Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 16, Heft 6 Juni 1970 [Reprint 2021 ed.] 9783112560525, 9783112560518

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ZEITSCHRIFT FÜR ANGEWANDTE QEOLOQIE HERAUSGEGEBEN VOM ZENTRALEN GEOLOGISCHEN

INSTITUT

I M A U F T R A G DES STAATSSEKRETARIATS

FÜR

QEOLOQIE

AUS DEM INHALT

A. W . Sidorenko & 0 . I. Lunewa Die Bedeutung von Konglomeraten f ü r das Erkennen der Geschichte des Präkambriums W . Steiner Die gesteinstechnischeu Eigenschaften der Augitporphyrite und Quarzporphyreder Flechtinger Scholle W . A. Krupennikow Die Gesetzmäßigkeiten der Verteilung von Uranerzlagerstätten in kohlig-kieseligen Schiefern und Kalksteinen J . Vogel & R . Schäbitzer Z u r geologischen Situation der Kohlensäureausbriiche im Werra-Gebiet unter besonderer Berücksichtigung des Grubenbetriebs .,E. T h ä l m a n n " K.-II. Eiert Probleme der salzgeiietischen Terminologie H . Matscliak & A. Rietschel Bodenmechanische Kennwerte von Mittelsanden aus den Deckgebirgsschichten im Spreetalbereich und ihre Beziehungen untereinander

AKADEMIE

-VERLAQ

*

BERLIN

BAND 1 6 / H E F T

VF

JUNI 1970 SEITE 2 6 9 - 324

INHALT SIDORENKO, A. VV.,

CONTENTS

COAEP/KAHME

Die B e d e u t u n g v o n K o n g l o m e r a GE-

3naHemie KOHrjioiiepaTOB JJJIH no3naiiiiH iicTopmi AoiteMSpua

T h e I m p o r t a n c e of Conglomerates 209 t o t h e K n o w l e d g e of P r e cambrian History

STEINER, W .

Die gesteinstechnischen Eigens c h a f t e n der A u g i t p o r p h y r i t e u n d Q u a r z p o r p h y r e der Flechtinger Scholle

TexiiH'iecKiie CBOfiCTBa n o p o ^ aeriiTORtiix rtopcfmpiiTOB 11 KBâpiJGBblX IIOpifllipOB O.I6XTHHrencKoK rjibiSbi

The Rock-Technical P r o p e r t i e s of 278 Augite Porphyrites and Quartz P o r p h y r i e s of t h e Block of Flechtingen

KRÜPENNIKOW, W . A.

Die Gesetzmäßigkeiten der Verteilung von Uranerzlagerstätt.en in kohlig-kieseligen Schiefern und Kalksteinen

3aK0H0iiepH0CTH pacnpGßejiGHiiH

T h e Regularities of D i s t r i b u t i o n 290 of U r a n i u m - O r e Deposits in Coal-Containing Siliceous Slates a n d Limestones

Methodische F r a g e n der i n d u striellen E r k u n d u n g u n d Vorr a t s b e r e c h n u n g bei der Vorbereitung von Erdöllagerstätten zum Abbau

MGTOUHHGCKHG Bonpocbi MHIIIJIGHHOH p a 3 B e A K H H

Z u r geologischen S i t u a t i o n der K o h l e n s ä u r e a u s b r ü c h e i m Werra-Gebiet unter besonderer B e r ü c k s i c h t i g u n g des G r u b e n betriebs ,,E. T h ä l m a n n "

O

jioTbi B paöOHe „ B e p p a " c oco6HM yieTOM rnaxTbi HM. „ 9 p n d a TejibMaHa"

On t h e Geological S i t u a t i o n of 298 O u t b u r s t s of Carbon Dioxide in t h e W e r r a Area, w i t h Special Reference to t h e " E r n s t T h ä l m a n n " Mine O p e r a t i o n

P r o b l e m e der salzgenetischen Terminologie

IIpoßneMH F6H6TH46CK0H TGpMHHOJioniH Conen

Terminological P r o b l e m s of t h e 301 Genesis of Salt

MATSCHAK, H . , & A . RIETSCHEL

Bodenmechanische Kennworte v o n Mittelsanden aus den Deckgebirgsschichten i m Spreetalbereich u n d ihre Beziehungen untereinander

IIoHBeHHOMexaHiiHGCKHG napaMeTpbl epeAHHX neCKOB H3 i OTJioJKenHä noKpoBHoro i e x j i a B paüOHe 30.ÏÏHHE1 I l l n p e e n HX CBH3H

Soil C o n s t a n t s of Middle S a n d s 307 f r o m t h e O v e r b u r d e n in t h e Area of t h e Spree Valley a n d t h e i r M u t u a l Relations

BITTERLICH, W . , H . WÖBKING

E i n neuer m e ß t e c h n i s c h e r Vorschlag zur B e s t i m m u n g der elektrischen T o r t u o s i t ä t v o n Gesteinen

H o B o e NPEJJJIOIKCHHO n o

A New M e t h o d for D e t e r m i n i n g 310 t h e Electric T o r t u o s i t y of Rocks

Ü b e r die E f f e k t i v i t ä t s b e r e c h n u n g geologischer E r k u n d u n g s a r b e i t e n bei der B e r e c h n u n g der Vorräte von Erdöl- und Erdgaslagerstätten

06

&

O. I. LÜNE\VA

ten für das

Erkennen

der

schichte des P r ä k a m b r i u m s

BYKOW, N. E., A. I. STEPAKOW, J I . N . KOTSCHETOW & J . P . GATTEN-

BEBGrER VOGEL, J . , & R . SCHÄBITZER

ELERT,

K.-H.

ROSENBERG, N . M .

&

y p a H O B f c i x p y f l H b i x MGCTOPOJKHGHHÖ B y r O J I b H O - K p e M H H C T b l X

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NO^CMGTG 3 a n a c o B HA MGCTOPO/KAEIIHHX H G $ T H H r a 3 a

Methodical P r o b l e m s of I n d u s - 295 trial E x p l o r a t i o n a n d Calculation of Resources w h e n P r e p a r i n g P e t r o l e u m Deposits for Exploitation

E s t i m a t e of t h e Effectiveness of 314 Geological E x p l o r a t o r y W o r k s for Calculating Resources of Oil a n d Gas Deposits

B e s p r e c h u n g e n u n d R e f e r a t e , Neuerscheinungen u n d L i t e r a t u r h i n w e i s e , I n f o r m a t i o n e n , K u r z n a c h r i c h t e n

316

Redaktionsbeirat Prof. Dipl.-Berging. K . B Ü H R I G , N o r d h a u s e n — Prof. Dr. O. G E H L , Schwerin - Prof. Dr. R . H O H L , Halle (Saale) — Prof. D r . E . K A U T Z S C H , Berlin - Prof. Dr. R . L A U T E R B A C H , Leipzig - Dr. R . M E I N H O L D , Freiberg (Sa.) - Dr. G. N O S S K E , Leipzig D r . H . R E H , J e n a — Prof. D r . H . J . R Ö S L E R , Freiberg (Sa.) - Prof. Dr. A. W A T Z N A U E R , Freiberg (Sa.) - Dr. R . W I E N H O L Z ,

Gommern. Die Z E I T S C H R I F T F Ü R A N G E W A N D T E G E O L O G I E b e r i c h t e t s t ä n d i g ü b e r folgende A r b e i t s g e b i e t e : Geologische G r u n d l a g e n f o r s c h u n g u n d L a g e r s t ä t t e n f o r s c h u n g / Methodik der geologischen E r k u n d u n g / Ökonomie u n d P l a n u n g der geologischen E r k u n d u n g T e c h n i k der geologischen E r k u n d u n g / Geologie u n d L a g e r s t ä t t e n k u n d e i m A u s l a n d . I n der Zeitschrift k ö n n e n alle s t r i t t i g e n F r a g e n d e r p r a k t i s c h e n Geologie b e h a n d e l t werden. Die A u t o r e n ü b e r n e h m e n f ü r ihre A u f s ä t z e die übliche V e r a n t w o r t u n g .

ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE QEOLOQIE

KOLLEKTIVE

CHEFREDAKTION

Dr. K. K A U T E R (Redaktionssekretär) Prof. Dr. F. S T A M M B E R G E R Dr. habfl. G. T I S C H E N D O R F Trägerder Ehrennadel In Gold der Gesellschaft fQr Deutsch-Sowjetische Freundschaft

B A N D 1 6 • J U j N I 119,7,0 • H E F T 6

Die Bedeutung von Konglomeraten für das Erkennen der Geschichte des Präkambriums Dargestellt am Beispiel der Kolahalbinsel A . W . SIDORENKO & 0 . I. LUNEWA,

UdSSR

Die lithologischen Untersuchungen der metamorpliosierten Schichten des Präkambriums, die den Grundstein für die Untersuchung des Präkambriums vom Standpunkt der exogenen Prozesse legten, die dem Metamorphismus vorangingen (SLDORENKO & LUNEWA 1958,

1961;

LUNEWA

1963;

SIDORENKO

1963;

SIDO-

RENKO 1965), haben gezeigt, daß die prälcambrischen Schildkomplexe hauptsächlich aus verschiedenartigen Sedimentgesteinen mit unterschiedlichem Metamorphosierungsgrad gebildet wurden. Im Präkambrium häuften sich — genau wie in den jüngeren Epochen — verschiedene klastische Gesteine an, wie Sandsteine, grobkörnige Sandsteine (Gravelite) und Konglomerate, die später einer Metamorphose unterworfen wurden. Verf. haben die Konglomerate des Präkambriums auf der Kolahalbinsel en detail untersucht und ihre Verbreitung gezeigt (LUNEWA 1963). Auf anderen Schilden findet man den Literaturangaben nach ebenfalls häufig verschiedene präkambrische Konglomerate. Insbesondere wurden sie in K a r e l i e n (TIMTSCHENKO 1 9 5 0 ; LEONOWA 1 9 5 8 ; LOBANOW 1961, 1962, 1 9 6 3 ; NBGRUSA 1963 u n d 1966 u. a.), auf d e m

Ukrainischen kristallinen Schild (NIKOLSKI 1953; BELEWZEW,

S I R O S C H T A N & S K U R I D I N 1 9 5 5 ; GORODOSCHNIKOW 1 9 5 6 ; STRYGIN & KOBSAR 1 9 6 2 ; STRYGIN, KOBSAR & KASAKOW

1964), innerhalb der Kursker Magnetanomalie (BORISOW & ISWEKOW 1964) und im Präkambrium der Sibirischen Plattf o r m (SAWELJEW 1 9 5 8 ; ELISAREW 1 9 6 0 ; BUSIKOW & DRUGOWA 1 9 6 0 ; O B R U T S C H E W I 9 6 0 ; K I N J A K I N 1 9 6 2 ; K I R I L L O W 1 9 6 5 ; M A S & J E G O R O W A 1 9 6 6 ; IPATOW & S T E P A N O W A 1 9 6 6 )

festgestellt.

