Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 18, Heft 3 März 1972 [Reprint 2021 ed.] 9783112517642, 9783112517635

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AUS DEM INHALT

E . Kuschka Über Ergebnisse einer Neubearbeitung hydrothermaler Gangmineralisationen des Erzgebirges, Granulitgebirges und Yogtlandes

(H)E[&AyS

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teils zo.uqk', \ teils zu.eba' gestellt

qks/w

qsf

qhm ( q-ad-fl-p)

¡wurde rieht Folgen aufgegliedert, (regional)

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& WOLF

(1969)

1958 ff. m i t

erscheint

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E.

DYMKOW

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krsf

3

Mineralisationszyklus

fba

\ teils 7u„ebi U gestellt, Hits ^ nicht beschrieber,

-Q

3

( v g l . BATJMANK

mischer Begriff wegen schlechter Abgrenzbarkeit nicht geeignet. Die Bezeichnung der Folgengruppen erfolgte nach dem Prinzip der Anwendung kürzester und prägnantester Begriffe und besteht aus den Namen der beiden, höchstens drei, charakteristischsten und immer darin auftretenden Minerale bzw. Mineralgruppen. Zur kürzeren Textfassung und in Abb. 1 und 2 werden für die Mineralnamen die unter Abschnitt 2. genannten symbolischen Abkürzungen verwendet. Die Bezeichnung der Folgen soll gleichzeitig formelhafter Ausdruck der typischen Zusammensetzung und Sukzession der Paragenesen sein. Dabei werden, wie Abb. 1 zeigt, die Stellungen und Beziehungen der einzelnen Charakterminerale zueinander durch verschiedene Zeichen ausgedrückt. Sie sind in der Erläuterung zu Abb. 1 und 2 erklärt. Da Zusammensetzung und Sukzession der

I Mineralisationszyklus Einteilung nach metallogenetischemund Zyklen eb Benennungnach teils lokal-bergmanni- Formationen SnW kb kku •>.dse^l schem teils metallerzbetontem Prinzip kieIn'sulfid(zB. BAUMANN 1966) Abfolgen oegm. pneumsige Sn- Pb uqk Stienid Cu

Vergleich:

Begriffs

1960). Darauf soll in einem anderen Beitrag näher eingegangen werden. Die Begriffe „ P h a s e " , „ A k t " und „ S t a d i u m " sollten in der Nomenklatur der Beschreibung des Evolutionsprozesses der Hydrothermen Verwendung finden. Der Begriff „Paragenese" nach der Definition von

krsb

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wahrscheinl. nur ilbfdrv herma^meisi Eiserner Hut' (PMN)

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Vergleich: Einteilung nach zusammenfassendem,teils MineralisaPegmatit ökonomischem, teils stoffbezogenem Prinzip tionstypen ¡CHRT, BOLDUAN u.a 1966,1968) ' ) nach HARLASSI

SCHÖnEL

ISiS

n.r. nicht vergleichbar

l.l

Fe

SnW

entspricht

Au

PbZn

Cu

q

fl-ba

kr

BiCoNi

HgSb

¡am Teil

Abbildung 1 E r l ä u t e r u n g zur A b b . 1 : Die B e z e i c h n u n g der F o l g e n (regional) ist f o r m e l h a f t e r z. B . i n : as '/sf A u s d r u c k der P a r a g e n e s i s , Stellung u n d Beziehungen der einzelnen C h a r a k t e r m i n e r a l e zueinander. ®> y Es bedeuten: xjy Mineral vor u n d hinter d e m / tritt ± gleichzeitig, nebeneinander a u f ; x-y Mineral rechts v o m B i n d e s t r i c h folgt auf j e n e s links d a v o n ; x-/ Minerale vor u n d hinter d e m Zeichen -/ können sowohl gleichzeitig, als auch nacheinander gebildet sein; z. B . i n : z u s a m m e n g e s e t z t e V e r b i n d u n g , im B e i s p i e l : sf • s b Sulfantimonid; «ias • (Co, Ni) A r s e n i d e v o n K o b a l t u n d N i c k e l ; Darstellungsweise wird sinngemäß a u c h auf Sulfide, A n t i m o n i d e usw. a n g e w e n d e t ; / •/ N e b e n e i n a n d e r v o n Arscnidcn, S u l f a r s e n i d e n und Sulfiden; 1*

-hm

nur in D a r s t e l l u n g e n der F o l g e n (regional): gegenseitiges lokalfazielles Vertreten der beiden vor und hinter d e m K o m m a stehenden Minerale; in K l a m m e r n gesetztes Mineral ist zwar charakteristischer B e s t a n d t e i l der P a r a g e n e s e , tritt aber untergeordnet auf ; hinter d e m Mineralsymbol in tiefgestellter K l e i n s c h r i f t : F o l g e tritt in 1 — 3 bzw. 1 bis mehreren Generationen a u f ; Mineralsukzession in der geschweiften K l a m mer tritt in einer bis mehreren Generationen auf. Die unter der Generationszahl stehende Tilde d e u t e t an, daß die in der K l a m m e r ang e f ü h r t e n Minerale örtlich in verschiedener B e i h e n f o l g e a u f t r e t e n können.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. IS (1972), Hett B 100

KUSCHKA / N e u b e a r b e i t u n g h y d r o t h e r m a l e r

Gangmineralisationen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 KUSCHKA. / Neubearbeitung hydrothermaler Gangmineralisationen

•

101

Erläuterung zur Abb. 2 Folgengruppenbezeichnung Die -Folgengruppen werden nach den beiden c h a r a k t e ristischsten Mineralen b e n a n n t und durch Kürzel der entsprechenden Mmeralnamen ausgedrückt. E r k l ä r u n g zur Bezeichnung der Folgen (regional) (Siehe E r l ä u t e r u n g zur A b b . 1) Mineralabkürzungen Quarz Chlont Adular Arsenopyrit Galenit gn

(Kürzel) kr t ks P hm

q c ad at

Karbonate Turmalin Kassiterit Pyrit Hämatit

u Uraninit ba Baryt m Glimmer w Wolframit zn Sphalerit Mn ox Manganoxide Au, Bi, Ag, As

sei Selenide fl Fluorit f Feldspat pn Pyrrhotin cu Chalkopynt ci Chalzedon gediegen Gold, W i s m u t , Silber, Arsen as • (Co, Ni, Fe) bzw. 1 Arsenide bzw. Sulfarsenide von as • sf • (Co, Ni, Fe, Ag) J K o b a l t , Nickel, Eisen, Silber sf • /sb • (Ag, Pb, Cu, Zn, Sulfide, Sulfantimomde und AntiFe) monide von Silber, Blei, K u p f e r , Zink, Eisen

S y m b o l i s c h e D a r s t e l l u n g der Minerale im

Schema

Die K o n t u r e n b r e i t e der Mineraldarstellung gibt die relative Menge des Minerals i m Vergleich zu den anderen auftretenden Mineralen an. Die eingezeichneten S y m b o l e k e n n zeichnen K r i s t a l l f o r m oder Art des Minerals.

Quarz:

Fettquarz, massig $

dickprismatisch

dünnprismatisch

LKeilquarz

Amethyst-Kei Iquorz

I ^

I Kammquarz

zuckerkörnig, z.T. idiomorph Chalzedon:

massig

Karbonate:

Kalzit

1 Hl 1 Achat Kalzit-Skalenoeder

Dolomit bis Ankerit Siderit

I

I Rhodochrosit

dicktaflige Aggregate

Baryt: L±1

grobkristallin, fächrig

gebändert, kollomorph

gezont, kollomorph Fluorit:

Fluorit, allgemein

Hämatit:

dispers, kollomorph

oktaedrisch

Weitere

hexaedrisch D p

sphäroidfcch

Signaturen:

kollomorphe Ausbildung des Minerals Mineral zeigt Entmischungen 1 ) Mineral b verdrängt Mineral a (in Schlangenpfeilrichtung zu l e s e n ' ) . Unterbrochene Schlangenlinie. Verdrängung evtl. auch dieser Abscheidung möglich.

X

X

Mineral ist an diesem P u n k t des Mineralisationsvorgangs wegen des herrschenden Hydrothermenchemismus unbeständig und wird ganz oder teilweise aufgelöst. Mineral wird erneut ausgeschieden (Umlagerung). Die senkrechten Trennstriche im S c h e m a drücken tektonische Öffnungsbewegungen unterschiedlicher I n t e n s i t ä t aus: v. 1. n. r . : sehr starke, starke, mäßige, schwache Bewegungen. Schraffurbreite in der Darstellung der Milieuvorstellung. Toleranzbreite der Lage des theoretischen Mittelwertes.

') Um die Übersichtlichkeit des Schemas zu wahren, werden nur die augeniälligsten Vejdrängungs- und Entmisehungsvorgänge dargestellt.

Zeitschrift Sur angewandte Geologie, Bd. I S (1972), Helt 3

102

KUSCHKA

Folgen außerordentlich wechselhaft sein können und mehr oder weniger engräumig auftretende lokale Erscheinungsformen ausbilden, wird bei der Folgennomenklatur konsequent zwischen lokalen und regionalen Benennungen unterschieden, wobei Folgen (lokal) im Zusammenhang mit Beschreibungen einzelner Gänge und Gangsysteme angegeben werden und Folgen (regional) bei summarischer Betrachtung größerer Gebiete. Die Bezeichnung Folgen (regional) trägt somit zusammenfassenden, verallgemeinernden Charakter und muß entsprechend aufgefaßt'werden. 4. Beschreibung der hydrothermalen folge

Abscheidungs-

Die Bildung der Mineralgänge setzte im untersuchten Gebiet mit der Abscheidung pegmatitischer, pneumatolytischer, pneumatolytisch-hydrothermaler und hydrothermaler Mineralisationen ein. Hier sollen nur die hydrothermalen Gangmineralisationen, also Mineralabsätze mit theoretischen Bildungstemperaturen unter 400°C, beschrieben werden (vgl. Abb. 2). 4.1. Quarz-Sulfide (qsf) -Folgengruppe

Am Beginn der hydrothermalen Mineralgangentwicklung Stehen nach tektonischen Öffnungsbewegungen, die sich nicht genau datieren lassen, Quarz-SulfidParagenesen. Der qsf-Folgengruppe gehören bis zu drei Folgen an, die sich in einigen Gebieten nicht klar durch tektonische und stoffliche Unterschiede trennen lassen. Da die zugehörigen Paragenesen früher reiche Erzgänge bildeten, waren sie des öfteren Gegenstand ausführlicher Beschreibungen. Die letzten Darstellungen dieser als ,,kb"-Formation bezeichneten Mineralisation (BAUMANN 1958, 1965, u. a.) bedürfen kaum noch der Ergänzung. In gemeinsamen Verbreitungsgebieten läßt sich die (ältere) pneumatolytische Quarz-Kassiterit-WolframitFolgengruppe (qksw) von der qsf-Folgengruppe mitunter schwer abgrenzen. Kennzeichnend sind tektonische Durchschlagungen, die gegenüber der qkswFolgengruppe weitaus stärkere Sulfidführung und der abweichende Quarztyp. Die qsf-Folgengruppe beginnt mit der F o l g e q/at/p. An der Zusammensetzung der Folge sind im wesentlichen Quarz (q), Arsenopyrit (at) und Pyrit (p) beteiligt. Der q tritt in mehreren Ausbildungen auf: als dichter massiger Fettquarz, als ein körniger grauer bis klarer q, der mit zunehmender Feinkörnigkeit und Kompaktheit dem Chalzedon sehr ähnlich werden kann, und zuweilen als ein langprismatischer wasserklarer q. Als Begleiter des q finden sich in mehr oder weniger Verwachsung, oft in nicht einwandfrei zu bestimmender Aufeinanderfolge, Chlorit, Turmalin, Serizit, Nakrit, Kaolinit, sehr selten Topas und Apatit. Zugehörige Sulfide (sf) sind: at, p, seltener Pyrrhotin (pn), Sehr selten und gelegentlich Emplektit, Molybdänit. Ferner können nochmals Wolframit (w) und Kassiterit (ks) auftreten. Gediegen Gold findet sich meist an p und at gebunden. Die sf bilden zuweilen selbständige Trümer. Auch kann die Folge nur durch q vertreten sein. Die Mengenverhältnisse q: Begleitminerale schwanken in weiten Grenzen. Am häufigsten sind jedoch q, at und p. Die übrigen genannten Minerale treten stark zurück.

/ Neubearbeitung hydrothermaler Gangmineralisalioiieii

Als nächste gelangte die q/zn/cu-Folgc zum Absatz. Sie ist überall dort nicht von der ersten Folge klar trennbar, wo Zinkblende (zn) — in der qsf-Folgengruppe stets schwarz, marmatitisch — und Kupferkies (cu) innig mit den Mineralen der q/at/p-Folge verwachsen sind. Im osterzgebirgischen Raum ist eine scharfe Unterscheidung durch deutliche Aufeinanderfolge mit Trumdurchschlagungen möglich. Als Massenmineral tritt wieder q auf, der wie in der ersten Folge kleinkörnig bis dicht sein kann und die sf in ^ enger Verwachsung enthält. Auch diese Folge weist regionale Unterschiede auf. So ist die Aufeinanderfolge zn—cu nicht überall zu beobachten. Als seltene Begleiter kommen Stannin und eine Reihe anderer sf, Sulfantimonide (sf • sb) und Sulfarsenide (sf • as) von Kupfer (Bornit, Bournonit, Tennantit, Tetraedrit u. a. m.) vor. Zum Abschluß wurde die q/gn-Folge abgeschieden. Auch diese Folge ist nicht immer leicht von den beiden älteren Folgen trennbar: Hauptminerale sind q und Galenit (gn). Zuweilen folgt auf eine derbe gn-Abscheidung langprismatischer klarer q. Verschiedentlich treten nochmals in geringer Menge cu, p und at (meist Entmischungen des gn) auf, ferner Emplektit. Im Randbereich der qsf-Folgengruppenverbreitung erscheinen Pb-, Cu-Antimonide (sb) und Antimonit. Im Westerzgebirge stellt sich örtlich gegen Ende der qsf-Folgengruppe etwas Fluorit ein. Im Zusammenhang mit der qsf-Mineralisation sind im Nebengestein oft Bleichungen, Serizitisierung oder Chloritisierung (Vergrünung) zu beobachten (KÜHNE 1967). Mitunter sind diese Veränderungszonen mit sf imprägniert. Vom Bildungsmilieu her sind folgende Vorstellungen denkbar: Bei einer Bildungstemperatur von ca. 400°C bis absinkend zu ca. 200°C wurde die Mineralisation aus vorwiegend schwach sauren bis sauren Hydrothermen unter vorwiegend reduzierenden Bedingungen abgeschieden. 4.2. Quarz-Hämatit(qhm)-Folgengruppc

Diese Folgengruppe weist starke lokale Unterschiede in Ausbildung und Breitenentwicklung auf. Es sind bis zu zwei Folgen mit je einer bis mehreren Generationen entwickelt. Haupt- und Charakterminerale sind Quarz (q), Hämatit (hm), Fluorit (fl), ferner Adular (ad). Als selbständige „Gangformation" in unmittelbarer Folge auf die qsf-Mineralisation wurde die Folgengruppe qhm bisher nicht beschrieben. Anteile dieser als in sich geschlossene Mineralsukzession aufzufassende Bildung mit eindeutiger tektonischer und geochemischer A b g r e n z u n g w u r d e n v o n HARLASS & SCHÜTZEL

(1965)

als zur

(1965)

,,kku"-Formation

bzw.

von

BAUMANN

als zur ,,uqk"-Abfolge gehörig beschrieben. Weitere Anteile dieser Folgengruppe erscheinen z. B. bei BAUMANN (1958,

1965)

als Glieder der „ e b a " -

und

der

,,FeMn"-Formation. Ferner gehört die bisher von verschiedenen Autoren (z. B. SCHULZ 1961) erwähnte, aber nicht ins Mineralfolgensystem sicher eingebaute ,,FPQ"-Formation (Fluorit-Paradoxit-Quarz) hierher. Die Abgrenzung der qhm-Folgengruppe und ihrer zugehörigen beiden Folgen gegenüber der älteren qsfFolgengruppe ist durch Strukturwandel des q und Auftreten des hm sowie Trumdurchschlagungen gegeben. Die Unterscheidung von der ersten Folge, der

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Gangmineralisationen

krsf- und der flq-Folgengruppe ist wegen der Ähnlichkeit der Paragenesen örtlich nicht einfach, wird aber durch gegenseitiges Durchschlagen möglich. Gewisse Schwierigkeiten ergeben sich hinsichtlich der Abgrenzung zur krsf-Folgengruppe dort, wo letztere nicht entwickelt bzw. durch Verdrängungsprozesse von jüngeren Hydrothermen aufgelöst worden ist. Die F o l g e cl/(c)/hm, als erste der Folgengruppe qhm, kann bis zu drei deutlich durch tektonische Bewegungen voneinander getrennte Generationen bilden. Die erste Generation ist ein überwiegend blaßbrauner oder grünlicher, stellenweise auch rot-grün-fleckiger Chalzedon (cl) bis feinkörniger q, der in stark wechselndem Maße zersetztes Nebengestein führt. In einigen Gängen vertritt eine dünne blasse Achatlage diese Folge. Als grünfärbende Substanzen kommen neben Gesteinsdetritus Chlorit (c),' Nakrit und eventuell Serizit in Frage, während die bräunlichen Färbungen von feinverteiltem hm. herrühren. Als zweite Generation tritt meist dunkel- bis schokoladenbrauner cl auf. Gelegentlich nimmt das färbende Pigment, der hm, so hohe Konzentrationen an, daß er dem q überwiegt und mehr oder weniger kieseliges Roteisenerz bildet. Die dritte Generation ist meist hell und hm-arm bzw. -frei und besteht ebenfalls aus cl bis feinkörnigem q. Örtlich schaltet sich in die 2. oder 3. Generation oktaedrischer Fluorit (fl) ein oder schließt die erste Folge ab. Die cl(c)/hm-Folge ist über weite Teile des untersuchten Gebietes verbreitet, kann aber auch in einigen Gegenden fehlen. Sie hat meist nur geringen Anteil an der Gangfüllung und ist deshalb leicht zu übersehen. Andererseits kann sie aber auch Massenausscheidungen bilden, besonders in mächtigen pfahlähnlichen herzyn streichenden Brekziengängen. < Ein im Südwestvogtland grünlicher cl, der am Anfang der sogenannten ,,FPQ"-Mineralisation steht, wird als Äquivalent dieser Folge angesehen. Bei der F o l g e cl, q{q-/fl-/ad} 1 _„ liegen, wie schon ihre Bezeichnung ausdrückt, sehr komplizierte und lokal wechselhafte Verhältnisse vor. Haupt- und Charakterminerale sind in nach der Reihenfolge abnehmender Menge bzw. Bedeutung geordnet: q, fl, ad, hm. Quarz (q) ist stets vertreten, und zwar in den Formen Chalzedon (cl), Achat, feinkörniger q, K a m m q u a r z (eine Parallelverwachsung dünner, langprismatischer Kristalle), Prismenquarz (Kristalle mit langen, schlanken Prismen), Sternquarz (fächerartige Verwachsung langprismatischen q), Keilquarz (Kristalle mit sich keilförmig zur Basis verjüngenden unebenflächigen Prismen), gezont, farblos, seltener als Amethyst. Fluorit (fl), oktaedrisch und (selten) kollomorph, ist violett und grün (rote, gelbe und blaue Farben fehlen). Der fl tritt nicht überall auf, kann aber örtlich nennenswerten Anteil an der Gangausfüllung aufweisen. Adular (ad) (Lokalbezeichnung Paradoxit), massig, körnig, grobkristallin, farblos, weißlich, rosa, rot, orangefarben, fehlt in weiten Teilen des untersuchten Gebietes, ist für das Südwestvogtland charakteristisch. Hämatit (hm) und Manganoxide (mn), meist staubförmig oder sphäroidisch, den q-Pyramiden auf- oder eingewachsen, fehlt im Südwestvogtland. Pyrit (p)' erscheint im Südwestvogtland an Stelle des hm, sonst fehlend. B a r y t (ba), dicktafelig, fächerartig und verschränkt

