Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 23, Heft 11 November 1977 [Reprint 2021 ed.] 9783112562123, 9783112562116

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ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE QEOLOQIE

AUS DEM

INHALT

SCHMIDT, I C . ; F R A N K E , D .

Zur lithologisch-faziellen Entwicklung des Präperms im Nordteil der D D R J Ü D I N G . T . ; KATZTTNG, G . ; S O L O W J O W , B . A . ; TSCHERNISCHOW, S. M .

Zur Erdöl- und Erdgashöffigkeit der miogeosynklinalen Zonen von Faltungsgebieten JUBITZ, IC.-B. ; TISCHENDORF, G . ; W I E N HOLZ, R .

HERAWSQEQEßEN VOM ZENTRALEN C/EOLOC/ISCHEN INSTITUT IM AUFTRAQ DES

ENGLER, R . ; WAONER, F . C.

Zum thermischen Verhalten lunarer Gesteinsproben in Abhängigkeit vom Druck

MINISTERIUMS FÜR QEOLOQIE

AKADEM IE-VERLAQ

Ergebnisse, Trends und Perspektiven des X X V . Internationalen Geologischen Kongresses in Sydney, Australien, 1976. Teil I

BERLIN

HEFT

1 1 BAND 23

NOVEMBER 1 9 7 7 SEITE 5 4 1 - 5 9 6 EVP2,— M 34114

INHALT

COflEPÎKAHHE

CONTENTS

SCHMIDT, IC.; FRANKE, D .

Zur lithologisch-faziellcn Entwicklung des Priipcrms im Nordteil der D D R

K jiHTOJiorniiocKo-i{)aiiHaJïbnoMy pa3MiTHK> HorrepMH B ceBepHOII "iaCTH T f l P

The Lilliological-Facial Devc- 541 lopment of the Pre-Permian in the North of the G.D.R.

JÜDIN, G . T . ; KATZUNG, G. ; SOLOW-

Zur Erdöl- und Erdgashöffigkeit der miogoosynklinalcn Zonen von Faltungsgebietcn

IIeTera30ii0CH0CTL MHoreociinKJIHHajIbHHX 30H B CKJlaRi iaTMx oöaacTnx

Oil and Gas Prospects of the 54S Miogeosynclinal Zones of Folded Areas

HURTIG, E . W . ; MTJNDT, W . ; RITTER, E . ; RÜTHER, IC.

Der Südwestrand der Osteuropäischen Tafel als mögliche alte Plattengrenze

IOro-sanaAHwn Kpafi BOCTOIIIIO-

The Soutli-West Margin of the 55G Eastern European Platform as a Possible Old Plate Boundary

KATZUNG, G.

Die Saxongliederung im Zentralabschnitt der Mitteleuropäischen Senke

PacHJleneHiie cai 700 in), paralische (Namur B - Westfal B, 100-1300 m) und kontinentale Serien (West.fal C - Stefan 950 - 1 0 0 0 m) zur Ablagerung.

auf

der

Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, S. 507-570, 1 Abb., 1 Tab., 17 Lit. Der Vulkanismus der Insel Jan Mayen und der angrenzenden Querrinne weist zwei typische Merkmale auf: Erstens existiert eine Evolution von den ozeanischen Toleyitbasalten zu den subalkalischen und alkalischen Inselbasalten, und -tracliyten, wobei Ähnlichkeit mit anderen Gebieten der mittelozeanischen : Rücken besteht. Zweitens wird der Vulkanismus durch das Vorhandensein saurer Eruptivgesteine charakterisiert, wodurch er sich bedeutend vom Vulkanismus der mittelozeanischen Rückcn unterscheidet und sich dem T y p nähert, • der für Island und junge orogene Kontiuentbereiehe charakteristisch ist. Die Besonderheiten der Geomorphologie zeugen von einem Transformbruch mit 1 Strukturen eines tertiären Basaltplateaus, dessen Reste der Jan-Mayen-Rücken und das um die Insel gelegene Unterwassermassiv sind. Besonders deutlich sind die Unterschiede dieser Strukturen in den Besonderheiten der Bodenmorphologie des nördlichen und südlichen Hangs der Jan-Mayen-Qucrrinne zu erkennen. H E B E R T , D . ; JORDAN, H . ; FRÖHLICH, K . Kombinierte Tritium- und "C-Untersuchungen an Wässern eines klüftigporösen Grandwassericiters

JTJDIN, 1,500 m). They are unconformably (Caledonian stratigraphical break) overlain by mainly continentally developed Old Red series (high Lower Devonian and Middle Devonian, up to 1,800 m), and are followed, beginning with the Givetian transgression, by marine marly-carbonated-argillaceous sediments (high Middle Devonian and Frasnian, up to 1,(500 m). After a short-time regression in the Famennian (50 to 130 m of dolomitic-niarly-sandy rocks), and already initiated during the Etroeungtian, the Lower Carboniferous "carbonaceous limestone" and its equivalents (up to 2,000 m mainly marly-limy beds) were formed. "With regional uplifts and regressions taking place in the course of Variscan tectogenetic movements marine series (Namurian A, > 700 m), paralic ones (Kaimirian B to Westphalian B, 100 to 1,300 m), and continental ones (Westphalian C to Stephanian, 950 to 1,000 m) were successively deposited in space and time.

Geological Investigations in the Area of the Jan Mayen Island Part 2: Morphological and Petrographical Observations in the Jan Mayen Island •/.. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 567-570, 1 Fig., 1 Table, 15 Rets. The volcanisin of the Jan Mayen Island and of the adjacent transverse channel shows two typical features, first an evolution from oceanic toleyite basalts to subalkaline island basalts and trachytes, showing a similarity to other areas of the mid-oceanic ridge, second a characterization of the volcanism by the presence of acid igneous rocks. Thereby it is considerably distinguished from the volcanism of the mid-oceanic ridge and approaches a type characteristic of Iceland and young orogenetic continental areas. The geomorphological peculiarities give proof of a transform fracture with structures of a Tertiary basaltic plateau whose remainders are the Jan Mayen ridge and the subaquatic massif situated around the island. The differences of these structures can be recognized with particular clearness in the soil-morphological peculiarities of tlie northern and southern slope of the Jan Mayen transverse channel.

HEBERT, D . ; JORDAN, H . ; FROHLICH,

JUDIN, G. T . ; KATZUNG, G., et

K.

Combined Tritium and "C Studies of Waters of a Jointable-Porous Aquifer

ai.

Oil and Gas Prospects ol the Miogeosynelinal Zones of Folded Areas Z., angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 548-555, 8 Figs., 20 llefs. Oil and gas prospects of ntiogeosynclinal zones of folded areas so far hardly considered in this respect are illustrated by some examples, sucli as the western flank of the Southern Ural Mountains, the northern margin of the Donetz basin, and the north-west Caucasus. It ist shown that these zones in spite of their intricate structural conditions more than hitherto must be estimated more optimistically because of numerous indications of hydrocarbon and of some oil and gas deposits.

Z. angew. Geol., Berlin 23 (1977) 11, pp. 571-574, 3 Figs., 2 Tables, 17 Refs. By evaluating long-time series of tritium and "C measurements qualitative statements could be obtained on the recharge of ground water in the area of investigation, protection against contamination of the reservoirs, age of ground water, rate of flow, capacity of wells sampled etc.

GABRIEL, B . ; ZIEGLER,

G.

Calculation of Ground Water Present in Triassic lioeks of the Thuringian Basin HURTIG, K. W . ; MDHDI, W . ; e t al. The South-West Margin of the Eastern European Platform as a Possible Old Plate Boundary Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 55G-558, 2-1 llefs. On the basis of new geomagnetic, deep-electric, i)alaeomagnetic, gcotlimiial and deep-seismic measuring results anomalies of the geophysical field are investigated in the south-west marginal area of the Eastern European platform. I t is shown that the physical-material structure of the platform is clearly distinguished from that of the south-west foreland. The boundary zone has the character of a zone of fracture and movement, relative movements, however, could not be detected palaeomagnetically since the Upper Palaeozoic.

KATZUNG,

Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 574-579, 4 Figs., 3 Tables, 0 llefs. For calculating present ground water the results of various methods are compared and calibrated by real values measured by means of regional lysimeters. As far us practical work is concerned, this means above all a consideration of peculiarities specific to a. region when transferring water-balance quantities. By combining various methods a determination of ground water present in the solid-rock range is particularly favourable. A model representation of regional lysimeters is presented and can be subjected to modification and completion in view of inhomogeneities and anisotropics.

E N G L E R , R . ; W A G N E R , F . C.

The Thermal Behaviour of l u n a r Bock Samples as Dependent on the Pressure Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 580-581, 1 Figs., 3 Tables, 10 Refs. .

G.

The Division of the Saxonian in the Central Section of the Central European Depression Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 559-561, 1 Table, 7 llefs. Proceeding from the cyclic structure of the Saxonian, its standard division in suites and beds is presented for the central section of the Central European depression, when supported by the correlation ol striking lithological key horizons, and when taking the palaeogeographical-palaeotectonic development of the basin into account. The designation of the lithostratigraphical units considers the areas of distribution of typical development and the names of borings selected for the stratotypes. The security of boundaries and problems still incompletely solved are indicated.

For various rocks of Apollo 12,14 and 15 the specific heat values c» were calculated under normal and increased pressure (up to 2 kbar). It was shown that compared with lunar olivine the c„ values for terrestrial one are four times higher. A determination of the specific heat as dependent on the pressure makes it possible to explain this discrepancy. From the table of values for c„ = l(p) results that first the cv values of the lunar rock rise and then tend toward a constant value. Thus it may be supposed that the cracks of rock are closed in a pressure range extending from 1 to 1,2 kbars, that lunar material acts like solid rock, and that it attains the same cv value as terrestrial rock.

ELERT,

K.-II.

Sodium-Magnesium Double-Sulphate Minerals in the Upper Zechstein 2 Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 5 8 2 - 5 8 9 , 1 2 Figs., 20 Lit.

J U B I T Z , K . - B . ; T I S C H E N DORÈ, G . ; W I E N H O L Z ,

R.

Kesults, Trends and Perspectives of the XXVtli International Geological Congress in Sydney, Australia, 1976 Part 1 Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 11, pp. 561-SOU, 7 Figs.

Loeweite, astrakhanite and vanthoffite are exceptional material formations in the Zechstein 2, and are bonded to the uppermost Na 2 and the floor group of the K 2 seam in ascendantly altered profiles of the basin-tsentral type of separation rich in MgSO,. They appear distributed as trace formations only to be determined microscopically, and occur more rarely in enrichments to be detected macroscopically. The formation of the N a - M g double sulphates was determined by the vertical distribution of minerals in the original carnallitic material, chemism and dynamics of propagation of the ascendant solutions, as well as by the solubility behaviour of kieserite.