Früher, als in der Erforschung des Präkambriums die petrographischen Methoden der magmatischen Gesteine vorherrschten und als die Vorstellung bestand, daß in dieser Zeit vor allem magmatische und metamorphe Prozesse entwickelt waren, wurden viele metamorphosierte Konglomerate als Agmatite, Tektonite, Blastomylonite, Konkretionsschiefer usw. beschrieben. Leider gibt es auch jetzt noch Arbeiten, in denen die metamorphosierten Konglomerate für Bildungen gehalten werden, die durch Tektonik und Metamorphismus geschaffen wurden. Die Vorstellung, daß die Konglomerate in den alten Epochen wegen der angebA u s : „ S o w j e t s k a j a Geologija", Nr. 6, 1967, S. 2 6 - 4 7 . Übers. : U . TZSCHORN, Berlin 1

Angewandte Geologie, Heft 6/70

lich schwachen tektonischen Zergliederung der Erdrinde nicht weit verbreitet waren, ist völlig falsch. Obwohl grobklastische Gesteine in den ältesten Sedirnentkomplexen sehr verbreitet sind, wurde ihnen bis jetzt nicht die Aufmerksamkeit gewidmet, die sie verdienen, besonders wenn man die Wichtigkeit der geologischen Probleme des Präkambriums berücksichtigt, die man lösen kann, wenn man die präkambrischen Konglomerate untersucht. 1 ) Die festgestellte weitverbreitete Entwicklung der präkambrischen Konglomerate gestattet, ihre Bedeutung als geologische Dokumente der ältesten Epochen neu einzuschätzen. Wenn man an die Konglomerate nicht nur als klastogenes Gestein herangeht, sondern auch in komplexer Art und Weise, nämlich als Kombination von Komponenten mit unterschiedlichem Verwitterungsgrad und verschiedenem Grad des Metamorphismus, so kann man sehr interessante Materialien zur Entschlüsselung der Geschichte der geologischen Prozesse, die das Präkambrium der Schilde bildeten, erhalten. Vor allem muß man die besondere Bedeutung der Untersuchung von präkambrischen Konglomeraten im Vergleich zur Untersuchung ähnlicher Bildungen anderen geologischen Alters unterstreichen. Bei der Untersuchung der Sedimentationsprozesse wird den Konglomeraten der jüngeren, „postpräkambrischen" Komplexe gewöhnlich keine große Rolle zugebilligt, da andere, vorteilhaftere Wege vorhanden sind, um Informationen über die geologischen Prozesse zu erhalten (Aufeinanderfolge der Schichtungen und Lagerungsbedingungen der Schichten; Vorhandensein und Charakter organischer Reste; unveränderte primäre Zusammensetzung, Texturen und Strukturen der Gesteine usw.). Bei den postpräkambrischen Schichtserien, in denen die biostratigraphischen Untersuchungen in der Regel recht sicheres Material für viele geologische Konstruktionen liefern, wird das Hauptaugenmerk auf paläontologisch belegte Ablagerungen gerichtet. Dabei ') Verf. gellen hier nicht auf die Bedeutung von Konglomeratscliiclitscrieu als Träger oft äußerst großer Vorkommen verschiedener Bodenschätze ein, da es zu dieser Frage eine ziemlich umfangreiche Übersichtsliteratur gibt (KOTLJAR 1960; BESGUBOW & BYWSOHICH U. a. 1963; PIENAAR 1 9 6 3 u. a.).

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft ü 270 werden die K o n g l o m e r a t e , die m a n i m Profil antrifft, meist nur als Anzeichen für große U n t e r b r e c h u n g e n der S e d i m e n t a t i o n und für schnell ablaufende tektonische Bewegungen i m Denudationsgebiet b e t r a c h t e t . Seltener wird die petrographische Zusammensetzung ihrer Gerolle zur B e s t i m m u n g der Abtragungsgebiete, aus denen das klastische Material s t a m m t , genutzt. I m P r ä k a m b r i u m , wo die Schichtserien nicht nur s t a r k m e t a m o r p h o s i e r t sind, sondern einzelne S c h i c h t e n , die wegen des Fehlens paläontologisch belegter Schichten nur schwer miteinander in Verbindung zu bringen und nur in F o r m von F r a g m e n t e n vorhanden sind und der ursprüngliche C h a r a k t e r der Ausgangsgesteine durch m e t a m o r p h e Prozesse verändert wurde, ist die Untersuchung der K o n g l o m e r a t h o r i z o n t e besonders interessant für stratigraphische K o n s t r u k t i o n e n . Man k a n n feststellen, daß die Untersuchung der Konglom e r a t e für die E r f o r s c h u n g der Geschichte des P r ä k a m b r i u m s keine geringere B e d e u t u n g h a t als die Untersuchung der paläontologischen R e s t e für die jüngeren Schichtserien. B e i der U n t e r s u c h u n g der p r ä k a m b r i s c h e n Konglom e r a t e k o m m t dem allgemeinen methodologischen Herangehen an das P r ä k a m b r i u m große B e d e u t u n g zu. Ausgehend von den Vorstellungen, daß im P r ä k a m brium vor allem m a g m a t i s c h e Bildungen entwickelt sind, legte m a n einzelne Aufschlüsse großklastischer metamorphosierter Gesteine meist als t e k t o n i s c h e B r e k zien, A g m a t i t e , B l a s t o m y l o n i t e usw. aus (KASAKOW 1 9 6 0 u. a.) und b e t r a c h t e t e sie als isolierte, lokale K ö r per, die untereinander n i c h t verbunden seien. W e n n m a n aber a n n i m m t , daß bei der Bildung der p r ä k a m b r i s c h e n Gesteine Sedimentprozesse vorherrschten, die dem Metamorphismus vorangingen, so m u ß m a n die Konglom e r a t e als regional v e r b r e i t e t e Gesteine b e t r a c h t e n , die eine b e s t i m m t e stratigraphische L a g e einnehmen. In den p r ä k a m b r i s c h e n Schichtserien sind die K o n glomerate gewöhnlich die geologischen Körper, die beim Metamorphoseprozeß a m vollständigsten ihre primären individuellen E i g e n s c h a f t e n behielten. D a h e r können sie unter den fossilfreien m e t a m o r p h o s i e r t e n und gar nicht so häufig schichtförmig angeordneten] Bildungen gut als Leithorizonte dienen. B e i m gegenwärtigen Untersuchungsgrad der Sedimentgeologie des P r ä k a m b r i u m s m u ß die U n t e r s u c h u n g der p r ä k a m brischen K o n g l o m e r a t e zur Schaffung eines S c h e m a s der stratigraphischen Aufeinanderfolge der m e t a m o r p h e n Schichtserien, zur Feststellung von Unterbrechungen in der S e d i m e n t a t i o n , der Aufeinanderfolge der tektonischen Bewegungen und zur Charakterisierung der Denudationsprozesse der alten Gebirgssysteme in den Vordergrund gestellt werden. B e i der U n t e r s u c h u n g der K o n g l o m e r a t e der K o l a halbinsel zeigte sich, daß sie nicht nur regional verbreitet sind, sondern — sich über bedeutende E n t fernungen hinziehend — auch gute stratigraphische F e s t p u n k t e darstellen. Nach der Zusammensetzung der Geröllkomponenten und des K o n g l o m e r a t z e m e n t s k a n n man m i t ziemlicher Sicherheit ein Urteil über die Altersbeziehungen der m e t a m o r p h e n Schichtserien, über die verschiedenen E t a p p e n des Metamorphismus und sogar über die Anzahl solcher E t a p p e n abgeben. Unter den metamorphen Bildungen der Kolahalbinsel wurden in fast allen gegenwärtig ausgehaltenen strati-

SIDORENKO & LUNEWA / Geschichte des Präkambriums graphischen Unterteilungen des Proterozoikums Konglomerate gefunden: an der Basis und innerhalb der TundraSerie, in der Kejwy-Serie, der Imandra-Warsuga-Serie und der Petschenga-Serie, d. h. in mehr als sechs großen stratigraphischen Niveaus. Ihre räumliche Erstreckung ist ebenfalls bedeutend (Abb.). So erstrecken sich z. B . die Konglomerate der Woronja-Tundra-Stufe der Tundra-Serie als eine ununterbrochene Kette entlang der gesamten WoronjaTundra-Kolmosero-Senke im Nordosten der Kolahalbinsel über eine Entfernung von mehr als 100 km. Dabei nehmen die genannten Konglomerate im Profil überall eine bestimmte stratigraphische Lage ein, nämlich unterhalb der Gesteine der Tscherwurt-Stufe. Das berechtigt, sie als Leithorizont zu benutzen. Ihrem Alter und der stratigraphischen Lage analoge und der Zusammensetzung nach ähnliche Konglomerate wurden auf einem großen Territorium (mehr als 500 km 2 ) südlich von den Bolschije Kejwy im Gebiet der Wasserscheide des Ponoj und des Purnak im Ostteil der Kolahalbinsel gefunden. In diesem Gebiet, das seinerzeit ein peripherisch herausgehobenes Sedimentationsgebiet darstellte, weist das Sedimentprofil (die Sedimente sind denen der Woronja-Tundra-Stufe synchron) viele klastische und grobklastische Anhäufungen auf (Lebjashe-Stufe). Im anderen, westlichen Teil der Kolahalbinsel sind ebenfalls der genannten Stufe synchrone Schichtserien anzutreffen, die aus klastischen Gesteinen bestehen und Konglomerate enthalten (Arwarentsch-Stufe). Dasselbe kann man von den Konglomeraten der Wychlschurtsker Stufe der Kejwy-Serie sagen, die sich im Gebiet der Wasserscheide des Ponoj und des Purnak im Ostteil der Kolahalbinsel über Dutzende Kilometer als deutlicher Horizont hinziehen und an der Sedimentationsbasis des Mittleren Proterozoikums einen sicheren Leithorizont bilden. Man kann auch auf die Konglomerate der Imandra-WarsugaSerie im Gebiet der Montsche-Poluostrow (Zentralteil der Kolahalbinsel) verweisen, die über ihrer Zusammensetzung und ihrem Alter nach unterschiedlichen Bildungen lagern und auf eine große regionale Unterbrechung in der Sedimentation zwischen Mittlerem und Oberem Proterozoikum und auf den Beginn eines neuen großen Sedimentationszyklus hinweisen. Außerdem wird die Möglichkeit der Nutzung der K o n g l o m e r a t e als stratigraphische Leithorizonte dadurch gestützt, daß die K o n g l o m e r a t e eines jeden Horizonts u n g e a c h t e t der Unterschiede in ihrer Zusammensetzung ziemlich deutlich ausgeprägte individuelle Züge tragen, die für den gegebenen Horizont insgesamt charakteristisch sind (petrographische Zusammensetzung der Geröllkomponenten, des Zements, des Metamorphosierungsgrades usw.). Besonders wichtig für die Typisierung der Konglom e r a t e ist die Untersuchung ihrer petrographischen Zusammensetzung. Das ist durchaus erklärlich, da die Bildung eines jeden K o n g l o m e r a t t y p s eines gegebenen Gebiets in einer b e s t i m m t e n t e k t o n i s c h e n und paläographischen S i t u a t i o n vor sich ging und i m allgemeinen ähnliche Gesteinsgruppen von der Denudation e r f a ß t wurden. Gegenwärtig wird für die K o n g l o m e r a t e des P r ä k a m b r i u m s — i m Unterschied zu den analogen Gesteinen jüngeren Alters — eine spezifische Untersuchungsmethodik entwickelt. W ä h r e n d die Konglom e r a t e jüngerer S y s t e m e hauptsächlich v o m S t a n d p u n k t ihrer geologischen Besonderheiten aus untersucht werden, ihrer stratigraphischen L a g e , ihrer räumlichen Verteilung usw., m u ß m a n bei der U n t e r s u c h u n g der p r ä k a m b r i s c h e n K o n g l o m e r a t e das H a u p t a u g e n merk auf die E r f o r s c h u n g ihrer petrographischen B e sonderheiten r i c h t e n . Die Methode der petrographischen, genauer gesagt, der petrographisch-statistischen U n t e r s u c h u n g der K o n glomerate ist in der Geologie r e c h t gut b e k a n n t : E s

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6 SIDOKENKO & LTJNEWA / G e s c h i c h t e des P r ä k a m b r i u m s

fv

f

yi

ji^Nikel

V

O

opelschenga

^ "*

^Konglomerate der Petschenga-Serie


200

Charakteristik der Gesteinszusammensetzung sedimentär-vulkanogene Bildungen karbonatisch-terrigene Sedimentbildungen. der Tersker Stufe, der Tyrij-Mys-Stufe, der Stufen der Halbinseln Srednij und Rybatschij, der Kildina-See-Stufe

Obere

°0«CQ

Petschenga-

Coo Mittlere

—

ImandraWarsuga-

Untere?

COCSD

.aSxSSsSaxg Pt,

Komplex sedimentär-vulkanogener Bildungen mit basalen Konglomeraten in der Basis (RishgubaStufe)

3000?

