Baden-Baden liegt im „Oostrog“, einer intramontanen karbonischen Senke, der in SW-NE-Richtung streicht. Im Westen wird dieser Trog vom Rheingraben begrenzt, im Osten wird er von mesozoischen Schichten bedeckt.

Der insgesamt etwa 10 km breite Oostrog wird durch den Battertsattel in zwei strukturelle Bereiche gegliedert:

• Rotenfelser Mulde (Norden)

• Lichtentaler Mulde (Süden)

Lithologisch sind hier sedimentäre Gesteine, Schiefer, Quarzite, Dolomite und Magmatite ausgebildet.

Der Baden-Badener Granit und die angrenzenden Alten Schiefer im Kern des Battertsattels sind intensiv miteinander verschuppt.

Aufgrund ihrer petrographischen Ähnlichkeit mit den Steiger und Weiler Schiefern der Vogesen werden die Alten Schiefer des Oostroges ins Devon gestellt.

Die nächstjüngeren Sedimente der Trogfüllung sind karbonischen Alters (Stefan). Abgesehen von einigen kleineren Vorkommen im Bereich des Battertsattels treten sie vorwiegend am Südrand der Lichtentaler Mulde auf, wo sie den Nordschwarzwälder Granit überlagern oder an Störungen gegen diesen abgesetzt sind.

Die Sedimentfolge des Karbons ist gekennzeichnet durch die Wechsellagerung von Kohleflözen, z.T. kohligen Tonsteinen, Arkosen und Konglomeraten. Die einzelnen Schichten sind meist geringmächtig und keilen auf kurze Distanz aus. Leitbänke sind nach unserer bisherigen Kenntnis nicht ausgebildet, so dass eine weitere Untergliederung nicht möglich ist.

Das allgemeine Schichtstreichen ist 15—20 °E, das Einfallen liegt bei 25—30 °W. Innerhalb des gesamten Schichtpaketes beobachtet man zahlreiche syngenetische Rutschflächen, Schrägschichtungen und Strukturen, die auf subaquatische Gleitungen zurückzuführen sind. Im Zusammenhang mit dem Wechsel von Tonsteinen, Arkosen und Konglomeraten deuten diese Sedimentstrukturen auf einen küstennahen Sedimentationsraum hin, der stellenweise durch Deltabildungen unterbrochen wird.

Ein deutliches Bild der unruhigen Sedimentation vermittelt die geologische Aufnahme des Kirchheimerstollens. Dieser Stollen wurde von Müllenbachtal aus in nordwestlicher Richtung in den Hummelsacker vorgetrieben und erschließt auf 150 m Länge einen guten Einblick in die Sedimente des Oberkarbons, die hier wie auch an anderen Stellen erkennen lassen, dass die Schüttung aus S bis SE erfolgte (vgl. SCHNEIDER. H. 1966).

• Die Arkosen und Tonsteine stellen also den Abtragungsschutt des Nordschwarzwälder Granits dar, eine Feststellung, die sich gelegentlich sogar ohne Schwierigkeiten im Gelände bestätigen lässt.
• Südlich von Geroldsau führt der Granit z. B. große Orthoklas-Porphyroblasten, die als wenig zerkleinerte Bruchstücke auch in der angrenzenden Arkose zu finden sind. Auch der Geröllinhalt der Konglomerate ist mit der Annahme einer Sedimentschüttung aus südlicher Richtung in Einklang zu bringen, enthalten sie doch vorwiegend granitische Komponenten.
• Untergeordnet treten auch Prophyrgerölle auf, die den Gangporphyren des Granitgebietes entstammen.
• Lediglich die Herkunft der Greisengerölle, die in nicht unbedeutender Menge am Aufbau der Konglomerate beteiligt sind, ist noch unbekannt. Sie entstammen entweder den abgetragenen Hangend-Partien des Granits oder dem Gebiet, das im Südosten unter den Schichten des Buntsandsteins verdeckt ist.

Gegen das Muldeninnere zu wird das Karbon von Rotliegend-Sedimenten überdeckt, die schließlich als jüngste Bildung den Buntsandstein tragen. Der Übergang vom Karbon zum Perm erfolgte ohne Fazieswechsel, so dass die Grenze nicht immer exakt festzulegen ist.

Erst die Auffahrung des Kirchheimerstollens und später des Sauersboschstollens brachten Klarheit über die Form der Uranverteilung.