103

angeordnet, stets nur als Pseudomorphosen oder Negative erhalten, wurde von jüngeren q-Generationen unter ,,Gerüstquarz"-Bildung verdrängt, ist verbreitet zwischen dem Kirchberg—Eibenstocker Granitmassiv und ' der Flöha-Synklinale. Obwohl nur wenig Mineralarten am Aufbau der Folge beteiligt sind, finden sich äußerst wechselhafte Ausbildungen vor. Als Füllungen von Fieder- und Zerrspalten oder Brekziengängen zeigt diese Folge eine Tendenz zur Bildung von Uberkrustungs- und Kokardentexturen mit mehrfacher rhythmischer Wiederholung. Verf. konnte örtlich mehr als 20 Mineralgenerationen zähleil, deren ruhiger Absatz meist durch tektonische Bewegungen gestört wurde. Eisenminerale treten in dieser Folge wesentlich spärlicher auf. Beispiele f ü r L o k a l a u s b i l d u n g e n der F o l g e cl, q { q - / f l - /

ad

}i-n:

cl/fl-q

( N o r d w e s t v o g t l a n d u o d Nordteil des Westerzgebirges) l'l-/ad—/q ( N o r d w e s t v o g t l a n d u n d N o r d t e i l des W e s t e r z gebirges) {q—fl—ad}1_K (Südwestvogtland) fl-{cl-q)„-ad 1 (im mittleren Erz-, f l — q — f l / a d — ( b a ) — { f l — / a d — m i t h i n ¡-gebirge und im E r z fl—/ad q—fl—cl J gebirgisehen Becken) cl—q/(fl)—cl (südliches Westerzgebirge) q - ^

C

' ^ |

q-/(hm)

(mittleres Erzgebirge) (WesLerzgebirge)

( E r l ä u t e r u n g der S y m b o l e in den E r k l ä r u n g e n zu A b b . 1 u n d 2)

Unter der Einwirkung der Hydrothermen, aus denen die qhm-Fo | lgengruppe ausgeschieden wurde, erfuhr das Nebengestein im wesentlichen Silifizierungen, schwache Chloritisierung, Imprägnationen mit hm unter charakteristischer Rot-Grün-Fleckung. Hierher gehört das von KlTSCHKA (1968) beschriebene „ B u n t e T r u m " von Warmbad. Vom Bildungsmilieu wird saure bis schwach saure Reaktion, gegen Ende der Bildung mit Umschlag zum Basischen (oktaedriseher fl!) unter vorwiegend oxydierenden Redoxbedingungen angenommen. Die Bildungstemperaturen dürften mit fallender Tendenz zwischen 400 °C und 100 °C gelegen heuben (Adular: ± 1 0 9 ° C untere Grenze). 4.3. Karbonate-Sulfide (krsf)-Folgengruppe

Nach erneuter tektonischer Offnungsbewegung wurden die Paragenesen der krsf-Folgehgruppe abgesetzt. Karbonate (kr) überwiegen weitgehend die anderen zugehörigen Minerale, wie q, hm, sf, Selenide (sei), Sulfantimonide (sf • sb). E s sind bis zu drei Folgen ausgebildet. Diese Mineralisation wurde zuletzt ausführlich von BAUMANN (1958, 1965) als ,,eb"-Formation mit den Abfolgen ,,uqk", Sulfid-Selenid und Ag, ferner von HABLASS & SCHÜTZEL (1965) vom Westerzgebirge als ,,kku"- und ,,dse"-Formation beschrieben. Verf. kann sich deshalb an dieser Stelle auf eine Kurzbeschreibung beschränken. Die Abgrenzung der Folgengruppe ist im allgemeinen durch Trumdurchschlagungen gesichert. Stoffliche Unterschiede zur älteren Folgengruppe treten anfangs nicht hervor, da erst im Verlaufe der Bildung ein stofflicher Umschlag erfolgt. Die F o l g e q—hm/ca/u, als erste der Folgengruppe, setzt i. a. mit q ein, der im wesentlichen als K ä m m q u a r z auftritt. Ortlich zeigen sich Ubergänge dieses q-Typs zu cl oder Achat einerseits und Keilquarz andererseits.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. I S (1972), Heft 3 104

KUSCHKA / N e u b e a r b e i t u n g h y d r o t h e r m a l e r

Die q-Abscheidung ist manchmal mit fl verbunden, der zum q in den zeitlichen Verhältnissen fl-q, q/fl oder q-fl auftreten kann. Auf den K a m m q u a r z folgen Absätze von hm, skalenoedrischem Kalzit (ca) und (örtlich) kollomorpher Uranpechblende (u), und zwar etwa gleichzeitig oder im rhythmischen Wechsel. Uraninit bevorzugt die Nähe kohlenstoffreicher Gesteine. Die q-hm/ca-u-Folge ist nicht überall entwickelt. Zuweilen ist sie nur durch K a m m q u a r z oder ca vertreten. Die Folge kr/sf/ sei brachte nach tektonischer Bewegung im West- und mittleren Erzgebirge in der Hauptsache Braunspat (ankeritischer Dolomit) oder Dolomit (d) in zwei bis drei Generationen, die ihrerseits durch schwache tektonische Bewegungen getrennt sind. Die kr verdrängten intensiv den ca und den u der vorangegangenen q-hm/ca/u-Folge, teilweise unter Ausbildung schöner Dolomit- oder Braunspatpseudomorphosen nach ca-Skalenoedern. Die kr wurden anfangs noch von hm, später von verschiedenen sf und, örtlich, von sei begleitet. Auch etwas umgelagerter u kann sich einstellen. Diese Folge entspricht der ,,dse"-Formation v o n H A B L A S S & SCHÜTZEL ( 1 9 6 5 ) . I n T e i l e n d e s

mitt-

leren Erzgebirges, im Osterzgebirge und im Granulitgebirge sind verschiedene kr entwickelt, meist in der Abscheidungsfolge Siderit (sr) — Rhodochrosit (rh) — Braunspat/Dolomit. Als Begleiter treten hier mitunter nennenswerte Mengen verschiedener sf auf (BAUMANN 1965: Sulfid-Abfolge). Die F o l g e kr/sf-/sb ist wohl ausschließlich im Osterzgebirge entwickelt. Hauptmineral ist Dolomit oder Braunspat, dem ca und sr folgen können. Begleitminerale sind vorwiegend Silberminerale: Silber-sf, gediegen Silber, Silber-sf • sb, auch Pb-, Cu- und F e - ' sf • sb und Antimonit (BAUMANN 1965: Ag-Abfolge). Im Nebengestein der Mineralisation der krsf-Folgengruppe sind hauptsächlich Veränderungen in Form von Serizitisierungen und Karbonatisierungen zu beobachten. An Hand der Mineralparagenesen und nach Flüssigkeitseinschlußuntersuchungen

(HABLASS

1965,

NAUMOW & MIRONOWA

DORF

&

UNGETHÜM

1968)

1969

kann

&

sowie

man

zu

SCHÜTZEL TISCHENfolgenden

Milieuvorstellungen gelangen: Zur Abscheidung der q-hm/ca/u-Folge erfolgte ein Umschlag von saurer zu basischer Reaktion, von oxydierenden zu reduzierenden Redoxbedingungen. Die Temperatur ging von ca. 200 bis 100°C auf 100 bis. ca. 20°C zurück. Mit einer Aufheizung setzte die nächste der beiden weiteren Folgen ein, deren Temperaturengang von 200°C bis ca. 20 °C reicht.

4.4. Fluorit-Quarz (flq) -Folgengruppe

In der Folgengruppe flq ist Quarz das verbreitetste und vorherrschende Mineral, das besonders auf den zahlreichen, das Erzgebirge in NW—SE-Richtung durchschneidenden Störungszonen massenhaft zum Absatz gelangte. Ebenfalls weit verbreitet ist Fluorit (fl). Erstmals in der gesamten Mineralisationsperiode des untersuchten Gebietes werden mit dieser Folgengruppe wirtschaftlich interessante Konzentrationen von fl ausgeschieden. Charakteristischer Begleiter der

Gangmineralisationen

Folgengruppe ist hm. E s lassen sich zwei Folgen unterscheiden, von denen die erste wieder sehr kompliziert und wechselhaft ausgebildet sein kann. Die gut abgrenzbare Folgengruppe flq ist wegen ihrer erheblichen Breitenentwicklung, ihrer besonderen stofflichen Zusammensetzung bei selbständiger Trumbildung eine neuaufzustellende Mineralisationseinheit. Sie wurde als solche bisher nicht behandelt bzw. erkannt. Eine erste eingehende Beschreibung der zugehörigen Paragenese gab KUSCHKA (1968) noch unter der Bezeichnung ,,eba"-Formation (Quarz-AmethystAbfolge und Chalzedonabfolge). Einzelne Glieder der Folgengruppe erwähnt ohne umfassende Beschreibung BAUMANN unter „eba-Abfol'ge", z. T. auch unter „ F e , Mn-Formation" (1965, 1968). An dieser Stelle erfolgt eine geschlossene Kurzdarstellung dieser Folgengruppe. Die Abgrenzung gegen die jüngere krsf-Folgengruppe ist an sich scharf durch Umschlag des Chemismus und tektonische Bewegungen gegeben, stellenweise jedoch schwierig zu handhaben, da die Hydrothermen, aus denen die flq-Folgengruppe ausgeschieden wurde, die auf gleicher Spalte vorhandenen kr und sf der krsf-Folgengruppe mehr oder weniger vollständig verdrängten. Gelegentlich sind jedoch die Formen der ca-Skalenoeder oder anderer kr pseudomorph als „ S c h a t t e n " , markiert durch reliktischen hmStaub aus der q-hm/ca/u-Folge, erhalten geblieben. Weiterhin läßt auch die Spurenelementführung der q auf Verdrängungen der älteren krsf-Mineralisation schließen. Im mittleren Erzgebirge ist die Abtrennung der flq-Folgengruppe von der qhm-Folgengruppe an mehreren Orten wegen der ähnlichen Zusammensetzung beider Mineralisationen problematisch. H a u p t - u n d C h a r a k t e r m i n e r a l e der F o l g e q — / c l 1 _ „ sind, g e o r d n e t nach der Reihenfolge abnehmender Menge u n d Bedeutung: Q u a r z (q), in den F o r m e n cl, A c h a t , f e i n k ö r n i g e r q , F a s e r - q bis K a m m - q m i t U b e r g ä n g e n z u cl u n d A c h a t , K e i l - q , f a r b l o s , g e z o n t , in den Z e n t r e n i n t e n s i v s t e r A u s b i l d u n g dieser F o l g e o f t als A m e t h y s t . D i e F o r m e n S t e r n - q u n d P r i s m e n - q t r e t e n nicht m e h r a u f . F l u o r i t (fl), als k ö r n i g e , m i t u n t e r a u c h k o l l o m o r p h radialfasrige Massen, hexaedrisch (oktaedrische Ausbildung f e h l t w e i t g e h e n d ) , v i o l e t t , g r ü n , selten a u c h g e l b . F l u o r i t t r i t t s t e t s in w e i t a u s g e r i n g e r e n M e n g e n a u f als d e r q. B a r y t (ba), als d i c k t a l e l i g e , v e r s c h r ä n k t e o d e r f ä c h e r artige Aggregate, meist nur pseudomorph erhallen und durch j ü n g e r e n q v e r d r ä n g t . I m O s t e r z g e b i r g e u n d örtlich i m m i t t l e r e n E r z g e b i r g e ist d e r b a e r h a l t e n . E r i s t k l a r b i s m i l c h i g - t r ü b , weißlich o d e r b l a ß r o s a , d u r c h h m - S t a u b gefärbt. K a l z i t ( c a ) - S k a l e n o e d e r w e r d e n stellenweise b e o b a c h t e t . S i e t r e t e n w i e d e r h o l t in m e h r e r e n G e n e r a t i o n e n , s t e t s als spärlich eingestreute Einzelkristalle auf. Sie sind meist nur als N e g a t i v e e r h a l t e n . W a h r s c h e i n l i c h h a n d e l t es sich u m m e h r m a l i g e U m l a g e r u n g e n a u s der q - h m / c a / u - F o l g e . F e , M n - O x i d e : H ä m a t i t (hm) t r i t t als f ä r b e n d e s P i g m e n t ( k o l l o m o r p h , d i s p e r s ) b e s o n d e r s in A c h a t b ä n d e r n o d e r als S p h ä r o i d e den P y r a m i d e n d e r q - K r i s t a l l e ein- o d e r a u f g e w a c h s e n a u f . M n - O x i d e sind als s c h w a r z e r S t a u b einoder aufgestreut.

Bei relativ ungestörter Mineralabscheidung sind rhythmischer Wechsel verschieden struierter q-Typen und ihrer Begleitminerale unter Ausbildung von Uberkrustungs- und Kokardentexturen typisch. E s wurden zwischen einer und mehr als 20 Mineralgenerationen beobachtet, deren Absatz von bis zu drei deutlichen Offnungsbewegungen zeitweilig unterbrochen wurde (Trumdurchschlagungen). Für den wechselhaften Charak-

Zeitschrift iür angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 KTISOHKA / Neubearbeitung hydrothermaler Gangmineralisationcn

ter der Folge q-/cl t _ n sollen hier folgende Beispiele an'geführt werden: einfache, unbedeutende Ausbildungen: q (Keilquarz) (im Bereich des Eibenstocker Granits) ( A c h a t b a n d J - q ^ (Westerzgebirge) q cl (als Achat) cl | m j t t l e r e r i Erzgebirge und b a - q (GeruStquarz) !• ^ • A . >" cl/(hm)-q I Z" T " l m Orterzgebirge) komplizierte, z. T . bedeutende Ausbildungen: Amethyst-Chalzedon-Gänge des mittleren Erzgebirges; Chalzedon-Achat-Amethyst-Gänge des Westabschnitts des Osterzgebirges In der nächsten, der F o l g e fl-/cl/(hm), sind eine bis vier Generationen, begrenzt durch tektonische Bewegungen unter Bildung selbständiger Trümer zu beobachten. In mehreren Gangnetzen des mittleren Erzgebirges und des Westerzgebirges stehen am Beginn der Folge Massenausscheidungen von fl. Der fl ist oft kollomorphradialfasrig entwickelt, aber auch hexaedrisch. Die Färbung ist vorwiegend violett und grün, Seltener auch gelb und blau-violett oder auch farblos. Oft liegt mehrmaliger Farbwechsel in der fl-Abscheidung vor. Der südwestvogtländische „Hauptflußspat", dem sich etwas q und in der letzten Generation nochmals Adular einschalten können, wird vom Verf. mit Vorbehalt dieser Folge zugeordnet. Im übrigen Verbreitungsgebiet, generell nach den fl-Bildungen, gelangten eine bis drei Generationen cl bzw. cl/q zum Absatz. C h a l z e d o n (cl)Z ist überwiegend hornsteinähnlich oder n a c h Verdrängung älterer h y d r o t h e r m a l e r k r oder von flF ü l l u n g e n feinkristalliner Chalzedon-Quarz als eine schlaklugporöse Masse. Mitunter ist noch fl eingewachsen. F e i n disperser h m f ä r b t den cl I blaßbräunlich. I n einigen Ganggebieten ist b a in Spuren eingeschaltet. I m Osterzgebirge liegt als Sonderausbildung dieser Generation ein bis zu 16 cm b r e i t e r A c h a t vor, der durch Keil-q abgeschlossen wird. C h a l z e d o n (cl) I I ist ebenfalls hornsteinähnlich, braun g e f ä r b t ; örtlich gibt es Übergänge zu Roteisenerz. I m Osterzgebirge ist ein r h y t h m i s c h e r W e c h s e l von cl m i t fl zu b e o b a c h t e n , der in kollomorphem fl endet. Den einzelnen B ä n d e r n können einzelne tafelige b a - K r i s t a l l e eingeschaltet sein. C h a l z e d o n (cl) I I I ist gewöhnlich die hellste Generation, grau bis rosa oder gelbbraun, hellbraun und flintartig. H i e r t r i t t auch etwas b a und fl auf. Mit der Ausbildung der f l q - F o l g e n g r u p p e sind meist nur geringe Nebengesteinsveränderungen verbunden, als schwache Silifizierungen und R ö t u n g e n durch h m - I m p r ä g n a t i o n . D e r Mineralbestand und die Ausbildung lassen folgende Vorstellungen über das Bildungsmilieu zu: anfangs schwach saure bis basische R e a k t i o n (ca-Skalenoeder!), allmähliches Saurerwerden der R e a k t i o n e n und schwach reduzierende, später zunehmend oxydierende Redoxbedingungen. Bild u n g s t e m p e r a t u r e n anfangs zwischen > 300 °C und 1 2 0 ° C , allmählich zurückgehend bis auf 1 8 0 ° C und 3 0 ° C . E x a k t e T e m p e r a t u r m e s s u n g e n an Libelleneinschlüssen liegen, abgesehen v o m Südwestvogtland, nicht vor. Auch „ T h e r m o m e t e r m i n e r a l e " wurden nicht b e o b a c h t e t . 4.5. Hämatit-Baryt(hmba)-Folgengruppe

>

(1952,

1958)

als

„eba-For-

m a t i o n " , b e i BAUMANN ( 1 9 5 8 , 1 9 6 5 ) als „ e b a " - A b f o l g e " und 2

bei

KUSCHKA

(1968)

Angewandte Geologie, Heft 3/72

als

folge" der „eba-Formation" beschrieben worden. Verbreitung und Ausbildung dieser Folgengruppe konnten vom Verf. weiter präzisiert werden. Die Abgrenzung gegen die älteren und jüngeren Paragenesen ist stets eindeutig durch die Eigenart der Ausbildung, des Chemismus und durch Trumdurchschlagungen gegeben. Die Mineralisation der Folgengruppe setzte nach stärkerer tektonischer Offnungsbewegung und vermutlich auch nach größerem zeitlichem Hiatus ein. In Übereinstimmung mit BAÜMANN (1965, 1968) kann man in der Folgengruppe hmba den Beginn einer neuen Mineralisationsära sehen (2. Mineralisationszyklus). Die Mineralabscheidungen beginnen mit. der F o l g e cl/hm, in der bis zu drei durch tektonische Bewegungen getrennte Generationen unterscheidbar sind. Die ParageneSe cl/hm ist als sogenannter „Roter Hornstein" ausgebildet, eine intensiv braune tuffartige Masse mit mattem Bruch. H o r n s t e i n I ist schokoladenbraun gefärbt und e n t h ä l t oft viele Nebengesteinseinschlüsse. H o r n s t e i n I I ist überwiegend r o t b r a u n und k a n n Spuren violetten fl enthalten. I m S ü d w e s t a b s c h n i t t des Osterzgebirges t r i t t m i t größerem Mengenanteil kollomorpher fl auf. H o r n s t e i n I I I wurde nur i m mittleren Erzgebirge b e o b a c h t e t , ist heller und f ü h r t Nester grobspätigen ba. Örtlich k a n n der Hornstein durch Z u n a h m e des hm-Anteils in Roteisen übergehen und gab in m a n c h e n F ä l l e n Anlaß zu geringem Eisenerzbergbau.

Die F o l g e ba/(hm) bildete ebenfalls bis zu drei Generationen aus. Der ba ist stets durch disperse hmBeimengungen rötlich gefärbt und wird als „ R o t b a r y t " bezeichnet. R o t b a r y t I ist i m m e r grobspätig, b e s t e h t aus fächerartig angeordneten, blättrigen, g e k r ü m m t e n Kristallaggregaten. R o t b a r y t I I ist i m m e r fcinspätig-kollomorph, i intensiv hell-dunkel gebändert. R o t b a r y t I I I ist ebenfalls feinspätig, feinfilzig-kollomorph, heller als b a I I , nur blaß gezont.