ZEITSCHRIFT FÜR A N QE W A N D T E QEOLOQIE

Träger der Ehrennadel in Gold der Gesellschaft für Deutsch-Sowjetische Freundschaft

B A N D 23 • N O V E M B E R 1 9 7 7 • H E F T 11

Zur lithologisch-faziellen Entwicklung des Präperms im Nordteil der DDR SCHMIDT, K . ; F B A N K E , D . , B e r l i n

Einleitung Die Kenntnisse über die lithologisch-fazielle Entwicklung des Präperms im Nordteil der DDR sind in den letzten Jahren durch umfangreiche geophysikalische, bohrtechnische und wissenschaftliche Arbeiten beträchtlich erweitert worden. Der höchste Erforschungsgrad konnte dabei im Gebiet von Nord- und Mittelrügen erreicht werden. Zahlreiche Bohrungen sowie umfangreiches, relativ sicher interpretierbares geophysikalisches Datenmaterial vermitteln hier einen guten Überblick über den generellen Bau sowohl des karbonisch-devonischen Tafeldeckgebirgskomplexes als auch des unterlagernden kaledonischen Stockwerks. Weiter südlich, im Raum Südrügen und im angrenzenden Festlandsbereich, sinkt die Oberfläche des Präperms in Richtung auf das Zentrum der Nordostdeutschen Senkungszone rasch auf Teufen unterhalb 3 000—4000 m ab. Informationen liegen daher im wesentlichen nur aus den oberen Strukturetagen, d. h. aus den Schichtfolgen des Oberkarbons vor. Lediglich die übertiefe Bohrung Loissin 1 schloß auch ältere Einheiten auf. Im Zentrum der Senke selbst sind zahlreiche grundsätzliche Probleme des stratigraphischen Profilaufbaus und der lithologisch-faziellen Ausbildung des Präperms nach wie vor ungeklärt. Das bis über 7 000 m mächtige känozoisch-mesozoiseh-jungpaläozoische Deckgebirge, von dem insbesondere die in ihrer Verbreitung und Mächtigkeit stark variierenden Vulkanitkomplexe des Autuns sichere Prognosen über die Tiefenlage der präpermischen Schichtenfolgen erschweren, wurde bisher nur von der im Bereich des „Ostelbischen Massivs" niedergebrachten Forschungsbohrung Parchim 1 durchteuft. Ihre Ergebnisse gestatten erste regional begrenzte Einschätzungen dieser tief abgesunkenen Beckenteile. Mit der südlich dieses Senkungszentrums erfolgenden Verringerung der Deckgebirgsmächtigkeiten und dem damit verbundenen allmählichen Anstieg der Oberfläche des Präperms in Teufenniveaus von 5 000 bis 3000 m liegen im Südabschnitt der Nordostdeutschen Senke (Altmark, nördliches Brandenburg) wiederum bessere Kenntnisse vor. Mehrere bis in die oberen Profilteile des Präperms abgeteufte Bohrungen haben hier tektonisch stärker dislozierte Serien des externen Variszikums aufgeschlossen, die unsere Vorstellungen über Begrenzung und Verlauf der nördlichen Außenzonen des mitteleuropäischen variszischen Orogens in bedeutendem Maße präzisierten. Der regional unterschiedliche Aufschlußgrad bedingt zwangsläufig eine differenzierte Bewertung der einzelnen Teilgebiete der Nordostdeutschen Senke im Hinblick auf die Aussagekraft und Zuverlässigkeit der durchgeführten lithofaziell-paläogeographischen Interpretationen.

Prädevon Die K e n n t n i s s e ü b e r die lithologisch-fazielle E n t w i c k l u n g des P r ä d e v o n s im N o r d t e i l der D D R sind noch sehr lückenh a f t . P r ä k a m b r i s c h e E i n h e i t e n k o n n t e n bisher n i c h t Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 20. 6. 1977. 1

Angewandte Geologie, H e f t 11/77

nachgewiesen w e r d e n . A u c h die A u s b i l d u n g das K a m b r i u m s ist u n b e k a n n t . Aufschlüsse des O r d o v i z i u m s k o m m e n n u r im ä u ß e r s t e n N o r d e n (Insel R ü g e n ) , des Silurs lediglich a m S ü d r a n d der N o r d o s t d e u t s c h e n Senke, i m v e r d e c k t e n Bereich der R h e n o h e r z y n i s c h e n Zone des variszischen Orogens vor. R ü c k s c h l ü s s e auf die mögliche lithofazielle A u s b i l d u n g der p r ä d e v o n i s c h e n E i n h e i t e n k ö n n e n aus diesem G r u n d in der Regel n u r d u r c h regionalgeologische Vergleiche zu besser erschlossenen N a c h b a r r ä u m e n gezogen werden. Prähambrium Die E i n s c h ä t z u n g d e r Verhältnisse i m P r ä k a m b r i u m ist schwierig. N a c h u n s e r e n g e g e n w ä r t i g e n , aus der Regionalanalyse gewonnenen Vorstellungen kann angenommen w e r d e n , d a ß a n a l o g z u r S i t u a t i o n im R a n d b e r e i c h der O s t e u r o p ä i s c h e n Tafel (Mittelpolen, ß o r n h o l m , Südschweden) ü b e r einem zu u n t e r s c h i e d l i c h e n Zeiten (teilweise m e h r f a c h bzw. wiederholt) k o n s o l i d i e r t e m „ k r i s t a l l i n e n " U n t e r g r u n d wahrscheinlich m i t d e m V e n d i u m (oberstes P r ä k a m b r i u m , E o k a m b r i u m , oberes Sinium) eine neue s e d i m e n t ä r e E n t w i c k l u n g s e t a p p e b e g a n n , die ohne signifikante Unterbrechungen zum kambrosilurischen S e d i m e n t a t i o n s g e s c h e h e n ü b e r l e i t e t e . Klastische Ablagerungen von anfangs kontinentalem, später zunehmend m a r i n e m C h a r a k t e r k ö n n t e n v o r h e r r s c h e n . A u c h ist das A u f t r e t e n v o n P r o d u k t e n eines ü b e r w i e g e n d b a s i s c h e n Magmatismus („spätbaikalische" Basalte, Tuffe und T u f f i j e ) n i c h t auszuschließen. Innerhalb der kaledonisch gefalteten Komplexe im Bereich des DDR-Anteils der Dänisch-Polnischen Tafelrandsenke (Rügen — Hiddensee, Nordostmecklenburg) können die sedimentären Folgen des höheren Präkambriums stärker beansprucht sein und heute als Metamorphite (Phyllite, Quarzite, Glimmerschiefer usw.) vorliegen. Ob zwischen diesen und dem präbaikalischen Basement trotzdem noch deutliche Strukturdiskordanzen bestehen oder ob hier der kristalline präkambrische Altbestand unmittelbar in die kaledonische Tektogenese mit einbezogen und von dieser „überwältigt" wurde, läßt sich auf Grund fehlender Aufschlüsse gegenwärtig noch nicht entscheiden. Die regionalgeologischen Verhältnisse im NW (dänische Inseln) und im SE (Mittelpolen) sowie spezifische geophysikalische Kriterien (Schollengliederung des tieferen Untergrunds nach geomagnetischen und gravimetrischen Methoden, Wechselgrenzen nach seismologischen Messungen u. a.) scheinen dafür zu sprechen, daß zwischen kaledonischem und präkambrischem Stockwerk sowohl im Diagenese- bzw. Metamorphosegrad als auch in der strukturtektonischen Entwicklung die primär existentep Unterschiede weitgehend erhalten blieben.

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

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SCHMIDT U. a. / Präperm im 'Nord teil der D D R

Kambrium Verbreitung und Ausbildung des K a m b r i u m s im Nordteil der D D R sind ebenfalls noch v o l l k o m m e n unerforscht. Auch aus den N a c h b a r g e b i e t e n liegen nur wenige F a k t e n vor. In Nordwestpolen wurden k a m b r i s c h e Serien noch n i c h t erbohrt. E b e n s o steht ihr Nachweis im N der B R D aus. Die aus dem S der D D R ( R a u m G ö r l i t z — D o b e r l u g — Delitzsch) b e k a n n t e n V o r k o m m e n besitzen offensichtlich nur lokalere B e d e u t u n g , die weitreichende Analogieschlüsse verbieten. Lediglich das K a m b r i u m der nördlich angrenzenden R ä u m e ( B o r n h o l m , Schonen, Seeland) k a n n gegebenenfalls gewisse Hinweise auf die E n t w i c k l u n g der entsprechenden Folgen im tieferen Untergrund der Nordostdeutschen S e n k e geben. In diesen Gebieten werden die tieferen Horizonte ( U n t e r k a m b r i u m ) vorwiegend von Sandsteinen und Siltsteinen, die höheren (Mittel- bis Oberk a m b r i u m ) dagegen durch T o n s t e i n e ( „ A l a u n s c h i e f e r " ) , denen z. T . geringmächtige Kalksteinlagen und -linsen zwischengeschaltet sind, v e r t r e t e n . Diese für Südskandinavien typische Ausbildung (baltoskandische Provinz) t r i t t m i t geringen Abweichungen auch im Oslograben, in Västerund Ostergötland, in Närke und Dalsland, an der K a l m a r K ü s t e sowie auf den Inseln Oland und Gotland auf. Ob und wie weit diese E n t w i c k l u n g nach S in den B e r e i c h der Nordostdeutschen S e n k e hineinreicht, ist ungewiß. Paläogeographisch bestehen zu diesen Gebieten j e d o c h wahrscheinlich engere Beziehungen als zu den stärker mediterran beeinflußten mitteleuropäischen K a m b r i u m vorkommen.

Ordovizium Die bisher einzige stratigraphisch e x a k t einstufbare prädevonische Schichtenfolge, die i m Nordteil der D D R erb o h r t wurde, gehört dem Ordovizium an (FRANKE 1967 a, JAEGER 1 9 6 7 , BOCHMANN & SCHMIDT 1972). In drei Tiefenaufschlüssen auf der Scholle von Nordrügen sowie zwei weiteren B o h r u n g e n im mittelrügenschen R a u m wurde u n t e r jungpaläozoisch/mesozoischen bzw. devonisch/karbonischen D e c k s c h i c h t e n eine m ä c h t i g e Serie teilweise s t ä r k e r dislozierter Sedimente d e s T r e m a d o c s (?) bis tieferen Caradocs nachgewiesen (Abb. 1). Graptolithenstratigraphisch belegt sind die Zonen 6 — 7 (Llanvirn), 8 (Llandeilo) und 9 (tieferes Caradoe). Nach der Hystrichosphärenführung ist für die tiefsten erbohrten Schichtenfolgen, in denen Graptolithen oder andere Leitformen noch nicht gefunden wurden, ein Arenig- bis hohes Tremadocaller wahrscheinlich. Lithologisch setzen- sich das tiefere Caradoe sowie das Llanvirn hauptsächlich aus grauen bis grauschwarzen marinen Tonsteinen zusammen. Dagegen besteht der zwisehengeschaltete Komplex des Llandeilo aus einer stärker klastischen Folge von grauen Sandsteinen und Grauwacken mit nur untergeordnetem Tonsteinanteil. Der eventuell dem Arenig oder hohen Tremadoe angehörende basale Abschnitt wird aus grauen, grünlichen und (sekundär?) roten, gut geschichteten Ton- und Siltsteinen aufgebaut. Die Mächtigkeiten sind schwer abzuschätzen, da durch tektonische Bewegungen mehrmals Schichtwiederholungen (faunistisch belegt) auftreten. Aus den bisher erbohrten Maximalmächtigkeiten von über 3000 Metern kann jedoch auf eine primäre Gesamtmächtigkeit des Rügener Ordoviziums von etwa 1500 —2000 m geschlossen werden (GLUSCHKO, DIKENSTEIN & SCHMIDT 1 9 7 4 ) .