Bei den vererzten Lagen handelt es sich nicht, wie ursprünglich angenommen, um stratigraphisch exakt definierbare (Leit)Horizonte, die durch Tektonik in unterschiedliche Höhenlagen gebracht worden sind.

Radiometrische Aufnahmen und chemische Analysen ergaben das folgende Verteilungsmuster:

• Tonsteine: schichtkonkordante Verteilung
• Arkosen: wolkig-diffuse, schichtübergreifende Verteilung

Abb.: Geologische und radiometrische Aufnahme einer schichtgebundenen Uranvererzung im Kirchheimerstollen (verändert nach: Ertle, Kneuper & Müller 1976). Bei beiden Aufnahmen ist die Lage der Schiefer- und Sandschieferschichten mit einer roten Umrandung hervorgehoben.

Der in der Abbildung wiedergegebene Ausschnitt aus der radiometrischen Vermessung des Kirchheimer- Stollens zeigt zwischen 32 und 44 m einen relativ scharf begrenzten Vererzungshorizont, wie er in ähnlicher Art auch im gleichen Stollen von 53 bis 61 m aufgeschlossen ist.

Im Gegensatz hierzu stehen diffuse Vererzungsbereiche, die keinerlei Bindung an die Schichtung erkennen lassen und nach bisheriger Kenntnis an keiner Stelle eine Urankonzentration erreichten, die dem Maximum in den schichtgebundenen Vererzungen entspricht.

Diese im Großbereich deutlich erkennbare Verteilung des Urans lässt sich auch im Kleinbereich und sogar im Mikroskop beobachten. Wie Hauptmann (1976) feststellte, zeichnen die uranvererzten Tonsteine und tonreichen Arkosen sogar die syngenetischen Wickelstrukturen nach und geben im Mikroskop sogar eine subparallele Anordnung von Tonmineralen und Pechblende-Partikeln zu erkennen.

Hieraus kann man schließen, dass

• diese Art der Vererzung als primär anzusehen ist,
• während für die wolkig-diffuse Uran Verteilung eine sekundäre Genese angenommen werden muss.

Für eine sekundäre Umlagerung spricht auch folgende Beobachtung: Die Konglomerate enthalten stellenweise vererzte Gerölle, während die Matrix praktisch uranfrei ist. Die Vererzung ist dabei nicht auf eine bestimmte Art der Gerölle beschränkt, es finden sich sowohl uranimprägnierte Granit-, Greisen- und Porphyr- Gerölle. Im Hinblick auf die große Mobilität des Urans sind mehrfache Umlagerungen nicht auszuschließen, doch ist auffällig, dass die postkarbonische Tektonik als Wegsamkeit für die zirkulierenden Lösungen keinerlei erkennbaren Einfluss auf die Verteilung des Urans genommen hat.

Störungen und Klüfte sind weder vererzt noch haben sie in sichtbarer Weise zu einer Verarmung geführt. Die gelegentlich auf Kluftflächen zu beobachtenden sekundären Uranminerale sind wahrscheinlich erst Produkte jüngster Umlagerungen.

An primären Uranmineralen wurden bisher Pechblende und Coffinit beobachtet, sekundäre Uranminerale sind durch Zeunerit, Autunit, Torbernit, Heinrichit, Uranophan, Phospuranylit und ein Urankarbonat vertreten. Ein Teil des Urans scheint jedoch adsorptiv an Tonminerale gebunden zu sein oder auch als Uranyl-Humat vorzuliegen (vgl. hierzu auch die eingehenden Untersuchungen von Hauptmann 1976).

Abgesehen von den wenigen Fällen der rezenten bis subrezenten Ausblühung spärlicher sekundärer Uranminerale sind die Uranträger ohne Mikroskop nicht zu beobachten, den Tonsteinen und Arkosen ist der Urangehalt also nicht anzusehen.

Bei der intensiven Untersuchung des Uranvorkommens bei Müllenbach wurde aus den beiden Stollenauffahrungen und zahlreichen Oberflächenaufschlüssen sowie aus einigen tausend Bohrmetern umfangreiches Datenmaterial gewonnen.

Danach ergibt sich folgendes Bild der Uranvererzung:

1: Die Vererzung ist beschränkt auf die Schichten des Karbons

Nennenswerte Anreicherungen wurden bisher weder im Granit noch in den hangenden Schichten des Rotliegenden oder des Buntsandsteins beobachtet. Die hier festgestellten Anomalien erwiesen sich stets als lokal eng begrenzt und in der Konzentration nur von mineralogischem Interesse. Möglicherweise handelt es sich hierbei um Ausfällungen aus Lösungen, die ihren Urangehalt aus den karbonischen Schichten bezogen.