Die verschiedenen Generationen sind durch tektonische Bewegungen, verbunden mit Trumdurchschlagungen, voneinander getrennt. Mit der Folge ba/(hm) ist nirgends genetisch fl verknüpft. Die im mittleren Erzgebirge und Osterzgebirge oft zu beobachtenden, bald zapfenartigen bald bänderartigen Einschaltungen gelben bis grünen fl haben sich stets als jüngere Bildungen erwiesen, die den R o t b a r y t verdrängten. Aus dem gleichen Grunde muß ein vertikaler Wechsel von ba zu fl nach der Teufe hin als nicht existent angesehen werden. Die Folgengruppe hmba ist im untersuchten Gebiet eine signifikante, sich in der Gesamtmineralisation nicht wiederholende Erscheinung. Sie kann deshalb als „Leitparagenese" angesehen werden. Mit dem Auftreten der Folgengruppe hmba, besonders der Folge cl/hm, sind sehr intensive Nebengesteinsveränderungen verbunden, wie feifidisperse hm-Imprägnationen (Rötung) und Silifizierungen, teilweise auch Kaolinisierungen. Hinsichtlich des Bildungsmilieus k a n n m a n m i t TISCHENDOKF & UNGETHÜM ( 1 9 6 8 ) a n -

Charakterisiert wird diese Folgengruppe durch massenhaft ausgeschiedenen rotgefärbten B a r y t und sogenannten „ R o t e n Hornstein". Diese Paragenesen s i n d z u l e t z t b e i OELSNER

105

„Hornstein-Baryt-Ab-

nehmen, daß. die Reaktionen zu Beginn der Bildung sauer waren und sich allmählich zum Neutralpunkt bewegten, während die Redoxbedingungen oxydierend blieben. Der Temperaturablauf dürfte nach 300—200°C Anfangstemperatur allmählich fallende Tendenz bis 150—30°C aufgewiesen haben.

Zeitschrift lür angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Hett 3

106

KUSCHKA

4.6. Baryt-Fluorit(bafl) -Folgengruppe

Für diese Folgengruppe sind „Weißbaryt", Fluorit, q und sf charakteristisch, die in drei Folgen abgeschieden wurden. Die Paragenesen waren wegen ihrer wirtschaftlichen Bedeutung als Farbbaryt-, Flußspatsowie Blei-Zink-Erz-Lieferant schon mehrmals beschrieben worden. Sie sind unter der Bezeichnung „fbaFormation" bekannt geworden. Als Beispiele für in neuerer Zeit erfolgte Bearbeitungen sind TISCHENDORF (1955) und BAUMANN (1958, 1965) zu nennen. Die Abgrenzung gegen die ältere Folgengruppe ist durch das Fehlen von hm, das Auftreten von sf und durch tektonische Bewegungen, verbunden mit Trumdurchschlagungen, gegeben. Die Ergebnisse eingehender vergleichender Untersuchungen des Verf. belegen eindeutig die Sukzession der Folgen ba/sf-fl-q. Mit der F o l g e ba/sf, am Anfang der Folgengruppe, wurde W e i ß b a r y t in bis zu drei Generationen ausgeschieden, die oft durch tektonisehe Bewegungen voneinander getrennt sind. b a I ist grobspätig, meist dicktafelig ausgebildet und führt nesterartig eingesprengt Kupferkies (eu) und/oder Galenit (gn). b a I I ist feinspätig-kollomorph, gebändert. Die Bänderung wird durch lagenweise angereicherte mehr oder weniger feinkörnige Einsprenglinge von eu und/oder gn, gegen Ende der Bildung in einigen Gebieten, besonders im Osterzgebirge, auch durch helle Zinkblende (zn) gekennzeichnet. b a I I I ist ebenfalls feinspätig-kollomorph, gezont oder gebändert entwickelt. Gegen Abschluß sind meist dünnlagige B ä n d e r mit Melnikowit-Pyrit ausgebildet. Vorher kommen auch Einsprenglinge von zn und gn vor.

1

Nach erneuter tektonischer Bewegung setzte sich die F o l g e fl ab. Diese vermutlich monomineralische Bildung zählt bis zu zwei Generationen grobspätigen bis massigen hexaedrischen fl von gelber, grüner, blauer (besonders im Südwestvogtland), seltener violetter Farbe. Vereinzelt kommt auch kollomorpher fl vor (im mittleren Erzgebirge). Nach zahlreichen gesicherten Beobachtungen tritt der fl als intensiver Verdränger des ba, sowohl der Folgengruppe bafl als auch von hmba, auf. Der fl drang in der jeweils 1. ba-Generation (Grobspat) meist zapfenartig, in die gebänderten und gezonten Generationen längs der Bänderung ein und kann hier gelegentlich wechselnde fl-ba-Abscheidungen vortäuschen. Im ba vorhandene sf werden vom fl nicht verdrängt, sondern umschlossen. Die F o l g e q wurde nach erneuter tektonischer Bewegung in zwei bis drei Generationen als monomineralischer q ausgeschieden. Dabei gibt es lokal verschiedene Ausbildungstypen: entweder als cl, weiß bis grau, mitunter flintartig, oder als „zuckerkörniger" Quarz, der aus miteinander verbackten, selten über 1 mm großen idiomorphen q-Kriställchen mit je zwei Pyramiden und kurzem Prisma besteht. Zur Bildungszeit der q-Folge sind fl und ba unbeständig und werden intensiv verdrängt. Dabei wurden in der Regel die im Quarz vorhandenen ba-Reste bevorzugt angegriffen und der fl weniger betroffen. So kann man beobachten, daß fl scheinbar auf Gerüstquarz (q nach ba) folgt. Im Granulitgebirge sind bis 10 m mächtige Gerüstquarzgänge zu finden (q nach ba). Der hier aufgezeigte Folgenwechsel von ba —> fl —> q muß besonders hervorgehoben werden. Demnach muß die Auffassung vom genetischen Wechsel von ba zu fl zu q nach der Teufe hin abgelehnt werden. Wohl aber

/ Neubearbeitung hydrothermaler Gangmincralisationen

kann der zu allen Stadien der Mineralisation mögliche Stillstand des als frontartig vorstellbaren Aufstiegs der jüngeren Lösungen, aus der die verdrängende Folge stammt, ein solches Verhältnis vortäuschen. Mit der Ausbildung der Folgengruppe bafl ist wiederum eine typische Nebengesteinsveränderung verbunden, in Form von Bleichungen unter Ton-Öerizit-Bildung (KÜHNE 1967). Nach

TISCHENDORF

&

UNGETHÜM

(1968)

und

ge-

stützt auf Ergebnisse von Messungen der Libelleneinschlußtemperaturen (THOMAS 1970 mit Zitaten anderer Autoren), kann folgendes Bildungsmilieu angenommen werden: Im Bildungsablauf der Folgen ba/sf und fl wechseln die Reaktionen von schwach sauer nach basisch und die Redoxbedingungen von oxydierend nach reduzierend. Mit Ausbildung der q-Folge ist ein Umschlag zu saurer Reaktion und oxydierenden Bedingungen möglich. (Es wurden örtliche Umlagerungen von Eisenglimmer beobachtet.) Der Temperaturablauf scheint ansteigende Tendenz von 50—150°C auf 200 bis 300 °C zu zeigen. 4.7. Quarz-Axsenide(qas)-Folgengruppc

Die Folgengruppe ist charakterisiert durch Abscheidung von Co-, Ni-Arseniden zusammen mit q und gediegen Wismut. Diese Paragenese wurde zuletzt von OELSNER (1952, 1 9 5 8 ) u n d s e h r t r e f f e n d v o n TOLLE ( 1 9 6 4 ) u n t e r

der

Bezeichnung „BiCoNi-Formation" beschrieben. Bei BAUMANN (1965) findet sich die Paragenese unter „Arsenid-Abfolge der BiCoNi-Formation". Die qas-Folgengruppe hatte früher wirtschaftliche Bedeutung wegen ihrer Bi-, Co-, Ni-Erze. Die Abgrenzung gegen andere Folgengruppen ist durch tektonisehe Bewegungen und infolge ihrer paragenetischen Eigenart eindeutig. Nur in wenigen Gegenden lassen sich zwei Folgen auseinanderhalten; meist liegt eine geschlossene einaktige Entwicklung vor. Der q als weitaus vorherrschende „Gangart" wurde während der gesamten Bildungszeit der Folgengruppe ausgeschieden. Er beginnt stets mit glasigem, flintartigem cl, der bei Berührung mit Rotbaryt oder Rotem Hornstein etwas hm unverändert aufnehmen kann. Gegen Ende der Bildung geht der cl über körnigen klaren q in Keil-q über. Im allgemeinen ist dieser Keil-q farblos und klar, kann aber auch, wie in einem Falle beobachtet wurde, in Amethyst übergehen. Unter dem Einfluß radioaktiver Minerale verändert er sich zu Rauchquarz. In der F o l g e cl-q/as • [Co, Ni] erfolgte zusammen mit cl die Ausscheidung von Arseniden (as), oft um Kristallskelette von gediegen Silber oder Wismut herum. Die as bilden idiomorphe oder kollomorphe Massen. Beides kann nebeneinander entstanden sein. Die als Sammelkristallisate (OELSNER 1958b) aufzufassenden as-Aggregate zeigen ausgeprägten Zonarbau, in dem die as in wechselnder Reihenfolge einander überkrusten. Gelegentlich schalten sich Zonen umlagerter u ein. Die F o l g e cl-q/as • /sf setzt meist die erstcre mit gleicher Paragenese kontinuierlich fort. In einigen Gangnetzen erfolgt eine sichtliche Trennung durch Einschaltung eines (umgelagerten?) fl. J e nach S-, As-

KUSCHKA / Neubearbeitung hydrothermaler Gangmineralisationen oder Sb-Übersehuß werden neben as zunehmend Sulfarsenide (sf -¡as), sf, seltener Sulfantimonide (sf •/ sb) oder gediegen Arsen ausgeschieden. Am Schluß der Bildung kann etwas umgelagerter fl oder dicktafeliger ba gebildet werden. Charakteristisch für die Folgengruppe qas ist ihr Auftreten als intensiver Verdränger des ba der älteren Folgen unter Gerüstquarzbildung mit eingebauten as. Fehlt q, verdrängen sie as, auch das gediegene Arsen den ba. So können Arsen und as unmittelbar auf oder in Weißbaryt der bafl-Folgengruppe sitzen. Im Zusammenhang mit der qas-Folgengruppe sind nur geringe Nebengesteinsveränderungen als Silifizierungen und schwache Imprägnationen mit as zu beobachten. Das Bildungsmilieu dürfte eine Tendenz von schwach saurer zu schwach basischer Reaktion und schwach oxydierenden zu schwach reduzierenden Redoxbedingungen aufgewiesen haben. Die Anfangstemperatur wird im Hinblick auf das Erscheinen gediegenen Wismuts 2 0 0 — 3 0 0 °C betragen und gegen Ende bei allmählichem Rückgang 150—50 °C erreicht haben. 4.8. Karbonate-Antimonide(krsb)-Folgengruppe Am Ende der 2. Mineralisationsära erfolgt mit dieser Folgengruppe eine Massenausscheidung von kr zusammen mit sf, sf • äs und sf • sb. Es können bis zu zwei Folgen unterschieden werden. Die Paragenese wurde zuletzt von OELSNEE (1958) als „Silber T SulfidF o r m a t i o n " und von BAUMANN (1965) als „ A g - S Abfolge der BiCoNi-Formation" beschrieben. Die Abgrenzung gegen die ältere Folgengruppe ist durch tektonische Bewegungen und den veränderten Chemismus signifikant. Auf vielen Gängen des untersuchten Gebietes ist die krsb-Folgengruppe eindeutig die jüngste hydrothermale Mineralabscheidung. Die F o l g e kr/sf führt bis zu zwei Generationen Dolomit oder ankeritischen Dolomit (Braunspat); örtlich, besonders im Südwestvogtland, tritt zuerst Siderit, dann Ankerit zusammen mit beachtlichen Mengen cu auf. In den x übrigen Gebieten kommen daneben auch zn (manchmal als Wurtzit) und gn vor. Gegen Ende der Abscheidung tritt zunehmend p und Markasit auf. Die F o l g e kr/as -/sf -¡sb führt vor allem Kalzit und anfangs Proustit, der, falls er in größeren Mengen auftrat, Anlaß zu reichem Silbererzbergbau gab. Danach wurden zunehmend Silber-sf • sb, Antimonit, gediegen Silber und p ausgeschieden. Ganz vereinzelt findet sich auch Zinnober. Im Nordostvogtland kommt am Ende der Abscheidung nochmals (umgelagerter?) fl vor. Nebengesteinsveränderungen im Gefolge der krsbFolgengruppe sind vor allem Bleichungen, gelegentlich auch Karbonatisierungen. Das Bildungsmilieu wird vermutlich durch schwach basische Reaktionen, zunehmend reduzierende Redoxbedingungen und einen Temperaturrückgang von anfangs 250—150 °C auf

min

bestimmt. Hierbei bedeuten: *5iSx u n d 'Snün — größter und kleinster Wert in der erhaltenen summarischen Reihe mit m Gliedern. Dann wird für alle m die graphische Darstellung

Codewerts für das ganze, durch ihre Wechsellagerung vertretene Intervall zu berechnen. Wenn die Mächtigkeiten,der wechsellagernden Schichten in der Beschreibung nicht angeführt werden, dann ist der Codewert für das Intervall das arithmetische Mittel aus allen lithologischen Varietäten, aus denen es besteht. Auf diese Weise wurden Zahlenreihen konstruiert, die definierte geologische Profile in einem vereinbarten Codierungssystem der Gesteinsmerkmale beschreiben. Die Codewerte der Gesteine wurden über ein Schrittintervall gleich 1 Mill. J a h r e festgelegt. Da die Aufgabe gestellt war, das Spektrum der Zyklizität und den gerichteten Ablauf geologischer Vorgänge zu ermitteln, war es bei der Analyse dieser Zahlenreihen natürlich, sich den bekannten Methoden zur Aufdeckung verborgener Periodizitäten zuzuwenden

AJNEMER

A e

PER-

WOSWANSKI 1965) auszuführen sind, unterscheidet sie sich gleichzeitig von letzterer wesentlich nach den Verfahren zur Analyse der erhaltenen Ergebnisse, nämlich durch die Bestimmung der Häufigkeit des Auftretens der vermuteten Besonderheiten nach dem Ensemble der Teilintervalle.

Wie in der Methode von BIUY-BALLAUX sieht auch die Übersichtsmethode die Anordnung des vorgegebenen Komplexes (Satzes) der Zahlen der zu untersuchenden Gesamtheit in einer Tabelle vor — alt a2, a3, ... an, die m Spalten und P volle Zeilen aufweist [m Sg n — die n nächste ganze Zahl; m nimmt Werte von 2 bis E (re/2) an]; dann werden in der erhaltenen Tabelle die

= f(m)

konstruiert, die in Übereinstimmung mit der in der Methode von BIUY-BALLAUX verwendeten Terminologie als Periodogramm bezeichnet wird. Das Wesen der Methode von BIUY-BALLAUX besteht darin, daß der größte Wert von AS in dem Fall auftreten wird, wenn die Zahl der Spalten (m) gleich der Periode einer der Komponenten der Harmonischen ist. Wie E . CHENNAN (1964) gezeigt hat, sind die nach dem Algorithmus von BIUY-BALLAUX erhaltenen Periodogramme den Kurven von Spektraldichten äquivalent, und man kann sie'als Analoga von Spektralcharakteristiken^ der zu untersuchenden Zahlenreihen betrachten. Die weitere Analyse der erhaltenen Abhängigkeit geschieht folgendermaßen: Auf dem Periodogramm werden die Extremwerte herausgesucht und für die ihnen entsprechenden Größen m in den summarischen Reihen der entsprechenden Tabellen die Stellen der Maxima und Minima bestimmt. Für jede Tabelle (s. z. B. T a b . 3) werden, da man die Stellenzahlen (Ordnungszahlen) von und A in der summarischen Reihe kennt, die Häufigkeiten des Auftretens der größten und der kleinsten Werte an bestimmten Stellen berechnet, d. h. ihr Grad der Wiederholbarkeit auf den einzelnen Teilintervallen der vorgegebenen Reihe. Daher erhält das nach dem Periodogramm ermittelte Spektrum der Periodizitäten einen bestimmten Wahrscheinlichkeitsschätzwert. Alle Berechnungen (Summierung der Tabellen mit vern — 1 schiedenen rn, bis zu m = nj2 oder m = — - — , die Ä Bestimmung des größten und des kleinsten Wertes ihrer Lage in der summarischen Reihe, das Ermitteln des Wertes von A Sm) wurden auf der digitalen elektronischen Rechenmaschine ,,Minsk-l" nach einem speziell aufgestellten Programm durchgeführt. Da die Methode des einfachen Überschauens von Zahlengesamtheiten, die der vorgelegten Analyse zugrunde liegt, in letzter Instanz die Zerlegung der komplizierten periodischen Kurve der tektonischen Schwingungsbewegungen in ein Spektrum von Harmonischen, aus denen sie besteht, voraussetzt, erscheint es möglich, diese Analyse als tektonische Spektralanalyse zu bezeichnen. Bei der Wahl geologischer Schnitte für die tektonische Spektralanalyse wurden die folgenden Überlegungen berücksichtigt. 1. Zieht m a n in B e t r a c h t , d a ß die A n n a h m e eines glob a l e n A u f t r e t e n s der Z y k l i z i t ä t u m s t r i t t e n ist, so i s t es w ü n s c h e n s w e r t , geologische P r o f i l e v e r s c h i e d e n e r g e o t e k t o n i s c h e r G e b i e t e der E r d k r u s t e zu u n t e r s u c h e n , die weit v o n e i n a n d e r e n t f e r n t sind. 2. D a d a s R e g i m e der t e k t o n i s c h e n S c h w i n g u n g s b e w e g u n g e n a m m a r k a n t e s t e n auf d e m T e r r i t o r i u m der

Zeitschrift iür angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 ODESSKI & AJNEMER / E r m i t t l u n g der Periodizität der S e d i m e n t a t i o n Tabelle 3 P

—.

m

_

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Mittelwerte Geglättete Werte Extremstellen Häufigkeit, %

1

2

3

4

15 45 45 45 25 25 16 16 16 16 6 6 18 18 18 18 18 18 18 18 17 9 18 18 13 13 13 13 10 10 10 10 10 10 3 3 18 18 18 18 2« 32 35 35 26 33 22 22 36 36 36 36 20 23 21 20 22,0 21,3 20,3 20,3 min 84

5

6

45 16 15 18 18 8 13 10 10 18 29 36 36 21 20,7

39 16 15 18 18 9 13 10 18 18 29 36 36 21 21,3

7

8

39 25 16 16 15 15 18 18 18 18 9 .10 13 13 10 10 18 18 35 35 29 39 36 36 36 25 22 22 21,7 22,0

9 25 16 16 18 18 13 10 10 18 35 39 36 25 22 22,3 max 100

T a f e l n in E r s c h e i n u n g t r i t t , m u ß man den größten Teil der zu analysierenden S c h n i t t e eben in diesen Gebieten der E r d k r u s t e ansetzen. 3. B e i der Analyse ist es wünschenswert, die Ergebnisse sowohl n a c h den D a t e n territorial weit voneinander e n t f e r n t e r Profile als auch n a c h den Profilen (Schnitten) zu vergleichen, die miteinander erheblich doublieren. 4. E s ist zweckmäßig, für die Analyse nur j e n e n Teil des Profils der E r d k r u s t e zu verwenden, für den die zuverlässigsten und eingehendsten B e s t i m m u n g e n des absoluten Alters der Gesteine vorliegen.