Korrelationen lassen sich mit Hilfe der Graptolitlienfaunen am besten zum südschwedischen Ordovizium vornehmen. Danach sind im bisher nachgewiesenen Ordovizium von Rügen Äquivalente der Unteren Dicellograptusschieict und der Oberen Didymograptusschicier vertreten (JAEGER 1967). Die untere bunte Tonstein-Siltstein-Folge könnte eventuell dem Unteren Didym.ograptu.sschicier entsprechen. Der in Schonen zwischen

Abb. 1. Normalprofil des Präperms von Rügen—Hiddenscc

1 — Tonstein; 2 — Siltstein; 3 — Sandstein; 4 — Konglomerat; 5 — Mergelstein; C — Dolomitmergelstein; 7 — Kalkmergelstein; 8 — Kalkstein; 9 — Dolomit; 10 — Karbonatgehalt; 1.1 — Siderittührung; 12 — Kohleführung

Oberem und Unterem DidymograptusschiefeT liegende Orl.liocerenkalk tritt in den Rügener Profilen nicht auf. Nach den durch sedimentologische U n t e r s u c h u n g e n erm i t t e l t e n Faziesindikationen sowie den sich aus der regionalen stratigraphischen und paläogeographischen Analyse ergebenden Hinweisen erfolgte die Ablagerung des R ü g e n e r Ordoviziums in einem sich rasch einsenkenden S e d i m e n t a tionstrog a m R a n d der Osteuropäischen T a f e l (DänischPolnische Tafelrandsenke des tieferen Paläozoikums). Schnelle Subsidenz bei gleichzeitig intensiver Materialzufuhr führten zu wesentlich erhöhten Mächtigkeiten gegenüber den stratigraphisch ä q u i v a l e n t e n Serien auf der T a f e l selbst. K e n n z e i c h n e n d ist weiterhin die rein terrigene Ausbildung m i t E i n s c h a l t u n g auch gröberklastischer Horizonte. Sie zeigen in Verbindung m i t den auf flyschoide Bedingungen hinweisenden L i t h o t y p e n und S e d i m e n t strukturen eine erhöhte Mobilität des Ablagerungsraums an. I m weiter südlich gelegenen F e s t l a n d s b e r e i c h fehlen Aufschlüsse im Ordovizium. Zumindest für die nördlichen, u n m i t t e l b a r an R ü g e n angrenzenden R ä u m e darf j e d o c h m i t weitgehend analogen Verhältnissen gerechnet werden, wie sie in den B o h r u n g e n auf Nord- und Mittelrügen angetroffen wurden. Die in Nordostmecklenburg im Liegenden des Karbons lokal aufgeschlossene Wechsellagerung rot- bis violettbrauner, teilweise auch grüngrauer Tonsteine niit grünlichgrauen Feinbis Mittelsandsteinen ist hinsichtlich ihrer stratigraphischen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11 SCHMIDT U. a. / Präperm im Nordtcil der D D R Stellung noch umstritten. Die gegenüber dem karbonisch-devonischen Tafeldeckgebirge des Rügener Raums erhöhte tektonische Disloziertheit und die damit im Zusammenhang stehende deutliche 'Erhöhung des Diagenese- bzw. Metamorphosegrads sowie die fazielle Verschiedenheit dieser „Bunten Serien" zu den gut bekannten Ivarbon/Devon-Profilen des umgebenden Raums lassen prädevonisches Alter dieser Schichtenfolge als gesichert erscheinen. Da jedoch weder Makro- noch Mikrofossilien nachgewiesen werden konnten und auch die lithologisclie Ausbildung nicht signifikant genug ist, um sichere Korrelationen zu biostratigraphisch fixierten Einheiten in den Nachbargebieten vornehmen zu können, ist eine exakte Einstufung vorerst nicht möglich.

Silur Ablagerungen des Silurs sind bisher nur v o m äußersten S ü d r a n d der Nordostdeutschen S e n k e b e k a n n t . In den auf der F l e c h t i n g e n - R o ß l a u e r Scholle niedergebrachten B o h rungen B i a s und A k e n 2 wurden Graptolithenschiefer des V a l e n t s (wahrscheinlich in Olisthostromen des Unterk a r b o n s eingeschaltet) nachgewiesen, die enge Beziehungen zu den S i l u r v o r k o m m e n des Harzvariszikums aufweisen. Ähnliche lithologische Ausbildung zeigen, auch die aus dem südbrandenburgischen R a u m herzuleitenden Silurgerölle in den W e r e n z h a i n e r S c h i c h t e n des Doberluger Obervise. K e n n z e i c h n e n d ist eine überwiegend tonige bis tonig-siltige Ausbildung, in die sich erst i m höheren Silur ( B u d n a n i u m ) vereinzelt K a l k s t e i n l a g e n und -linsen Zwischenschalten. W i e weit diese E n t w i c k l u n g nach N reicht ist unklar. W a h r s c h e i n l i c h bestehen im Mecklenburger bzw. R ü g e n e r R a u m p r i m ä r s t ä r k e r e Analogien zu Süds k a n d i n a v i e n und Nordwestpolen. Terrigene E n t w i c k l u n g m i t vorherrschend T o n s t e i n e n und Siltsteinen sowie h o h e n M ä c h t i g k e i t e n insbesondere i m oberen Silur wären zu erwarten. Allerdings ist, wie die Verhältnisse auf R ü g e n sowie im angrenzenden k ü s t e n n a h e n Festlandsbereich zeigen, m i t stärkeren A b t r a g u n g e n im Zuge der kaledonischen B e w e g u n g e n zu rechnen, die zumindest gebietsweise ein a n n ä h e r n d gleichbleibend tiefes (präsilurisehes) Denudationsniveau schufen. D a m i t bleibt aber auch die F r a g e n a c h dem e x a k t e n Alter der kaledonischen T e k t o g e n e s e in diesem R a u m ( S c h i c h t l ü c k e Mittleres O r d o v i z i u m — Mitteldevon) zwangsläufig offen (vgl. BOCHMANN & SCHMIDT 1972). I m G e b i e t v o n W e s t m e c k l e n b u r g ( R a u m des Ostelbischen Massivs) ist unter U m s t ä n d e n — wie a u c h , für die älteren paläozoischen E i n h e i t e n — m i t stärkeren faziellen Abweichungen, M ä c h t i g k e i t s r e d u k t i o n e n oder sogar p r i m ä r e m F e h l e n zu rechnen (vgl. FRANKE 1 9 6 7 b ) .

Devon Devonische S c h i c h t e n f o l g e n wurden i m B e r e i c h der Nordostdeutschen S e n k e bisher nur auf R ü g e n nachgewiesen. C h a r a k t e r i s t i s c h für dieses Gebiet ist eine formationelle Zweiteilung in einen überwiegend k o n t i n e n t a l entwickelten u n t e r e n Teil (höheres E m s bis Givet) und einen vornehmlich m a r i n e n oberen A b s c h n i t t (Oberes Givet bis E t r o e u n g t ) . Die M ä c h t i g k e i t e n erreichen M a x i m a l w e r t e von 2 5 0 0 bis 3 0 0 0 m. D e r ca. 1 5 0 0 — 1 8 0 0 m m ä c h t i g e untere Teil des R ü g e n e r Devonprofils liegt in O l d R e d - F a z i e s vor. E s überwiegen b r a u n bis b r a u n v i o l e t t , seltener auch grün oder grau gefärbte siltig-tonige Gesteine und Sandsteine. K o n glomeratische L a g e n t r e t e n nur untergeordnet, und dann v o r allem in den basalen P r o f i l a b s c h n i t t e n auf. Die Fossilführung ist gering. Nachgewiesen wurden neben P f l a n z e n h ä c k s e l vereinzelte Psilophytenreste und Sporen, in ge1*

543 ringmächtigen marinen Ingressionshorizonten auch Ostracoden und Brachiopoden. Eine durchgängige biostratigraphisehe Gliederung läßt sieh auf dieser Grundlage nicht durchführen. Nach den vorliegenden faunistischen und floristisehen Belegen kann eine Einstufung in das Eifel und Givet vorgenommen werden. Hohes Emsalter der Basispartien ist möglich, jedoch nicht zwingend zu beweisen. Auf lithostratigraphischer Basis (Siltgestein/Tonstein — Sandstein-Verliältnis) können etwa 15 Korrelationseinheiten ausgehalten werden. Exakte Parallelisierungen zwischen den Bohraufschlüssen sind jedoch schwierig und mit Unsicherheiten behaftet. Zum Hangenden hin geht das Old Red in eine ca. 150 bis 350 m mächtige Folge grauer bis schwarzgraucr Sandsteine, Siltsteine, Tonsteine und Mergelsteine eines küstennahen Flachwasserbereichs über. Marine Faunen (insbesondere Brachiopoden) gestatten eine biostratigraphisehe Datierung als hohes Givet. Die m i t dem Givet eingeleitete marine Transgression erreichte i m F r a s n e s ihren H ö h e p u n k t . Zur Ablagerung gelangten vor allem dunkelgraue mergelig-tonige Gesteinsserien. D a n e b e n t r e t e n häufig auch K a l k s t e i n e , Dolomite sowie Silt- und Sandsteine auf. Die relativ reiche Fossilführung ( B r a c h i o p o d e n , Korallen, S t r o m a t o p o r e n u. a.) erlaubt e x a k t e stratigraphische E i n s t u f u n g e n . Eine Untergliederung des Frasnes in Teilstufen ist möglich. Danach erreicht das Untcrfrasnes eine Mächtigkeit von 200 bis 400 m, das Mittelfrasnes von 350 bis 800 m und das Oberfrasnes von 30 bis 100 m. Die Grenzen zwischen den einzelnen Einheiten können allerdings in der Regel nicht scharf gezogen werden, da einerseits keine Vollkernstrecken vorliegen und andererseits der biostratigraphischen Auswertung von Bohrprofilen Grenzen gesetzt sind. I m dolomitisch-mergelig-sandig ausgebildeten F a m e n n e (50 bis 130 m) sind v e r s t ä r k t regressive Tendenzen zu b e o b a c h t e n . Angezeigt werden diese durch gehäuftes Auftreten von Sandsteinhorizonten, erhöhten T o n - und S a n d g e h a l t der Dolomite, vereinzelte K o n g l o m e r a t l a g e n , braun gefärbte siltig-tonige Serien m i t R e s t e n limnischer Fische sowie andere Kriterien. E r s t gegen E n d e des Devons, im E t r o e u n g t , zeitweilig l a g u n ä r - k o n t i n e n t a l e n Verhältnisse eine vorwiegend m a r i n e E n t w i c k l u n g m i t m ä c h t i g e n Mergel-Tonstein-Sandstein-Folgen kontinuierlich zur K o h l e n k a l k s e d i m e n t a t i o n k a r b o n s überleitet.

werden diese wieder durch 2 0 bis 6 0 m abgelöst, die des Unter-

Die Frage nach der Ausbildung des Devons im südlich angrenzenden Festlandsbereich kann gegenwärtig noch nicht beantwortet werden. Aufschlüsse fehlen hier bisher. Auch regionalgeologische Vergleiche zu den Nachbarräumen sind nur bedingt durchführbar. Wahrscheinlich ist mit Annäherung an die variszische Geosynklinale mit zunehmender Marinität auch im Unter- und Mitteldevon zu rechnen. Andererseits können insbesondere im Westteil (Westmecklenburg) Einflüsse des Old Red-Kontinents stärker wirksam geworden sein. Wie die Konfiguration des Sedimentationsraums insgesamt und der einzelnen Teilbecken untereinander war, was für paläogeographisch-paläo tektonisclic Bedingungen herrschten und zu welchen lithologisch-faziellen Ausbildungen diese führten, bleibt weiteren Untersuchungen vorbehalten.