Zweiglimmerschiefer, raitisiertc Kalksteine

Quarzit-Sandsteine,

dolo-

PeszowoTundra-

Pt 2 ps

240

Wychtschurt-

Pt s vh

300-550

Muako vi tquarzi te, porphyroblastische MuskovitQuarz-Schief er mit Staurolith, Biotit, seltener Cyanit, mit Konglomeratschichten oder -linsen

PolmosTundra-

Pt,pl

50-300

schiefrige Amphibolite mit Zwischenschichten von Amphibol-Biotit-Gneisen und Eisen-Quarziten

Tscherwurt- Pticr

30-400

vorwiegend tonerderciche Schiefer und Gneise mit Cyanit, Staurolith, Cordierit, Biotit, mit Konglomeraten innerhalb der Stufe und in ihrer Basis

proterozoisch

Kejwy-

sedimentär-vulkanogene Schichten mit basalen Konglomeraten in der Basis der Serie sowie in der Basis und innerhalb der sie aufbauenden Stufen

^ e s s a e WoronjaTundra-

Pt,vr

150-200

Arkose-, Zweiglimmer- und-Biotitgneise und-schiefer mit Konglomeraten innerhalb der Stufe, möglicherweise auch in der Nähe ihrer Basis. Die Biotitgneise mit Konglomeraten der LebjashinskStufe des Gebiets Bolschije Kejwy und der Wasser-' scheide des Ponoj und des Purnak sowie die Amphibol-Biotit-Gneise mit Konglomeraten der Arwarentsch-Stufe des Westufers des ImandraSees sind altersgleich,

Ljawosero-

PtilV

100-500

Biotit-, Granat-Biotit-, Amphibol-Biotit-Gneise mit Konglomeraten in der Basis

Untere

Tundra-

archäisch

2

WeißesMeer- und Kola-

Angewandte Geologie, Heft 6/70

A

4500?

verschiedenartige Gneise und Amphibolite, hauptsächlich Zweiglimmer-, Biotit-, Amphibol- und tonerdereiche Gneise und Amphibolite, Eisenquarzite

Zeitschritt f ü r angewandte Geologie, B d . 16 (l'JiO), Hott ö

274 gewissen Grade gestützt durch die R e s u l t a t e der Untersuchung von Konglomeraten des Proterozoikums der Kolahalbinsel, wo wir Beispiele sowohl für einen wiederholten als auch für einen einmaligen Metamorphismus der Gesteine haben, die Gerolle lieferten. Die Kompliziertheit der L ö s u n g der F r a g e nach dem Auftreten eines wiederholten Metamorphismus besteht bezüglich der Konglomerate der Kolahalbinsel darin, daß der ursprüngliche Metamorphismus der Gesteine einiger Gerölle und der darauffolgende Metamorphismus der Konglomerate und der ihnen benachbarten Schichtserien gradmäßig f a s t gleich sind. Dasselbe kann m a n auch vom Metamorphismus aller Gesteine des dortigen Profils sagen. Der Metamorphismus der archäischen Plagiogranitoide und der Gneise und der proterozoischen Gneise, Schiefer und anderen Gesteine ist ebenfalls sehr ähnlich und entspricht überall der Amphibolit-Fazies. In regionaler Sicht ist die archäische Entwicklungsetappe des Baltischen Schildes durch eine räumlich sehr ausgedehnte Orogenphase von der folgenden (proterozoischen) E t a p p e getrennt. E s wird angenommen, daß die archäischen sedimentären, sedimentär-vulkanogenen und magmatischen K o m p l e x e zu Beginn der unterproterozoischen Sedimentation in F a l t e n gepreßt und metamorphosiert wurden. Im östlichen Teil der Kolahalbinsel entsprach ihr Metamorphismus offensichtlich der Amphibolit-Fazies. E s ist offensichtlich, daß die Gerölle der archäischen Plagiogranitoide in schon metamorpliosiertem Zustand (Amphibolit-Fazies) zum Lager u n g s r a u m der L j a w o s e r o - K o n g l o m e r a t e transportiert wurden. Gleichzeitig wurden einige Gerölle von Biotitgneisen, die den unteren Gneis-Horizonten der umgebenden Ljawosero-Stufe entsprechen, nach der Bildung des K o n g l o m e r a t s und ebenfalls unter den Bedingungen einer Amphibolit-Fazies metamorphosiert. Die geologischen Beziehungen der Stufen helfen im gegebenen Fall, sich eine Vorstellung von der Anzahl der E t a p p e n des Geröllmetamorphismus zu machen. Wenn der Metamorphismus der Gesteine in den Gerollen ursprünglich einer anderen Fazies entsprach als der spätere Metamorphismus der Konglomerate insgesamt, so könnten die Relikte der entsprechenden Mineralassoziationen die Wiederholung des Metamorphismus der Gesteine in den Gerollen und die E x i s t e n z mehrerer E t a p p e n metamorpher Umbildungen der Gesteine in dem untersuchten Profil der metamorphen Stufen bestätigen. Als Beispiel kann man die proterozoischen Konglomerate aus der Basis der Imandra-Warsuga-Seric aut der MontsclicHalbinsel anführen. Der Melamorphismus dieser Konglomerate entspricht insgesamt der Fazies der Grünschiefer. In den Gerollen sind verschiedenartige ältere Gesteine vorhanden, die früher unter den Bedingungen der AmphibolitFazies metamorphosiert wurden. Das sind die AmphibolBiotit-Gneise und die Amphibolite der Arwarcntsch- und der Witeguba-Stufe. Der wiederholte Metamorphismus der Grünschiefer-Fazies im Konglomerat war für diese Gerölle regressiv und kam in einer Veränderung ihrer mineralischen Zusammensetzung zum Ausdruck (Verdrängung der Amphibolc durch Biotit und Chlorit, Zersetzung der Pyroxene, Albitisierung der Feldspäte u. a.). Außerdem wirft die Zusammensetzung der metamorphen Geröllkomponenten zusammen mit ihrer Form und ihrem Deformierungsgrad Licht aut dieses interessante Problem. Die Veränderungen der Geröllform während des Metamorphismus sind sehr vielfältig. Unter den gleichen Bedingungen des Metamorphismus reagieren

SlDOKENKO & LUNEWA / Geschichte des P r ä k a m b r i u m s

Gerölle unterschiedlicher Zusammensetzung' verschieden auf die dabei auftretenden dynamischen K r ä f t e . Außer der T a t s a c h e , daß sich der Zusammensetzung nach unterschiedliche Gesteine bei ein und demselben Metamorphismus in verschiedenem Maße Umkristallisieren und sich entsprechend verdichten, entstehen ständig Streßzonen, in denen sich die verschiedenen Gesteine völlig unterschiedlich verhalten. So behalten die Gerölle solcher Eruptivgesteine wie Granitoide, Gabbroide, verschiedenartige Effusivgesteine und Q u a r z bei mittlerem (Amphibolit-Fazies) regionalem Metamorphismus entweder ihre ursprüngliche F o r m , oder sie verändern diese nur schwach (d. h., sie werden a b g e p l a t t e t oder strecken sich). Unter denselben Bedingungen werden die Gerölle von Sedimentgesteinen viel stärker deformiert, wobei S t r u k t u r und Zusammensetzung des Ausgangsgesteins bei der Deformation die Hauptrolle spielen. Die Gerölle von sandigen Gesteinen, d. h. von dichteren und festeren, erhalten ihre F o r m besser als z. B . die Gerölle von Aleurolithen oder tonigen Gesteinen. Die ihrer Zusammensetzung und ihrer S t r u k t u r nach unterschiedlichen Sandsteine reagieren ebenfalls unterschiedlich auf die deformierenden K r ä f t e . Die dichtgepackten Quarzsandsteine widerstehen den letzteren aktiv, die polymikten Sandsteine aber, die z. B . reich an tonigem Zement sind, werden unter denselben Bedingungen viel leichter und stärker deformiert. Diese Feststellung wird dadurch erhärtet, daß m a n unter den m e t a m o r p h e n K o m p l e x e n ziemlich häufig Q u a r z i t e m i t Relikten klastischer S t r u k t u r findet, während z. B . die Grauwackensandsteine unter denselben Bedingungen des Metamorphismus immer in kristalline Schiefer mit Relikten klastischer S t r u k t u r oder ohne diese verwandelt werden. Verf. haben Zonen eines Dislokationsmetamorphismus beobachtet, in denen die Granitgerölle so deformiert waren, daß m a n nur sehr v a g e über den Charakter ihrer ursprünglichen F o r m urteilen konnte. Diese Granitgerölle wurden entweder in „ F l a d e n " mit einer L ä n g e von 40 cm, einer Breite von 20 bis 30 cm und einer Dicke von 3 bis 5 cm oder in zigarrenförmige K ö r p e r m i t einer L ä n g e von 20 bis 25 cm, einer Breite und einer Dicke von 3 bis 5 cm verwandelt. Die Gerölle von Gabbroiden haben in der Zone des Grünschiefermetamorphismus oft eine brotlaibförmige oder eine stark ausgewalztgestreckte F o r m , die von einer starken einseitigen Pressung zeugt. Die Gerölle der Sedimente werden unter solchen Bedingungen normalerweise so platt gedrückt, daß das Gestein auf einer kleinen Stufe oder in einem kleinen H a n d s t ü c k eine gebänderte oder linsenförmig gebänderte (linsenförmig schichtige) T e x t u r erhält. Offensichtlich wurden solche stark deformierten Konglomeratzonen von den Wissenschaftlern oft nicht beachtet, oder sie wurden zu Bildungen mit einer völlig anderen Genesis gezählt. Verf. haben z. B . beobachtet, daß sich die aus feinschuppigem Muskovitschiefer bestehenden Gerölle unter den Bedingungen der regionalen Metamorphose der Cyanit-Staurolith-Subfazies faktisch in Bestege auf den Schieferungsflächen des Gesteins verwandelten. Ihre Dicke b e t r ä g t nicht mehr als 2 bis 3 cm, bei einer L ä n g e und Breite von 5 bis 15 cm. Im Aufriß haben sie eine ovale oder abgerundete F o r m , sie enthalten keine anderen Minerale außer feinschuppigem Muskovit und manchmal porphyroblasti-

Zeitschritt für angewandte Geologie, lid. IG (1970), Heft 6 SIDORENKO & LUNEWA / G e s c h i c h t e des P r ä k a m b r i u m s

275

Tab. 2. V e r g l e i c h e n d e Charakteristik der K o n g l o m e r a t e der K o l a h a l b i n s e l Geologische Angaben KongloStratigramerathaltige Stufen. phische Lage

Verbreitung

Mechanische Zusammensetzung

MächtigPackung Rundungs(Stück, keit, grad auf 1 m2) in m

Ljawosero-

Basis des Proterozoikums

in Form 60-180 von Streifen, mit einer ErStreckung von 30 1cm

WoronjaTundra-

Mitte des Unteren Proterozoikums

desgl., 100 km

Tsclierwurt- Mitte des Unteren Proterozoikums

desgl., 100 km

30-200

desgl.

Wychtschurt-

Basis des Mittleren Proterozoikums

räumlich, 100 km 2

70-100

gut

lUshguba(ImandraWarsugaSerie)

Basis des Oberen Proterozoikums

in Form von Streifen, mit einer Erstreckung von 20 km

30-50

mittel

räumlich, 50 km 8

170-600

Petschenga- innerhalb Serie der Serie (Poro-Jar wiSee)

gut

10-70

Geröllausmaße, in cm

vorherrschend Fraktionen 6 - 9 u. 12-15

mittel bis 160-1000 vorherr60-70 (nach NW) schlecht sche nd Fr. 3 - 4 , 200-300 6-9 (nach SE) u. 1 2 - 1 5 vorhanden

Zusammensetzung

Gestein k a n n

man

sie n u r

auf

Gneise, Quarzite, Schiefer

tonig-sandig, metamorphosiert bis zu Gneisen

vorherrschend Fr. 6 0 - 9 u. 3 - 4

Quarz, Quarzite

20-80

Gabbroide, vorherrschend Gneise Fr. 6 - 9 u. 12-15, Fr. 3 - 4 vorhanden

gehandelt haben. den

sandig, meta- Quarz, Plagio- basale Konglomeramorphosiert klas, Biotit, te, die sich im Ergebbis zu Gneisen Hornblende nis einer Denudation archäischer Granite bildeten; Transport N—NE

16-145

vorherrschend Fr. 3 - 4

Im

Schieferungsober-

Genesis

Plagiogranitoide

Gneise, Schie- tonig-sandig, fer, Quarzite metamorphosiert bis zu Gneisen

schlecht 150-800 und mittel

Vorherrschende mineralogische Zusammensetzung

Zementtyp

vorherrschend Fr. 3 - 4 (nach NW) u. 6 - 9 (nach SE)

114-900

s c h e i n B i o t i t ; u r s p r ü n g l i c h k a n n es s i c h u m T o n k l u m p e n kaolinitischer