A b b . 2. L a g e s c h e m a der Profile (Schnitte) und B o h r u n g e n 1 — Basisbolirungen; 2 — zusammengefaßte geologische Profile

121

5. Die geologischen S c h n i t t e müssen in stratigraphisclicr Hinsicht möglichst vollständig sein, sie dürfen keine längeren S e d i m e n t a t i o n s u n t e r b r e c h u n g e n aufweisen.

Im Augenblick der Niederschrift dieses Aufsatzes waren von den Verf. sechzehn zusammenfassende geologische Profile (Richtprofile) und Profile von Basisbohrungen untersucht. Sie repräsentieren Zusammensetzung und Bau der mesozoisch-känozoischen Schichtfolgen Westsibiriens, Kasachstans und Mittelasiens. Die gewählten Schnitte liegen auf dem Territorium der Westsibirischen und der Turanischen Tafel, die ähnliche Hauptzüge des Baues, eine ähnliche Geschichte der allgemeinen Schwingungsbewegungen und eine durch die letzteren bedingte Großzyklizität des Profils (NALIWk i n 1964) aufweisen. Beide Tafeln haben einen deutlichen zweistufigen Aufbau. Das gefaltete Fundament bildet die untere Stufe, es besteht vorwiegend aus dislozierten und metamorphosierten, hauptsächlich paläozoischen Gesteinen. Die obere Stufe setzt sich aus flachgeneigten mesozoisch-kanäzoischen (ab Jura) sedimentären Schichtfolgen zusammen. Auf beiden Tafeln herrschte ab Jura ein kontinentales Regime der Sedimentation, das in der Kreide fast überall durch ein marines abgelöst wurde. Im Neogen setzte erneut die kontinentale Lithogenese auf dem Territorium der zu behandelnden Tafeln ein; sie dauert praktisch ohne Unterbrechungen bis heute an. In dieser Zeit wurde auf beiden Tafeln der Umbau des Strukturplans abgeschlossen, die rezenten Züge ihres tektonischen Baues bilden sich endgültig heraus. Die große Ähnlichkeit der Hauptzüge der geologischen Entwicklungsgeschichte, der Sedimentogenesetypen in den Hauptetappen der Geschichte und des Charakters der tektonischen Bewegungen beider Tafeln dienten als Grundlage bei der Wahl der zu behandelnden Profile für die tektonische Spektralanalyse. Vor der Deutung der für jedes Profil nach dem obenbeschriebenen Verfahren konstruierten Periodogramme mußte man sie ausgleichen. Die Notwendigkeit des Ausgleichens der Periodogramme ergibt sich durch die offenkundige Verzerrung der periodischen Ausgangskurven sowohl aus subjektiven als auch objektiven Gründen. Die Beschreibungen der geologischen Schnitte sind in der Tat in einem erheblichen Grad subjektiv, wodurch ein und dasselbe Gestein durch verschiedene Bearbeiter ähnlich, aber lithologisch unterschiedlich bestimmt werden kann (z. B. Aleurit oder feinkörniger Sand, karbonatischer oder kalkiger Ton usw.). Wenn man auch berücksichtigt, daß in der Regel die Typenproben der Gesteine im Labor untersucht werden, so bleiben trotzdem in der endgültigen Beschreibung des Profils auch noch die Bestimmungen, die im Gelände ausgeführt wurden, erhalten. Daraus folgt ein unterschiedlicher Grad der Detaillierung bei der Beschreibung geologischer Profile, der sowohl durch die individuellen Fähigkeiten des Bearbeiters als auch durch die Aufgabenstellung für die Untersuchungen bestimmt wird. Nicht immer ist die stratigraphische Gliederung der Profile, die im Verlauf der Zeit revidiert wird, befriedigend. Eine gewisse Entstellung in der Darstellung der periodischen Kurven verursacht wahrscheinlich auch das gewählte Codierungssystem. Schließlich zeichnet auch der Zusammenhang der granulomctrischen Zusammensetzung der Gesteine mit den tektonischen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3

122

ODESSKI & AJNEMEB / Ermittlung der Periodizität der Sedimentation

Schwingungsbcwegungen im wesentlichen nur die prinzipielle Tendenz des Sedimentationsprozesses für Großperioden, ohne die Verzerrungen des Prozesses durch physisch-geographische Faktoren zu berücksichtigen. Abb. 3 zeigt, daß der Ausgleich der Periodogramme nach ihren Maximal- und Minimalwerten vorgenommen wurde. Umbiegende fließende Kurven wurden nur durch die Punkte gelegt, in denen sich das Vorzeichen des Periodogramms J ändert. Weiterhin wurde eine Kurve gezeichnet, die das Ausgleichen nach Maxima und Minima mittclt. Nach dieser Operation zeichneten sich auf den ausgeglichenen Periodogrammen ganz deutlich neue Extremwerte ab, von denen zweifellos die Maxima am interessantesten sind. Zur Bestätigung der Zulässigkeit (Sicherheit) dieser auf dem geglätteten Periodogramm erhaltenen Maxima wurden die Häufigkeiten der Extremwerte in den Tabellen bestimmt, die der gefundenen Periode (m) nach vorherigem Glätten der Werte S in der summarischen Reihe nach der Methode des gleitenden Mittels mit einem Glättungsintervall etwa gleich x / 4 m entsprechen. Die Häufigkeiten wurden für die Extremstellen der geglätteten Reihe unter Berücksichtigung der Zeilenextremwerte bestimmt, die in das Glättungsintervall fallen (Tab. 3). Auf allen Periodogrammen treten die Maxima in ein und denselben Intervallen auf: 8 bis 13, 17 bis 22, 29 bis 34, 41 bis 45, 52 bis 57 und 62 bis 65 Mill. Jahre (Tab. 4). Die recht weiten Grenzen der aufgezählten Intervalle können mit den Fehlern bei der Vorbereitung der geologischen Schnitte zur Analyse aus den obendargelegten Gründen erklärt werden. Viele der genannten Zyklen (8 bis 13, 29 bis 34, 41 bis 45) waren nach den Arbeiten anderer Wissens c h ä f t l e r (NALIWKIN 1 9 6 2 ; LTJNGBRSGAUSBN 1963; CHAIN 1 9 6 4 ; BALUCHOWSKI 1 9 6 6 , u . a . ) b e r e i t s b e k a n n t .

Fest steht jedoch auch, daß das Spektrum der Perioden in der geologischen Entwicklungsgeschichte der Erde nicht allein mit den aufgezählten Zyklen erschöpft ist. Es kann sich nach beiden Seiten fortsetzen! In der vorgeschlagenen Form ist die Methode der tektonischen Spektralanalyse infolge der Größe desgewählten.Schrittes

Abb. 3. Periodogramm, konstruiert nach dem Profil im Gebiet der Dörfer Serny Sawod und D a r w a s a

1 — Periodogramm vor dem Glätten; 2 — nach Maxima und Minima ge-' glättetes Periodogramm; 3 — Periodogramm nach dem Glätten; 4 — Trend

(1 Mill. Jahre) nicht in der Lage, kleinere Periodizitäten als 1 Mill. Jahre zu erfassen; größere können wegen der Beschränkung des zu analysierenden Materials ( ~ 200 Mill. Jahre) ebenfalls nicht ausgeschieden werden. ' Von nicht zu bezweifelndem Interesse ist das „Verhalten" der Periodogramme, die geordnete Folgen der Werte A 5/2 darstellen. Diese Folgen können als Gerade (Trends) dargestellt werden, die vom Koordinatenursprung ausgehen und die gerichtete Entwicklung des Sedimentationsprozesses widerspiegeln. Die Neigungswinkel dieses Trends (Tab. 4) zeigen den Grad der Intensität (die Amplitude) der tektonischen Schwingungsbewegungen. Sie stimmen gut mit den modernen Vorstellungen über die Mobilität jener Gebiete, in denen die entsprechenden geologischen Schnitte liegen (s. Abb. 2), überein. Folgerungen 1. Die Anwendung jler tektonischen Spektralanalyse gestattet, durch tektonische Schwingungsbewegungen bedingte Sedimentationszyklen in der geologischen Entwicklungsgeschichte der Erde auszuhalten. 2. Die Analyse des Materials, das den Verf. zur Verfügung stand, erlaubt die Feststellung, daß in Westsibirien, Kasachstan und Mittelasien im Mesozoikum überall der Zeitdauer nach gleiche Sedimentationszyklen auftraten.

T a b . 4. Die großen Sedimentationszyklen nacli den Ergebnissen der tektonischen Spektralanalyse

Saungus-Karakum Basisbohrung Beresowka Basisbohrung Uwat Basisbohrung Tschulym Basisbohrung Jushnaja Emba Basisbohrung Maksimkin-Jarsk Halbinsel Bolschoj Balchan-Krasnowodsk Zentraler Kopet-Dagh Gaurdak-Kugitang Basisbohrung Sajsan Basisbohrung Tugaraktschan Basisbohrung Chanty-Mantijsk Basisbohrung Polcursk Basisbohrung Surgnt, Syndasko-Bucht Basisbohrung Sewcrny TJstjurt Wertintervalle der Perioden

Lage des Trends Winkelgrade

Perioden der Zyklen, Mill. Jahre

Bezeichnung des Punktes 9 12 13 11 11 8 13 8 10 9 8 12 12 10 11 8 8-13

17 20 21 17 19 20 22 20 19 19 21 22 20 19 J8 17 17-22

30 33 32 31 31 32 30 31 32 31 31 34 32 29 34 29 29-34

44 43 41 43 45 42 41 41 44 -

41 41 43 4.1. 42 43 41-45

53 57 57 56 57 -

54 -

52 -

_ -

63 -

65 -

62 -

55

63

-

-

54 55 -

56 52-57

-

04 -

65 62-65

10 15 10 16 12 17 19 14 21 18 14 12 12 11 19 17

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 MAKSIMOW / E i ' k u n d u n g s a r b e i t e n auf industriell v e r w e r t b a r e W ä s s e r

Literatur AFANASJEW, G . D . , & G . P . BASDASARJAN: M a t e r i a l i e n z u r B e g r ü n d u n g d e s

Alters der Grenzen zwischen einigen geologischen Systemen und Epochen. - Isw. AN SSSR, Ser. geol., Nr. 11 (1963). BAIUCHOWSKI, N. F . : Geologische Zyklen. — Isd-wo Naukowa dumka (1966). BELOUSSOW, W. W.: Die Mächtigkeit der Schichten als Ausdruck des Regimes der Schwingungsbewegungen der Brdkruste. — Sowj. geol., Nr. 2 —3 (1940). CHAIN, W. E.: Allgemeine Geotektonik. — Isd-wo Nedra (1964). CHANOWITSCH, I. G., & G. G. JANOWSKI : Methoden zum Nachweis verborgener Periodizitäten. — Tr. X X I Wses. nautsch. sess. NTO E i E im. A. S. POPOWA ( 1 9 6 5 ) . CHANOWITSCH, I . G „ G . G . JANOWSKI, A . I . A J N E M E R & N . A . K O N I S S K A J A :

Eine Methode des Übersehauens von Zahlengesamtheiten für die Untersuchung des Baues von Profilen sedimentärer Schichtfolgen. — Tr. Wses. n.-i. geol. in-ta, now. ser., 150, Isd-wo Nedra (1968).

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CHENNAN, E . : Zeitreihenanalyse. - Isd-wo Nauka (1964). KLENOWA, M. W.: Meeresgeologic. — Utsch pedgis (1948). LFNGERSGATTSEN, G. F.: Über die Periodizität der geologischen Erscheinungen und die Veränderung der Klimate vergangener geologischer Epochen. In: Problemy planetarnoj geologii. — Gosgeoltechisdat (1963). NALIWKIN, W. D.: Über die Zyklizität der geologischen Geschichte. — Geogr. sb., XV, astrogeologija. Isd-wo AN SSSR (1962). — Vergleichende Charakteristik der tektonischen Strukturen der Westsibirischen, Turanisch-Skythischen und Russischen Tafel. — Deformazija porod i tektonika. Isd-wo Nauka (1964). POLEWAJA, N. I.: Absolute gcochronologische Skala. — DAN SSSR, 134, Nr. 5 (1960). — (Redaktion): Fragen der Geochronologie. Sammelbd. von Aufsäfzen. — Isd-wo inostr. lit. (1963). SCHULEJKIN, W. W.: Meeresphysik. - Isd-wo AN SSSR (1963). SEREBRENNIKOW, M . G . , A . A . A . PERWOSWANSKI : D e r N a c h w e i s v e r b o r g e n e r

Periodizitäten. — Isd-wo Nauka (1965).

Die Wiederverwendung von Erdöl-Erdgas-Bohrungen bei hydrogeologischen Erkundungsarbeiten auf industriell verwertbare Wässer G. I. MAKSIMOW,

UdSSR

In der U d S S R wurden in den letzten J a h r e n 9 2 8 0 E r d ö l - E r d g a s - B o h r u n g e n niedergebracht, von denen 3 9 3 8 ( 4 2 , 4 % ) nicht f ü n d i g waren und verfüllt wurden, entweder infolge technischer Ursachen oder erfüllter geologischer Aufgabenstellung 1 ). Mit etwa den gleichen Ergebnissen wurden und werden Bohrarbeiten auch auf d e m Territorium des nördlichen Kaukasusvorlands durchgeführt. Die Bohrkosten für jede B o h r u n g bet r a g e n dabei, in Abhängigkeit v o n der Teufe, einige zehn- bis h u n d e r t t a u s e n d Rubel. Mit d e m Ziel der K o s t e n s e n k u n g der E r k u n d u n g s arbeiten auf Thermal- und Gebrauchswässer, deren D a t e n hauptsächlich durch Such-, E r k u n d u n g s - und Produktionsbohrungen auf E r d ö l und E r d g a s b e k a n n t wurden, wird empfohlen, den F o n d s der gegenwärtig noch existierenden oder bereits früher verfüllten ErdölE r d g a s - B o h r u n g e n m a x i m a l zu nutzen. Die Beseitigung v o n Erdölbohrungen im N o r d k a u k a susvorland erfolgte meistens ohne das Ziehen der Verrohrung durch Entfernen der U b e r t a g e a u s r ü s t u n g , durch d a s Einbringen einer schweren S p ü l u n g und durch Setzen v o n Zemcntbrücken. Diese früher verfüllten B o h r u n g e n können daher ohne weiteres wieder restauriert werden. Die K o s t e n für die R e s t a u r a t i o n früher abgeschriebener Bohrungen betragen den zehnten Teil und weniger als das Abteufen neuer, da nur d a s A u f b o h r e n der Zementbrücken, das Spülen der B o h r u n g , die Perforation im Bereich der entsprechenden Horizonte und die Montage der E r u p t i o n s a r m a t u r e n erforderlich sind. In der P r a x i s k a n n dieser A r b e i t s k o m p l e x durch Verwenden abgeschriebener, jedoch noch nicht völlig liquidierter Bohrungen sowie der B e o b a c h t u n g s - und Injektionssonden a b g e b a u t e r E r d ö l - E r d g a s - F e l d e r vermindert werden. B e i der R e s t a u r a t i o n verfüllter B o h r u n g e n sind auch K o m p l i k a t i o n e n möglich, z. B . die Bildung v o n Grifons bei hohen Schichtdrücken usw. Zur Vermeidung v o n K o m p l i k a t i o n e n muß deshalb in j e d e m F a l l die Dokum e n t a t i o n über die B o h r u n g sorgfältig ausgewertet Aus: „Raswedka i ochrana nedr", H. 4, S. 61 — 62, Moskau 1971. Übers.:

H . SCHNEIDER.

') N. M. FROLOAV & L. S. JASWIN: Fragen der Suche und Erkundung von Thermalwässern. — „Sowjetskaja geologija", H. 3 (1963).

werden (Zementation, K o m p l i k a t i o n e n beim A b t e u f e n usw.). E s sind nur B o h r u n g e n mit einer guten Zement a t i o n zu verwenden. D a s k a n n m a n an H a n d der Bohrlochmeßdaten feststellen. Die ökonomische Zweckmäßigkeit der R e s t a u r a t i o n alter Bohrlöcher r u f t keinen Widerspruch hervor, weil ein solches Herangehen an die E r k u n d u n g wirtschaftlich nutzbarer Wässer zur E i n s p a r u n g von mehreren zehn Millionen R u b e l f ü h r t . Als Beweis sollen die vorhandenen Unterlagen der Abteilungen Geologie und P l a n u n g der K a u k a s i s c h e n Betriebsleitung zur N u t z u n g der Tiefenwärme in der S t a d t M a c h a t s c h k a l a herangezogen werden. Hier wurden in großem Maße alte Bohrungen wieder in Betrieb gesetzt und für die hydrogeologische Untersuchung und die weitere N u t z u n g thermaler Wässer zielstrebig ausgenutzt. Die Restaurierungsarbeiten dieser alten B o h r u n g e n wurden v o m T r u s t „ S p e z ' p o d s e m s t r o j " (Machatschkala) ausgeführt. Die K a u k a s i s c h e Betriebsverwaltung zur N u t z u n g der Tiefenwärme der E r d e wurde im März 1966 geschaffen und arbeitet nach der wirtschaftlichen Rechn u n g s f ü h r u n g mit einer hohen R e n t a b i l i t ä t . Auf die hohe R e n t a b i l i t ä t des genannten Betriebs wirkte sich vermutlich die R e s t a u r a t i o n abgeschriebener Bohrlöcher nicht unbedeutend aus, da bei verhältnismäßig geringen A u f w e n d u n g e n aus ihnen eine bedeutende Menge thermalen Wassers mit . a u ß e r o r d e n t l i c h niedrigen Selbstkosten gefördert wird. N a c h den A n g a b e n der, Abteilung P l a n u n g des Betriebs wurden z. B . für die R e s t a u r a t i o n von 21 Bohrlöchern 2 1 5 0 0 0 R u b e l ausgegeben, was etwa den K o s t e n einer E r k u n d u n g s b o h r u n g unter gleichen geologischen B e d i n g u n g e n entspricht. Bis z u m J a h r e 1968 wurden von dem Betrieb 33 B o h r u n g e n wiederhergestellt, d a v o n 20 auf der L a g e r s t ä t t e Machatschkala. Im Ergebnis wird aus allen Bohrungen eruptiv gefördert mit Förderraten von 1 7 0 — 3 1 2 0 m s / d und einer T e m p e r a t u r a m Sondenkopf von 25 bis 75,6 °C. Die Mineralisation des geförderten Wassers schwankt zwischen 1,22 und 15,6 g/1, und der Ü b e r d r u c k a m Sondenkopf b e t r ä g t 0,5 bis 5,98 at. Auf der L a g e r s t ä t t e Ternair wurden sechs Bohrungen restauriert, deren F ö r d e r r a t e n bei einer Sondenkopft e m p e r a t u r von 57 bis 65 °C zwischen 770 und'2 000 m 3 / d

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 MAKSIMOW / E i ' k u n d u n g s a r b e i t e n auf industriell v e r w e r t b a r e W ä s s e r

Literatur AFANASJEW, G . D . , & G . P . BASDASARJAN: M a t e r i a l i e n z u r B e g r ü n d u n g d e s

Alters der Grenzen zwischen einigen geologischen Systemen und Epochen. - Isw. AN SSSR, Ser. geol., Nr. 11 (1963). BAIUCHOWSKI, N. F . : Geologische Zyklen. — Isd-wo Naukowa dumka (1966). BELOUSSOW, W. W.: Die Mächtigkeit der Schichten als Ausdruck des Regimes der Schwingungsbewegungen der Brdkruste. — Sowj. geol., Nr. 2 —3 (1940). CHAIN, W. E.: Allgemeine Geotektonik. — Isd-wo Nedra (1964). CHANOWITSCH, I. G., & G. G. JANOWSKI : Methoden zum Nachweis verborgener Periodizitäten. — Tr. X X I Wses. nautsch. sess. NTO E i E im. A. S. POPOWA ( 1 9 6 5 ) . CHANOWITSCH, I . G „ G . G . JANOWSKI, A . I . A J N E M E R & N . A . K O N I S S K A J A :

Eine Methode des Übersehauens von Zahlengesamtheiten für die Untersuchung des Baues von Profilen sedimentärer Schichtfolgen. — Tr. Wses. n.-i. geol. in-ta, now. ser., 150, Isd-wo Nedra (1968).

