sind der hydraulische Gradient, die Anordnug der durch die Tektonik vorgeprägten strukturellen Elemente und die Lage der Störungen in Relation zum rezenten Spannungsfeld.
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Anhang A1: Jährliche Niederschlagshöhen der DRARNA
Niederschlagshöhe Arade-Staudamm (1950/51 - 1995/96, fehlende Aufzeichnungen 1954/55, 1955/56, 1958/59)
y = 0,7172x + 596
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1950/51 1951/52 1952/53 1953/54 1956/57 1957/58 1959/60 1960/61 1961/62 1962/63 1963/64 1964/65 1965/66 1966/67 1967/68 1968/69 1969/70 1970/71 1971/72 1972/73 1973/74 1974/75 1975/76 1976/77 1977/78 1978/79 1979/80 1980/81 1981/82 1982/83 1983/84 1984/85 1985/86 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90 1990/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96
Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Niederschlagshöhe Arade-Staudamm (1980/81 - 1995/96)
y = 28,318x + 381,63
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1980/81 1981/82 1982/83 1983/84 1984/85 1985/86 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90 1990/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Niederschlagshöhen Sao Bartolomeu de Messines (1932/33 - 1996/97, fehlende Aufzeichnung 1961/62)
y = 0,3536x + 686,58
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1932 /33
1934 /35
1936 /37
1938 /39
1940 /41
1942 /43
1944 /45
1946 /47
1948 /49
1950 /51
1952 /53
1954 /55
1956 /57
1958 /59
1960 /61
1963 /64
1965 /66
1967 /68
1969 /70
1971 /72
1973 /74
1975 /76
1977 /78
1979 /80
1981 /82
1983 /84
1985 /86
1987 /88
1989 /90
1991 /92
1993 /94
1995 /96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Anhang A1: Jährliche Niederschlagshöhen der DRARNA
Niederschlagshöhen Sao Bartolomeu de Messines (1980/81 - 1995/96)
y = 15,612x + 529,24
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1980/81 1981/82 1982/83 1983/84 1984/85 1985/86 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90 1990/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Niederschlagshöhen Santa Margarida (1964/65 - 1995/96,
ohne Aufzeichnungen der Jahre 92/93, 85/86)
y = 3,1725x + 594,36
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1964/65 1965/66
1966/67 1967/68
1968/69 1969/70
1970/71 1971/72
1972/73 1973/74
1974/75 1975/76
1976/77 1977/78
1978/79 1979/80
1980/81 1981/82
1982/83 1983/84
1984/85 1986/87
1987/88 1988/89
1989/90 1990/91
1991/92 1993/94
1994/95 1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Niederschlagshöhen Santa Margarida (1980/81 - 1995/96)
y = 23,003x + 462,35
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
1980/81 1981/82 1982/83 1983/84 1984/85 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90 1990/91 1991/92 1993/94 1994/95 1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Anhang A1: Jährliche Niederschlagshöhen der DRARNA
Niederschlagshöhen Salir (1980/81 - 1996/97, fehlende Aufzeichnungen: 1982/83, 1986/87)
y = 27,41x + 567,22
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
1980/81 1981/82 1983/84 1984/85 1985/86 1987/88 1988/89 1989/90 1990/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 1996/97 Hydrologisches Jahr
Niederscghlagshöhe (mm)
Niederschlagshöhe Sobreira Formosa (1942/43 - 1996/97, fehlende Aufzeichnung 1987/88)
y = -0,175x + 954,55
0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0 1200,0 1400,0 1600,0 1800,0
1942/43 1944/45
1946/47 1948/49
1950/51 1952/53
1954/55 1956/57
1958/59 1960/61
1962/63 1964/65
1966/67 1968/69
1970/71 1972/73
1974/75 1976/77
1978/79 1980/81
1982/83 1984/85
1986/87 1989/90
1991/92 1993/94
1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
N i ed er schl ag shöhe So b r eir a F o r mo sa ( 19 8 0 / 8 1 - 19 9 5/ 9 6 )
y = 21,073x + 701,71
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
1980/ 81 1981/ 82 1982/ 83 1983/ 84 1984/ 85 1985/ 86 1986/ 87 1988/ 89 1989/ 90 1990/ 91 1991/ 92 1992/ 93 1993/ 94 1994/ 95 1995/ 96 H y d r o l o g i sc h e s J a h r
Anhang A1: Jährliche Niederschlagshöhen der DRARNA
Niederschlagshöhen Barranco Velho (1935/36 - 1995/96)
y = 0,0414x + 1016,3
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
1935/36 1937/38
1939/40 1941/42
1943/44 1945/46
1947/48 1949/50
1951/52 1953/54
1955/56 1957/58
1959/60 1961/62
1963/64 1965/66
1967/68 1969/70
1971/72 1973/74
1975/76 1977/78
1979/80 1981/82
1983/84 1985/86
1987/88 1989/90
1991/92 1993/94
1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhen (mm)
Niederschagshöhen Barranco velho (1980/81 - 1995/96)
y = 28,593x + 770,03
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
1980/81 1981/82 1982/83 1983/84 1984/85 1985/86 1986/87 1987/88 1988/89 1989/90 1990/91 1991/92 1992/93 1993/94 1994/95 1995/96 Hydrologisches Jahr
Niederschlagshöhe (mm)
Niederschlagshöhen Praia da Rocha (1931/32 - 1982/83)
y = 1,185x + 397,68
0,0 100,0 200,0 300,0 400,0 500,0 600,0 700,0 800,0 900,0 1000,0
H y d r o l o g i sc h e s J a h r