Zement Vorherrschende petrographische Geröll Zusammensetzung

Quarz, Plagio- Interformationsklas, Muskovit, konglomerate, die Turmalin sich bei der Abtragung der unterlagemden Sedimentschichten und der archäischen Granite bildeten Quarz, Plagioklas, Staurolith, Cyanit, Cordierit

sandig-tonig, metamorphosiert bis zu Schiefern

Quarz, Musko- basale Konglomevit, Staurolith, rate, die sich im ErGranat gebnis einer Denudation der unterproterozoiachen Verwitterungskruste bildeten

tuffogen, me« Chlor it, Platamorphosiert gioklas, Quarz bis zu Grünschiefem

basische Effusiva, Tuffe basischer Effusiva

Intcrformationskonglomerate, die sich bei der Abtragung der unterlagernden Schichten und der archäischen Granite bildeten

basale Konglomerate, die sich im Ergebnis einer Denudation der unterlagernden Gabbroide und Gneise der Awarentsch-Stufe bildeten

tuffogen, me- Chlorit, PlaInterformationskontamorphosiert gioklas, Quarz glomerate, die sich zu Grünschiebei der Abtragung der unterlagernden fern Schichten bildeten

Der D e f o r m i e r u n g s g r a d der Gerolle s t e h t in

direkter

Abhängigkeit von dem Grad ihrer Packungsdichte. d i c h t g e p a c k t e n K o n g l o m e r a t e n w e r d e n die Gerölle

f l ä c h e n e r k e n n e n , i m P e r p e n d i k u l a r s c h n i t t s i n d sie k a u m

„weicheren"

zu unterscheiden. E s ist interessant, d a ß die

weniger dicht gepackten Konglomerat, da im ersten Falle

außerdem

v o r h a n d e n e n Quarzgerölle nicht deformiert sind. I n e i n z e l n e n K o n g l o m e r a t e n w u r d e n a u c h Gerolle v o n S e d i m e n t g e s t e i n e n b e o b a c h t e t , die e i n e m M e t a m o r p h i s m u s u n t e r l a g e n u n d n o c h v o r der K o n g l o m e r a t b i l d u n g in Gneise v e r w a n d e l t w u r d e n . Verf. h a b e n z. B. i m G e b i e t des Sees Kolmosero Konglomerate mit Zement von Gneiszusammens e t z u n g g e f u n d e n , die Gneisgerölle e n t h i e l t e n , die eine v o n der d e s Z e m e n t s u n t e r s c h i e d l i c h e O r i e n t i e r u n g der Gneisschi efer u n g a u f w e i s e n . D a s z e u g t n i c h t nur v o n einer u n t e r s c h i e d l i c h e n Zeit des M e t a m o r p h i s m u s des Gerölls u n d des Z e m e n t s , s o n d e r n a u c h d a v o n , daß bei w i e d e r h o l t e m M e t a m o r p h i s m u s w e d e r eine N e u o r i e n t i e r u n g der f r ü h e r e n t s t a n d e n e n Ges l e i n s t c x t u r i m Geröll n o c h t i e f g r e i f e n d e m i n e r a l o g i s c h e Verä n d e r u n g e n v o r sich g i n g e n . 2*

Gesteine stärker

d e f o r m i e r t als i n

In der

einem

die Gerölle i m F a l t u n g s - ( P r e s s u n g s - ) p r o z e ß e i n e n i n t e n siven

Druck

aufeinander

dicht gepackter mentierende

ausüben.

Konglomerate,

Im

Falle

weniger

w o das die Gerölle ze-

Material nicht nur

die P o r e n r ä u m e ,

dern a u c h teilweise oder gänzlich die R ä u m e

son-

zwischen

d e n Gerollen ausfüllt, spielt der Z e m e n t die Rolle einer A r t v o n A r m o r i s a t o r u n d s c h w ä c h t bis wissen Grade

die d e f o r m i e r e n d e n

zu

einem

K r ä f t e a b . Als

geBei-

spiel k a n n m a n die K o n g l o m e r a t e d e r L j a w o s e r o - u n d d e r Tscherwurt-Stufe anführen. D i e L j a w o s e r o - K o n g l o m e r a t e sind w e n i g d i c h t g e p a c k t ; o f t sind es sogar k e i n e K o n g l o m e r a t e , s o n d e r n B i o t i t g n e i s e ,

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6 276 die Gerolle enthalten. In der Zone intensiver tektonischer Spannungen werden die Granitoidgerölle dieser Konglomerate stark deformiert, in der Regel werden sie ihrer Form nach einem abgeplatteten Ellipsoid mit einem Achsenverhältnis von etwa 2,5 : 1 , 5 : 1 ähnlich. Die Gneisgerölle werden in demselben Konglomerat noch mehr deformiert. Obwohl sie im Schnitt gewöhnlich die Form einer Linse haben, werden sie doch deutlich als Geröllkomponenten unterschieden. Die Konglomerate der Tscherwurt-Stufe wurden weniger intensiv deformiert, die Granitoidgerölle haben dabei ihre Form besser gewahrt. Dieser Umstand kann bis zu einem gewissen Grade als Kriterium für die Intensität der deformierenden Kräfte dienen. Die Gerolle der Sedimentgesteine sind in demselben Konglomerat (es handelt, sich um ein relativ dicht gepacktes Konglomerat) so stark deformiert, daß man manchmal nur schwer Gerolle erkennen kann. Das Gestein hat dabei einen linsenförmig gebänderten oder linsenförmig-schichtigen Aufbau. Insgesamt stellt der C h a r a k t e r der Veränderung der Geröllform ein r e c h t sicheres K r i t e r i u m für die m e c h a nische S t a b i l i t ä t des Materials bei m e t a m o r p h e n Prozessen dar. Verallgemeinernd k a n n m a n sagen, daß die Gerolle der E r u p t i v g e s t e i n e und der Quarz — wie schon oben dargelegt — b e i m Metamorphismus, auch bei wiederholtem, a m besten ihre F o r m bewahren. F a s t genau so gut erhält sich die Geröllform von E f f u s i v a (z. B . P o r p h y r e n , P o r p h y r i e n , Diabasen), von einigen Sedimentgesteinen (aus der Gruppe der Sandsteine) und von m e t a m o r p h e n Gesteinen (verschiedenartigen Gneisen, Quarziten). A m leichtesten werden Sedimentgesteine, vor allein die, die reich an t o n i g e m Material sind, deformiert. P r a k t i s c h k a n n m a n i m m e r nur ihre umgewandelte, meist in unterschiedlichem Maße ausgewalzte F o r m b e o b a c h t e n . A u f m e r k s a m k e i t verdient auch die U n t e r s u c h u n g der K o n g l o m e r a t e als indirektes Merkmal für Verwitterungsprozesse. Die K o n g l o m e r a t e sind ein Gestein, das gleichsam die hypergenen Prozesse i m Gebiet der Denudation und der A k k u m u l a t i o n integriert. Sie charakterisieren die G e s a m t h e i t der Gesteine der Nährprovinz, die Differentiation des Materials beim T r a n s p o r t und die E i n b e t t u n g des unterschiedlich s t a r k verwitterten Materials in der Sedimentationszone. I m K o n g l o m e r a t befinden sich sowohl das Ausgangsmaterial, das einer V e r w i t t e r u n g unterworfen war, als auch dessen Verwitterungsprodukte. Ausgangsgesteine sind unveränderte Gerölle. Verwitterungsprodukte sind feindisperses Z e m e n t m a t e r i a l , tonige und andere Zwischenschichten i m K o n g l o m e r a t , sowie einzelne Gerölle, die in verschiedenem Maße v e r w i t t e r t sind. E i n Vergleich des Verwitterungsgrads der Gerölle m i t einheitlicher Zusammensetzung (man k a n n die Gerölle nach dem Verwitterungsgrad des Gesteins z. B . in drei T y p e n einteilen — in n i c h t verwitterte, schwach v e r w i t t e r t e und s t a r k verwitterte) und des Verwitterungsgrades der Gerölle m i t unterschiedlicher Zusammensetzung sowie ein Vergleich ihrer mineralogischen Besonderheiten m i t der mineralogischen Zusammensetzung der feindispersen Verwitterungsprodukte (tonige und sandige Zwischenschichten, Zement u. ä.) bringt nicht nur neue E r k e n n t nisse über die Abtragungsgebiete und die stratigraphischen Beziehungen der Schichtserien, sondern auch über die Verwitterungsbedingungen in den Perioden der Hebung und der S e d i m e n t a t i o n . All diese Bildungen — sowohl die Ausgangsgesteine als auch ihre Verwitterungsprodukte — sind unterschiedlich m e t a m o r p h o s i e r t . B e i der Feststellung des

S i d o r e n k o & L u n e w a / Geschichte des träkambriums Metamorphoseprozesses durch entsprechende petrologische Untersuchungen k a n n m a n m i t ziemlicher Genauigkeit die ursprüngliche Zusammensetzung des Geröllmaterials, des ausfüllenden Materials und des K o n g l o m e r a t z e m e n t s r e k o n s t r u i e r e n ; m a n k a n n auch den ungefähren Verwitterungsgrad der Gerölle ein und desselben Gesteinstyps feststellen. Das erfordert eine genaue chemische und mineralogische U n t e r s u c h u n g aller die K o n g l o m e r a t e aufbauenden K o m p o n e n t e n . Die häufig in der Lithologie angewandte petrographischstatistische Methode m u ß durch die Untersuchung' des Verwitterungsgrads der Gerölle und des zementierenden Materials ergänzt werden. D a die Konglomeratgerölle Zerstörungsprodukte eines K o m p l e x e s unterschiedlicher Gesteine einer Nährprovinz darstellen können, die gleichzeitig in einer Sedimentationszone angehäuft wurden, k a n n m a n einige miteinander in Wechselbeziehung stehende B e s t i m mungsmethoden für die Verwitterungsbedingungen bei K o n g l o m e r a t e n umreißen. Vor allem verdienen der Vergleich des Verwitterungsgrads der Gerölle der Ausgangsgesteine und des ausfüllenden Materials, der Vergleich des Verwitterungsgrads des Geröllgesteinsmaterials m i t dem Verwitterungsgrad der darunter- oder darübergelegenen Schichtserien A u f m e r k s a m k e i t , wenn diese genetisch einer Sedimentbildungsetappe entsprechen, die einen einheitlichen Zyklus tektonischer Bewegungen i m Denudationsgebict widerspiegelt. Schließlich k a n n auch der Vergleich des Verwitterungsgrads der Gerölle von ein und demselben Gestein in den K o n g l o m e r a t e n sehr aufschlußreich sein. Arbeiten in dieser Hinsicht stehen erst noch bevor. Aber auf Grund des Materials, das bei der U n t e r s u c h u n g der proterozoischen K o n g l o m e r a t e gesammelt wurde, ergeben sich einige interessante Angaben, die die Verwitterungsbedingungen im P r o t e r o zoikum der Kolahalbinsel charakterisieren. Hier sollen einige B e o b a c h t u n g e n dargelegt werden. So ist z. B. der Ablagerung der Ljawosero-Konglomcratc der Kolahalbinsel eine Epoche vorangegangen, in der offensichtlich eine physikalische Verwitterung der Gesteine vorherrschte. Davon zeugen die Frische der Granitgerölle und Blöcke, ihre Ablagerung in der Nähe von Abtragungsarealen, das Vorhandensein von vorwiegend klastischem Material in der Zusammensetzung des zementierenden Materials, die Existenz solcher klastischer Reliktminerale wie Orthit und Minerale der Epidotgruppe (außer den im Prozeß des Metamorphismus neugebildeten Mineralen) u. a. Die Existenz solcher Minerale wie Biotit und Amphibol im Konglomeratzement weist auf das Vorhandensein toniger Minerale vom Montmorillonittyp im ehemaligen Sedimentgestein hin. Die Wychtschurter Konglomerate dagegen wurden erst abgelagert, nachdem die nahe gelegenen Liefergebiete die Etappe einer tiefgreifenden kontinentalen Verwitterung mit Bildung einer weitverbreiteten Verwitterungskruste durchlaufen hatten. Darauf weisen Charakter und Zusammensetzung der Scdimentschichtserien der Wychtschurt,-Stufe hin. Bei den Konglomeraten handelt es sich hier vorwiegend um Quarzkonglomerate, die zwischen Schichten von Quarzgraveliten und Quarzsandsteinen gelegen sind, die reich an tonigem, offensichtlich kaolinithaltigem Zement sind. Wahrscheinlich stellte ein Teil der angeführten Sedimente eine neuabgelagerte Verwitterungskruste dar, möglicherweise vom Laterittyp. Darauf kann man nach der Fülle von Muskovit im Zement der Konglomerate, der Gravelite und Sandsteine und nach dem Vorhandensein von Muskovilkiesel-,,Fladen" (ehemaligen Tonklumpen) im Konglomerat sowie nach den vorherrschenden Quarz- und Quarzitgeröllen schließen. Vom hohen Tonerdegehalt im Ausgangsmaterial zeugt die bedeutende Menge an porphyroblastischem St.aurolith, Biotit und Granat in den Gesteinen.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6 SIDORENKO & LTJNBWA / Geschichte des P r ä k a m b r i u m s In den K o n g l o m e r a t e n der I m a n d r a - W a r s u g a - S e r i e findet m a n in unterschiedlichem Maße verwitterte Gabbro- und Gabbro-Norit-Gerölle. In einigen v o n ihnen blieb die ursprüngliche S t r u k t u r des Gesteins v o l l k o m m e n erhalten, in anderen nur teilweise, in F o r m v o n Reliktabschnitten, in den dritten ging sie f a s t völlig verloren. In letzterem Fall wurde d a s Gestein s t a r k serizitisiert u n d chloritisiert. Die Glimmeru n d Hydroglimmerminerale e n t s t a n d e n hauptsächlich durch einen M e t a m o r p h i s m u s der tonigen V e r w i t t e r u n g s p r o d u k t e unter den B e d i n g u n g e n der Grünschiefer-Fazies (unter diesen B e d i n g u n g e n wurden die I m a n d r a - W a r s u g a - K o n g l o m e r a t e metamorphosiert). Offensichtlich zeugt der Z e r s t ö r u n g s g r a d der A u s g a n g s g e s t e i n e in den Gerollen in V e r b i n d u n g mit den geologischen A n g a b e n d a v o n , daß die A b t r a g u n g s q u e l l e n in der N ä h e lagen, daß d a s Geröllmaterial schnell sedimentiert wurde und daß die E t a p p e der kontinentalen Verwitterung, die der A b l a g e r u n g der Sedimente der I m a n d r a - W a r suga-Serie voranging, lange a n d a u e r t e . Die transgressive L a g e r u n g der letzteren in den verschiedenen älteren Bildungen b e s t ä t i g t den geäußerten S t a n d p u n k t .