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CHENNAN, E . : Zeitreihenanalyse. - Isd-wo Nauka (1964). KLENOWA, M. W.: Meeresgeologic. — Utsch pedgis (1948). LFNGERSGATTSEN, G. F.: Über die Periodizität der geologischen Erscheinungen und die Veränderung der Klimate vergangener geologischer Epochen. In: Problemy planetarnoj geologii. — Gosgeoltechisdat (1963). NALIWKIN, W. D.: Über die Zyklizität der geologischen Geschichte. — Geogr. sb., XV, astrogeologija. Isd-wo AN SSSR (1962). — Vergleichende Charakteristik der tektonischen Strukturen der Westsibirischen, Turanisch-Skythischen und Russischen Tafel. — Deformazija porod i tektonika. Isd-wo Nauka (1964). POLEWAJA, N. I.: Absolute gcochronologische Skala. — DAN SSSR, 134, Nr. 5 (1960). — (Redaktion): Fragen der Geochronologie. Sammelbd. von Aufsäfzen. — Isd-wo inostr. lit. (1963). SCHULEJKIN, W. W.: Meeresphysik. - Isd-wo AN SSSR (1963). SEREBRENNIKOW, M . G . , A . A . A . PERWOSWANSKI : D e r N a c h w e i s v e r b o r g e n e r

Periodizitäten. — Isd-wo Nauka (1965).

Die Wiederverwendung von Erdöl-Erdgas-Bohrungen bei hydrogeologischen Erkundungsarbeiten auf industriell verwertbare Wässer G. I. MAKSIMOW,

UdSSR

In der U d S S R wurden in den letzten J a h r e n 9 2 8 0 E r d ö l - E r d g a s - B o h r u n g e n niedergebracht, von denen 3 9 3 8 ( 4 2 , 4 % ) nicht f ü n d i g waren und verfüllt wurden, entweder infolge technischer Ursachen oder erfüllter geologischer Aufgabenstellung 1 ). Mit etwa den gleichen Ergebnissen wurden und werden Bohrarbeiten auch auf d e m Territorium des nördlichen Kaukasusvorlands durchgeführt. Die Bohrkosten für jede B o h r u n g bet r a g e n dabei, in Abhängigkeit v o n der Teufe, einige zehn- bis h u n d e r t t a u s e n d Rubel. Mit d e m Ziel der K o s t e n s e n k u n g der E r k u n d u n g s arbeiten auf Thermal- und Gebrauchswässer, deren D a t e n hauptsächlich durch Such-, E r k u n d u n g s - und Produktionsbohrungen auf E r d ö l und E r d g a s b e k a n n t wurden, wird empfohlen, den F o n d s der gegenwärtig noch existierenden oder bereits früher verfüllten ErdölE r d g a s - B o h r u n g e n m a x i m a l zu nutzen. Die Beseitigung v o n Erdölbohrungen im N o r d k a u k a susvorland erfolgte meistens ohne das Ziehen der Verrohrung durch Entfernen der U b e r t a g e a u s r ü s t u n g , durch d a s Einbringen einer schweren S p ü l u n g und durch Setzen v o n Zemcntbrücken. Diese früher verfüllten B o h r u n g e n können daher ohne weiteres wieder restauriert werden. Die K o s t e n für die R e s t a u r a t i o n früher abgeschriebener Bohrungen betragen den zehnten Teil und weniger als das Abteufen neuer, da nur d a s A u f b o h r e n der Zementbrücken, das Spülen der B o h r u n g , die Perforation im Bereich der entsprechenden Horizonte und die Montage der E r u p t i o n s a r m a t u r e n erforderlich sind. In der P r a x i s k a n n dieser A r b e i t s k o m p l e x durch Verwenden abgeschriebener, jedoch noch nicht völlig liquidierter Bohrungen sowie der B e o b a c h t u n g s - und Injektionssonden a b g e b a u t e r E r d ö l - E r d g a s - F e l d e r vermindert werden. B e i der R e s t a u r a t i o n verfüllter B o h r u n g e n sind auch K o m p l i k a t i o n e n möglich, z. B . die Bildung v o n Grifons bei hohen Schichtdrücken usw. Zur Vermeidung v o n K o m p l i k a t i o n e n muß deshalb in j e d e m F a l l die Dokum e n t a t i o n über die B o h r u n g sorgfältig ausgewertet Aus: „Raswedka i ochrana nedr", H. 4, S. 61 — 62, Moskau 1971. Übers.:

H . SCHNEIDER.

') N. M. FROLOAV & L. S. JASWIN: Fragen der Suche und Erkundung von Thermalwässern. — „Sowjetskaja geologija", H. 3 (1963).

werden (Zementation, K o m p l i k a t i o n e n beim A b t e u f e n usw.). E s sind nur B o h r u n g e n mit einer guten Zement a t i o n zu verwenden. D a s k a n n m a n an H a n d der Bohrlochmeßdaten feststellen. Die ökonomische Zweckmäßigkeit der R e s t a u r a t i o n alter Bohrlöcher r u f t keinen Widerspruch hervor, weil ein solches Herangehen an die E r k u n d u n g wirtschaftlich nutzbarer Wässer zur E i n s p a r u n g von mehreren zehn Millionen R u b e l f ü h r t . Als Beweis sollen die vorhandenen Unterlagen der Abteilungen Geologie und P l a n u n g der K a u k a s i s c h e n Betriebsleitung zur N u t z u n g der Tiefenwärme in der S t a d t M a c h a t s c h k a l a herangezogen werden. Hier wurden in großem Maße alte Bohrungen wieder in Betrieb gesetzt und für die hydrogeologische Untersuchung und die weitere N u t z u n g thermaler Wässer zielstrebig ausgenutzt. Die Restaurierungsarbeiten dieser alten B o h r u n g e n wurden v o m T r u s t „ S p e z ' p o d s e m s t r o j " (Machatschkala) ausgeführt. Die K a u k a s i s c h e Betriebsverwaltung zur N u t z u n g der Tiefenwärme der E r d e wurde im März 1966 geschaffen und arbeitet nach der wirtschaftlichen Rechn u n g s f ü h r u n g mit einer hohen R e n t a b i l i t ä t . Auf die hohe R e n t a b i l i t ä t des genannten Betriebs wirkte sich vermutlich die R e s t a u r a t i o n abgeschriebener Bohrlöcher nicht unbedeutend aus, da bei verhältnismäßig geringen A u f w e n d u n g e n aus ihnen eine bedeutende Menge thermalen Wassers mit . a u ß e r o r d e n t l i c h niedrigen Selbstkosten gefördert wird. N a c h den A n g a b e n der, Abteilung P l a n u n g des Betriebs wurden z. B . für die R e s t a u r a t i o n von 21 Bohrlöchern 2 1 5 0 0 0 R u b e l ausgegeben, was etwa den K o s t e n einer E r k u n d u n g s b o h r u n g unter gleichen geologischen B e d i n g u n g e n entspricht. Bis z u m J a h r e 1968 wurden von dem Betrieb 33 B o h r u n g e n wiederhergestellt, d a v o n 20 auf der L a g e r s t ä t t e Machatschkala. Im Ergebnis wird aus allen Bohrungen eruptiv gefördert mit Förderraten von 1 7 0 — 3 1 2 0 m s / d und einer T e m p e r a t u r a m Sondenkopf von 25 bis 75,6 °C. Die Mineralisation des geförderten Wassers schwankt zwischen 1,22 und 15,6 g/1, und der Ü b e r d r u c k a m Sondenkopf b e t r ä g t 0,5 bis 5,98 at. Auf der L a g e r s t ä t t e Ternair wurden sechs Bohrungen restauriert, deren F ö r d e r r a t e n bei einer Sondenkopft e m p e r a t u r von 57 bis 65 °C zwischen 770 und'2 000 m 3 / d

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heit 3 ZELT / V I I I . Wcltcrdölkongreß, Informationsbericht, Fortsetzung

124

schwanken. Die Mineralisation des Wassers beträgt 3,9 bis 32,5 g/1, der Überdruck am Kopf 3,9 bis 4 at. Auf der Lagerstät-te Isberbas restaurierte man drei Bohrungen und auf der Lagerstätte Chankalin vier. Die mittlere Teufe der Bohrungen beträgt 1 3 0 0 bis 1 5 0 0 m. In der folgenden Tabelle werden konkrete ökonomische Daten über einzelne Bohrungen verschiedener Lagerstätten gebracht: Tabelle Bohr te ufe

Restaurierte

in m

Teufe in m

K o s t e n der Restauration in Rubel

1320 1445 1498 1500

11184, 16292 16292 6 439

Lagerstätte

Macha tsehkala Ternair

1910 1505 1663 1801

>

Nur durch die in breitem Ausmaß durchgeführten Restaurationsarbeiten an Bohrlöchern, die bereits abgeschrieben waren und damit ohne bilanzierte Kosten in die Betriebsrechnung eingingen, kann man die außerordentlich niedrigen Selbstkosten der Thermalwässer erklären. Im Bereich des genannten Betriebs betragen die Restaurationskosten im Mittel 5,68 Kopeken pro m 3 (geplant waren 6,6 Kopeken). Die Kosten der nutz-

baren Tiefenwässer der vorhandenen Solebetriebe betrugen dagegen 24—28 Kopeken pro in 3 (Tschelekenski und Neftetschalinskij Jod-Brom-Betriebe). Die Erfahrungen der Kaukasischen Betriebsverwalt u n g zur N u t z u n g der Tiefenwärme der Erde ist unbedingt breit zu propagieren und in die Praxis der Erkundung v o n Tiefenwässern einzubeziehen. Im Falle eines solchen Herangehens an die Erkundung bei sehr niedrigen Aufwendungen können die hydro-geologische Erkundung einer Lagerstätte und die Einschätzung ihrer nutzbaren Wasservorräte höherer Kategorien viel umfassender und gründlicher vorgen o m m e n werden. Die wesentlichsten geologischen D a t e n über die Stratigraphie, Lithologic und Tektonik solcher Lagerstätten sind bereits durch die Erkundungsarbeiten auf Erdöl und Erdgas bekannt. Außerdem erlauben die geringen Aufwendungen die Verwendung einer viel größeren Anzahl von Sonden für die Versuchsförderung und die Berechnung der hydrodynamischen Parameter. Die Geologische Betriebsverwaltung des Nordkaukasus empfahl einzelne Lagerstätten nutzbarer Tiefenwässer für weitere Untersuchungen und Erkundung einschließlich der Vorratsberechnung. In der Hauptsache sind dies abgebaute Erdöllagerstätten, auf denen eine durchaus ausreichende Anzahl v o n Bohrungen niedergebracht wurde, die für hydrodynamische Untersuchungen, für die hydrogeologische Erkundung und sogar zur Probeförderung verwendet werden können.

Autorenkollektiv 1 )

VIII. Welterdölkongreß in Moskau 13.-19. 6.1971 - Informationsbericht, Fortsetzung Geophysik Neue geophysikalische Erkundungsmcthodcn Scismische Untersuchungsverfahren genden komplizierten Strukturen

von

tieflie-

Zur Untersuchung tiefliegender kompliziert gebauter Strukturen werden nach A. S. B O R I S E W I T S C H , L. A. R Y A B K I N und N. T. T U R C H A N E N K O in der UdSSR die speziell dazu entwickelten Methoden R N P und die seismische Vertikalprofilierung (VP) angewendet. Die Anwendung erfolgte in der Ukraine, insbesondere der Dnepr—Donez-Senke). Zum Einsatz gebracht wurde eine Kombination der Verfahren R N P , VP, CRP und Refraktionsseismik. Besonders bei stark veränderlichen Geschwindigkeiten erwies sich die Berechnung hypothetischer Geschwindigkeitsmodelle mit Hilfe von Digitalrechnern als besonders vorteilhaft. Die Kombination dieser Methoden erlaubt, sowohl das Relief der Fundamentoberfläche als auch die Schichten des Deckgebirges mit ausreichender Genauigkeit zu untersuchen. Mit Erfolg wurden Sedimentschichten bis zu 10 km Mächtigkeit untersucht. Gleichfalls gute Ergebnisse wurden in mächtigen meso-känozoischen Sedimenten erhalten sowie den Schichten des Karbons. Die Berechnungen wurden auf einer Anlage vom Typ BESM-4 durchgeführt. Die verwendeten Programme waren für die Lösung der zweidimensionalen direkten und inversen Aufgabe der Seismik sowie für die Berechnung der Strahlendiagramme für verschiedene Schichtmodelle ausgelegt. Autorenkollektiv: H . DUBSLAFF, K . FISCHER, A. FRANK, B . KÖIUEL, J. SCHELER, A. SÜLLIG, P . TETJMER, l t . WIENHOLZ, F . ZELT. Redaktionelle Bearbeitung F . ZELT.

Die VP wird besonders unter den komplizierten geologischen Bedingungen der Ukraine zur Bestimmung der kinematischen und dynamischen Charakteristika der seismischen Wellen verwendet sowie als Unterstützung für die Korrelation der einzelnen stratigraphischen Horizonte. Die Analogausrüstung für RNF-Messungen .wurde so vervollständigt, daß eine automatische Auswahl der Wellen und Auswertung des Tiefenprofils möglich wurden. Das Analog-Digital-System umfaßt den Prozeßrechner für die Parameter, die durch Analogstapelung bearbeitet werden. Das Programm für die logischen Operationen ist vorbereitet. In Zukunft ist vorgesehen, veränderliche Geschwindigkeiten und dreidimensionale Interpretationen zu verwenden. Komplexe gravimetrische, seismische und magnet i s c h e U n t e r s u c h u n g e n im K o n t i n e n t a l s c h e l f bereich Über die Erkundung des Kontinentalschelfs von Australien berichtete K. P. VALE. Sie begann 1965 und wurde seit dieser Zeit von den küstennahen Bereichen bis in Bereiche mit Wassertiefen von 4000 m (1971/72) fortgesetzt. Begonnen wurden die Untersuchungen mit der aeromagnetischen Vermessung sowie anderen geophysikalischen Untersuchungen auf dem Festland. Die eingesetzte Technik war so gewählt, daß folgende Probleme geklärt werden können: a) die Struktur und die Mächtigkeit der Sedimente in den Sedimentbecken und die Korrelation der stratigraphischen Horizonte zwischen den Ergebnissen vom Festland und dein Off-shore-Gebiet; b) die Beziehungen von Gravimetrie, Magnetik und seismische Geschwindigkeitsprovinzen im Off-shore zu den

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heit 3 ZELT / V I I I . Wcltcrdölkongreß, Informationsbericht, Fortsetzung

124

schwanken. Die Mineralisation des Wassers beträgt 3,9 bis 32,5 g/1, der Überdruck am Kopf 3,9 bis 4 at. Auf der Lagerstät-te Isberbas restaurierte man drei Bohrungen und auf der Lagerstätte Chankalin vier. Die mittlere Teufe der Bohrungen beträgt 1 3 0 0 bis 1 5 0 0 m. In der folgenden Tabelle werden konkrete ökonomische Daten über einzelne Bohrungen verschiedener Lagerstätten gebracht: Tabelle Bohr te ufe

Restaurierte

in m

Teufe in m

K o s t e n der Restauration in Rubel

1320 1445 1498 1500

11184, 16292 16292 6 439

Lagerstätte

Macha tsehkala Ternair

1910 1505 1663 1801

>

Nur durch die in breitem Ausmaß durchgeführten Restaurationsarbeiten an Bohrlöchern, die bereits abgeschrieben waren und damit ohne bilanzierte Kosten in die Betriebsrechnung eingingen, kann man die außerordentlich niedrigen Selbstkosten der Thermalwässer erklären. Im Bereich des genannten Betriebs betragen die Restaurationskosten im Mittel 5,68 Kopeken pro m 3 (geplant waren 6,6 Kopeken). Die Kosten der nutz-

baren Tiefenwässer der vorhandenen Solebetriebe betrugen dagegen 24—28 Kopeken pro in 3 (Tschelekenski und Neftetschalinskij Jod-Brom-Betriebe). Die Erfahrungen der Kaukasischen Betriebsverwalt u n g zur N u t z u n g der Tiefenwärme der Erde ist unbedingt breit zu propagieren und in die Praxis der Erkundung v o n Tiefenwässern einzubeziehen. Im Falle eines solchen Herangehens an die Erkundung bei sehr niedrigen Aufwendungen können die hydro-geologische Erkundung einer Lagerstätte und die Einschätzung ihrer nutzbaren Wasservorräte höherer Kategorien viel umfassender und gründlicher vorgen o m m e n werden. Die wesentlichsten geologischen D a t e n über die Stratigraphie, Lithologic und Tektonik solcher Lagerstätten sind bereits durch die Erkundungsarbeiten auf Erdöl und Erdgas bekannt. Außerdem erlauben die geringen Aufwendungen die Verwendung einer viel größeren Anzahl von Sonden für die Versuchsförderung und die Berechnung der hydrodynamischen Parameter. Die Geologische Betriebsverwaltung des Nordkaukasus empfahl einzelne Lagerstätten nutzbarer Tiefenwässer für weitere Untersuchungen und Erkundung einschließlich der Vorratsberechnung. In der Hauptsache sind dies abgebaute Erdöllagerstätten, auf denen eine durchaus ausreichende Anzahl v o n Bohrungen niedergebracht wurde, die für hydrodynamische Untersuchungen, für die hydrogeologische Erkundung und sogar zur Probeförderung verwendet werden können.

Autorenkollektiv 1 )

VIII. Welterdölkongreß in Moskau 13.-19. 6.1971 - Informationsbericht, Fortsetzung Geophysik Neue geophysikalische Erkundungsmcthodcn Scismische Untersuchungsverfahren genden komplizierten Strukturen

von

tieflie-

Zur Untersuchung tiefliegender kompliziert gebauter Strukturen werden nach A. S. B O R I S E W I T S C H , L. A. R Y A B K I N und N. T. T U R C H A N E N K O in der UdSSR die speziell dazu entwickelten Methoden R N P und die seismische Vertikalprofilierung (VP) angewendet. Die Anwendung erfolgte in der Ukraine, insbesondere der Dnepr—Donez-Senke). Zum Einsatz gebracht wurde eine Kombination der Verfahren R N P , VP, CRP und Refraktionsseismik. Besonders bei stark veränderlichen Geschwindigkeiten erwies sich die Berechnung hypothetischer Geschwindigkeitsmodelle mit Hilfe von Digitalrechnern als besonders vorteilhaft. Die Kombination dieser Methoden erlaubt, sowohl das Relief der Fundamentoberfläche als auch die Schichten des Deckgebirges mit ausreichender Genauigkeit zu untersuchen. Mit Erfolg wurden Sedimentschichten bis zu 10 km Mächtigkeit untersucht. Gleichfalls gute Ergebnisse wurden in mächtigen meso-känozoischen Sedimenten erhalten sowie den Schichten des Karbons. Die Berechnungen wurden auf einer Anlage vom Typ BESM-4 durchgeführt. Die verwendeten Programme waren für die Lösung der zweidimensionalen direkten und inversen Aufgabe der Seismik sowie für die Berechnung der Strahlendiagramme für verschiedene Schichtmodelle ausgelegt. Autorenkollektiv: H . DUBSLAFF, K . FISCHER, A. FRANK, B . KÖIUEL, J. SCHELER, A. SÜLLIG, P . TETJMER, l t . WIENHOLZ, F . ZELT. Redaktionelle Bearbeitung F . ZELT.