Karbon Unterkarbon B e s s e r als im P r ä d e v o n und D e v o n sind die regionalen lithologisch-faziellen Verhältnisse im U n t e r k a r b o n einschätzbar. Obgleich in den b e c k e n z e n t r a l gelegenen Bereichen der Nordostdeutschen S e n k e auch heute noch weiträumig K e n n t n i s l ü c k e n existieren, k a n n eine generelle Charakterisierung der u n t e r k a r b o n i s c h e n Entwicklung

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SCHMIDT U. a. / P r ä p e r m im Nord teil der D D R

einzelten Einlagerungen dezimetermächtiger Kalksteinbänkchen, die zum Hangenden hin in fossilreiche, typische Kohlenkalkfaunen enthaltende dunkelgraue Kalksteine übergehen. Im O b e r e n T o u r n a i (Tn 3, 100—300 m) wird die stärkste Absenkung erreicht. Kennzeichnend dafür sind Sideritkonkretionen führende schwarze Tonmergelsteine und Tonsteine, die neben Kohlenkalkfossilien auch kulmische Formen aufweisen. Vereinzelt kommen Tuffitlagen vor. Gegenüber diesen regional relativ konstanten Sedimentationsbedingungen traten im U n t e r e n V i s é verstärkt Faziesdifferenzierungen ein. Sie dokumentieren sich vor allem in raschen lithologischen Veränderungen, Mächtigkeitsschwankungen und intraformationellen Schichtlücken. So kommen innerhalb des Unteren Untervisé (V 1 a, 200 bis 600 m) dunkel- bis schwarzgraue Kalksteine sowie grauschwarze und schwarze Mergelsteine und Tonsteine vor, die in der Vertikalen wie in der Horizontalen häufig wechseln und deren Mächtigkeiten von Profil zu Profil variieren. Erst mit dem oberen Untervisé (V 1 b, 200 bis 250 m) kehrten wieder ausgeglichenere Verhältnisse zurück. Graue bis dunkelgraue Kalksteine, die im unteren Abschnitt mit Tonsteinen und Mergelsteinen wechsellagern, herrschen vor.

Lithologie

co

'/y/////-///.y A b b . 2. Normalprofil des K a r b o n s im nördlichen bereich (gegenwärtiger Kenntnisstand)

Festlands-

1 — Tonstein; 2 — Siltstein; 3 — Sandstein; 4 — Konglomerat; 5 — Kalkstein; 0 — Kalkmergelstein; 7 — Kohleführung

mit hinlänglicher Genauigkeit durchgeführt werden. Danach liegt — der jeweiligen geotektonischen Position entsprechend — im N (prävariszisches Vorland) Tafelausbildung, im S (Außenzonen des Variszikums) dagegen Geosynklinalfazies

vor

(vgl.

SCHMIDT &

FRANKE

1975)

(Abb. 2). Die Tafelausbildung im N wird durch kalkig-mergeligtonige Schelfsedimente mit artenreicher Makro- und Mikrofauna gekennzeichnet. Diese dem westeuropäischen „ K o h l e n k a l k " ähnliche Faziesfolge wurde auf Rügen in zahlreichen Bohrungen in Gesamtmächtigkeiten bis zu 2000 m nachgewiesen. Die reiche Fossilführung erlaubt genaue Datierungen und eine Gliederung in Stufen und Teilstufen. Durch eingehende Profilaufnahmen wurden darüber hinaus detaillierte lithostratigraphische Unterteilungen und Parallelisierungen ermöglicht (HOFFMANN, LINDERT, W E Y E R & ILLERS 1 9 7 5 ) .

Nach den Untersuchungen von LINDERT & ILLERS setzte sich die im höchsten Devon (Etroeungt) begonnene transgressive Entwicklungsetappe im U n t e r - und M i t t e l t o u r n a i (Tn 1 b bis Tn 2, 200 m) fort. Zur Ablagerung gelangten grauschwarze siltig-dolomitische Mergelsteine mit ver-

Das Maximum der unterkarbonischen Kalksedimentation wurde im Unteren M i t t e l v i s é (V 2 a, 200 bis 250 m) erreicht. Typisch ist eine nahezu reine, an Kohlenkalkfauna reiche diTnkelgraue Kalksteinfolge. Sie wird im Oberen Mittelvisé (V 2 b, 200 bis 400 m) von grauschwarzen Kalkmergelsteinen bis Tonmergelsteinen abgelöst. Die vorwiegend karbonatische Sedimentation des Mittelvisé hielt auf Rügen auch im O b e r v i s é noch weitgehend an. So ist im Unteren Obervisé (V 3 a, 100 m) ein ziemlich homogener hellgrauer Kalksteinkomplex entwickelt, der sich durch Algenreichtum und Kieselknollenführung auszeichnet. Im Mittleren Obervisé (V 3 b, > 300 m) folgen dunkelgraue Mergelsteine, die mit einem zum Hangenden zunehmenden Siltgehalt schon erste regressive Tendenzen aufweisen. Oberes Obervisé (V 3 c), auf Rügen wahrscheinlich primär vorhanden gewesen, fehlt infolge der in diesem Raum wirksam gewordenen präwestfalischen Erosionsvorgänge. I m Gebiet der Insel Hiddensee, teilweise auch im W e s t a b s c h n i t t von R ü g e n , zeigt insbesondere das Obervisé faziell stark von der „ N o r m a l a u s b i l d u n g " abweichende Züge (Gegensatz zwischen Rügenfazies und Hiddenseefazies). Kennzeichnend sind hier feinklastische sideritische Sedimente (schwarzgraue siltreiche Tonsteine bis Tonmergelsteine, vereinzelt mit K a l k - und K a l k mergellagen oder -knollen und geringmächtigen Feinsandeinschaltungen). Sie werden als annähernd N—S-streichende submarine Prodelta- bzw. Rinnenbildungen gedeutet, die den ansonsten offensichtlich mehr oder weniger einheitlich aufgeb a u t e n „ K o h l e n k a l k g ü r t e l " durchbrechen und erosiv über unterschiedliche E i n h e i t e n des unterkarbonischen K o h l e n k a l k s übergreifen. Neben dem erhöhten Anteil terrigener Sedimente sind gegenüber der Rügenfazies abweichende F a u n e n f ü h r u n g (sowohl K u l m - als auch p a r a u t o c h t h o n e Kohlenkalkfossilien), verringerte Mächtigkeiten, intraformationelle Schichtlücken u. a. typisch.

Im n ö r d l i c h e n F e s t l a n d s b e r e i c h wurden unterkarbonische Schichtfolgen bisher nur in unmittelbarer Küstennähe aufgeschlossen. Biostratigraphisch konnte der Bereich vom Oberen Obervisé bis zum Oberen Untervisé belegt werden, wobei jedoch Unteres Obervisé und Oberes Mittelvisé störungsbedingt ausfallen. Lithologisch setzt sich das Obervisé vorwiegend aus siltigen Tonsteinen mit Einlagerungen karbonatischer Feinsandsteine zusammen. Sowohl sedimentologisch als auch faunistisch (Posidonia becheri) sind „kulmische" Elemente kennzeichnend. Das

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SCHMIDT U. a. / P r ä p e r m i m N o r d teil der D D R

Mittelvisé besteht dagegen aus Kalksteinen bis Kalkmergelsteinen mit untergeordneten Zwischenschaltungen von Tonmergelsteinen. Lithologisch-faunistisch liegt hier typischer Kohlenkalk vor. Der Charakter des Ubergangs zwischen der Kohlenkalkausbildung im Liegenden und der kulmischen Entwicklung im Hangenden ist auf Grund der zwischen Mittlerem Obervisé und Unterem Mittelvisé auftretenden Störung nicht bekannt. Ob der „ k u l m i s c h " entwickelte obere Teil m i t der v o n N o r d hiddensee bekannten Faziesausbildung durch canyonartige R i n n e n s y s t e m e u n m i t t e l b a r in V e r b i n d u n g s t a n d u n d d a m i t als lediglich l o k a l e S o n d e r e n t w i c k l u n g innerhalb eines großflächigen, a u c h größere Teile des nördlichen F e s t l a n d s b e r e i c h s der D D R e i n n e h m e n d e n K o h l e n k a l k a r e a l s zu d e u t e n ist, oder ob liier bereits erste Anzeichen f ü r den allmählichen Ü b e r g a n g zur eigentlichen K u l m e n t w i c k l u n g der v a r i s z i s c h e n Außenzonen vorliegen, k a n n z u m g e g e n w ä r t i g e n Z e i t p u n k t noch nicht mit S i c h e r h e i t e n t s c h i e d e n werden.

Die im S ü d a b s c h n i t t der Nordostdeutschen Senke in mehreren Bohrungen nachgewiesene G e o s y n k l i n a l f a z i e s des Unterkarbons liegt als monotone Wechsellagerung von grauen bis dunkelgrauen Grauwacken bis Grauwackensandsteinen mit dunkel- bis schwarzgrauen Silt- und Tonsteinen vor

(SCHMIDT & F R A N K E

1975;

GLUSCHKO U. a .

1976). Lithologische Zusammensetzung, sedimentäre Zyklizität, gradierte Schichtung, turbiditische Sedimentstrukturen u. a. weisen auf ihren flyschoiden Charakter hin. Formationeil bilden diese noch in die variszische Faltung einbezogenen Serien einen vom höheren Visé bis ins tiefere Namur reichenden einheitlichen Komplex, der sich auf Grund der spärlichen Fossilführung sowie des Fehlens von Litholeithorizonten im allgemeinen nicht untergliedern läßt. Die Unterscheidung unter- von oberkarbonischen Anteilen ist daher — zumal verschieden tief reichende sekundäre Rotfärbungen unterhalb der Permbasis sowohl die lithofazielle Analyse als auch die faunistisch-floristische Auswertung zusätzlich erschweren — in der Regel problematisch. B i o s t r a t i g r a p h i s c l i sicher b e l e g t ist U n t e r k a r b o n bisher nur in der B o h r u n g O r a n i e n b u r g 1. In d ü n n e n T o n s t e i n l a g e n k o n n t e WEYER eine K u l m f a u n a des Oberen O b e r v i s é s (Goniatites granosus-Zone) nachweisen. In anderen Bohrungen (Brandenb u r g 1, R a g ö s e n 1) wird u n t e r k a r b o n i s c h e s Alter der a n g e t r o f fenen präpermisclien Schichtenfolgen nach Untersuchungen von MEISSNER d u r c h s i g n i f i k a n t e lithologische M e r k m a l e (petrog r a p h i s e h e r A u f b a u , K i e s e l s c h i e f e r l a g e n ) wahrscheinlich gem a c h t . U n t e r U m s t ä n d e n h a n d e l t es sich hierbei bereits u m tiefere H o r i z o n t e (Beziehung zum Gommernquarzit der ,,Pericyclu.'i"-St\iie bzw. z u m kiesels'chieferführenden u n t e r e n Kulm). Die U n s i c h e r h e i t e n in der s t r a t i g r a p h i s c h e n A b g r e n z u n g zwischen U n t e r - u n d O b e r k a r b o n m a c h e n e x a k t e M ä c h t i g k e i t s a n g a b e n u n m ö g l i c h . H i n z u k o m m t , d a ß infolge des d u r c h die F a l t u n g h e r v o r g e r u f e n e n unterschiedlichen S c h i c h t e i n f a l l e n s die w a h r e M ä c h t i g k e i t der e r b o h r t e n F o l g e n nur n ä h e r u n g s weise r e k o n s t r u i e r t w e r d e n k a n n . A u c h S c h i c h t w i e d e r h o l u n g e n , v e r u r s a c h t d u r c h s t ä r k e r v e r e n g t e F a l t e n sowie d u r c h S t ö r u n g e n , komplizieren das Bild. Nach gegenwärtigem Kenntnisstand m u ß f ü r d e n F l y s c h k o m p l e x m i t W e r t e n v o n generell ü b e r 500 bis 700 m g e r e c h n e t werden.