Über die Verwitterungsprozesse vergangener geologischer Epochen urteilt man meist nach der Zusammensetzung der Verwitterungskrusten. Da aber diese Bildungen nicht überall bei der Untersuchung von kontinentalen Regimen vorhanden sind, wäre es zweckmäßig, die auf der Untersuchung von Verwitterungskrusten fußenden Methoden der Paläoklimatologie durch Methoden der Untersuchung der in den Schichtserien selbst befindlichen Verwitterungsprodukte zu ergänzen. E s ist bekannt, daß der Charakter vieler Schichtserien eindeutig von der Spezifik der hypergenen Prozesse, die bei ihrer Bildung vor sich gingen (Salze, Dolomite, organogene Gesteine u. a.), Zeugnis ablegt. Die rolligen Gesteine wurden dafür bis jetzt kaum genutzt. Die Untersuchung der Gerolle einiger Gesteine und ihrer Verwitterungsprodukte in den Konglomeraten jüngerer nichtmetamorphosierter Schichtserien könnte der Anfang für die Schaffung einer neuen Methode zur Erkenntnis der Verwitterungsprozesse sein, und zwar auf der Grundlage der Materialien, die in der Schichtserie selbst enthalten sind. Durch die Untersuchung der Mineralzusammensetzung und deren Vergleich in unterschiedlichen Fraktionen sandiger Gesteine wurde gezeigt (SIDORENKO 1 9 5 5 ) , d a ß d i e

Mineralzusammensetzung

feiner und grober Fraktionen in derselben sandigen Schichtserie von der Intensität der Verwitterung in der Bildungsperiode der sandigen Schichtserien abhängt. Bei intensiver Verwitterung werden die feineren sandigen Fraktionen in den sandigen Schichtserien stärker mit bei der Verwitterung beständigen Quarzkörpern angereichert als die gröberen Sandfraktionen. In den sandigen Schichtserien, die sich unter den Bedingungen einer schwachen Verwitterung gebildet haben, kann man ein umgekehrtes Bild beobachten: Die feinen Sandfraktionen werden im Vergleich zu den gröberen Fraktionen mit Körnern von bei der Verwitterung weniger beständigen Mineralen (Feldspäten, Hornblenden) angereichert. Diese Methode kann in Anwendung auf die Konglomerate, auch die präkambrischen, genutzt und entwickelt werden. Dazu muß man eine genaue Untersuchung der petrographischen Zusammensetzung der Gerölle und ihres Verwitterungsgrads nach jedem Gesteinstyp, einen Vergleich der chemischen und lithologischen Zusammensetzung der Gerölle mit der Zusammensetzung der Ausgangsgesteine und der Zusammensetzung der Gravelite, Sandsteine und Tone (die in ihre metamorphen Analogien verwandelt wurden),

277 welche die Konglomerate und die sie aufbauenden einzelnen Gerölle zementierten, durchführen. Natürlich muß man die Untersuchung der Konglomerate als mögliche Merkmale für die Verwitterungsbedingungen in den Perioden ihrer Bildung als zusätzliches Mittel zur Erkenntnis der Verwitterungsprozesse betrachten, das die Untersuchung der Verwitterungskrusten nicht ersetzen kann. Aber dort, wo die Verwitterungskrusten völlig zerstört worden sind, können die Konglomerate für paläoklimatische Rekonstruktionen genutzt werden. Die obenangeführten Gesichtspunkte werden natürlich durch etwas fragmentarische Beobachtungen begründet, da das Thema neu ist und seine eigene Spezifik hat. Allerdings muß man, wie unsere Untersuchungen zeigen, der komplexen Untersuchung der Konglomerate bedeutend mehr Aufmerksamkeit bei der Erkenntnis der Sedimentgeschichte der Entwicklung des Präkambriums widmen, als das bis jetzt getan wurde. In dieser Hinsicht sind die metamorphosierten Konglomerate ein äußerst dankbares Material. Die Bedeutung der Konglomerate für die Erkenntnis der präkambrischen Geschichte der Schilde wird durch folgende H a u p t p u n k t e bestimmt: Die Konglomerate sind unter den Sedimentbildungen des Präkambriums weitverbreitete Gesteine. Sie bewahren beim Metamorphismus ziemlich gut ihr ursprüngliches Äußeres und können sogar in stark veränderten Sedimentschichtserien in der Regel gute Leithorizonte darstellen. Die petrographische Zusammensetzung der Gesteinsgerölle, ihre Ausmaße, Form und räumliche Verteilung gestatten, zusammen mit dem allgemeinen geologischen Aufbau und den Primäraufschlüssen, ein Urteil über die Denudationsgebiete, den Charakter der Sedimentationsbecken, über das relative Alter der die Konglomerate beinhaltenden Schichtglieder und über dietektonischen Bewegungen in der Zeit der Konglomeratbildung. Die Untersuchung des Verwitterungsgrads der Konglomerate insgesamt, ihres Zements und der Gerölle gestattet, paläoklimatische Rekonstruktionen anzustellen. Wenn man den Metamorphismus und die Deformation der Gerölle und des Zements dieser alten Konglomerate untersucht, kann man Angaben über den Metamorphismus, der der Ablagerung der Konglomerate vorausging, und den Metamorphismus, der nach ihrer Ablagerung stattfand, erhalten; man kann so Etappen der Metamorphose rekonstruieren. Die metamorphosierten Konglomerate darf man nicht nur als gewöhnliches geröllhaltiges Gestein, sondern von viel weiterer Sicht aus betrachten. Die metamorphosierten Konglomerate stellen die gesetzmäßige Kombination genetisch miteinander verbundener Gesteinsgerölle und Minerale dar, die den einheitlichen Denudations- und Sedimentationsprozeß widerspiegeln. Da sie in verschiedenem Maße verwittert und metamorphosiert wurden, charakterisieren sie die paläogeographischen ebenso wie auch die paläoklimatischen Bedingungen, die Sedimentbildungsetappen, die Phasen des Metamorphismus und die tektonische Entwicklung im Präkambrium. Die Untersuchung der metamorphosierten Konglomerate kann ein umfangreiches Faktenmaterial für die Rekonstruktion der Geschichte der Sedimentationsetappe des Präkambriums ergeben.

Zeitschrift iür angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Helt 6 278

STEINER / A u g i t p o r p h y r i t e u n d Q u a r z p o r p h y r e der F l e c h t i n g c r S c h o l l e

Literatur BKLEWZEW, JA. N., R. P. SIROSCHTAN & S. A. SKURIDIK: Über die Granitgerölle der Konglomerate der oberen Abteilung der Kriwoj-Rog-Stufe. — Dokl. AN SSSR, t. 100, Nr. 5 (1955). BESGUBOW, A. I., J U . I. B Y W S C H I C H U. a.: Uran in alten Konglomeraten. - Gosatomisdat (1963). BOKISOIV, S. F., & E. P. ISWEKOW: Über die Konglomerate der Lagerstätte Korobkowu der Kursker Magnetanomalie. I n : Geologie und Bodenschätze der zentralen Schwarzerdegebiete. — Tr. meshoblastnowo geologitscheskowo soweschtschanija, Woronesh 1964. BUSIKOW, A. I., & G. M. DRUGOWA: Die Konglomerate im Archaikum der Tunkonbergtundren (Östlicher Sajan-Höhenzug). — Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSlt, wyp. 9 (1960). ELISAREW, J . S.: Die alten granitisierten Konglomerate am Fuße der Kitojskije Alpy. - Dokl. AN S S S R , t. 134, Nr. 6 (1960). GORODOSCHNIKOW, B. I.: Neue Angaben über die Zusammensetzung der Gesteine in den abgeplatteten Bildungen .:es Arkoschorizonts von Krijwoj Rog. - Dokl. AN SSSR, 1.107, Nr. 6 (l!'56). IPATOW, M. M., & T. I. STEFANO WA: Die Konglomerate des Östlichen Sajan und die Perspektiven ihrer Goldführung. I n : Goldführende Konglomerate des südlichen Randes der Sibirischen Plattform. — Isd. nauka (1966). KASAXOW, A. N.: Die Pseudokonglomerate des Mamsker Komplexes (Nordbaikalisches Hochland). — Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSR, wyp. 9 (1060). KINJAKIN, K. W.: Eine neue Stufe metamorphosierter Konglomerate im Profil der alten Schichten Selenga-Dauriens. — Kurze Mitt. wiss. Forsch.Arb. 1960, Anl. Ber. wiss. Forsch.-Arb. 1960, Irkutsker staatl. Univ., Irkutsk 1962. KrRILIOw, E. A.: Die Konglomerate des Stanowoj-Komplexes des nordwestlichen Teils des Tsehernyschew-Höhenzugs. — Geologija i geofisika, Nr. 9 (1965). KOTLJAR, \V. N.: Alte metallführende Konglomerate. — Sowjetskaja geologija, Nr. 11 (1960). LEONOWA, E. P . : Die polymikten Konglomerate und ihre Bedeutung in der Stratigraphie des Proterozoikums Kareliens. — ITtsch. sap. Len. gos. ped. in-ta im. Gersena, 1. 172 (1958). LOBANOW, I. N.: Mineralogie und Herkunft der jatulischen Quarzkonglomerate Kareliens. — Mineral, sb. Lwowskowo geol. obschtsch., Nr. 15 (1961). — Die jatulischen Quarzkonglomerate Kareliens und ihre Herkunft. — Isw. AN SSSR, ser. geol., Nr. 5 (1962). — Die proterozoischen grob- bis mittelklastischen Konglomerate des Flusses Kumsa in Karelien. — Isw. wysch. utscheb. sawed., geologija i raswedka, Nr. 11 (1963).