Die VP wird besonders unter den komplizierten geologischen Bedingungen der Ukraine zur Bestimmung der kinematischen und dynamischen Charakteristika der seismischen Wellen verwendet sowie als Unterstützung für die Korrelation der einzelnen stratigraphischen Horizonte. Die Analogausrüstung für RNF-Messungen .wurde so vervollständigt, daß eine automatische Auswahl der Wellen und Auswertung des Tiefenprofils möglich wurden. Das Analog-Digital-System umfaßt den Prozeßrechner für die Parameter, die durch Analogstapelung bearbeitet werden. Das Programm für die logischen Operationen ist vorbereitet. In Zukunft ist vorgesehen, veränderliche Geschwindigkeiten und dreidimensionale Interpretationen zu verwenden. Komplexe gravimetrische, seismische und magnet i s c h e U n t e r s u c h u n g e n im K o n t i n e n t a l s c h e l f bereich Über die Erkundung des Kontinentalschelfs von Australien berichtete K. P. VALE. Sie begann 1965 und wurde seit dieser Zeit von den küstennahen Bereichen bis in Bereiche mit Wassertiefen von 4000 m (1971/72) fortgesetzt. Begonnen wurden die Untersuchungen mit der aeromagnetischen Vermessung sowie anderen geophysikalischen Untersuchungen auf dem Festland. Die eingesetzte Technik war so gewählt, daß folgende Probleme geklärt werden können: a) die Struktur und die Mächtigkeit der Sedimente in den Sedimentbecken und die Korrelation der stratigraphischen Horizonte zwischen den Ergebnissen vom Festland und dein Off-shore-Gebiet; b) die Beziehungen von Gravimetrie, Magnetik und seismische Geschwindigkeitsprovinzen im Off-shore zu den

Zeitschritt tür angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3

ZELT / V I I I . Welterdöllcongreß, Inforinationsbericlit, Fortsetzung Orogenstrukturen oder zu den metamorphen Provinzen und die mögliche Korrelation mit den Festlandsgebieten; c) Ausgliederung der Hauptelemente der Kruste (mobile und stabile Gebiete) oder ultramaphische Gürtel und ihre dreidimensionale Ausdehnung; d) Untersuchung des Übergangs und des Zusammenhangs zwischen der kontinentalen und der ozeanischen Kruste. Bisher wurden die Untersuchungen in drei Etappen durchgeführt. Der vierte Einsatz erfolgte 1970 unter Anwendung eines Systems zur digitalen Aufzeichnung der Daten der Gravimetrie und Magnetik, des Dopplereffekts, des Syrokompasses, des Schiffslogs, der niederfrequenten Radiowellen und des Tiefen- und Windmessers. Durch Einbeziehung der Satelliten wurde das System der Navigation vervollkommnet. Die seismischen Ergebnisse wurden mit einem frequenzmodulierten Bandgerät aufgezeichnet. Die Methodik bestand in einer Rayonierung der gravimetrischen und magnetischen Daten. Mit Hilfe der Seismik wurden entsprechende Aussagen über die Verteilung der Sedimente u. a. Angaben gewonnen und die perspektivischsten Gebiete für die Erkundung ausgewählt. Zur Erkundung des Schelfgebiets wurde ein geophysikalisches System erarbeitet. Insgesamt verfügt dieses System über drei Rechenanlagen (8000 Wörter, 16 bit), wovon zwei für die Speicherung, Berechnung und Ausgabe der Daten der Seismik, Gravimetrie, Magnetik, der nautischen Angaben und ein Rechner für die Probleme der Satellitennavigation verwendet werden. Für die nähere Zükunft ist ein On-line-Deconvolver vorgesehen für die weitere Verbesserung der reflexionsseismischen Daten. Auch ist eine kontinuierliche Aufzeichnung anderer Parameter des Wassers, wie z. B. des Gasgehalts, der Salinität, der Temperatur und der Berechnung der Wasserströmungen, ins Auge gefaßt. E r g e b n i s s e der E n t w i c k l u n g s e i s m i s c h e r M e t h o d e n zur O z e a n f o r s c h u n g Im Zuge einer Intensivierung der Ozeanforschung wird der Erkundung durch seismische Methoden große Bedeutung beigemessen. Dabei kommen neue und verbesserte Verfahren der Schußtechnik und der Signalaufnahme zur Anwendung (schwimmende Bojen mit telemetrischen Ubertragungssystemen, subversible Instrumententräger). Zur Interpretation der Ergebnisse wird als neue Methode die sogenannte „Trapezoid-Methode" angewendet. Die Aufzeichnung der Ergebnisse erfolgte grundsätzlich auf entsprechende Magnetbänder. W i e H . BTTNGENSTOCK U. a. b e r i c h t e t e n , w u r d e n b e i d e r

Interpretation mathematischer Verfahren und Programme zur Berechnung der theoretischen Laufzeitkurven und deren schrittweise Annäherung an die geologischen Modelle durchgeführt. Der Einsatz des Instrumententrägers erfolgte bis zu Wassertiefen von 250 m und bis zu 12 Stunden. Zur Verbesserung der Anregungsbedingungen wurden entsprechende Untersuchungen durch Unterwasseraufnahmen gemacht (Einsatz einer schnell arbeitenden Unterwasserkamera). Durch das Studium der Signalform unter Wasser gelang es, die Intensität der multiplen Wellen sowie andere spezifische Störeinflüsse zu reduzieren. Die Auswertung der digital erfaßten Einzeldaten erfolgte über EDVA. Zu beachten sind dabei jedoch die relativ hohen Kosten, so daß dieser Weg nur bei günstigen ökonomischen Aussichten beschritten wird. Erfassung geologischer Objekte mittels Satellitennavigation Mit Hilfe künstlicher Erdsatelliten ist nach M. B. DOBRYN die Bestimmung der Koordinaten von Objekten der Meereserkundung sowie von Erdöl-Erdgas-Bohrungen mit der entsprechenden Genauigkeit möglich. Durch Beobachtungen im Verlauf von zwei oder drei Tagen kann man die Bestimmung der Koordinaten mit 15 m Genauigkeit erreichen. Neben der Bestimmung der Koordination von Bohrungen ist die Verwendung künstlicher Satelliten für die Navigation sehr gut möglich. Verwendet werden dabei entsprechende Navigationssatelliten und das Dopplersystcm „Sonar", wobei eine Genauigkeit in der Kurzbestimmung des Schrittes von 75 m erreicht wird.

125

In einer Vielzahl von Gebieten, in denen Ozeanforschung betrieben wird, ist der Einsatz anderer radiogeodätischer Verfahren kaum möglich, oder es wird keine so hohe Genauigkeit erzielt. Interpretation seismischer Daten mit Hilfe mathematischer Methoden

Interpretation seismischer nisse mit D i g i t a l r e c h n e r n

Untersuchungsergeb-

Zur Vergrößerung der Rechengeschwindigkeiten werden generell neue Methoden der Aufbereitung und der Digitalisierung entwickelt. Die Einführung von Digitalrechnern gestattet, Korrelationsfunktionen zu berechnen, die Stapelung usw. vorzunehmen. Die Arbeiten zur Schaffung der notwendigen Voraussetzungen werden nach M. K. POLCHKOW u. a. grundsätzlich nach zwei Gesichtspunkten durchgeführt: a) Schaffung von exakten optimalen Algorithmen für die Interpretation und b) Entwicklung von heuristischen Methoden der Analyse. Die mathematische Basis für die optimalen Algorithmen wird der Wahrscheinlichkeitsrechnung entnommen. Der optimale Algorithmus ist frei von störenden Einflüssen einschließlich von sich wiederholenden Schätzungen einer Reihe von Parametern (Ankunftszeiten, Schéingeschwindigkeit und Amplitude). Die heuristische Lösung basiert auf Modellen aus der Technik der manuellen Interpretation. In der komplexen Phase der Interpretation, d. h. während des Erkennens der Reflexionen und der Korrelation, werden die Erfahrungen von RNP verwendet. Für diesen Zweck wird die Konfiguration der reflektierenden Zwischenschicht abgeschätzt und mit dem Ergebnis des Zeitbereichs für die Skizzierung des Horizonts aus einer Gruppe von Reflektoren verwendet. Für beide dargelegten Wege liegen in der UdSSR erste Ergebnisse sowohl von Modellversuchen als auch von Arbeiten im Feld vor. Die erreichten Ergebnisse werden als ermutigend bezeichnet. Besonders die Kombination der beiden Methoden (RNP und CRP) zeigt, daß eine Reihe von Informationen zusätzlich gewonnen werden kann. Dadurch wird ermöglicht, komplizierte Probleme einer Lösung näherzubringen, z. B. bessere Deutungsmöglichkeiten im Falle von Interferenzen und kontinuierliche Interpretation von Reflektoren über das gesamte Profil. In den USA wird, nach S. FREITAL, davon ausgegangen, daß die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeiten sowohl von der hardware als auch,von der software abhängig ist. Durch die ständigen Verbesserungen auf diesen Gebieten konnte die geophysikalische Erkundung ökonomisch gestaltet werden. Die Einführung neuer schneller Rechenprozesse erlaubt gleichfalls eine ökonomische Durchführung der Rechenarbeiten. Der optimale Least-square-Filter war anfangs nur in Form einer allgemein schwer zu bearbeitenden Lösung einer Integralgleichung bekannt. Später erkannte man, daß eine diskrete Darstellung des Filters in einem Zeitbereich durch ein .lineares System von Simultangleichungen e r h a l t e n w e r d e n

kann. Ein

von

LEVTNSON &

ROBIN-

SON entwickelter Algorithmus, der von einer symmetrischen Anordnung dieser Gleichungen ausgeht,1 führte zu einer enormen Verkürzung der Rechenzeit und Reduzierung der erforderlichen Speicherfolge. Eine bedeutende Rationalisierung des Bearbeitungsprozesses ergab sich ferner durch die Einführung von speziellen peripheren Zusatzgeräten. Die neue Generation von Digitalrechnern basiert auf dem Prinzip der arithmetischen Parallelität. Diese Anlagen sollen aus einer Anordnung von gekoppelten arithmetischen Elementen bestehen, jedes von ihnen ist für die Ausführung einer Reihe von simultanen Operationen programmierbar. Automatische Wandlung seismischer Profile Mit Hilfe automatischer Verfahren war es möglich, seismische Zeitschnitte ohne Verlust an Informationen in Tiefenschnitte umzuwandeln, was zu einem bedeutenden Zeitgewinn in der Auswertung führen kann (CH. HEMON). Die Anwendung von Prinzipien der Holoseismik erlaubt, detailliertere Angaben über den Tiefenbau auch bis zu großen Tiefen zu erhalten. Die mit der Holoseismik erreich

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 126

ZJSLT / V I I I . W c U e n l ö l k o n g i e ß , liil'onnal.ionsbcrichl., F o r t s e t z u n g

teil Ergebnisse u n t e r s c h e i d e n sich in den a n g e f ü h r t e n Beispielen deutlich, z. B. hinsichtlich der Verfolgbarkeit der Reflexionen, v o n den Ergebnissen der konventionellen Seismik. Zur u m f a s s e n d e n A n w e n d u n g der Prinzipien der Holoseismik sind leistungsfähige R e c h n e r m i t großer Speicherk a p a z i t ä t erforderlich. Die dargelegten Ergebnisse zeigen, d a ß die A n w e n d u n g der Holoseismik zu einer Verbesserung der Aussage der Seismik a u c h u n t e r komplizierten geologischen Bedingungen f ü h r t . U b e r die V e r w e n d b a r k e i t von seismischen D a t e n und ihre Bearbeitung mittels statistischer Methoden Neben der K a r t i e r u n g v o n H o r i z o n t e n d u r c h die seismische E r k u n d u n g ist erforderlich, a u c h die a n d e r e n P a r a m e t e r aus den seismischen D a t e n zu gewinnen. Besonders die Gewinnung v o n D a t e n der Intervallgeschwindigkeiten u n d I n f o r m a t i o n e n ü b e r die S t r a t i g r a p h i e sind notwendige Z u s a t z i n f o r m a t i o n e n zur V e r v o l l s t ä n d i g u n g d e r Interp r e t a t i o n der Seismik. N e b e n der geologischen I n t e r p r e t a t i o n ist eine u m f a s s e n d e geophysikalische u n d rechentechnische B e a r b e i t u n g u n umgänglich. Diese B e a r b e i t u n g ist die entscheidende G r u n d lage f ü r die E n t w i c k l u n g u m f a s s e n d e r geologischer Modellvorstellungen. Besonders aus der K o m b i n a t i o n v o n geologischen, lithologischen u n d den zahlreichen geophysikalischen F a k t e n sind hinreichende Aussagen möglich (z. B. K o m b i n a t i o n v o n Intervallgeschwindigkeiten, S t r u k t u r k a r t e und Sand:Ton-Verhältnis). Die E i n f ü h r u n g der C R P - M e t h o d e , die rcchentechnische B e a r b e i t u n g d e r D a t e n u n d die vielfältigen Möglichkeit e n der E D V zur B e a r b e i t u n g großer D a t e n m e n g e n e r l a u b t e n , a u c h u m f a s s e n d e U n t e r s u c h u n g e n ü b e r die lithologischen C h a r a k t e r i s t i k a anzustellen. Die K o m b i n a t i o n v o n zwei D a t e n , der Geschwindigkeit u n d d e r D ä m p f u n g , k a n n die A u s b e u t e a n u n z w e i d e u t i g e n B e s t i m m u n g e n der lithologischen Mächtigkeit u n d folglich a u c h d e r B e a n t w o r t u n g der F r a g e „ W a s ist das f ü r ein Gestein?" dienen. NDie statistischen M e t h o d e n , insbesondere die K r e u z k o r r e l a t i o n der seismischen Spuren, h a b e n wesentlich zur Verbesserung der A u s s a g e k r a f t der digitalseismischen Ergebnisse g e f ü h r t , insbesondere bei der Geschwindigkeitsanalyse u n d bei der B e s t i m m u n g der statischen R e s t k o r r e k turen. Es ist möglich, die statistischen Methoden direkt bei der U n t e r s u c h u n g v o n lithologischen V e r ä n d e r u n g e n u n d beim E r k e n n e n v o n S t ö r u n g e n kleiner S p r u n g h ö h e anzuw e n d e n . Kleine S t ö r u n g e n v e r u r s a c h e n Z e i t a b w e i c h u n g e n i m S e i s m o g r a m m , w ä h r e n d lithologische V e r ä n d e r u n g e n keine Ä n d e r u n g der A x i a l i t ä t der Signalform bedingen. Diese P r o b l e m e sind d u r c h die Ergebnisse der C R P - R o u t i n e prozesse nachweisbar (Analyse des R e s t - m o v e - o u t , statische R e s t k o r r e k t u r e n ) . Die Ergebnisse v o n Modellversuchen k o n n t e n i m p r a k t i s c h e n Feldeinsatz b e s t ä t i g t werden. Bohrlochphysik Die Bohrlochgeophysik h a t eine gewaltige E n t w i c k l u n g g e n o m m e n . Es w u r d e n k o m b i n i e r t e G e r ä t e entwickelt, deren Effektivität durch moderne Auswerteverfahren über E D V A noch erheblich gesteigert w u r d e . Es w u r d e n folgende Kombinationen entwickelt: Induktionslog-Akustiklog-spont a n e Polarisation-y-Strahlen u n d K o m b i n a t i o n DichteN c u t r o n e n - G a m m a - u n d Kalibermessungen. So wird z. B. bei E i n s a t z der I m p u l s n e u t r o n e n t e c h n i k in J a p a n eine kleine N e u t r o n e n r ö h r e v e r w e n d e t , die die n o t w e n d i g e y - S t r a h l u u g erzeugt. Bei der Analyse werden sowohl die K o n z e n t r a t i o n der t h e r m i s c h e n N e u t r o n e n als a u c h die aus d e m E i n f a n g v o r g a n g resultierende s e k u n d ä r e G a m m a s t r a h l u n g gemessen. Diese Technik ermöglicht, n e b e n einer sicheren B e s t i m m u n g der P o r o s i t ä t e n der einzelnen Gesteine a u c h die Verteilung v o n L a g e r s t ä t t e n wasser u n d Öllagern zu b e s t i m m e n ( U n t e r s u c h u n g des E n e r g i e s p e k t r u m s bei der B e s t i m m u n g des W a s s e r k o n t a k t s ) . Bei a n d e r e n V e r f a h r e n w u r d e n K o m b i n a t i o n e n zwischen L a t e r o l o g - B o h r l o c h f e r n s e h s o n d e u n d seitlicher K e r n e n t n a h m e a n g e w e n d e t . A u c h f ü r B o h r u n g e n mit kleinem D u r c h messer w u r d e n e n t s p r e c h e n d e Sonden entwickelt. F ü r Tiefb o h r u n g e n u n t e r p r o d u z i e r e n d e n Bedingungen w u r d e n

• eingesetzt: Flowmeter, G r a d i o m a n o m e t e r , Dichtemesser, Kalibermesser, R i n g r a u m l o k a t o r . Mit Hilfe der E D V A sind eine u m f a s s e n d e B e a r b e i t u n g u n d A u s s c h ö p f u n g des D a t e n i n h a l t s gewährleistet. F ü r die weitere Z u k u n f t sind v o r g e s e h e n : Einsatz weiterer kombinierter komplexer Meßsonden; direkte Untersuchung der Reservoirparameter; Untersuchungen der Formationsporosität, Permeabilität, v o n Totalreservcn.

Ermittlung

Neben d e m d u r c h die A u s w e r t u n g ü b e r E D V A e r h a l t e n e n I n f o r m a t i o n s z u w a c h s k o n n t e eine wesentliche R e d u z i e r u n g der S t a n d z e i t e n der B o h r u n g e n erreicht w e r d e n u n d d a m i t ein wesentlicher B e i t r a g zur Ökonomie der E r k u n d u n g geleistet werden.

Bohrtechnik Neues in der Bohrtechnik Der K o m p l e x b e h a n d e l t — a u s g e h e n d v o n der K o s t e n entwicklung in den B o h r f e l d e r n d e r U S A — die Möglichkeiten u n d N o t w e n d i g k e i t e n der W e i t e r e n t w i c k l u n g v o n Technologie u n d Technik. I n den USA stiegen v o n 1960 bis 1969 die reinen B o h r kosten u m 2 4 , 3 % u n d die G e s a m t k o s t e n je B o h r u n g u m d u r c h s c h n i t t l i c h 3 8 , 5 % an. Die E n t w i c k l u n g der B o h r m e t e r k o s t e n (Durchschnittstiefe 1650 m) im Vergleich zu den G e s a m t k o s t e n in Gegenüberstellung der J a h r e 1965 u n d 1969 zeigt folgendes B i l d :

1905

1909

%

Keine Bohrkosten S/m Versorgungskosten (Transport, Aufbau usw.) Komplettierungs- und Ausrüstungskosten S/m

12,50 11,20 19,80

14,40 14,15 29,70

+ 16 + 27 + 50

Gesamtkasten S/m

43,50

58,25

+

34

I m gleichen Z e i t r a u m (1965—1969) hielt d e r b e s t e h e n d e T r e n d an, m i t weniger B o h r a n l a g e n bei größer w e r d e n d e r D u r c h s c h n i t t s t e u f e e t w a die gleiche G e s a m t b o h r m e t e r zahl zu erreichen. Die Zahl d e r B o h r u n g e n fiel u m a n n ä h e r n d 2 0 % ; die D u r c h s c h n i t t s t e u f e e r h ö h t e sich u m 1 1 , 5 % . Die Zahl der eingesetzten B o h r a n l a g e n v e r r i n g e r t e sich u m 3 5 % ; die B o h r m e t e r l e i s t u n g blieb etwa k o n s t a n t mit 5 0 0 0 0 0 0 0 m pro J a h r . Die B o h r t ä t i g k e i t w u c h s an in weiter e n t f e r n t e n u n d klimatisch schwierigeren Gebieten (hoher N o r d e n , Dschungelgebiete u n d W ü s t e n l a n d s c h a f t e n ) sowie auf d e m ,,Off-shore"-Sektor. Zur Zeit w e r d e n B o h r u n g e n v o n 10000 m T e u f e vorb e r e i t e t ; 5 0 0 0 - m - B o h r u n g e n zählen als n i c h t ungewöhnlich. E i n n e u e r T e u f e n r e k o r d wird wahrscheinlich E n d e 1971/ A n f a n g 1972 m i t d e m A b s c h l u ß u n d Test der 9570 m tiefen B o h r u n g B e c k h a m C o u n t r y (Oklahoma/USA) erreicht. Die wichtigsten F o r t s c h r i t t e auf d e m Gebiet der B o h r technologie, die einen E i n f l u ß auf die K o s t e n s e n k u n g in den letzten vier J a h r e n h a t t e n , sind: die Entwicklung feststoffarmer, nichtdispergierter Polymeispülungen; verbesserte Meißeltypen m i t verschleißfesten Zahnprofilen (insertgesinterten Hollen) und Lagern; die Anwendung o p t i m a l e r Bohrtechnologien und -regimes.