2: Die Uranvererzung war ursprünglich wohl über das gesamte Vorkommen der karbonischen Sedimente verbreitet

Primäre Inhomogenitäten aufgrund unterschiedlicher Gesteinsausbildung und spätere selektive Auslaugungen im Gefolge der Erosion täuschen lokale Primär-Konzentrationen vor.

• Diese Feststellung konnte durch Bohrungen bestätigt werden, die in Bereichen ohne Oberflächenanomalien in größerer Tiefe Uranvererzungen antrafen.
• Da erst die Gebiete mit ausgeprägten Oberflächenanomalien nach der Tiefe zu untersucht wurden, war zunächst der Eindruck entstanden, als seien auch nur in diesen Gebieten in der Tiefe Vererzungen vorhanden.

3: Die Verteilung des Urans in den Sedimenten lässt noch keinen gesicherten Schluss auf die Herkunft des Urans zu.

Eine hydrothermale Zufuhr aus dem liegenden Granit über Klüfte ist jedoch auszuschließen.

• Ein im Granit aufsetzender Erzgang mit Baryt, Kupferkies, Malachit und braunem Glaskopf fand in der überlagernden Arkose keine Fortsetzung.
• Eine den Gang begleitende Störung war im Bereich des Sediments lediglich mit geringen Mengen von Brauneisen markiert. Dieser Gang zeigte zwar gelegentlich eine etwas erhöhte Strahlungsaktivität, doch war sie stets beschränkt auf das aus der Zersetzung des Kupferkieses stammende Brauneisen.

4: Über das Alter der Uranvererzung liegen noch keine gesicherten Angaben vor

Physikalische Altersbestimmungen am Uran erbrachten bisher erst Maximalwerte von 300.000 Jahren. Dieses extrem junge Alter bezieht sich mit großer Wahrscheinlichkeit auf umgelagertes Uran, das tatsächliche Alter der Vererzung dürfte dem des Sediments entsprechen, also oberkarbonisch sein.

Die Uranvererzung erstreckt sich wolkig-diffus durch das Gestein und erschwert eine Vorratsberechnung.

Es zeigt sich jedoch, dass entlang dünner, schwarzer Tonsteinlagen Uran am häufigsten auftritt. Dagegen fehlen in der Hauptmasse des Gesteins (in den 10 m bis 20 m mächtigen Lagen aus Arkosen und Konglomeraten) ausgesprochene Erzhorizonte. Doch auch hier gibt es Urananreicherungen. Bei ihrer Entstehung spielt das Grundwasser eine wichtige Rolle.

Die grobkörnigen Arkosen und Konglomerate führen Schwefelkies (FeS₂). Bei Zutritt von  sauerstoffreichem Grundwasser oxidieren die Sulfide zu Schwefelsäure, die das im Gestein dispers verteilte Uran löst und mit dem Grundwasserstrom verfrachtet. Trifft das Grundwasser auf sich ändernde Redoxbedingungen, z.B. auf kohlenhaltige Schichten, dann wird das gelöste, sechswertige Uran zur vierwertigem Uran reduziert und fällt an der „Front“ zum sauerstoffarmen Bereich aus, wo sich in den Gesteinsporen in konzentrierter Form dünne Lagen mit Uranmineralien abscheiden. Der Mechanismus einer solchen Erzanreicherung wird „Rollfront“ genannt.

Altersbestimmungen an den Uranmineralien ergaben mit 300.000 Jahren ein vergleichsweise sehr junges Alter. Daraus kann rückgeschlossen werden, dass der Rollfront-Mechanismus noch heute andauert.

Von allen genetischen Modellen scheint die von Berger & Salger (1965) formulierte Theorie am ehesten auf die Vererzung im Nordschwarzwald zuzutreffen: Die Entstehung der Urananreicherung wird folgendermaßen gedeutet:

Schichtgebundene Uranvererzung

Das in geringer Konzentration im Wasser als Uranyl- oder Uranylkomplexion in sechswertiger Form gelöste Uran kommt in ein stark reduzierendes Milieu, gekennzeichnet durch wechselnde Konzentration von Huminstoffen und kohligen pflanzlichen Resten.

Es wird zur vierwertigen Stufe reduziert.

Da diese wesentlich weniger löslich ist, fällt Uran als Hydroxyd in dem Maß aus, wie es dem pH und Eh der Lösung entspricht. Es wird mit der Tontrübe im Sedimentationsraum abgesetzt.