LTTNETVA, O. I . : Die präkambrischen Konglomerate der Kolahalbinsel. — Dokl. AN SSSR, 1.152, Nr. 4 (1963). — Zusammensetzung und Quellen des Schuttmaterials der Konglomerate aus den metamorphosierten Schichten des Präkambriums der Kolahalbinsel. — Sowjetskaja geologija, Nr. 12 (1963). MAS, W. D., & O. P . JEGOROWA: Zur Lithologie und Stratigraphie der SandKonglomerat-Schicht des Tschaja-Flusses (Nordbaikalisches Hochland). I n : Probleme der Sedimentgeologie des Präkambriums. — Wyp. 1, isd. nauka (1966). NEGRUSA, W. S.: Versuch einer faziellen Untersuchung der proterozoischen (jatulischen) Ablagerungen Zentralkareliens. — Sowjetskaja geologija, Nr. 7 (1963). — Versuch einer faziellen Untersuchung der Quarzkonglonierate Kareliens. I n : Probleme der Sedimentgeologie des Präkambriums. — Wyp. 1, isd. nedra (1966). NEJELOW, A. N.: Die unterproterozoischen Konglomerate des Mittellaufs des Mama-Flusses (Nordbaikalisches Hochland). — Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSR, wyp. 9 (1960). NIKOLSKI, A . N . : Neue Angaben über das Präkambrium von Kriwoj Rog. - Tr. labor, geologii dokembrija AN SSSR, wyp 2 (1953). OBRTJTSCHEW, S. W.: Die metamorphosierten Konglomerate aus spindelförmigem Geröll in den Höhenzügen des östlichen Sajan und ChamarDaban. - Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSB,, wyp. 9 (1960). PIEKAAR, P. J . : Stratigraphy, petrology and genesis of the Elliot Group, Blend River, Ontario, including the uraniferous conglomerate. — Bull, geol. surv. Canada, vol. 83 (1963). SAWELJEW, A.A.: Über das Alter der Konglomerat-Sandstein- und Karbonatablagerungen des Nordhangs des östlichen Sajan-Höhenzuges. — Sb. statej molodych nautsch. sotr. Len. geol. Utschreshdenii AN SSSR, wyp. 1 (1958). SIDORENKO, A. W.: Zur Frage der Verbindung der mineralogischen und mechanischen Zusammensetzung der Sande. — Dokl. AN SSSR, t. 100, Nr. 5 (15)55). — Probleme der Sedimentgeologie des Präkambriums. — Sowjetskaja geologija, Nr. 4 (1963). — Die Untersuchung des Präkambriums — eine äußerst wichtige Aufgabe der modernen Geologie. - Westn. AN SSSR, Nr. 10 (1965). SIDORENKO, A. W., & O. I. LÜNE WA: Über die gebänderten Texturen in den metamorphosierten Schichten der Kolahalbinsel. — Dokl. AN SSSR, 1.118, Nr. 1 (1958). STRYGIN, A. I., & W. N. KOBSAR: Die Konglomerate im Zentralteil des Ukrainischen Schildes. - Dokl. AN SSSR, 1.146, Nr. 2 (1962). STRYGIN, A. I., W. N. KOBSAR & L. P . KASAJSOW: Grob- bis mittelklastisches Material in den Teterew-Gneisen (Ukrainischer Schild). — Dokl. AN SSSR, 1.158, Nr. 8 (1964). TIMTSCHENXO, I. P . : Die proterozoischen Quarzite und Quarzitsandsteine Zentral- und Südkareliens. — Tr. in-ta geol. nauk, AN SSSR, petrograf. serija, wyp. 122, Nr. 37 (1950).

Die gesteinstechnischen Eigenschaften der Augitporphyrite und Quarzporphyre der Flechtinger Scholle" WALTER STEINER, W e i m a r

1. Einleitung Die Hartgesteine der Flechtinger Scholle besitzen infolge ihrer nördlichsten Position innerhalb der D D R sowie ihrer günstigen verkehrstechnischen Lage (Eisenbahnanschluß, Lage am Mittellandkanal, Nähe der Elbe) eine große Bedeutung für die Versorgung der nördlichen Bezirke mit Brecherprodukten. Aus diesem Grunde haben sich aus kleinen bis mittelgroßen Steinbruchbetrieben nach 1945 einige Großbetriebe entwickelt (zur Geschichte der Steinindustrie s. W. LLNBEKAMM 1966). Es sind dies die Betriebsabteilungen Dönstedt (ehem. Kuckucksberg), Eiche, Bodendorf und Flechtingen des V E B Steinwerke Haldensleben (Abb. 1, links unten). Die durchgeführten und noch geplanten

Betriebserweiterungen machten geologisch-gesteinstechnische Erkundungsarbeiten notwendig. Die geologischen Sucharbeiten begannen mit eingehenden Steinbruchd o k u m e n t a t i o n e n (z. B . W . STEINER & K . ROST 1962).

Mit umfangreichen Kernbohrprogrammen wurden sie fortgesetzt (VEB Geologische Forschung und Erkundung, Halle, seit 1964 Objektbearbeiterin Dipl.-Min. L. EISENACHER). Vom V E B Steinwerke Haldensleben wurde 1965 das ehemalige Institut für Geologie und Technische Gesteinskunde (jetzt Arbeitsgruppe Baugeologie) der Hochschule für Architektur und Bauwesen, Weimar, mit der Durchführung umfangreicher gesteinstechnischer Untersuchungen in den vier Werksabteilungen beauftragt. Diese Arbeiten wurden von 1965 bis 1967 vom Verf. unter Mitwirkung von Frau Dipl.Ing.

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 15.12.1969. *) Diese Veröffentlichung ist Teil einer noch nicht abgeschlossenen größeren Arbeit über die gesteinstechnischen Untersuchungen an Lagerstätten der Steine und Erden des Bezirks Magdeburg. Die Vorveröffentlichung erfolgt mit Genehmigung des Wissenschaftlichen Rates der Hochschule für Architektur und Bauwesen, Weimar.

B. BLUME u n d

durchgeführt

Herrn

Dipl.-Ing.

( W . STEINER 1 9 6 6 ,

H . J. HEGNER

H . J. HEGNER

1966,

B. BLUME 1966 u. 1967).

Da diese Hartgesteinsvorkommen noch immer im Blickpunkt ökonomischer und baugeologischer Er-

Zeitschrift iür angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Helt 6 278

STEINER / A u g i t p o r p h y r i t e u n d Q u a r z p o r p h y r e der F l e c h t i n g c r S c h o l l e

Literatur BKLEWZEW, JA. N., R. P. SIROSCHTAN & S. A. SKURIDIK: Über die Granitgerölle der Konglomerate der oberen Abteilung der Kriwoj-Rog-Stufe. — Dokl. AN SSSR, t. 100, Nr. 5 (1955). BESGUBOW, A. I., J U . I. B Y W S C H I C H U. a.: Uran in alten Konglomeraten. - Gosatomisdat (1963). BOKISOIV, S. F., & E. P. ISWEKOW: Über die Konglomerate der Lagerstätte Korobkowu der Kursker Magnetanomalie. I n : Geologie und Bodenschätze der zentralen Schwarzerdegebiete. — Tr. meshoblastnowo geologitscheskowo soweschtschanija, Woronesh 1964. BUSIKOW, A. I., & G. M. DRUGOWA: Die Konglomerate im Archaikum der Tunkonbergtundren (Östlicher Sajan-Höhenzug). — Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSlt, wyp. 9 (1960). ELISAREW, J . S.: Die alten granitisierten Konglomerate am Fuße der Kitojskije Alpy. - Dokl. AN S S S R , t. 134, Nr. 6 (1960). GORODOSCHNIKOW, B. I.: Neue Angaben über die Zusammensetzung der Gesteine in den abgeplatteten Bildungen .:es Arkoschorizonts von Krijwoj Rog. - Dokl. AN SSSR, 1.107, Nr. 6 (l!'56). IPATOW, M. M., & T. I. STEFANO WA: Die Konglomerate des Östlichen Sajan und die Perspektiven ihrer Goldführung. I n : Goldführende Konglomerate des südlichen Randes der Sibirischen Plattform. — Isd. nauka (1966). KASAXOW, A. N.: Die Pseudokonglomerate des Mamsker Komplexes (Nordbaikalisches Hochland). — Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSR, wyp. 9 (1060). KINJAKIN, K. W.: Eine neue Stufe metamorphosierter Konglomerate im Profil der alten Schichten Selenga-Dauriens. — Kurze Mitt. wiss. Forsch.Arb. 1960, Anl. Ber. wiss. Forsch.-Arb. 1960, Irkutsker staatl. Univ., Irkutsk 1962. KrRILIOw, E. A.: Die Konglomerate des Stanowoj-Komplexes des nordwestlichen Teils des Tsehernyschew-Höhenzugs. — Geologija i geofisika, Nr. 9 (1965). KOTLJAR, \V. N.: Alte metallführende Konglomerate. — Sowjetskaja geologija, Nr. 11 (1960). LEONOWA, E. P . : Die polymikten Konglomerate und ihre Bedeutung in der Stratigraphie des Proterozoikums Kareliens. — ITtsch. sap. Len. gos. ped. in-ta im. Gersena, 1. 172 (1958). LOBANOW, I. N.: Mineralogie und Herkunft der jatulischen Quarzkonglomerate Kareliens. — Mineral, sb. Lwowskowo geol. obschtsch., Nr. 15 (1961). — Die jatulischen Quarzkonglomerate Kareliens und ihre Herkunft. — Isw. AN SSSR, ser. geol., Nr. 5 (1962). — Die proterozoischen grob- bis mittelklastischen Konglomerate des Flusses Kumsa in Karelien. — Isw. wysch. utscheb. sawed., geologija i raswedka, Nr. 11 (1963).

LTTNETVA, O. I . : Die präkambrischen Konglomerate der Kolahalbinsel. — Dokl. AN SSSR, 1.152, Nr. 4 (1963). — Zusammensetzung und Quellen des Schuttmaterials der Konglomerate aus den metamorphosierten Schichten des Präkambriums der Kolahalbinsel. — Sowjetskaja geologija, Nr. 12 (1963). MAS, W. D., & O. P . JEGOROWA: Zur Lithologie und Stratigraphie der SandKonglomerat-Schicht des Tschaja-Flusses (Nordbaikalisches Hochland). I n : Probleme der Sedimentgeologie des Präkambriums. — Wyp. 1, isd. nauka (1966). NEGRUSA, W. S.: Versuch einer faziellen Untersuchung der proterozoischen (jatulischen) Ablagerungen Zentralkareliens. — Sowjetskaja geologija, Nr. 7 (1963). — Versuch einer faziellen Untersuchung der Quarzkonglonierate Kareliens. I n : Probleme der Sedimentgeologie des Präkambriums. — Wyp. 1, isd. nedra (1966). NEJELOW, A. N.: Die unterproterozoischen Konglomerate des Mittellaufs des Mama-Flusses (Nordbaikalisches Hochland). — Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSR, wyp. 9 (1960). NIKOLSKI, A . N . : Neue Angaben über das Präkambrium von Kriwoj Rog. - Tr. labor, geologii dokembrija AN SSSR, wyp 2 (1953). OBRTJTSCHEW, S. W.: Die metamorphosierten Konglomerate aus spindelförmigem Geröll in den Höhenzügen des östlichen Sajan und ChamarDaban. - Tr. labor. geologii dokembrija AN SSSB,, wyp. 9 (1960). PIEKAAR, P. J . : Stratigraphy, petrology and genesis of the Elliot Group, Blend River, Ontario, including the uraniferous conglomerate. — Bull, geol. surv. Canada, vol. 83 (1963). SAWELJEW, A.A.: Über das Alter der Konglomerat-Sandstein- und Karbonatablagerungen des Nordhangs des östlichen Sajan-Höhenzuges. — Sb. statej molodych nautsch. sotr. Len. geol. Utschreshdenii AN SSSR, wyp. 1 (1958). SIDORENKO, A. W.: Zur Frage der Verbindung der mineralogischen und mechanischen Zusammensetzung der Sande. — Dokl. AN SSSR, t. 100, Nr. 5 (15)55). — Probleme der Sedimentgeologie des Präkambriums. — Sowjetskaja geologija, Nr. 4 (1963). — Die Untersuchung des Präkambriums — eine äußerst wichtige Aufgabe der modernen Geologie. - Westn. AN SSSR, Nr. 10 (1965). SIDORENKO, A. W., & O. I. LÜNE WA: Über die gebänderten Texturen in den metamorphosierten Schichten der Kolahalbinsel. — Dokl. AN SSSR, 1.118, Nr. 1 (1958). STRYGIN, A. I., & W. N. KOBSAR: Die Konglomerate im Zentralteil des Ukrainischen Schildes. - Dokl. AN SSSR, 1.146, Nr. 2 (1962). STRYGIN, A. I., W. N. KOBSAR & L. P . KASAJSOW: Grob- bis mittelklastisches Material in den Teterew-Gneisen (Ukrainischer Schild). — Dokl. AN SSSR, 1.158, Nr. 8 (1964). TIMTSCHENXO, I. P . : Die proterozoischen Quarzite und Quarzitsandsteine Zentral- und Südkareliens. — Tr. in-ta geol. nauk, AN SSSR, petrograf. serija, wyp. 122, Nr. 37 (1950).