Im Z e n t r a l t e i l der Nordostdeutschen Senke wurde das Unterkarbon noch nicht erbohrt. Hier sind die entsprechenden Serien in Teufen von 6000 bis 9000 m zu erwarten. Zieht man Analogievergleiche zu den besser erschlossenen Räumen im W (Gebiet nördlich des Rheinischen Schiefergebirges, Bohrungen Münsterland 1 und Versmold 1), wären zwischen dem flyschoiden Kulm im S und dem Kohlenkalk im N geringmächtige tonig-kieselige Ablagerungen eines relativ homogenen Stillwasserbeckens zu erwarten. Wie die Verhältnisse in den ähnliche paläotektonische Position aufweisenden Gebieten im E bzw. S E (tieferer 2

Angewandte Geologie, Heft 11/77

Untergrund des Miechow-Trogs und der Karpatenvorsenlce) zeigen, kann der Übergang von der Geosynklinal- zur Tafelausbildung jedoch auch durch stärkere Gliederung des Sedimentationsraums in schmale Tröge mit klastischen Kulmfolgen und zwischengelagerten Schwellen mit Karbonatentwicklung charakterisiert sein. Eine Entscheidung darüber, welche dieser möglichen Ausbildungen für die tief versenkten Bereiche im Nordteil der D D R am wahrscheinlichsten ist, kann vorerst noch nicht getroffen werden. Oberkarbon

Analog den Verhältnissen im Unterkarbon gehören auch die Ablagerungen des Oberkarbons zwei geotektonisch unterschiedlichen Einheiten an. Im S liegen sie in flyschoider Geosynklinalfazies vor und sind der Außenzone des variszischen Orogens zuzuordnen. Nach gegenwärtigem Kenntnisstand umfassen sie lediglich Schichtenfolgen des Namur A. Im N sind sie als .Tafeldeckgebirge entwickelt und gehören zum prävariszischen Vorland. Stratigraphisch reicht das bisher nachgewiesene Profil vom Mittleren Namur bis zum Stefan. Auf G r u n d des t e u f e n a b h ä n g i g variierenden A u f s c h l u ß g r a d s e x i s t i e r t ein regional unterschiedlicher K e n n t n i s s t a n d . D u r c h B o h r a u f s c h l ü s s e a m b e s t e n u n t e r s u c h t ist der R a u m der Inseln R ü g e n u n d H i d d e n s e e sowie d a s a n g r e n z e n d e k ü s t e n n a h e F e s t l a n d (Scholle v o n G r i m m e n ) . Zahlreiche B o h r u n g e n w u r d e n a u c h a m S ü d r a n d der N o r d o s t d e u t s c h e n S e n k e , i m Verbreit u n g s g e b i e t der g e f a l t e t e n m o n o t o n e n N a m u r A - F o l g e n niederg e b r a c h t . D e m g e g e n ü b e r weist der f l ä c h e n m ä ß i g r e l a t i v große b e c k c n z e n t r a l gelegene B e r e i c h d a z w i s c h e n (Schollen v o n D e m m i n u n d N e u b r a n d e n b u r g , Großscholle von P a r c h i m ) einen sehr geringen E r f o r s c h u n g s g r a d a u f .

Die in den bisherigen Aufschlüssen nachgewiesenen lithologisch-faziellen Verhältnisse lassen erkennen, daß der gesamte Nordteil der D D R während des Oberkarbons paläogeographisch-paläotektonisch Teilglied eines größeren Sedimentationsbeckens darstellte, daß von den Britischen Inseln im W bis in die südwestlichen Teile der U d S S R im E

r e i c h t e (SCHMIDT & K R U L L 1 9 7 8 ) . W ä h r e n d i m

groß-

regionalen Bild in dieser Hinsicht wesentliche Gemeinsamkeiten festgestellt werden können, sind aus der lokalen Analyse jedoch nicht unbedeutende Differenzierungen erkennbar. Daraus ergibt sich eine gewisse Eigenständigkeit der Oberkarbonentwicklung im Nordteil der D D R mit spezifischen Besonderheiten in der paläogeographischen Stellung, der lithologischen Ausbildung sowie den Mächtigkeitsverhältnissen. L i t h o l o g i s c h setzt sich die G e s a m t f o l g e a u s einer zyklisch bis rhythmisch aufgebauten Wechsellagerung von Sandsteinen, Siltsteinen uud Tonsteinen mit geringmächtigen Einschaltung e n v o n K o n g l o m e r a t e n , K a o l i n - K o h l e n t o n s t e i n l a g e n , einzelnen K o h l e f l ö z c h e n , k a r b o n a t f ü h r e n d e n S c h i c h t e n sowie t u f f i t i s c h e n H o r i z o n t e n z u s a m m e n . K e n n z e i c h n e n d ist, d a ß die tieferen Prot'ilteile ( N a m u r bis u n t e r e s W e s t f a l C) g r a u bis g r a u s c h w a r z (Graue F o l g e ) , die höheren A b s c h n i t t e (oberes W e s t f a l C bis S t e f a n ) d a g e g e n ü b e r w i e g e n d r o t b r a u n ( R o t e Folge) g e f ä r b t sind. Die F l ö z f ü h r u n g ist — verglichen mit a n d e r e n G e b i e t e n der e u r o p ä i s c h e n O b e r k a r b o n r a n d s e n k c — nur gering. Sie konzent r i e r t sich auf d a s W e s t f a l B ( H a u p t f l ö z z o n e der L o h m e r Schichten) sowie lokal ( k ü s t e n n a h e s Gebiet) auf d a s N a m u r B . S p ä r liche K o h l e a n z e i c h e n weisen noch d a s W e s t f a l C (unterer Teil) u n d d a s W e s t f a l A a u f . H ö h e r e s W e s t f a l sowie S t e f a n sind i m wesentlichen flözfrei. Als A u s d r u c k s t ä n d i g wechselnder S e d i m e n t a t i o n s b e d i n g u n g e n erfolgte eine p a l ä o g e o g r a p h i s c h - f a z i e l l e D i f f e r e n z i e r u n g in der W e i s e , daß die a n f a n g s m a r i n e n V e r h ä l t n i s s e i m Z u g der n a c h N , d. h. v o r l a n d w ä r t s gerichteten A u f f a l t u n g des v a r i s z i s c h e n G e b i r g e s u n d den d a m i t in V e r b i n d u n g s t e h e n d e n H e r a u s h e b u n g e n u n d ü b e r r e g i o n a l e n Meeresregressionen z u n e h m e n d d u r c h terrestrische E i n f l ü s s e v e r d r ä n g t w u r d e n . So herrscht

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 2 3 ( 1 9 7 7 ) , H e f t 11

SCHMIDT u. a. / Präperm im Nord teil der D D R

546 im noch in die Faltung einbezogenen Südabschniu der Nordostdcutschen Senke im Namur A in Fortentwicklung der unterkarbonischen Flyschetappe noch rein marines Milieu vor. Bereits im Namur B treten jedoch erste Verlandungserscheinungen auf, angezeigt durch Kohleflözchcn, Wurzelböden und andere Kriterien. Das tiefere Westfal ist als Ubergangsstadium von den küstennahen paralischen zu mehr limnisch-fluviatilen Bildungen gekennzeichnet. Die letzte deutliche, faunis tisch exakt nachweisbare marine Ingression erfolgte mit dem Ägirhorizont an der Basis von Westfal C, Das liefere Westfal C/D ist vorwiegend limnisch-fluviatil, das höhere Westfal C/D und das Stefa^i fast ausschließlich scmiarid-kontinental entwickelt. Aus der V e r b r e i t u n g der einzelnen S t u f e n u n d Teilstufen des O b e r k a r b o n s sowie d e n diesen z u z u o r d n e n d e n Mächtigk e i t e n ist ein W a n d e r n der S e d i m e n t a t i o n v o n S (orogenw ä r t i g e r Teil der R a n d s e n k e , eigentliche S a u m s e n k e ) n a c h N ( v o r l a n d w ä r t i g e r Teil der R a n d s e n k e , e p i k o n t i n e n t a l e Region) abzuleiten. Während im Namur das Beckenzentrum wahrscheinlich im Raum Ludwigslust — Plau — Neubrandenburg zu suchen ist, lag es im Westfal A/B etwa auf der Linie Schwerin—Güstrow— Demmin, im Westfal C/D an der nördlichen Festlandsküste (Warnemünde — Darß—Stralsund) und im Stefan im Gebiet von Südrügen. Das Streichen der Trogachsen ist im W wahrscheinlich SW—NE, weiter östlich mehr W - E . NW—SERichtungen scheinen im Bereich des Strelasunds von Bedeutung zu sein. Sedimentliefergebiete waren das variszisclie Orogen im S und der Fennosarmatische Kontinent im N. Eine durchgehende Gliederung ist nur auf lithostratigrapliiseher Grundlage

möglich.

HIRSCHMANN,

HOTH

&

KLEBER

(1975)

schieden auf Rügen —Hiddensee nach der Sedimentationsrhythmik sowie vereinzelt auftretenden Litholeithorizonten drei Großzyklen mit insgesamt neun Schichteinheiten aus: Hiddenseeschichten (höheres Westfal A), Wieker und Lohmer Schichten (Westfal B), Untere und Obere Jasmunder Schichten (Westfal C), Dornbuschschichten (Westfal D), Trenter, Rambiner und Mönchguter Schichten (hohes Westfal D, Stefan, eventuell basales Autun). Diese Gliederung läßt sich auf die nördlichen Festlandsbereiche übertragen und zum Liegenden hin (tieferes Westfal A, Namur) erweitern. Für die Parallelisierung dieser Lithoeinheiten mit der internationalen Standardskala sind marine und brackische Einschaltungen innerhalb der paralischen Serien (Namur B, Westfal A/B, Basis Westfal C) sowie Horizonte mit Makro- und Mikroflorenführung (Namur, Westfal A bis C) von Bedeutung. Jüngste biostratigraphische Zeitmarken bilden Pecopteris integra SCHIMPER aus den Trenter Schichten Mittelrügens sowie Walchienfundc aus Äquivalenten der Rambmcr Schichten im nördlichen Festlandsbereich. Schichtenfolgen

des

Namurs

in T a f e l d e c k g e b i r g s e n t w i c k l u n g liegen bisher n u r aus zwei B o h r u n g e n im k ü s t e n n a h e n F e s t l a n d s b e r e i c h sowie einem A u f s c h l u ß im Z e n t r a l t e i l der Senke vor. B i o s t r a t i g r a p h i s c h belegt sind N a m u r B (Marsdenian u n d K i n d e r s c o u t i a n ) , der N a m u r A / B - G r e n z b e r e i c h ( K i n d e r s c o u t i a n / A l p o r t i a n ) sowie fragliches höchstes N a m u r A (vgl. SCHMIDT & FRANKE 1979). T r o t z teilweise d u r c h g e h e n d e r Profile w u r d e n bisher weder N a m u r C noch der H a u p t t e i l des N a m u r A a n g e t r o f f e n . O b hier p r i m ä r e s Fehlen, i n t r a oberkarbonische Erosionsdiskordanzen oder störungsb e d i n g t e r Ausfall vorliegen, l ä ß t sich n i c h t sicher entscheiden. Lithologisch setzt sich das 550 bis 600 m mächtige Namur B (einschließlich der basalen Ubergangsschichten zum Namur A) aus einer Wechsellagerung von schwarzgrauen bis schwarzen, oft Pyrit führenden Tonsteinen, grauen bis dunkelgrauen Siltsteinen sowie grauen, vereinzelt Konglomcratlagon enthaltenden Sandsteinen zusammen. Eine Kohleführung (dmmächtige Flözchen) tritt im unteren Teil des Kinderscoutian der beckenrandnph gelegenen Bereiche auf. Stratigraphisch wichtig sind brackische und insbesondere marine Horizonte. Sie führen Büinguites bilinguis (SALTER), Heticuloceras cf. reticulatum Vallites

1979).