Änderungen im Oxidationspotential und in der Reaktion der Lösungen bewirken unterschiedliche Fällungen und können die Differenzen zwischen den einzelnen Gesteinen erklären.

Soweit also auch im Karbon des Nordschwarzwaldes noch schichtkonkordante Vererzungen vorliegen, ist ihre Entstehung wohl im zitierten Sinne anzunehmen.

Wolkig-diffuse Uranvererzung

Dies stark vereinfachte Bild muss jedoch noch insoweit modifiziert werden, als die Bereiche der wolkig-diffusen Vererzung nicht so gedeutet werden können.

Für sie müssen in jedem Fall sekundäre Umlagerungen angenommen werden.

Der Zeitpunkt dieser Umlagerungen ist nicht allgemein festzulegen; aufgrund der hohen Mobilität des Urans ist anzunehmen, dass dieser Vorgang auch heute lokal noch andauert.

Durch diese Umlagerungen entstanden neue Vererzungsbereiche mit rollfrontartigem Charakter. Sie finden sich vorwiegend in den gut durchlässigen, grauen, also reduzierten Arkosen.

Geochemische Untersuchungen durch Hauptmann (1976) konnten für diese Bereiche eine für Rollfrontvererzungen typische Korrelation von Uran und Arsen feststellen, nicht jedoch für Uran und Kupfer bzw. Vanadium, doch besteht die Aussicht, an neuen Aufschlüssen unter Tage eine derartige Verbindung noch nachzuweisen.

Beschreibung folgt

Die Saarberg Interplan, Gesellschaft für Rohstoff-, Energie- und Ingenieurtechnik mbH erhält am 12. März 1973 eine Untersuchungserlaubnis zum Aufsuchen von Uran- und Thoriumerzen im Raum Baden-Baden/Gernsbach.

Im September 1973 werden mittels radiometrischer Messungen mehrere Anomalien in den ausstreichenden Karbonschichten des Oostroges festgestellt. Abgesehen von unbedeutenden Ausnahmen, befinden sich alle Anomalien in den karbonischen Sedimenten.

Die größte Anomalie, mit mehr als 1 Million Impulse pro Minute (ipm), wird am Hummelsacker bei Müllenbach ermittelt.

Auf Empfehlung von Prof. Dr. Franz Kirchheimer, Präsident des Geologischen Landesamtes Baden-Württemberg, beginnt im August 1974 die bergmännische Aufwältigung der Vererzung am Hummelsacker. Der Kirchheimerstollen am SE-Hang des Hummelsacker fährt auf 150 m Länge das Karbon querschlägig an und erschließt dabei drei größere und mehrere kleinere Vererzungen mit beachtlichen Gehalten von bis zu 1 % U₃O₈.

Nach der Genehmigung durch die Bergbehörde können im Sommer 1975 nun auch tiefere Erkundungsbohrungen zur Teufenuntersuchung der Vererzung niedergebracht werden. Die tiefste Bohrung (am Steufenberg) weist eine Vererzung bis in eine Teufe von 920 Meter nach.

Am 02.07.1975 wird mit dem Sauersbosch-Stollen, am NW-Hang des Hummlesacker, ein zweiter Stollen, ca. 40 m tiefer als der Kirchheimerstollen, angesetzt.

Gemäß Antrag vom 06. August 1975 wird die Untersuchungserlaubnis von 1973 in die Schürfkonzession Murgtal umgewandelt (befristet bis zum 31.12.1979, verlängert um fünf Jahre am 19.12.1979)

Dezember 1976 + Frühjahr 1978:Anlage des Aufhauens 2/1-1 zwischen dem Sauersbosch- und dem Kirchheimerstollen.

Einführung der gleislosen Lade- und Fördertechnik in den Vortrieb der Untersuchungsstrecken. Dazu mussten die teilweise zu engen Stollen nochmals nachgegossen werden.

Stundung des Vortriebs von Aufhauen 2/1-1 im März 1978 bei 172 m Länge, da die Stadt Baden-Baden eine weitere Haldenablagerung vor dem Stollenmundloch nicht genehmigt. Im hinteren Bereich des Stollens wird eine Klärkammer für die Grubenwässer errichtet.

Für Laugungsversuche werden im Mai 1978 insgesamt 26 t Erz aus dem Sauersbosch-Stollen entnommen.

Juli 1978 – Februar 1979: Anlage des Aufhauens 2/1-2 vom Sauersbosch-Stollen im Einfallen der Vererzung. Installation eines Schrappers und Förderbandes.