Die gesteinstechnischen Eigenschaften der Augitporphyrite und Quarzporphyre der Flechtinger Scholle" WALTER STEINER, W e i m a r

1. Einleitung Die Hartgesteine der Flechtinger Scholle besitzen infolge ihrer nördlichsten Position innerhalb der D D R sowie ihrer günstigen verkehrstechnischen Lage (Eisenbahnanschluß, Lage am Mittellandkanal, Nähe der Elbe) eine große Bedeutung für die Versorgung der nördlichen Bezirke mit Brecherprodukten. Aus diesem Grunde haben sich aus kleinen bis mittelgroßen Steinbruchbetrieben nach 1945 einige Großbetriebe entwickelt (zur Geschichte der Steinindustrie s. W. LLNBEKAMM 1966). Es sind dies die Betriebsabteilungen Dönstedt (ehem. Kuckucksberg), Eiche, Bodendorf und Flechtingen des V E B Steinwerke Haldensleben (Abb. 1, links unten). Die durchgeführten und noch geplanten

Betriebserweiterungen machten geologisch-gesteinstechnische Erkundungsarbeiten notwendig. Die geologischen Sucharbeiten begannen mit eingehenden Steinbruchd o k u m e n t a t i o n e n (z. B . W . STEINER & K . ROST 1962).

Mit umfangreichen Kernbohrprogrammen wurden sie fortgesetzt (VEB Geologische Forschung und Erkundung, Halle, seit 1964 Objektbearbeiterin Dipl.-Min. L. EISENACHER). Vom V E B Steinwerke Haldensleben wurde 1965 das ehemalige Institut für Geologie und Technische Gesteinskunde (jetzt Arbeitsgruppe Baugeologie) der Hochschule für Architektur und Bauwesen, Weimar, mit der Durchführung umfangreicher gesteinstechnischer Untersuchungen in den vier Werksabteilungen beauftragt. Diese Arbeiten wurden von 1965 bis 1967 vom Verf. unter Mitwirkung von Frau Dipl.Ing.

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 15.12.1969. *) Diese Veröffentlichung ist Teil einer noch nicht abgeschlossenen größeren Arbeit über die gesteinstechnischen Untersuchungen an Lagerstätten der Steine und Erden des Bezirks Magdeburg. Die Vorveröffentlichung erfolgt mit Genehmigung des Wissenschaftlichen Rates der Hochschule für Architektur und Bauwesen, Weimar.

B. BLUME u n d

durchgeführt

Herrn

Dipl.-Ing.

( W . STEINER 1 9 6 6 ,

H . J. HEGNER

H . J. HEGNER

1966,

B. BLUME 1966 u. 1967).

Da diese Hartgesteinsvorkommen noch immer im Blickpunkt ökonomischer und baugeologischer Er-

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6 STEINER / A u g i t p o r p h y r i t e u n d Q u a r z p o r p h y r e der Flechtinger Scholle

279

Zeitschrift f ü r angewandte Geologie, B d . 16 ( 1 9 7 0 ) , H e f t 6

280

STEINER

örterungen stehen, sollen die Ergebnisse dieser Untersuchungsperiode in einer Zusammenfassung vorgelegt werden. 2. Geologische Situation und lagerstättenkundliche Verhältnisse Die Flechtingen—Roßlauer Scholle ist ein schmaler, etwa 40 km langer Streifen, in dem Gesteine des Karbons und des Rotliegenden zutage treten. Regionalgeologisch betrachtet stellt diese Scholle die nördlichste Heraushebung alter paläozoischer Gesteine im Raum der DDR dar (Abb. 1, links oben und Mitte). Die geologischen Verhältnisse dieses Gebietes sind eingehend 1929,

erforscht H. BECK

(F. KLOCKMANN

1935,

A. SCHREIBER

1892, 1960,

J. F.

WEIGELT

und

Quarzporphyre der Flechtinger Scholle

STEINER 1966, Fortführung im Rahmen der gesamten D D R d u r c h P . LANGE seit 1969). N u r d a n n w i r d es m ö g -

lich sein, im laufenden Produktionsprozeß die gesteinstcchnischen Eigenschaften der Endprodukte richtig zu beurteilen bzw. für bestimmte Endprodukte mit geforderten Kennwerten eine bewußte Steuerung des Abbauund Aufbereitungsprozesses vorzunehmen. 3. Die gesteinstechnischen Eigenschaften 3.1. Die untersuchten petrographischen Typen

In den Werken Dönstedt, Eiche und Bodendorf wird Augitporphyrit abgebaut. Folgende Gesteinsvarietät.en wurden untersucht:

REUTER

1964, letzte Z u s a m m e n f a s s u n g K . WÄCHTER 1965).

Auf

Abb. 2 (Mitte) ist das Profil des Permosiles der Flechtinger Scholle zeichnerisch dargestellt. Die untersuchten Aufschlüsse der Steinwerke sind in das Profil eingehängt (Abb. 2, links und rechts). Die lagerstättenkundlichen Verhältnisse in den vier Betriebsabteilungen des VEB Steinwerke Haldensleben sind zusammenfassend wie folgt zu charakterisieren: a) Die Augitporphyrite und Quarzporphyre der Flechtinger Scholle stehen in der Regel in ausreichender Mächtigkeit für eine Nutzung durch die Steinindustrie zur Verfügung. b) Neben den normalen Augitporphyriten und Quarzporphyren treten besondere petrographische Varietäten auf (z. B. Mandelsteine, Vulkanite mit extrem ausgeprägtem Fluidalgefüge, tuffartige Gesteine), die sich in ihren gesteinstechnischen Eigenschaften stark voneinander unterscheiden. c) Die in Abbau stehenden Augitporphyrite, in geringerem Umfang auch Quarzporphyre, weisen einen unterschiedlichen Frischheitsgrad auf. Vorwiegend durch endogene Prozesse, nur z. T. durch exogene Einflüsse, ist es (meist an Störungszonen bzw. Klufthäufungsbereiche gebunden) zu Vertonungsprozessen und anderen Mineralumwandlungen gekommen. Die gesteinstechnischen Eigenschaften sind in starkem Maße von diesen Umwandlungen abhängig. d) In Tagesaufschlüssen (Bruch Dönstedt, auflässiger Steinbruch bei Süpplingen) wurden Einschaltungen von Sedimenten und Tuffen bekannt. Diese Gesteine haben völlig andere gesteinstechnische Eigenschaften als die Augitporphyrite. e) Glazialgenetisch bedingt können lokal bedeutende Erhöhungen der Abraummächtigkeiten mit starken Reliefunterschieden zwischen Fest- und Lockergestein auftreten (W. STEINER & K . ROST 1962). D a

/ Augitporphyrite

eine

sau-

bere Abraumbeseitigung oft nicht möglich ist, gelangen bedeutende Anteile von Feinkorn in das zu fördernde Haufwerk und beeinflussen die Qualität der Endprodukte. Aus diesen nur grobskizzierten lagerstättenkundlichen Verhältnissen ergab sich für die gesteinstechnischen Untersuchungen folgende Schlußfolgerung: Es macht sich erforderlich, diese Prüfungen an exakt definierten petrographischen Varietäten bzw. Gesteinsmaterial unterschiedlichen Zersetzungsgrades vorzunehmen (W.

Probenbezeichnung

Makroskopischer Befund

Mikroskopischer Befund

extrem frischer grauer Augitporphyrit (2. Sohle Döllstedt 1965/66) sehr frischer klingender Anschlag mit dem Hammer

Einsprenglinge: frische Plagioklase mit deutlicher Zwillingsstreifung. Orthoklas scheint zu fehlen. Kleine Augiteinsprenglinge mit intensiven Polarisationsfarben. Augit häufig in Chlorit umgewandelt, vereinzelte Glimmer. Grundmasse: Holokristallin, z. T. ophitisches Gefüge. Plagioklasleisten in einem Gemenge von Chlorit, Augit, Ealzit und Eisenerz

D 1

fester grünlichgrauer, grünlicher und rötlicher Augitporphyrit frischer klingender Anschlag mit dem Hammer

wie oben, Plagioklase mit einem Anorthitgehalt von 25 bis 30% (nach GRÜGER 1958). Anfänge von Vertonung und Serizitisierung bei den Feldspäten. Augite fast immer chloritisiert. Unterschiedlich starke Roteisenimprägnation

D 2

fester, stark rotgefärbter Augitporphyrit

Varietät wie darüber, nur starke bis sehr starke Imprägnationen mit Eisenverbindungen (Roteisen)

E 2

mittelstark zersetzter gelblichgrauer Augitporphyrit leicht dumpfer Hammeranschlag

Feldspäte vertont bzw. serizitisiert. Nur gelblich-bräunlich-graue Farben

D 3

stark zersetzter gelblicher Augitporphyrit mit sehr dumpfem Hammeranschlag leicht zu zerstören

vollständige Zersetzung aller Feldspäte und Augite

D 4 B 3

E 1

B 1

B 2

Die A b k ü r z u n g e n der Probenbezeichnungen b e d e u t e n : D = Dönstedt, E = Eiche und B = Bodendorf. Eine moderne petrographische U n t e r s u c h u n g der zersetzten Augitporphyrite steht aus.

Im Werk Flechtingen wird ein Quarzporphyr (sogenannter Mühlenberg-Porphyr) abgebaut. Folgende Gesteinsvarietäten wurden untersucht:

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 ( 1 9 7 0 ) , Heft 6

STEINER / Äugitporphyrite und Quarzporphyre der Flechtinger Scholle

3

Angewandte Geologie, Helt 6/70

281

Zeitschrift für angewandte Geologie, BdL 16 ( 1 9 Î 0 ) , Heft ö

282

STEINER / Augitporphyrile und Quarzporphyre der VI eck tinger Scholle

Probenbezeichnung

Makroskopischer Befund

Mikroskopischer Befund

frischer grauer Quarzporphyr, ineist deutliche Fluidalstruktur

in einer meist mikrogranitischen Grundmasse Einsprengunge von Quarz (um 1 — 2 mm) und Feldspat (um 1 —2 mm, max. 3 mm) — Orthoklas und Plagioklas, daneben Biotit, Granat und Magnetit Quarze zeigen Korrosionskavernen, Feldspäte sind meist frisch. Biotit besitzt Umwandlungen zu Ghlorit. Bemerkenswert ist das vereinzelte Vorkommen von Granat. Akzessorien: Apatit, Zirkon, Magnetit und Titanit. In rotgefärbten Partien deutliches llote i senpigment Dichte Grundmasseschlieren zeigen Fluidaltextur an. Zwischenstufe zwischen linearer und laminarer Fluidaltextur

schwach angewitterter Quarzporphyr gelbliche Farbtönungen, z. T. rötlich

Feldspäte zeigen Uniwandlungserscheinungen.