(PHILLIPS), Reticuloceras subreticulatum (FOORD), henkei ( H . SCHMIDT) u n d a n d e r e F o r m e n ( v g l . W E Y E R ,

Das noch in die variszisclie F a l t u n g einbezogene N a m u r A a m S ü d r a n d der S e n k u n g s z o n e e n t w i c k e l t e sich k o n t i nuierlich, ohne e r k e n n b a r e n lithologischen Wechsel, aus d e n flyschoiden Grauwacke-Siltstein-Tonstein-Wechsell a g e r u n g e n des h ö h e r e n U n t e r k a r b o n s . F o s s i l m ä ß i g e x a k t e D a t i e r u n g e n liegen n u r aus U b e r t a g e a u f s c h l ü s s e n i m Gebiet des F l e c h t i n g e r H ö h e n z u g s v o r (WEYER 1975). In Analogie z u r d o r t i g e n A u s b i l d u n g w e r d e n die in B o h r u n gen der A l t m a r k u n d N o r d b r a n d e n b u r g s a n g e t r o f f e n e n p r ä p e r m i s c h e n G r a u w a c k e n , G r a u w a c k e n s a n d s t e i n e , Siltsteine u n d T o n s t e i n e (vgl. GLUSCHKO, DIKENSTEJN, SCHMIDT & GOLDBECHER 1976) m i t V o r b e h a l t e n ebenfalls ins N a m u r A gestellt. Die regionalgeologische P o s i t i o n dieser Aufschlüsse, ihre t e k t o n i s c h e Stellung sowie einige lithologisch-petrographische und paläontologische Kriterien r e c h t f e r t i g e n diese E i n s t u f u n g . Die Verbreitungsgrenzen des Namurs sind nicht exakt faßbar. Als südliche Begrenzung des flyschoiden Namur A wird eine Linie vom nordwestlichen Oberharz über den Südostabschnitt des Flechtinger Höhenzugs, Brandenburg, Oranienburg (nördlich von Berlin) nach Frankfurt/Oder angenommen. Namur B und Namur C (?) wären entsprechend der vorlandwärtigcn Verlagerung der Sedimentationströge weiter nördlich, etwa im Raum Stendal —Eberswalde, zu erwarten, sind heute jedoch durch hochoberkarbonische Hebungsvorgänge weitgehend erodiert. Im N rücken die Grenzen der einzelnen Namurstufen offensichtlich wesentlich enger zusammen. Nach gegenwärtigem Aufschlußstand (Fehlen auf Mittelrügen, Nachweis im küstennahen Raum des Festlands) sind sie auf Südrügen sowie in den westlich bzw. östlich angrenzenden Aquatorialbereichen der Ostsee zu suchen. Das Westfal

A

ist in a n n ä h e r n d v o l l s t ä n d i g e r E n t w i c k l u n g bisher n u r v o m nördlichen F e s t l a n d b e k a n n t . E s b e s t e h t a u s d u n k e l bis s c h w a r z g r a u e n T o n s t e i n e n , die zu v a r i i e r e n d e n A n t e i l e n m i t g r a u e n , teilweise a u c h g r ü n l i c h g r a u e n Silt- u n d S a n d s t e i n k o m p l e x e n wechsellagern. Die K o h l e f ü h r u n g ist im allgemeinen n u r gering (einzelne, m a x i m a l 0,4 m m ä c h t i g e Flözchen). Marine bzw. b r a c k i s c h e H o r i z o n t e k o m m e n vor, t r e t e n aber a n H ä u f i g k e i t g e g e n ü b e r d e n V e r h ä l t n i s s e n im N a m u r z u r ü c k . F ü r die G r o b k o r r e l a t i o n sind k o n g l o m e r a t f ü h r e n d e Folgen in d e n H a n g e n d a b s c h n i t t e n ( H i d d e n s e e s c h i c h t e n ) v o n B e d e u t u n g . Die s t r a t i g r a p h i s c h e E i n s t u f u n g erfolgt v o r allem n a c h Makrou n d Mikrofloren (DABER 1963, 1969; DÖRING 1975). Die Mächtigkeiten erreichen in den Aufschlüssen des nördlichen Festlands Werte zwischen 500 und 600 m. Auf MittclrügenNordhiddensec greift die Sedimentation erst im höheren Westfal A über, so daß hier nur maximal 60 m erreicht werden. Das Westfal

B

b e g i n n t im allgemeinen m i t einer g r a u bis g r a u s c h w a r z gefärbten siltsteinreichen Tonstein-Sandstein-Wechsell a g e r u n g (Wieker Schichten), der sich z u m H a n g e n d e n h i n eine s a n d s t e i n ä r m e r e P a r t i e v o n T o n s t e i n e n u n d Siltsteinen ( L o h m e r Schichten) a n s c h l i e ß t . B e m e r k e n s w e r t ist eine v e r s t ä r k t e K o h l e f ü h r u n g . Auf R ü g e n k o n n t e n bisher 8, auf d e m F e s t l a n d bis zu 14 Einzelflözchen m i t M a x i m a l m ä c h t i g k e i t e n v o n 0,8 bis 1,2 m festgestellt w e r d e n . Lithologische B e s o n d e r h e i t e n stellen sideritische u n d kalzitische H o r i z o n t e d a r . B i o s t r a t i g r a p h i s c h wichtig sind w i e d e r u m Makro- u n d Mikrofloren. F ü r die Parallelisierung der O b e r k a r b o n p r o f i l e R ü g e n s m i t d e n e n des F e s t l a n d s b i e t e n sich d a r ü b e r h i n a u s zwei B r a c k w a s s e r h o r i z o n t e der W i e k e r S c h i c h t e n an. Mit dem Westfal B erreicht der oberkarbonische Ablagerungsraum in nördlicher Richtung seine größte Ausdehnung. Bis auf Nordrügen war das gesamte Gebiet von Rügen — Hiddensee

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11 SCHMIDT U. a. / Präperm im Nordteil der DDR in die Sedimentation einbezogen. Die Mächtigkeiten betragen hier 80 bis 1 1 0 m , weiter südlich (Barth 1, Greifwald 1 u . a . ) bis zu 210 m. Für das Westfal

C

ist eine t o n s t e i n r e i c h e W e c h s e l l a g e r u n g v o n S a n d s t e i n e n , Siltsteinen u n d T o n s t e i n e n k e n n z e i c h n e n d , die in i h r e m u n t e r e n Profilteil ( U n t e r e J a s m u n d e r Schichten) n o c h ü b e r w i e g e n d g r a u , in d e n oberen A b s c h n i t t e n (Obere J a s m u n d e r Schichten) d a g e g e n z u m g r ö ß t e n Teil r o t b r a u n bis b r a u n g e f ä r b t ist ( Ü b e r g a n g G r a u e F o l g e / R o t e Folge, s o g e n a n n t e „ U b e r g a n g s f o l g e " ) . B e m e r k e n s w e r t ist, d a ß v o n R ü g e n in R i c h t u n g auf das F e s t l a n d der S a n d a n t e i l auf K o s t e n der Silt- u n d T o n k o m p o n e n t e z u n i m m t . D a r ü b e r h i n a u s sind geringe K o h l e f ü h r u n g , einzelne Geröllh o r i z o n t e , t u f f i t i s c h e (?) B i l d u n g e n , eine auf R ü g e n bes c h r ä n k t e S i d e r i t f ü h r u n g sowie s c h w a c h e K a l k g e h a l t e in d e n T o n s t e i n e n b e s o n d e r s zu e r w ä h n e n . Die Untergrenze von Westfal C ist mit dem Äquivalent des marinen Ägirhorizonts exakt faßbar. Dieser Horizont konnte in den Profilen Rügens mehrfach nachgewiesen werden. Auf dem Festland fehlt bislang der faunistisehe Beleg. Hier gelang die Parallelisierung auf lithologischem Weg (karbonatführende Tonsteinlagen) sowie mit Hilfe biostratigraphischer Kriterien (relativ reiche Pflanzen- und Sporenführung mit Westfal Bund Westfal C-Formen in den Liegend- bzw. Hangendschichten) . Die Mächtigkeiten des Westfal C erreichen auf Rügen —Hiddensee 240 bis 360 m, auf dem Festland 470 bis 660 m. Das Mächtigkeitsmaximum liegt nach gegenwärtigem Kenntnisstand im Bereich des Darß (Bohrung Prerow 1). Das Westfal D beginnt mit einem 35 bis 70 m mächtigen Sandsteinkomplex (Dornbuschsandstein), der auf Grund seiner regional über größere Entfernung verfolgbaren charakteristischen Ausbildung einen wichtigen Leithorizont darstellt. Er geht zum Hangenden hin in stärker siltig-tonige Serien (rotbraune bis braune, selten auch noch graue Sands tein-SiltsteinTonstein-Wechsellagerung der Dornbusch-Schichten) über, die ihrerseits von einer teilweise karbonatführenden Folge von Sandsteinen, Siltsteinen und Tonsteinen (Trenter Schichten) überlagert wird. Faziell von Bedeutung ist, daß innerhalb der Dornbusch-Schichten auf Mittelrügen letzte Anzeichen geringmächtiger Kohleflözchen (Ende der flözbildenden Prozesse auf dem Festland bereits in den Oberen Jasmunder Schichten) sowie in den Trenter Schichten noch Hinweise auf kurzzeitige marine Einflüsse (cf. Ophthalmichnium ophthalmoides, Foraminiferen) auftreten. Paläontologische Belege für eine biostratigraphische Einstufung sind selten. In den Trenter Schichten Rügens (Bohrung Trent 1) wurde Pecopleris integra (hohes Westfal C bis Westfal D/Stefan) nachgewiesen. Auch scheinen die Funde von Sphenophyllum emarginatum in den Dornbusch- und Trenter Schichten sowie eine Sporengesellschaft mit Vestipora fenestrata in den Basisbereichen des Dornbuschsandsteins (DÖRING) auf Westfal D-Alter hinzuweisen. Schließlich kann aus der Lage im Profil oberhalb der Westfal C-Floren führenden Oberen Jasmunder Schichten auf Westfal D geschlossen werden. Damit dürfte eine annähernd kontinuierliche Abfolge Westfal C—Westfal D heute weitgehend gesichert sein. Die M ä c h t i g k e i t des W e s t f a l s D w ü r d e auf R ü g e n 260 bis 330 m , auf d e m F e s t l a n d ca. 280 bis 420 m b e t r a g e n . Stefan Als j ü n g s t e E i n h e i t e n des O b e r k a r b o n s w u r d e n v o n HIKSCHMANN, HOTH & KLEBER (1975) die R a m b i n e r S c h i c h t e n ( W e c h s e l l a g e r u n g v o r w i e g e n d r o t b r a u n e r S a n d - , Silt- u n d T o n s t e i n e ) u n d die M ö n c h g u t e r Schichten ( k o n g l o m e r a t f ü h r e n d e S a n d s t e i n - T o n s t e i n - W e c h s e l f o l g e ) ausgeschieden. I h r e Z u o r d n u n g z u m S t e f a n b a s i e r t auf W a l c h i e n f u n d e n in d e n R a m b i n e r S c h i c h t e n der B o h r u n g e n Greifswald 1 u n d R i c h t e n b e r g 4 sowie auf der P o s i t i o n im Liegenden der Autunvulkanite. 9*

547 Beide Kriterien sind allerdings nicht restlos beweiskräftig. Zum einen treten nach neueren Untersuchungsergebnissen walchienähnliche Blattreste vereinzelt bereits in wesentlich älteren Schichtfolgen (Westfal B Englands, vgl. SCOTT 1975) auf, zum anderen ist die Gleichsetzung der Untergrenze des Vulkanitkomplexes mit der Basis des Perms lediglich eine aus praktischen Erwägungen heraus getroffene Konvention. Die Mächtigkeiten von Rambiner und Mönchguter Schichten liegen auf Rügen bei 250 bis 310 m, im Festlandsbereich bei 460 bis 480 m. Lokal (•/.. B. R a u m Richtenberg) sind beide Schichtglieder vollständig erodiert bzw. in ihren oberen Profilabschnitten gekappt. Auch zwischen Rambiner und Mönchguter Schichten bzw. innerhalb der Mönchguter Schichten sind Erosionsdiskordanzen an der Basis der Konglomeratfolgen nicht auszuschließen. Vielleicht liegt die Karbon/Permgrenze in diesem Niveau, so daß die heute noch generell als Stefan ausgewiesenen Hangendabschnitte der Mönchguter Schichten in das tiefste Au tun zu stellen wären. T r o t z des in d e n l e t z t e n 10 bis 15 J a h r e n e r r e i c h t e n b e d e u t e n d e n K e n n t n i s f o r t s c h r i t t s bleiben zahlreiche F r a g e n der lithologisch-faziellen A u s b i l d u n g des P r ä p e r m s i m N o r d t e i l d e r D D R n a c h wie vor u n g e k l ä r t . Dies t r i f f t regional v o r allem f ü r die tief v e r s e n k t e n b e c k e n z e n t r a l gelegenen Bereiche, s t r a t i g r a p h i s c h i n s b e s o n d e r e f ü r die älteren, p r ä k a r b o n i s c h e n E i n h e i t e n zu. D u r c h zielgerichtete F o r s c h u n g s a r b e i t e n w e r d e n j e d o c h a u c h in d e n F o l g e j a h r e n unsere K e n n t n i s s e ü b e r d e n T i e f e n b a u der N o r d o s t d e u t s c h e n Senke k o n t i n u i e r l i c h e r w e i t e r t u n d d a m i t die h e u t e noch o f f e n e n P r o b l e m e einer K l ä r u n g schrittweise n ä h e r g e b r a c h t werden.