Das beim Leerschrappern der Strecke angefallene Material wird im Februar 1979 im nicht fertig gestellten Aufhauen 2/1-1 eingelagert. Die bergmännischen Untertagetätigkeiten werden fortan gestundet, v.a. weil die Stadt Baden-Baden die Genehmigung zur weiteren Aufhaldung von Gesteinsmaterial im Sauersboschtal noch immer verweigert.

Die Stadt Baden-Baden kündigt am 28.08.1979 alle Gestattungsverträge mit dem Begbauunternehmen.

Untersuchungen zur Strahlenbelastung der Bergleute + der Umwelt und der Beeinflussung der natürlichen Gewässer durch die Exploration und den Grubenbetrieb in Zusammenarbeit mit dem Kernforschungszentrum Karlsruhe.

Die Untertageanlagen werden fortan als „Versuchsgrube“ bezeichnet. Es werden Reihenversuche zur Erprobung von Messgeräten wie Dosimetern unter Bedingungen des Grubenbetriebs ausgeführt. Darüber hinaus finden Langzeitbeobachtungen der Grund- und Oberflächenwässer und der meteorologischen Bedingungen statt.

Im ersten Halbjahr 1980 wird der sogenannte Radonstollen um etwa 12 m verlängert, im Herbst um weitere 9 m. Der Abraum wurde im Aufhauen 2/1-1 handversetzt.

Die Saarberg-Interplan schlug im März 1982 ein Drei-Phasen-Programm für die weiteren Arbeiten in der Versuchsgrube vor:

• Phase I: Weitere Exploration + Sicherung und Erweiterung der bekannten Vorräte.
• Phase II: Versuchsbergbau zur Erprobung verschiedener Abbaumethoden + Test einer Pilot-Aufbereitungsanlage im Waldbachtal, die durch eine untertägige Rampe an die Versuchsgrube angeschlossen werden sollte. Die Aufbereitung war als Sickerlaugung in einer Laugungshalle konzipiert (Ausfällung von Yellow cake).
• Phase III: Wirtschaftliche Gewinnung von Uranerz im Müllenbachtal.

Die Betriebspläne wurden wegen heftigen Widerstandes der Stadt und zahlreicher Umweltverbände nicht genehmigt.

Die Saarberg-Interplan schlug im März 1982 ein Drei-Phasen-Programm für die weiteren Arbeiten in der Versuchsgrube vor:

• Phase I: Weitere Exploration + Sicherung und Erweiterung der bekannten Vorräte.
• Phase II: Versuchsbergbau zur Erprobung verschiedener Abbaumethoden + Test einer Pilot-Aufbereitungsanlage im Waldbachtal, die durch eine untertägige Rampe an die Versuchsgrube angeschlossen werden sollte. Die Aufbereitung war als Sickerlaugung in einer Laugungshalle konzipiert (Ausfällung von Yellow cake).
• Phase III: Wirtschaftliche Gewinnung von Uranerz im Müllenbachtal.

Die Betriebspläne wurden wegen heftigen Widerstandes der Stadt und zahlreicher Umweltverbände nicht genehmigt.

Im Juli 1985 schlägt die die Interuran, die Nachfolgegesellschaft der Saarberg-Interplan, die vorläufige Einstellung des Betriebes vor. Ein Abschlussbetriebsplan sollte sicherstellen, dass von den Grubenbauen und Halden keine Gefährdung ausgeht.

• Am Sauersboschstollen werden Haldenteile > 350 mrem/a in den Stollen transportiert. Die Trafostation, die Baustellenwagen und Material für den grubenbetrieb werden entfernt.
• Am Kirchheimerstollen wird das oberflächliche haldenmaterial > 400 mrem/a entfernt und in den Stollen eingelagert.
• Die Haldenflächen werden anschließend mit Mutterboden angedeckt und eingesät.
• Aus der Grube werden noch die verwendbaren Maschinen und Geräte sowie elektrische Anschlüsse und Pumpen demontiert. Grubenausbau, Klärbecken und Sprengstofflager blieben für eine eventuelle Wiederbenutzung erhalten. Die Mundlöcher beider Stollen werden abschließend doppelt vermauert.

Mai 1985 bis Januar 1988: Rekultivierung

Zwischen Mai 1985 und Januar 1988 werden die Flächen rekultiviert. Die Grube wird im Februar 1988 durch die Bergbehörde aus der Bergaufsicht entlassen.