D u r c h den E i n s a t z f e s t s t o f f a r m e r , nichtdispergierter S p ü l u n g e n auf P o l y m e r b a s i s w e r d e n h ö h e r e P e n e t r a t i o n s r a t e n u n d längere Meißelstandzeiten erzielt. F ü r sehr hohe T e m p e r a t u r e n h a t sich die A n w e n d u n g v o n ölbasischen Spülungen als günstig erwiesen. Die wesentlichste N e u k o n s t r u k t i o n bei den Meißeln bildet ein verschleißfester Rollenm e i ß e l t y p , bei d e m W o l f r a m k a r b i d s t i f t e m i t konischem W i n k e l v o n 3° in die Rollen eingesetzt sind. Dieser Meißelt y p ersetzt hinsichtlich seiner Leistung fünf konventionelle bzw. drei ältere K o b r a - M e i ß e l t y p e n u n d ist z u m E i n s a t z in weichen Schiefern sowie h a r t e n Gesteinen geeignet. B e i m E i n s a t z in f e s t s t o f f a r m e r S p ü l u n g w e r d e n Meißels t a n d z e i t e n von 200 h erreicht. Der Einsatz v o n C o m p u t e r n ermöglicht wesentliche F o r t s c h r i t t e in der O p t i m i e r u n g des m e c h a n i s c h e n Bohrprozesses. Auf d e m Gebiet der A u s r ü s t u n g s t e c h n i k h a b e n folgende N e u e n t w i c k l u n g e n u n d Verbesserungen v o n B o h r a n l a g e n

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 8 127

ZELT / V I I I . W e l t e r d ö l k c u i g j - e ß , I n f o r m a t i o i i s b o r i c h t , F o r t s e i u n d Werkzeugen zur Steigerung der Effektivität beigetragen. So g e l a n g t e n u . a. z u m E i n s a t z : Anlagen für Großlehrbohrungen b i s l 4 4 " = 3,95m 0 ; es werden bereits Teufen von fast 2000 m mit einem Enddurchmesser von 96" = 3,17 m erreicht. Der Prototyp einer automatischen Bohranlage (automatische Ein- und Ausbauoperationen) befindet sich in den USA in Erprobung. Neue „Flexodriir'-Bohranlagen werden in den USA, Frankreich und der UdSSR entwickelt. Es wurden zahlreiche Off-shore-Bohranlagen in den letzten Jahren gebaut, wobei der Trend hinsichtlich der Konstruktion in Richtung der „Semisiibmershible"-Typen (die Bohrplattform wird durch Lenzen großer untergetauchter Schwimmtanks aus dem Wasser gehoben) zielt. Auf Grund der zunehmenden Bohrtätigkeit in schwer zugänglichen Gebieten wurden hoch transportable, sogenannte ,,stratigraphische" Bohranlagen mit Teufenkapazität bis 3 000 m und darüber entwickelt. Für Lufttransporte in Großflugzeugen (bis 40 Mp Tragfähigkeit) und Hubschraubern (bis 20 Mp Tragfähigkeit) werden Großblockeinheiten in standardisierter Form entwickelt, die die Transportkosten und Montagezeiten herabsetzen.. •Für Richtbohrzwecke (sowohl in Off-shore-Gebieten wie auch in Kanada und Alaska) wurde eine Bohranlage mit hydraulisch neigbarem Mast entwickelt. Die konventionell übliche ,,S"-Kurve für Richtbohrzwecke wird bei diesem Anlagentyp durch eine stärker auf den Zielpunkt gerichtete Bohrung ersetzt. Auf dem Gebiet der Unterwasserkomplettierung wurden zahlreiche Neuentwicklungen vornehmlich zur Verbesserung der Sicherheitstechnik, der computergesteuerten Manipulatoren für Unterwasseroperationen und der elektronischen Kontrolle der Ausrüstungen in verstärktem Umfang eingesetzt. Bohrungen in Wassertiefen über 100 m sind nicht mehr außergewöhnlich, 1969 wurden drei Bohrungen im Santa-BarbaraKanal, Kalifornien, in Wassertiefen von 310 bis 430 m abgeteuft und zur Förderung komplettiert. Zahlreiche Neuentwicklungen von automatischen Maschinenzangen, Abfangkeilen, Kraftspülköpfen werden zur Verkürzung der Round-tripZeiten in großem Umfang eingeführt. Einige Neu- und Weiterentwicklungensindauf dem Gebiet des E-Aiitriebs von Bohranlagen sowie des Gasturbinenantriebs erfolgt. Es wurden neue Triplcxpumpen für hohe Drücke und Förderleistungen sowie verbesserte komplexe Spülungsaufbereitungssysteme eingeführt. Verbesserte Wohnkomplexe (improvement in camps) führten zu besseren Lebensbedingungen der Bohrmannschaften und höherer Moral (better morale) und im Ergebnis dessen zur Steigerung der Leistung bei den Bohrarbeiten. Moderne Wärmeeinheiten ermöglichen das Bohren in den extrem kalten Gebieten Alaskas und Nordkanadas. In großem Umfang wurden automatische Kontrollinstrumente und Kontrollsysteme zur Überwachung des Bohrprozesses und besonders der technischen 'Sicherheit eingesetzt. Die automatische Kontrolle des Bohrprozesses mit Computern und Monitoren steht noch am Anfang der Entwicklung, in wenigen Jahren wird ein komplexes automatisches Computerkontrollsicherheitssystem auf den Bohranlagen eingesetzt werden können. Moderne Kommunikationsmittel gestatten auch bei weitentfernten Bohranlagen die technologische Betreuung durch Experten und ermöglichen ein sicheres, havariefreies und effektiveres Abteufen der Bohrungen. Hinsichtlich der Entwicklung verbesserter untertägiger Bohrausrüstungen werden neu oder in verbesserter Qualität erprobt: neue hochfestc Stahllegierungen, korrosionsresistente Alugestänge, verstärkte (starkwandige) Bohrgestänge als Ersatz für Schwerstangen, konzentrische Bohrgestänge (zum Zweck der Anwendung belüfteter Spülung), überdimensionierte Schwerstangen mit Ausdrehungen, Schwerstangcn mit Schnellverbindungen, verbesserte Stabilisatoren und Oberfläclienpanzerung. Bei den Diamantbohrwerkzeugen gibt es Neuentwicklungen und Verbesserungen hinsichtlich der verbesserten Meißelform (vor allem verbesserte Ausbildung der Spülkanäle), bessere Anpassung an die zu zerbohrenden Gesteine und der Nutzung billiger Industriediamanten. Bei den Rollenmeißeln geht der Trend zur Anwendung verlängerter Spülungsaustrittsstutzen mit Hartmetalldüsen. In Ergänzung der bekannten Perkussionsbohrmethode mit Luftantrieb wurde ein mit Spülung angetriebener Perkussionsbohrer entwickelt, durch dessen Einsatz die Penetrationsraten in sehr harten Gebirgsschichten um das 2- bis 4fache gesteigert werden. Neben der verbesserten Ausrüstungstechnik und der O p t i m i e r u n g d e s m e c h a n i s c h e n B o h r p r o z e s s e s h a t sich d i e A u s a r b e i t u n g d e t a i l l i e r t e r P r o z e ß a b l ä u f e als z w e c k m ä ß i g erwiesen. Als weitere Möglichkeit der Leistungssteigerung u n d der K o s t e n s e n k u n g w u r d e in den letzten J a h r e n der Verzicht auf einen möglichst geradlinig-vertikalen Verlauf des Bohrlochs erkannt. U n t e r N u t z u n g des natürlichen Einfallens der Schichten geht bei e n t s p r e c h e n d e n Profilen der T r e n d z u e i n e m k u r v e n l i n e a r e n B o h r l o c h verlauf,"" b e i d e m n u r d e r spezifische Neigungsaufbau begrenzt wird. T e c h n i s c h e W e i t e r e n t w i c k l u n g e n in d e n n ä c h s t e n J a h r e n (bis z u m I X . W e l t e r d ö l k o n g r e ß ) s i n d z u e r w a r t e n a u f d e m Gebiet der: Automatisierung des Gestängeein- und -ausbaus; Technik des Richtbohrens und der Mehrlochbohrungen von festen Lokationen; untertägigen Prüf- und Kontrollgeräte; Leichtbauweise und verbesserten Mobilität von Bohranlagen; Konstruktionen von schweren Bohranlagen für übertiefe Bohrungen (10000 m und darüber); Herstellung verbesserter Spezialgestänge mit hochfesten temperatur- und korrosionsbeständigen Metallegierungen; weiteren Verbesserungen der Unterwasserkomplett ierungsausrüs tun gen; Herstellung neuer Zementtypen für übertiefe Bohrungen;

Aonstruktion langsam laufender Sohlenantricbc; Herstellung leistungsfähiger Flexodrillausrüstungen. A u f dem> G e b i e t d e r B o h r s p ü l u n g e n w i r d sich d e r T r e n d zum Einsatz tonfreier Spülungen und zur B e k ä m p f u n g der Instabilität des u n v e r r o h r t e n Bohrlochbereichs m i t Hilfe der Spülung fortsetzen. Auf d e m Gebiet der B o h r t e c h n o l o g i e wird die W e i t e r entwicklung von Diämantbohrwerkzeugen u n d konventionellen R o l l e n m e i ß e l n bei gleichzeitiger V e r b r e i t e r u n g des E i n s a t z b e r e i c h s eines m e h r o d e r weniger einheitlichen Rollenm e i ß e l t y p s f ü r m e h r e r e Gesteinsfestigkeiten a n h a l t e n . Die A n w e n d u n g d e s H o c h d r u c k d ü s e n b o l ) r e n s bis 700 k p / c m 3 wird mit der Entwicklung stärkerer P u m p e n u n d hydraulisch v e r b e s s e r t e r B o h r g e s t ä n g e f ü r weiche u n d m i t t l e r e G e s t e i n e in v e r s t ä r k t e m U m f a n g e r f o l g e n . D i e F o r t s c h r i t t e auf d e m G e b i e t d e r K o n t r o l l e , Ü b e r w a c h u n g u n d A u t o matisierung der Mehrdatenerfassung werden zum Einsatz von halbautomatischen computer-kontrollierten Bohranlagen führen. I n w e i t e r Z u k u n f t (8—10 J a h r e n ) w e r d e n die E n t w i c k l u n g des F l e x o d r i l l v e r f a h r e n s f ü r große T e u f e n , die d i r e k t e Ü b e r wachung (monitoring) der Meißelarbeit an der Bohrlochsohle sowie die k o m p l e x e C o m p u t e r s t e u e r u n g des B o h r a b l a u f s die w i c h t i g s t e n technisch-technologischen Fortschritte erbringen. Probleme, technische Ausrüstungen und Lösungswege für das Abteufen von sehr tiefen Bohrungen Probleme der Bohrtechnik zur Niederbringung 1 5 0 0 0 - m - B o l i r u n g e n in der U d S S R

von

Dieser K o m p l e x beinhaltet die P r o b l e m a t i k u n d D u r c h f ü h r u n g v o n B o h r u n g e n bis 1 5 0 0 0 m , d i e g e g e n w ä r t i g i n d e r U d S S R l a u f e n b z w . b e g i n n e n w e r d e n , s o b a l d die t e c h nischen Ausrüstungen u n d technologischen Verfahren zur Verfügung stehen. Objekt 1: Bohrungen zur Erkundung des Granit-Basalt-Komplexes des „Baltischen Schildes"; Objekt 2: Bohrungen zur Erkundung der 6000 bis 7000 m mächtigen öl- und gasführenden Schichten sowie des tieferen relativ jungen Granit-Basalt-Komplexes in der „Kura-Niederung" (AsSSlt); Objekt 3: Bohrungen zur Erkundung der 15000 m. mächtigen Sedimcntablagerungen der „Kaspisenke"; Objekt 4: Bohrungen im Gebiet großer Wasserttefen (Japanische See oder an der Küste der Kurilen) zur Erkundung der obersten Schichtcn des E^dmantels. Folgende prinzipiellen Probleme müssen z u m A b t e u f e n der ersten beiden 1 5 0 0 0 - m - B o h r u n g e n (Baltischer Schild u n d B o h r u n g S a a t l i n - K u r a - N i e d e r u n g ) gelöst w e r d e n : a) Niederbringung und Verrohrung (1. Etappc) bis Teufe 7000 bis 7500 m in 6 bis 7 Jahren. Danach weitere Verteufung bis 15000 m mit Bohrlochdurchmesser 214 mm. Falls erforderlich, müssen diese Bohrlochabschnitte verrohrt werden. b) Entwicklung von Bohrwerkzeugen mit hohen Standzeiten, die maximalen Kerngewinn bei minimalem Itound-trip gewährleisten. c) Trotz der bestehenden Unkenntnis der Schichten müssen die unbekannten Intervalle mit einem Minimum an Havarien durchbohrt werden. d) Schaffung der Voraussetzungen zur Reduzierung der Round-tripZeiten im Teufenbereich über.7000 bis 8000 m. e) Gewährleistung und ständige Überprüfung des unversehrten Zustands der verrohrten Bohrlochintervalle. Entsprechend dem technologischen Stand und der vorh a n d e n e n A u s r ü s t u n g s t e c h n i k w e r d e n zwei P h a s e n dieser P r o j e k t e gleichzeitig realisiert: mit der vorhandenen Ausrüstungstechnik und den Technologien Abteufen der Bohrungen bis 7000 m; bis zu diesem Zeitpunkt Meisterung der Technik und Technologie (verstärkte Bohranlagen, Gestänge, Bohrwerkzeuge, Spülungsrezepturen u. a.) zur weiteren Vertiefung dieser Bohrungen. D i e B o h r u n g auf d e m „ B a l t i s c h e n S c h i l d " w u r d e i m M a i 1970 b e g o n n e n . G e g e n w ä r t i g w e r d e n d i e E r w e i t e r u n g s a r b e i t e n u n d d e r s e k t i o n s w e i s e E i n b a u d e r 16 3 / 4 " - K o l o n n e bis 2 3 0 0 m abgeschlossen. Die A r b e i t e n z u r H e r s t e l l u n g d e r B o h r a u s r ü s t u n g e n f ü r d e n 2. B o h r l o c h a b s c h n i t t w e r d e n demnächst beendet. M e c h a n i s c h e P r o b l e m e u n d L ö s u n g s w e g e z u m Abteufen von Bohrungen mit sehr großen Teufen D e r T r e n d z u m A b t e u f e n v o n Liefen B o h r u n g e n bis 6 600 m h ä l t b e s o n d e r s in d e n U S A a n . D i e t i e f s t e F ö r d e r s o n d e p r o d u z i e r t g e g e n w ä r t i g a u s e i n e r T e u f e v o n 7 532 m , w e i t e r e B o h r p r o j e k t e in d e n Gebieten von W e s t t e x a s u n d Okla-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 128

ZjiliT / V111 Wcltcrdolkongrcß, l n f o m i a t i o n s b e r i c h t , F o r t s e t z u n g

lioma m i t noch größerer T e u f e sind m V o r b e r e i t u n g bzw. werden durchgeführt. Die derzeitig v o r h a n d e n e n schwersten Bohranlagen ges t a t t e n das E r r e i c h e n von T e u f e n von 10000 bis 11000 m . Es ist a n z u n e h m e n , d a ß die erste 1 5 0 0 0 - m - B o h r u n g m i t einer der gegenwärtig v o r h a n d e n e n schwersten Bohranlagen a b g e t e u f t wird

Fördertechnik Mathematische Modellierung' von Erdöl- und Erdgaslagerstätten E i n i g e n e u e r e E r g e b n i s s e i n den E i n s c h ä t z u n g s m e t h o d e n von E r d ö l - und E r d g a s V o r r ä t e n Es w u r d e n Beispiele von Methoden a n g e f ü h r t , die n u m e rische Lösungen der Strömungsgleichung im Speicher gem e i n s a m m i t Optimierungsprozessen kombinieren, u m die E f f e k t i v i t ä t der m a t h e m a t i s c h e n Modellierung zu erhöhen. Es w u r d e gezeigt, d a ß die A n w e n d u n g der Methode der a u t o m a t i s c h e n A b s t i m m u n g (Anpassung) der L a g e r s t ä t t e n a b b a u g e s c h i c h t e zu einer Vielfalt von M o d e l l p a r a m e t e r n f u h r t , m i t d e n e n reale Prognosen des z u k ü n f t i g e n Lagers t ä t t e n r e g i m e s b e r e c h n e t werden k ö n n e n . So k a n n m a n z B befriedigende Prognosen a u c h d a n n aufstellen, w e n n die Vielfalt der e r h a l t e n e n S p e i c h e r p a r a m e t e r nicht eind e u t i g ist. Auf diese Weise erhält m a n m i t dieser Methode ein I n s t r u m e n t , das die Möglichkeit bietet, die V o r r ä t e m i t e r h ö h t e r Genauigkeit zu prognostizieren. Es ist klar, d a ß diese Schlußfolgerung auf der wichtigen Voraussetzung basiert, d a ß das n u m e r i s c h e Modell eine Analogie der Lagers t a t t e ist. Die beschriebene Methode zur O p t i m i e r u n g der Anordn u n g n e u e r Sonden weist auf die potentiellen Möglichkeiten der Modellierung, die gegenwärtig noch u n v o l l k o m m e n ist,, h m . Der N u t z e n der Optimierungsprozesse bei der Modellierung wird sich ohne Zweifel ständig erhöhen, e r h ö h e n werden sich a u c h die Vorteile, wie zusätzliche F ö r d e r u n g von Kohlenwasserstoffen u n d bessere A u s n u t z u n g der vorhandenen Vorräte. Ein d r e i d i m e n s i o n a l e s Mehr p h a s e n - u n d Mehrkomponentenmodell der S t r ö m u n g im porösen Stoff Es w u r d e ein P r o g r a m m vorgelegt, das f ü r die Modellier u n g v o n L a g e r s t a t t e n g e n u t z t werden k a n n . Dabei k a n n m a n die L a g e r s l a u e in 10000 Felder aufteilen, m i t Gitterp u n k t e n in m a x i m a l 20 Schichten. Es k ö n n e n bis 500 Förder- bzw I n j e k t i o n s b o h r u n g e n modelliert werden. Das P r o g r a m m k a n n a u ß e r der Berücksichtigung von W a s s e r den Austausch von 12 K o m p o n e n t e n (Kohlenwasserstoffe u n d / o d e r Stickstoff, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff) b e a c h t e n . Die große Zahl der P a r a m e t e r h a t ein P r o g r a m m e r f o r d e r t , das die gleichzeitige D u r c h f ü h r u n g von Berechn u n g e n und den I n f o r m a t i o n s a u s t a u s c h zwischen Zentralu n d Hilfsspeiclicr ermöglicht. Neue Berechnungsmethoden und technische Mittel der Modellierung des Abbauprozesses von Erdöllagers tätten Nach Ü b e r a r b e i t u n g der m a t h e m a t i s c h e n G r u n d l a g e n w u r d e versuchsweise der Analog-Digital-Rechnerkomplex „ S a t u r n " entwickelt. D a m i t k ö n n e n komplizierte R a n d w e r t a u f g a b e n gelöst werden, beschrieben d u r c h Differentialgleichungen in Drfferentialform zweiter O r d n u n g v o m elliptischen u n d parabolischen T y p , u a m i t funktionellen u n d nichtlinearen A b h ä n g i g k e i t e n der Koeffizienten. Der Lösungszyklus ist vollautomatisiert, die Auswahl des optim a l e n Algorithmus f ü r jede k o n k r e t e Aufgabe ist möglich. Ein m a t h e m a t i s c h e s Modell der zyklischen m j ektion

Dampf-

Mit Hilfe des vorliegenden P r o g r a m m s k a n n folgendes untersucht werden: a) E i n f l u ß der D a m p f m e n g e im Zyklus auf die Zyklusdauer; b) Einfluß der V e r ä n d e r u n g der D a m p f m e n g e beim Ü b e r g a n g von Zyklus zu Z y k l u s ; c) E i n f l u ß der Begrenzung der S o n d e n p r o d u k t i v i t ä t u n d Ä n d e r u n g der Depression; d) Einfluß von Sondenstillslandszeilcn.