F 1

A b b . 3. Die geologische und a b b a u t c c h n i s c h e S i t u a t i o n im B r u c h D ö n s t e d t (1969) T = Tuffe und Sedimente über Augitporphyrit

T a b . 1, Teil 1. Gesteinstcchnische E i g e n s c h a f t e n Haldensleben ( P r o b e n e n t n a h m e 1 9 6 5 und 1966)

Werk

Probenbezeichnung

Bodendorf

Dichtigkeitsgrad d = Oi/C«

Wahre Porosität (P) = 100 (1 -d) (%)

Wasseraufnahme unter Atmosphärendruck (scheinbare Porosität) (Mass.-%)

1900-22001)

um 2000

1200-1900 600-1200

um 1600 um 1 000

< 600

2,65-2,75

0,067-0,998

0,1-3,3

2,06-2,69 2,02-2,67

2,50-2,65 2,50-2,55

0,937-0.969

3,1-0,3

0,16-0,40 Mittel um 0,20 0,45-0,55 0,00-3,10

2,62-2,65

2,24-2,00

0,937-0,950

6,3-14.4

3,10-7,10

Ei E,

frischer Augitporphyrit sekundär geröteter Augitporphyrit

2,70-2,75 um 2,74

2,62-2,71 um 2,72

0,965-0,990 um 0,987

1,0 - 3 , 5 um 1,3

0,35-0,05 um 0,00

•Bi B,

frischer Augitporphyrit mittelstark zersetzter Augitporphyrit stark zersetzter Augitporphyrit

um 2,73 2,67-2,72

2,70-2,73 2,55-2,70

um 0,992 0,953-0,993

um 0,8 0,7-4,7

0,30-0,60 0,60-3,10

z. T. < 2 , 5 5

bis 0,900

bis 10

3,10-6,00

Ft

frischer Quarzporphyr

2,74-2,76

2 , 6 3 - 2 , 6 7 0,966-0,967

3,3-3,4

0,20-0,50

F,

schwach angewitterter Quarzporphyr

2,70-2,74

2,62-2,67

2,7-3.0

bis 0,95

D, D,

Ii j

Steinwerke

Uohdichte 5, (g/cm»)

2,60-2,74

D,

Eiche

lleindichte ej (g/cma)

Augitporphyrile und Quarzporphyre aus dem V E B

extrem frischer Augitporphyrit (2. Sohle) frischer Augitporphyrit mittelstark zersetzter Augitporphyrit stark zersetzter Augitporphyrit

1h Döllstedt (Kuckucksberg)

Petrograpliische Kurzcharakteristik

der

Flechtingen

0,970-0,973

*) An idealen Probenkörpern wurden sehr selten Binzelwerte bis etwa 3 000 kp/cm 2 ermittelt.

WürfeUlruck 'estigkeit (kp/cn i*) Extremwerte

1300 —2 000 1 ) 1300-2000

-

Mittelwert

um 1700 um 1700

um 1000

< 000 1 Fiuidalstruktur 1750-2050 - Fluidalstruktur 1000-2300 —

—

STEINER / Augitporphyrile und Quarzporphyre der Flechtingcr Scholle

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6 283

Tab. 1. Teil 2 (Probeentnahme 1965 und 1966) W i d e r s a n d geg ,n D r u c k bei 11 M

Werk und

8 - 12,5 m m 0

Biegezugfestig-

Proben-

keit

bezeich-

(kp/cm!)

a n 0,7

vor Frostver «ich

)2>

nacli F r o s t v e r such

nung3)

Druckzertrüm-

merungsgrad i j 3

m e r u n g s g r a d Z1

Splitt.

Splitt

8 - 1 2 , 5 mill

8 - 1 2 , 5 mm

(nach Frost-TauWechsel)

D,

350-450

D.

200-350

D,

150-200

D,

\ \ \\ Y\

AWerk Bodendorf

Rohdichte

[g/cm3]

Abb. 5. Die Wasseraufnahme unter normalem Druck in Abhängigkeit von der Rohdichte an Proben aus Werk Dönstedt und Werk Bodendorf (ob gerade oder nichtlineare Funktion muß auf Grund der geringen Punktzahl offenbleiben)

Wasseraufnahme norm. Druck (WA)

Q3 0.4 0,6 0,8 1,0

3

4 5 6 7 3 1012 Durchgang 1mm 0Sieb Masse- %

Abb. 6. Die Abhängigkeit zwischen Wasseraufnahmefähigkeit und dem Gewichtsverlust nach Frost-Tau-Wechsel mit Bereichen der Frostbeständigkeit Dargestellt sind Proben aus den Steinwerken Haldensleben: D — Dönstedt, E — Eiche, B — Bodendorf und F — Flechtingen (nach Meßreihen von B. BLUME 1966 und H. J. HEBNER 1966) I — nach Wasseraufnahmefähigkeit und Frost-Tau-Wechsel frostbeständig, II — nach Wasseraufnahmefähigkeit nicht frostbeständig, III — nach Frost-Tau-Wechsel nicht frostbeständig, IV — nach Wasseraufnahmefähigkeit und Frost-Tau-Wechsel nicht frostbeständig

fo

M

"

v

n

N m

Rohdichte [g/cm 1 ]

Abb. 7. Die Würfeldruckfestigkeit in Abhängigkeit von der Rohdichte an Proben aus Werk Dönstedt (ob gerade oder nichtlineare Funktion muß auf Grund der geringen Punktzahl offenbleiben)

H a f t f ä h i g k e i t zu • Werk Dönstedr

i Werk Dönstedt

Bindemitteln

Der Grad der Zersetzung beeinflußt auch stark die H a f t f ä h i g k e i t zu bituminösen Bindemitteln. Bei stark zersetzten Gesteinen sinkt der Umhüllungsgrad mit dem Bindemittel B 200 auf 6 0 — 7 0 % a b , mit Verschnittbitumen B i t 50 auf 3 0 — 4 0 % . D a s frische Gestein besitzt ausreichende bis gute H a f t f ä h i g k e i t zu bituminösen Bindemitteln. Gleiche Tendenzen scheinen hier nicht näher erläuterte Testversuche zur E r m i t t lung der H a f t f ä h i g k e i t der Augitporphyrite und Quarzporphyre zu hydraulischen Bindemitteln (Druckfestigkeit an Betonwürfeln m i t Zuschlagstoffen definierter Korngröße und K o r n f o r m ) anzuzeigen. Kornf orm Ein weiteres Merkmal ist die K o r n f o r m , die einerseits von aufbereitungstechnischen Bedingungen und andererseits von stofflichen Eigenschaften, wie K l ü f t i g k e i t , Fluidalgefüge usw., a b h ä n g t . Aus den vier Werksteilen wurden jeweils die Fraktionen 8 — 12,5; 12,5—25 und 35—80 m m aus der laufenden Produktion sowie die K n ä p per im B r u c h nach der Methode von ZLNGG (1933) (Erf a s s u n g aller 3 Korndimensionen) vermessen. Die Ergebnisse werden z u s a m m e n mit den Meßwerten nach T G L 9928 in T a b . 2 zahlenmäßig und in A b b . 8 - 1 1 graphisch dargestellt. Z u s a m m e n f a s s e n d kann festgestellt werden: In allen Fraktionen tritt ein hoher Anteil an fehlförmigen Körnern auf. In den feineren Fraktionen steigt in der Regel der fehlförmige Anteil an. B e i m Augitporphyrit, wo plattige K l ü f t u n g nur selten auftritt und Regelungsgefüge weitgehend fehlen, scheint die Ursache hauptsächlich in einem verfahrenstechnisch nicht optimal gestalteten Brechprozeß zu liegen.

Abb. 8. Darstellung von Kornformmessungen an Brecherprodukten des Augitporphyrits aus Werk Dönstedt im ZlNGOschen Quadrat Schraffierter Bereich — Fehlkornanteil nach TGL 9928 (nach Messungen von B. BLUME 1966)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 ( 1 9 7 0 ) , Heft 6 STEINER / A u g i t p o r p h y r i t e u n d Q u a r z p o r p h y r e d e r F l e c h t i n g e r S c h o l l e

285

T a b . 2 . K o r n f o r m m e s s u n g e n a n B r e c h e r p r o d u k t e n des V E B S t e i n w e r k e H a l d e n s l e b e n ( 1 9 6 5 ) (s. A b b . 9 — 1 1 ) Anteile an den Formengruppen nach ZINGG in %

Brecherprodukte Fraktion in mm

Fehlkorn nach TGL 9928 in %

I plattig

II kubisch

III flachs tenglig

IV stengiig

8/12,6 12,5/25 35,5/80 Knapper

34 35 39 (31)

8 12 19 (38)

36 29 15 (0)

22 24 27 (31)

um 50 um 37 um 16 (-)

8/12,5 12,5/25 35,5/80

41 42 33

9 8 24

30 35 9

30 15 33

um 65 um 50 10-15

Werk Bodendorf

5/8 8/12,5 12,5/25 35,5/80 Knapper

40 30 40 31 (35)

16 14 15 26 (27)

26 37 21 15 (16)

18 19 20 28 (22)

um um um um (um

Werk Flechtingen

12,5/25 25/56 Knapper

31 31 (41)

16 21 (26)

32 18 (15)

21 30 (18)

um 46 um 25 (um 33)

Werk Dönstedt

Werk Eiche

47 53 41 21 16)

Den Zahlenwerten in Klammern liegen nur wenige Messungen (unter 50) zugrunde. Fraktion S/12mm

100 M e s s u n g e n

F r a k t i o n 12.5/25 m m

90Messungen

11

C:b Fraktion

I

/ / /

/

75 M e s s u n g e n

/ \

/ /

2/3

35,5/eOmm

/

7

*

/

/ * • //

1 *

/

/

y

/•

0.5

. 1 •

\

/

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I

I

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C :b

'I

plattig

i

•

•

•

*

•

•

•

A . //V4

-

_

^

•

• 0,5

0

-

•

flach Stengelig

/

F e h l k o r n nach TGL 9928: / / / /

/ /HI 0

/

/

i 0,5

/ \/ 2/3

kubisch

•

• • i i

11 M e s s u n g e n

Knapper

/

A/

stengelig

/ n

DT 0.5

2/3

Zeitschrift für angewandt« Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6

286

STEINER / A u g i t p o r p h y r i t e u n d Q u a r z p o r p h y r e der F l e c h t i n g e r Scholle Fraktion

8/12,5mm

90 M e s s u n g e n

Fraktion

12.5/25mm

90 M e s s u n g e n

ba

F r a k t i o n 35,5/eOrrtm

«Messungen

C .b A b b . 9. D a r s t e l l u n g v o n K o r n f o r m m e s s u n g e n a n B r e c h e r p r o d u k t e n des A u g i t p o r p h y r i t s a u s W e r k E i c h c i m ZlNGGschen Quadrat Schraffierter Bereich - Fehlkornanteil nach TGL 9928 (nach Messungen von B. BLUME 1966)

Beim Quarzporphyr von Flechtingen treten auf Grund einer engliegenden parallelen Klüftung (Abb. 4) sehr häufig plattige Absonderungsformen im Haufwerk sowie ein ausgeprägtes Fluidalgefüge im Gestein selbst auf, so daß dort auch vorwiegend stoffliche Einflüsse zu hohem Feinkornanteil führen können. Die auftretenden Fehlförmigkeiten beeinflussen zwar die Qualität der Brecherprodukte, jedoch nicht so entscheidend, daß nach diesen Kriterien eine aus den anderen gesteinstechnischen Eigenschaften resultierenrende Gesamteinschätzung grundsätzlich verändert wird. Durch aufbereitungstechnische Maßnahmen ist in der Regel die Kornform stark zu verbessern.

G e h a l t an a b s c h l ä m m b a r e n Haufwerk

Bestandteilen

im

Beim Großbohrlochschießen, noch mehr aber bei Kammersprengungen entstehen große Haufwerkshalden, in denen eine Materialklassierung auftritt. Am Fuße des Schüttkegels und in den oberflächennahen Partien reichern sich die groben Komponenten an, im Kern des Haufwerks dagegen das Feinmaterial, das durch ungenügende Abraumbeseitigung, durch tonigen Zersatz an Störungen und Klufthäufungen und z. T. durch den tonig zersetzten Augitporphyrit selbst in das Haufwerk gelangt ist. Durch die Yerhiebarbeit des Baggers

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 16 (1970), Heft 6 STEINER / Augitporphyrite und Quarzporphyre der Flechtinger Scholle durch Übersteilung der Haufwerksböschung und das Herunterrollen des groben Materials wird dieser Vorgang weiter v e r s t ä r k t . B e i m A b b a u des Haufwerkkerns gehen schließlich bedeutend hohe Anteile an abs c h l ä m m b a r e n B e s t a n d t e i l e n in das F ö r d e r g u t ein: Werk Dönstedt August 1 9 6 5 Haufwerksprobe =

16 M a s s e - %