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So liegt die „Gorlebener Rinne“, eine bis zu 320 Meter tiefe eiszeitliche Schmelzwasserrinne aus sandig-kiesigem, grundwasserführendem Material, genau über dem tektonisch nach oben aufgewölbten Hut des Salzstocks. Das dort ursprünglich vermutete Deckgebirge aus mehreren hundert Meter mächtigen oligozänen Tonschichten, das – im Sinne der Definition eines „Mehrbarrierensystems“ durch das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) – eine Mindestvoraussetzung für eine mögliche Eignung des Salzstocks als Endlager wäre, ist in diesem Bereich so nicht vorhanden. Von unten sind diese Schichten durch den vertikal aufsteigenden Salzstock-Diapir und von oben durch eiszeitliche Abtragungen und Auffüllungen zerstört worden.
Auch wurde festgestellt, dass salzführendes Grundwasser sich sowohl seitlich als auch vertikal vom Salzstock in Richtung Oberfläche bewegt, so dass bei Kontakt mit hochradioaktivem Material eine Verstrahlung der Biosphäre die Folge wäre. Bei Grundwasserkontakt mit dem Steinsalz muss zudem mit Subrosionen, also der Bildung von Hohlräumen durch Salzablaugung gerechnet werden. In der Folge kann es zum Einsturz des Deckgebirges bis hin zur Bildung von Dolinen an der Erdoberfläche kommen. Für solche Vorgänge gibt es zahlreiche Beispiele über Salzstöcken in ganz Norddeutschland. Dazu zählt auch eine zehn Kilometer lange, tiefe Einbruchrinne über dem nordöstlichen Teil der Gorleben-Rambower Salzstruktur selbst; dort haben sich beispielsweise der 175 Hektar große Rudower See sowie der inzwischen überwiegend vermoorte Rambower See (siehe Rambower Moor) gebildet.
Bei Standortvergleichen nach hydrogeologischen und geologischen Kriterien wurde Gorleben unter mehreren Salzstöcken als der am wenigsten geeignete eingestuft. Trotz dieser Erkenntnisse ist die weitere Erkundung, die von Kritikern als verdeckter Ausbau des Endlagers betrachtet wird, seit dem 1. Oktober 2000 lediglich ausgesetzt. Diese als Moratorium bezeichnete Unterbrechung soll der „Klärung konzeptioneller und sicherheitstechnischer Fragen zur Endlagerung“ dienen.