Förderung von Kohlenwasserstoffen im späten Abbaustadium der Lagerstätten Erdölgewinnung m j ektion

durch

Heißwasser-

und

Dampf-

N a c h d e m H e i ß d a m p f b e h a n d l u n g e n von Sonden auf einem Feld das Fallen der F ö r d e r r a t e n nicht v e r h i n d e r n k ö n n e n , geht m a n z u r Dampf inj ektion ü b e r . Dabei sind a u s f ü h r liche U n t e r s u c h u n g e n n o t w e n d i g F ü r die E f f e k t i v i t ä t ist n i c h t n u r das Verhältnis Öl zu Dampf m a ß g e b e n d , sondern a u c h eine gründliche ökonomische E i n s c h ä t z u n g . Besondere B e a c h t u n g v e r d i e n t das P r o b l e m der R ü c k s t r ö m u n g von Ol m schon m i t Dampf b e h a n d e l t e Speichergcbiete. In-situ-Verbrennung Es werden T r o c k e n v e r b r e n n u n g , G e g e n s t r o m v e r b r e n n u n g u n d f e u c h t e V e r b r e n n u n g gegenübergestellt u n d d u r c h g e f ü h r t e B e h a n d l u n g e n verschiedener Felder d i s k u t i e r t . Die bisher geringen E i n s ä t z e des V e r f a h r e n s h a b e n ihre Ursachen in der Realisierung e r n s t h a f t e r O p e r a t i o n s p r o bleme, hoher Investitions- u n d B e t r i e b s k o s t e n , in der E n t d e c k u n g d e r zyklischen D a m p f i n j e k t i o n u. a Der Prozeß der I n - s i t u - V e r b r e n n u n g wird t r o t z d e m weiter vervollk o m m n e t , u n d es gibt Anzeichen f ü r die v e r s t ä r k t e Anwend u n g m der Z u k u n f t . Wasserfluten W a s s e r f l u t e n ist ein effektives F ö r d e r v e r f a h r e n f ü r große Erdölvolumina, die im p r i m ä r e n A b b a u s t a d i u m im Speicher verbleiben. I m Vergleich zu a n d e r e n Sekund ä r v e r f a h r e n sind die I n v e s t i t i o n e n gering Die Verwäss e r u n g s d y n a m i k u n d die E r d ö l a b g a b e lassen sich m i t ausreichender Genauigkeit e r m i t t e l n , so d a ß prognostische Berechnungen f ü r F l u t p r o j e k t e möglich sind. Anwendung nichtnewtonischer der E r d ö l f ö r d e r u n g

Flüssigkeiten

bei

F r ü h e r f a n d e n solche Flüssigkeiten n u r im B o h r p r o z e ß u n d bei I n t e n s i v i e r u n g e n (Fracs) A n w e n d u n g . J e t z t g e h t m a n dazu über, n i c h t n e w t o n i s c h e Flüssigkeiten bei S e k u n d a r v e r f a h r e n einzusetzen Als O l v e r d r ä n g u n g s m i t t e l w u r d e n Schäume, Polymerlösungen, Emulsionen und Mizellarlösungen ausgegliedert. I m Ölfeld f a n d e n dabei schon Polymer- u n d Mizellarlösungen A n w e n d u n g . Abbauverfahren auf sowjetischen Erdöllagerstätten mit Einsatz von Wasserfluten und Wege der Vervollkommnung Es w u r d e n die vielen F o r m e n des W a s s e r f l u t e n s d i s k u t i e r t u n d festgestellt, d a ß das W a s s e r f l u t e n die wichtigste Methode der S e k u n d ä r v e r f a h r e n ist u n d noch lange bleiben wird Es sind noch nicht alle Möglichkeiten a u s g e s c h ö p f t . Mit d e m Ziel d e r E r h ö h u n g des A b b a u t e m p o s u n d der ökonomischen E f f e k t i v i t ä t gibt es T e n d e n z e n zur Intensiv i e r u n g des Einflusses auf den Speicher. Dabei gibt es zwei Wege a) Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den Injektionspunkten bzw. -linien und der Sohle der Jr'orderbohrungcn; b) Erhöhung des Verhältnisses Injektionssonden zu Fördersonden durch Verringerung der Anzahl der Fördersondenreihe und Übergang zum Flächoilfluten.

Die Anwendung der Kernenergie beim Abbau von Erdöl- und Erdgaslagerstätten K e r n e x p l o s i o n in einer Projekt ,,Rulison"

gasführenden

Schicht

—

Die E r f a h r u n g e n u n d Ergebnisse bei der Vorbereitung, D u r c h f ü h r u n g u n d A u s w e r t u n g der ersten A t o m s p r e n g u n g e n m den USA z u m Zweck der K l ä r u n g der potentiellen Möglichkeiten der A n w e n d u n g von Kernenergie bei der Erdöl- u n d E r d g a s f ö r d e r u n g lagen vor. Die Versuche w u r d e n 1969 auf der G a s l a g e r s t a t t e „ R u l i s o n " im U S A - S t a a t Colorado d u r c h g e f ü h r t ; sie gliederten sich m folgende drei E t a p p e n . a) Einschätzung der geologischen, hydro- und gasdynamischcu Verhältnisse vor Anwendung der Kernenergie, b) technologische Vorbereitung und Durchführung der Atomsprcngung,

KACZYNSKI & W Y S O K I N S K I

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 / Festigkeitseigenschaften bindiger Lockergesteine 129

c) Maßnahmen zur Wiederaufnahme der Förderung, Auswertung der Ergebnisse der Atomexplosion unter besonderer Beachtung der Radioaktivität des geförderten Mediums.

Die Erdgaslagerstätte „Rulison" verfügt über 35 • 109 m 3 i. N., die infolge ungünstiger Speicherausbildung nicht effektiv abgebaut werden können. Die A n w e n d u n g der K e r n e n e r g i e zur I n t e n s i v i e r u n g d e s A b b a u s v o n E r d ö l l a g e r s t ä t t e n in d e r U d S S R Die bisherigen Erfahrungen und Ergebnisse der Anwendung der Kernenergie zur Intensivierung des Abbaus in zwei Erdöllagerstätten der UdSSR wurden vorgetragen. Die Zielstellung der bisherigen Kernversuche bestanden in der a) Untersuchung der Möglichkeiten zur gefahrlosen Anwendung von Kernsprengungen bei der Erdölförderung; b) Erlangung technisch-wissenschaftlicher Informationen über den Einfluß von Kernexplosionen auf die physikalischen, energetischen und lagerstättenspezifischen Parameter der produktiven Erdölschichten.

Als Versuchsobjekte wurden zwei unterschiedliche Lagers t ä t t e n t y p e n (Karbonatspeicher) vorgestellt. I m Ergebnis der Sprengung stieg bei der ersten Lagerstätte die Förderung von ca. 20 Sonden für mehrere Jahre erheblich an, der Entöiungsgrad und die Gesamtförderung

nahmen um ca. 35% zu. Der Einfluß der Kernexplosion war hinsichtlich der Förderung bis zu einer Entfernung von 300—470 m vom Epizentrum bemerkbar, auf Klüften bis zu 800 m. Das geförderte Erdöl enthielt keine radioaktiven Abfallprodukte. Bei der zweiten Lagerstätte stieg der Produktivitätsindex der benachbarten Fördersonden im Abstand von 150 bis 800 m auf das 1,3 bis l,6fache gegenüber den vor der Kernexplosion erhaltenen Werten an. Im Ergebnis beider Versuche wird eingeschätzt, daß die zukünftige Anwendung der Kernenergie in Karbonatlagerstätten (etwa 40% der sowjetischen Lagerstätten) große volkswirtschaftliche Bedeutung besitzt. In seiner A b s c h l u ß r e d e hob der wiedergewählte Präsident des Internationalen Erdölkongresses, F. ROSSINI (USA), die große Bedeutung dieses VIII. Kongresses für die weitere Entwicklung der Erdölwissenschaften und Technik hervor, und der Applaus der 5 500 Delegierten unterstrich seinen Dank an die Sowjetunion für die ausgezeichneten organisatorischen und wissenschaftlichen Maßnahmen, die dieser Tagung zu einem solchen Wert verhalfen. Der IX. Welterdölkongreß wurde für 1974 nach Tokio einberufen.

Der Einfluß von Diskontinuitäten verschiedener Neigung auf die Festigkeitseigenschaften einiger bindiger Lockergesteine R . KACZYNSKI & L . W Y S O K I N S K I , W a r s c h a u

1. Problematik und Aulgabenstellung Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften lithofaziell-genetisch, petrographisch oder sedimentologisch verschiedener Gesteine und viele ihrer Gesetzmäßigkeiten sind in groben Zügen bekannt. Diese Kenntnisse wurden meist auf der Grundlage der Kontinuumsmechanik, d. h. unter der Annahme, daß der Boden als K o n t i n u u m angesehen werden kann, gewonnen. Ingenieurgeologische und bodenmechanische Erfahrungen zeigen aber immer wieder, daß ein Bodenmassiv viel eher ein Diskontinuum darstellt und durch verschiedene Schwächeflächen in einzelne, unterschiedlich große Bodenkörper zerteilt wird. Diese Diskontinuit ä t e n sind das Ergebnis der gesamten geologischen Geschichte, insbesondere der Belastungsgeschichte, und sie b e s t i m m e n die reale Struktur sowie die Festigkeitseigenschaften des Lockergesteins. In letzter Zeit stehen zunehmend Fragen der Ermittlung des abmindernden Einflusses v o n Schwächezonen und Diskontinuitätsflächen auf das Festigkeitsverhalten verschiedener Loekergesteine i m Vordergrund. Im folgenden soll dieser Einfluß anhand dreier typischer bindiger Lockergesteinsarten der V R Polen gezeigt werden, wobei vor allem die beiden ersteren auch für die Verhältnisse in der D D R v o n besonderer Bedeutung sind : Geschiebelehm ) Poznan-Ton J Krakowiec-Ton

(bearbeitet v o n Dr.-Ing. L. WYSOKINSKI) (bearbeitet v o n Mag. R. KACZYNSKI)

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 26. 4.1971. Fachliche und sprachliche Bearbeitung: Dr.-Ing. PETER BILZ, Leipzig. Die Verf. sind wissenschaftliche Mitarbeiter des Instituts für Hydrogeologie und Ingenieurgeologie der Universität Warschau.

Die Untersuchungen und Darlegungen sollen dazu beitragen, Gesetzmäßigkeiten zu erfassen, die Ingenieurgeologen und Bauingenieure in die Lage versetzen, wissenschaftlich begründete Voraussagen treffen zu können.

2. Allgemeine Charakteristik der untersuchten Loekergesteine 2.1. Geschicbelehm Untersucht wurden saaleeiszeitliche Geschiebelehme, die in der U m g e b u n g v o n Warschau, z. B. bei Plock, oberflächig weit verbreitet anstehen. Makroskopisch ist

b 12108642-

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Abb. 1. Gefügebild der Diskontinuitäten des saaleeiszeitlichen Geschiebelehms aus der Gegend von Plock/Wisla

KACZYNSKI & W Y S O K I N S K I

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 3 / Festigkeitseigenschaften bindiger Lockergesteine 129

c) Maßnahmen zur Wiederaufnahme der Förderung, Auswertung der Ergebnisse der Atomexplosion unter besonderer Beachtung der Radioaktivität des geförderten Mediums.

Die Erdgaslagerstätte „Rulison" verfügt über 35 • 109 m 3 i. N., die infolge ungünstiger Speicherausbildung nicht effektiv abgebaut werden können. Die A n w e n d u n g der K e r n e n e r g i e zur I n t e n s i v i e r u n g d e s A b b a u s v o n E r d ö l l a g e r s t ä t t e n in d e r U d S S R Die bisherigen Erfahrungen und Ergebnisse der Anwendung der Kernenergie zur Intensivierung des Abbaus in zwei Erdöllagerstätten der UdSSR wurden vorgetragen. Die Zielstellung der bisherigen Kernversuche bestanden in der a) Untersuchung der Möglichkeiten zur gefahrlosen Anwendung von Kernsprengungen bei der Erdölförderung; b) Erlangung technisch-wissenschaftlicher Informationen über den Einfluß von Kernexplosionen auf die physikalischen, energetischen und lagerstättenspezifischen Parameter der produktiven Erdölschichten.

Als Versuchsobjekte wurden zwei unterschiedliche Lagers t ä t t e n t y p e n (Karbonatspeicher) vorgestellt. I m Ergebnis der Sprengung stieg bei der ersten Lagerstätte die Förderung von ca. 20 Sonden für mehrere Jahre erheblich an, der Entöiungsgrad und die Gesamtförderung

nahmen um ca. 35% zu. Der Einfluß der Kernexplosion war hinsichtlich der Förderung bis zu einer Entfernung von 300—470 m vom Epizentrum bemerkbar, auf Klüften bis zu 800 m. Das geförderte Erdöl enthielt keine radioaktiven Abfallprodukte. Bei der zweiten Lagerstätte stieg der Produktivitätsindex der benachbarten Fördersonden im Abstand von 150 bis 800 m auf das 1,3 bis l,6fache gegenüber den vor der Kernexplosion erhaltenen Werten an. Im Ergebnis beider Versuche wird eingeschätzt, daß die zukünftige Anwendung der Kernenergie in Karbonatlagerstätten (etwa 40% der sowjetischen Lagerstätten) große volkswirtschaftliche Bedeutung besitzt. In seiner A b s c h l u ß r e d e hob der wiedergewählte Präsident des Internationalen Erdölkongresses, F. ROSSINI (USA), die große Bedeutung dieses VIII. Kongresses für die weitere Entwicklung der Erdölwissenschaften und Technik hervor, und der Applaus der 5 500 Delegierten unterstrich seinen Dank an die Sowjetunion für die ausgezeichneten organisatorischen und wissenschaftlichen Maßnahmen, die dieser Tagung zu einem solchen Wert verhalfen. Der IX. Welterdölkongreß wurde für 1974 nach Tokio einberufen.

Der Einfluß von Diskontinuitäten verschiedener Neigung auf die Festigkeitseigenschaften einiger bindiger Lockergesteine R . KACZYNSKI & L . W Y S O K I N S K I , W a r s c h a u

1. Problematik und Aulgabenstellung Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften lithofaziell-genetisch, petrographisch oder sedimentologisch verschiedener Gesteine und viele ihrer Gesetzmäßigkeiten sind in groben Zügen bekannt. Diese Kenntnisse wurden meist auf der Grundlage der Kontinuumsmechanik, d. h. unter der Annahme, daß der Boden als K o n t i n u u m angesehen werden kann, gewonnen. Ingenieurgeologische und bodenmechanische Erfahrungen zeigen aber immer wieder, daß ein Bodenmassiv viel eher ein Diskontinuum darstellt und durch verschiedene Schwächeflächen in einzelne, unterschiedlich große Bodenkörper zerteilt wird. Diese Diskontinuit ä t e n sind das Ergebnis der gesamten geologischen Geschichte, insbesondere der Belastungsgeschichte, und sie b e s t i m m e n die reale Struktur sowie die Festigkeitseigenschaften des Lockergesteins. In letzter Zeit stehen zunehmend Fragen der Ermittlung des abmindernden Einflusses v o n Schwächezonen und Diskontinuitätsflächen auf das Festigkeitsverhalten verschiedener Loekergesteine i m Vordergrund. Im folgenden soll dieser Einfluß anhand dreier typischer bindiger Lockergesteinsarten der V R Polen gezeigt werden, wobei vor allem die beiden ersteren auch für die Verhältnisse in der D D R v o n besonderer Bedeutung sind : Geschiebelehm ) Poznan-Ton J Krakowiec-Ton

(bearbeitet v o n Dr.-Ing. L. WYSOKINSKI) (bearbeitet v o n Mag. R. KACZYNSKI)

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 26. 4.1971. Fachliche und sprachliche Bearbeitung: Dr.-Ing. PETER BILZ, Leipzig. Die Verf. sind wissenschaftliche Mitarbeiter des Instituts für Hydrogeologie und Ingenieurgeologie der Universität Warschau.

Die Untersuchungen und Darlegungen sollen dazu beitragen, Gesetzmäßigkeiten zu erfassen, die Ingenieurgeologen und Bauingenieure in die Lage versetzen, wissenschaftlich begründete Voraussagen treffen zu können.

2. Allgemeine Charakteristik der untersuchten Loekergesteine 2.1. Geschicbelehm Untersucht wurden saaleeiszeitliche Geschiebelehme, die in der U m g e b u n g v o n Warschau, z. B. bei Plock, oberflächig weit verbreitet anstehen. Makroskopisch ist

b 12108642-

o1

0°

1

20'

1

1

60'

1

80'

1

100'

1

120"

;

140°

160°

1

180°

1

200°

Abb. 1. Gefügebild der Diskontinuitäten des saaleeiszeitlichen Geschiebelehms aus der Gegend von Plock/Wisla

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 ( 1 9 7 2 ) , Heft 3

130

KACZYNSKI & WYSOKINSKI / Festigkeitsoigenschaften bindiger Lockcrgestcine

Tab. 1. Zusammenstellung der bodenphysikalischen ziffern der untersuchten Lockergesteine Bodenkennziffer

Einheit

saaleciszeitlicher Geschicbelehm (Ptock)

%

10,5-12,5

g/cm s g/cm»

2,65-2,66 2,11-2,14 29,5-30,1 8,9-10,1 21,3-23,0 10.9-11,5 10,3-10,5 < 0 0,94-0,98

Tonanteil (\ x \ X xX x\ x \ VXX \ vX X \ \ \X\ \ \ X \ X^ \\ \ \X Xx X \ X x XX"x\ X X X x \ \ x \ V ^N s x \ x \ \ x \\ \ \ \\ \ \ x \ \ \ X\ \ \\ \ x \ X\ X \ S \\ \ \ X\ \ X X X \ \ \ X \ X[X X x \ N\ \ X

x\ xX \ \ xj X\ \ s X X \ X \ \ x -X X X -X x X X x \ X \ x\ X X X' X X xk X X x \ 1 X X\ X X-X X X X X X x XX X . XX x X X X xX X \ X N \X XX \ x\ x X \ \ XX\ X \xx \ \ \x \ X Xx \ \ X \ >x X\ \ X X\ \ Xxi x-x\\ X X \ x x ^^ x\ X \ \ \ \ X X S X x\ S XX \ sx \ \ VXX xx X VX \ X xX \\\ X X^ X [X x \ X K X XX \ x \x X X\ \X, X X X\ \ X X X x \\ \ \

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