Zusammeniassung Durch zahlreiche Tiefbohraufschlüsse wurde der Kenntnisstand über die lithologiscli-fazielle Ausbildung des Präperms im Nordteil der D D R in den letzten 15 Jahren beträchtlich erweitert. Die ältesten Schichtenfolgen, die bisher nachgewiesen wurden, gehören dem Ordovizium an ( > 1500 m). Sie werden diskordant (kaledonische Schichtlücke) von den vorwiegend kontinental entwickelten Serien des Old Red (hohes Unterdevon und Mitteldevon, bis 1 800 m) überlagert. Ihnen folgen, beginnend mit der Givettransgression, marine mergelig-karbonatisch-tonige Sedimente (hohes Mitteldevon und Frasnes, bis 1600 m). Nach kurzzeitiger Regression im Famenne (50 bis 130 m dolomltisch-mergelig-sandige Gesteine) kam es, eingeleitet bereits im Etroeungt, zur Bildung des unterkarbonischen ,,Kohlenkalks" und seiner Äquivalente (bis 2000 m vorwiegend mergelig-kalkige Schichten). Mit den im Zuge der variszischen tektogenetischen Bewegungen erfolgten regionalen Heraushebungen und Regressionen gelangten in zeitlich-räumlicher Aufeinanderfolge marine (Namur A, > 700 m), paralische (Namur B—Westfal B, 160—1300 m) und kontinentale Serien (Westfal C—Stefan, 950—1600 m) zur Ablagerung.

Pe3H)Me MHOrOIHCJieHHblMH rjiyÖOKHMH CKBamHHaMH CTaJIO BO3M0JKH0 B npoiiienuiHx 15 aeT 3naHHTejjbHO pacnmpHTb ypoBeHb 3HaHHH o JiHTOJiorH'iecKo-iJiaqHaJibHOM 06pa30BaHra nonepMH B ceBepHoft nacTH F f l P . ffpeBHettmae, no CHX nop p;oKa3aHHi>ie c e p r a nnacTOB OTHOCHTCH K opaoBHuy (1500 M). OHH necorjtacHO ixepeKpbiTM (KajleßOHCKnii nepeptra) npeHMymecTBeHHO TeppnreHHO PEL3BHTBIMH cepusMH Onbn PAAA (ßepxoBBe HHHTHERO AEBOHA H CPEFLHHFT AEBOH, FLO 1 8 0 0 M).

Ha

HHX

caenywT, HaqHHan c TpaHcrpeccaeß jKHBeTa, MopcKHe MeprejiHCTo-KapßonaTHo-rjiHHHCTHe oTnoJKeHHH (BepxoBbe cpeHHero IIEBOHA H ijppaHCKoro, RO 1600 M). ü o e a e KopoTKOBpeMeHHOM p e r p e c c r a B aMeHCKOM Bene (50—130 M NOJIOMHTOBO-MepreilHCTO-neciaHHbie nopoflbi) npoHCxoamlocb, HalMHaH yj«e B BTpaHHte, K 06pa30BaHHK> HHJKHE-KaMeHHoyronbHoro „ y r o a b noro ii3BecTHHKa" H ero aKBHBajieHTOB (HO 2000 M npeimymecTBeHHO MepreKHCTO-H3BecTKOBBie nnacTw). B xone BapticijHtöcKHX TeKToreneTimecKHX HBHJKeHiiä nponcxo^HKo p e r a o HanbHbie noflHHMaHHH H OTtforajlHCb perpeccHH B BpeMeHHOnpocTpaHCTBeHHOit nocjiefl;oBaTejibHocTH B BUßE MopcKnx

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

548 (HäMiop

JÜDIN U. a. / Erdöl- und Erdgasliöffigkcit miogeosynklinaler Zonen A,

700

M),

napajinqecKHX

1 6 0 — 1 3 0 0 M) H TeppwreHHBix

9 5 0 - 1 6 0 0 m).

cepufi

(naMiop B-BecTiJ)aJlb B ,

(BecTiiant B-CTeAan,

Summary As a result of numerous deep-boring exposures the state of knowledge of the lithological-facial development of the PrePennian in the north of the G . D . R . has considerably been extended in the p a s t 15 years. The oldest successions of beds so far demonstrated pertain to the Ordovician ( > 1,500 m.) They arc unconi'ormably (Caledonian stratigraphical break) overlain by mainly continentally developed Old R e d series (high Lower Devonian and Middle Devonian, up to 1,800 m), and are followed, beginning with the Givetian transgression, by marine marly-carbonate-argillaceous sediments (high Middle Devonian and Frasnian, up to 1,600 m). After a shorttime regression in the Famennian (50 to 130 m of dolomiticmarly-sandy rocks), and already initiated during the Etroeungtian, the Lower CarboniEerous " K o h l e n k a l k " and its equivalents (up to 2,000 m mainly marly-liiny beds) were formed. With regional uplifts and regressions taking place in the course of Variscan tectogenetic movements marine scries (Namurian A, > 700 m), paralic ones (Namurian B to Westphalian B, 160 to 1,300 m), and continental ones (Westphalian C to Stephanian, 950 to 1,600 m) were successively deposited.

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Zur Erdöl- und Erdgashöffigkeit der miogeosynklinalen Zonen von Faltungsgebieten J U D I N , G . T . , U d S S R ; KATZUNG, G . , B e r l i n ; SOLOWJOW, B . A . ; TSCHERNISCHOW, S . M . , U d S S R

Bis in die jüngste Zeit ist den miogeosynklinalen Zonen von Faltungsgebieten hinsichtlich ihrer Erdöl- und Erdgaspcrspektivität wenig Aufmerksamkeit geschenkt worden. Die bisher erzielten Ergebnisse von Such- und Erkundungsarbeiten bezeugen jedoch, daß sie für die Suche von Erdöl- und Erdgaslagerstätten interessant sein können. Im Unterschied zu den zentralen Teilen der Faltungsgebicte sind sie durch geringere tektonische Beanspruchung der Gesteine, keine oder relativ schwachc magmatische Aktivitäten und das Auftreten von solchen Ablagerungen gekennzeichnet, die denen der Vorsenken und Tafeln weitgehend gleichen. Trotz übereinstimmender Formierungsbedingungen weisen sowohl altersgleiche als auch vor allem altersverschiedcne miogcosynklinalc Zonen abweichende Züge im A u f b a u auf. Diese wie auch die ErdölErdgasfülirung werden im folgenden anhand einiger ausgewählter, durch langjährige Untersuchungen und umfangreiche Publikationen hinreichend bekannter Beispiele erläutert. Dazu gehören die paläozoische Miogcosynklinale an der Westflanke des Südurals, die hinsichtlich ihrer regional-tektonischen Position besonders interessante Miogcosynklinale a m Nordrand des Donbass und die alpidische Miogeosynklinale des nordwestlichen K a u k a s u s .

n o r i u m s e i n g e n o m m e n , die a u s A b l a g e r u n g e n des D e v o n s u n d ä l t e r e n P a l ä o z o i k u m s b z w . des P r ä k a m b r i u m s a u f g e b a u t sind. A n diese t e k t o n i s c h e n E i n h e i t e n schließt w e s t w ä r t s ein s c h m a l e r S t r e i f e n m i t z u t a g e a u s s t r e i c h e n d e m K a r b o n u n d U n t e r p e r m sowie u n t e r g e o r d n e t ä l t e r e m P a l ä o z o i k u m u n d O b e r e m W e n d i u m a n , welcher ein S y s t e m sog e n a n n t e r V o r f a l t e n b i l d e t . F r ü h e r w u r d e diese V o r f a l t e n z o n e als G r e n z e z w i s c h e n der U r a l v o r s e n k e u n d d e m gefalteten Ural angesehen. Durch den Nachweis schuppena r t i g e r Ü b e r s c h i e b u n g e n a n der W e s t f l a n k e d e s U r a l s u n d der f ü r R a n d s e r i k e n c h a r a k t e r i s t i s c h e n F o r m a t i o n e n u n t e r d e m t e k t o g e n e n K o m p l e x der V o r f a l t e n wird g e g e n w ä r t i g die V o r f a l t e n z o n e v o n der M e h r z a h l der B e a r b e i t e r z u m i n n e r e n Teil der V o r s e n k e g e r e c h n e t , o b w o h l auf G r u n d des a l l o c h t h o n e n , d e c k e n a r t i g e n B a u s dieser Zone u n d des f l i e ß e n d e n Ü b e r g a n g s n a c h E ein u n m i t t e l b a r e r Zus a m m e n h a n g m i t den S t r u k t u r e n a n der g e f a l t e t e n W e s t f l a n k e des S ü d u r a l s b e s t e h t .

Wcstflankc des Südurals

Die Vorfaltenzonc

D i e s e F a l t u n g s z o n e liegt z w i s c h e n der U r a l v o r s e n k e i m W u n d d e m U r a l t a u a n t i k l i n o r i u m i m E ( A b b . 1). D e r innere B e r e i c h d e r s e l b e n wird v o m S i l a i r s y n k l i n o r i u m u n d d e m s ü d l i c h e n Teil des B a s c h k i r i s c h e n M e g a a n t i k l i -

i s t d u r c h einen u n t e r s c h i e d l i c h e n B a u des n ö r d l i c h e n u n d s ü d l i c h e n T e i l s g e k e n n z e i c h n e t . Die G r e n z e v e r l ä u f t auf der H ö h e des p e r i k l i n a l e n A b s c h l u s s e s d e s B a s c h k i r i s c h e n M e g a a n t i k l i n o r i u m s , wo g r o ß e Ü b e r s c h i e b u n g e n a u s g e b i l d e t sind u n d ein F a z i e s w e c h s e l in d e n A b l a g e r u n g e n des oberen P a l ä o z o i k u m s erfolgt.

Eingang des Manuskripts in der Hedaktion: 18. 4. 1977.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

549

JÜDIN u. a. / Erilöl- und Erdgashöffigkeit mioguosynklinaler Zonen

keit und Lithologie weitgehend dem in der Vorsenke und auf der westlich anschließenden Osteuropäischen Tafel. Die S t r u k t u r e n besitzen unterschiedliche F o r m e n . I m E sind schmale (3 bis 4 k m ) , linear gestreckte (20 bis 4 0 k m ) Antiklinalen m i t Amplituden bis zu 7 0 0 m entwickelt. Die F a l t e n h a b e n einen a s y m m e t r i s c h e n B a u m i t steileren W e s t s c h e n k e l n und sind t e k t o n i s c h gestört. I m W überwiegen lineare F a l t e n und B r a c h y a n t i k l i n a l e n m i t geringeren Dimensionen (Längsachsen 1 0 bis 15 k m und Amplituden 100 bis 2 0 0 m). Sie weisen unterschiedlich s t a r k e W e s t vergenz auf und sind oft durch Aufschiebungen und Überschiebungen gestört. Der südliche Teil der Vorfaltenzone e r s t r e c k t sich a m W e s t rand des Silairsynklinoriums. Der H a u p t t e i l des Profils wird hier durch mächtigen karbonischen und unterpermischen F l y s c h v e r t r e t e n , der sich ganz überwiegend aus terrigenen Gesteinen z u s a m m e n s e t z t . E s handelt sich u m eine vielfache Wechsellagerung toniger, aleurolitischer, sandiger sowie untergeordnet kiesiger L a g e n . K a r b o n a tische Ablagerungen t r e t e n weitestgehend zurück. U n t e r dem überschobenen flyschoiden K a r b o n wurden verschiedentlich K a r b o n a b l a g e r u n g e n gleichen Alters, aber andersartiger Fazies angetroffen, und zwar vorwiegend K a l k steine v o m T a f e l t y p . U n t e r den Ü b e r s c h i e b u n g e n sind weiterhin k a r b o n a t i s c h e Serien des Devons und sandigtonige Gesteine des Silurs und Ordoviziums entwickelt (Abb. 2).

Abb. 1. Strukturelle Gliederung der Westflanke des Südurals und

Erdöl-Erdgasanzeichen

u n d K A M A L E T D I N O W U. a .

(nach

OWANESOW

U. a.

1963

1966)

1 — Silairsynklinorium; 2 — Vorfaltenzone (a — nördlicher Teil, b — südlicher Teil); 3 — Krakamassiv; 4 — Sakmarazone; 5 — Konturen der Antiklinalen; C — Erdölanzeichen; 7 — Erdgasanzeichen; 8 — Erdöllagerstätten; 9 — Schnittlinien Antiklinalen: 1 — Archlatysch, 2 — Pawlowo, 3 — Tabynsk, i — Krasnousot, 5 — Chlebodar, (> — Bogdanowka, 7 — Muradymowo, 8 — Astasch

D e r nördliche Teil der Vorfaltenzone a m a b t a u c h e n d e n Westrand des B a s c h k i r i s c h e n Megaantiklinoriums ist 8 bis 12 k m breit. Die Abfolge beginnt m i t dem oberen W e n d i u m (Aschaserie). Das bis über 1 0 0 0 m m ä c h t i g e Profil wird vorwiegend aus tonigschiefrigen und sandigaleurolitischen Gesteinen a u f g e b a u t ; im unteren und m i t t leren T e i l sind sandige und konglomeratische P a k e t e v o n 100 bis 150 m M ä c h t i g k e i t eingeschaltet. Das transgressiv auflagernde P a l ä o z o i k u m setzt m i t dem geringmächtigen terrigen-dolomitischen Silur ein. D a r ü b e r folgt eine über 6 0 0 m m ä c h t i g e Serie vorwiegend k a r b o n a t i s c h e r Gesteine des Mittel- und Oberdevons. Terrigene S e d i m e n t e bilden einzelne Horizonte in verschiedenen Niveaus des P r o f i l s ; die m ä c h t i g s t e n (bis zu 100 m) t r e t e n an der B a s i s des Mitteldevons auf. Das K a r b o n , m i t einer Mächtigkeit bis zu 1 3 0 0 m. setzt sich aus K a l k s t e i n e n und Dolomiten z u s a m m e n ; sandig-tonige Ablagerungen sind sporadisch ausgebildet. Das geringmächtige (70 bis 8 0 m) O b e r k a r b o n (—-< S t e f a n ) weist flyschoide Züge auf. Das Profil schließt m i t dem U n t e r e n P e r m a b : K a l k s t e i n e des Assel (bis zu 1 0 0 m) sowie Molassen des S a k m a r a und Artinsk (bis zu 1 8 0 0 m ) . D a s D e v o n - K a r b o n - P r o f i l gleicht nach Mächtig-

Die F a l t e n des oberen S t r u k t u r k o m p l e x e s zeigen ebenfalls b e t r ä c h t l i c h e L ä n g s e r s t r e c k u n g e n (bis zu 4 0 k m bei einer B r e i t e v o n 3 bis 5 k m ) und große Amplituden (bis zu 1 0 0 0 m). Sie sind a s y m m e t r i s c h , m i t steileren, oft überk i p p t e n W e s t s c h e n k e l n und bezeugen bedeutende t e k t o nische Einengungsvorgänge. Die u n t e r der Ü b e r s c h i e b u n g liegenden Serien weisen einen einfacheren B a u p l a n a u f ; es sind Hochlagen v o m T a f e l t y p ausgebildet. Zwischen u n t e r e m und oberem S t r u k t u r k o m p l e x b e s t e h t auch hinsichtlich der L a g e und der Anordnung der Antiklinalen eine ausgesprochene D i s k o n f o r m i t ä t . Das Silairsynklinorium

stellt eine bis zu 3 5 k m breite und 320 k m lange S t r u k t u r zone erster Ordnung dar, in welcher ausschließlich präm i t t e l k a r b o n i s c h e ( ~ präwestfälische) Ablagerungen des P a l ä o z o i k u m s ausstreichen. Das Profil beginnt m i t sandigtonigem Ordovizium (im W sind k a r b o n a t i s c h e Einlagerungen vorhanden) und vorwiegend kieselig-pelitischem sowie k a r b o n a t i s c h e m Silur v o n einer G e s a m t m ä c h t i g k e i t bis zu 7 0 0 m. Das Unter- und Mitteldevon sowie das F r a s n e sind i m westlichen Teil des Synklinoriums als fast 2 0 0 0 m m ä c h t i g e Riffserie entwickelt. I m zentralen und östlichen Teil sind U n t e r d e v o n und E i f e l durch sandig-tonige Ablagerungen v e r t r e t e n ; . K a r b o n a t e h a b e n hier eine untergeordnete B e d e u t u n g . D a r ü b e r lagert insgesamt eine bis zu 3 0 0 0 m m ä c h t i g e flyschoide Grauwacken-TonschieferSerie, die Silairfolge. I m zentralen und östlichen Teil umf a ß t sie zeitlich den A b s c h n i t t Givet bis T o u r n a i , a m W e s t r a n d F a m e n n e bis unteres Visé. A m W e s t r a n d des Silairsynklinoriums wurden u n t e r der nach W überschobenen Silairfolge k a r b o n a t i s c h e Serien des U n t e r k a r b o n s (Namur, Visé, T o u r n a i ) und Oberdevons erbohrt. Sowohl nach ihren lithologischen Merkmalen ( R h y t h m i t e m i t allen K e n n z e i c h e n von T u r b i d i t e n ) als auch hinsichtlich der t e k t o n i s c h e n D e f o r m a t i o n (Schieferung und F a l t e n bau) gleicht die Silairserie auffallend dem oberdevonischu n t e r k a r b o n i s c h e n K u l m der mitteleuropäischen Varis-

Zeitschrift fiir angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Hclt 11

550 Ural-Vorsenke

JUDIN U. a. / Erdöl- und Erdgashöifigkeil miogeosynldinalcr Zonen Vorfaltenzone

Sllair-Synklinonum

Sakmara-

Abb. 2. Überschiebungs- und Deckenbau an der Wcstflanke des Südurals (Schnitt A — A' n a c h WARENZOW U. a . 1 9 7 3 ; S c h n i t t B — B ' n a c h AKSENOWA U. a. 1 9 7 3 )

Formationen: 1 — ltoteMdassen(P 2 ), 2 - Grane Molassen ( C A - P , ) , 3 Salinar (P,), 4 - Karbonate ( D j - P , ) ,

5 - Karbonflyscli ( 0 , - C , ) , (> SilairClysch (D s -C,), 7 - Schiefer (O —Di), 8 - Sandsteine (D2), 9 Melange (Sakmarazone)

ziden (Thüringisches Schiefergebirge, Harz). Des weiteren b e s t e h t U b e r e i n s t i m m u n g in bezug auf die Materials c h ü t t u n g und das. „ W a n d e r n " der Flyschfazies aus den zentralen in die peripheren Bereiche des späteren T e k t o gens — wenn in die Analyse das östlich des UraltauAntiklinoriums gelegene Magnitogorsk-Synklinorium m i t analoger Silairfolge einbezogen wird. Die größten S t r u k t u r e l e m e n t e des Silairsynklinoriums sind das K r a k a m a s s i v im N und die S a k m a r a z o n e im S. K r a k a m a s s i v und S a k m a r a z o n e m i t eugeosynklinalem Ordovizium, Silur und Devon einschließlich initialen Vulkaniten und U l t r a b a s i t e n bilden F r e m d k ö r p e r i m Verbreitungsgebiet miogeosynklinaler Serien des Silairsynklinoriums. Sie werden heute als Decken gedeutet, die der Silairfolge auflagern, m i t dieser v e r f a l t e t und geschiefert wurden und demzufolge älter als die H a u p t f a l t u n g sind. An der B a s i s der Decken liegt in der Regel eine Mylonitzone. Die S a k m a r a z o n e stellt insgesamt eine riesenhafte t e k t o n i s c h e Brekzie, eine sogenannte Melange dar, die sich von der Silairfolge durch ihr sehr bewegtes Relief auch morphologisch deutlich a b h e b t . Das K r a k a m a s s i v b e s t e h t aus mehreren relativ flach liegenden Schuppen. Die D e c k e n der W u r z e l n sind, sehr wahrscheinlich östlich des U r a l t a u a n t i k l i n o r i u m s zu suchen. Das Silairsynklinorium selbst bildet einen Vergenzfächer: i m W herrschen westvergente, im E ostvergente F a l t e n vor. E s t r e t e n sowohl linear gestreckte (bis 4 0 k m lange) als auch g e s t a u c h t e (2 bis 7 k m lange) F a l t e n auf, deren Amplituden in Einzelfällen 7 0 0 bis 1 0 0 0 m erreichen können. F ü r viele F a l t e n sind schwach disharmonischer sowie durch Verwerfungen und Überschiebungen komplizierter B a u kennzeichnend. Die Veränderung der St.rukturpläne in der V e r t i k a l e n ist noch n i c h t endgültig g e k l ä r t ; a m aufgeschobenen W e s t r a n d des Synklinoriums k a n n j e d o c h m i t der Tiefe ein U b e r g a n g von schmalen, steilen und a s y m m e t r i s c h e n F a l t e n zu flacheren Hochlagen festgestellt werden.

Im Baschkirischen Megaantikiinorium

streicht eine bis über 15 k m m ä c h t i g e gefaltete und verschuppte Abfolge des A r c h a i k u m s , älteren Proterozoikums, R i p h ä i k u m s und W e n d i u m s aus. Sie wird überwiegend aus klastischen Ablagerungen a u f g e b a u t , in welche k a r b o natische Gesteine und V u l k a n i t e eingeschaltet sind, und die infolge Änderung der S t r u k t u r p l ä n e durch L ü c k e n und Diskordanzen deutlich untergliedert ist. Hier liegen die

Typusgebiete des R i p h ä i k u m s , dessen biostratigraphische Gliederung besonders durch S t r o m a t o l i t h e n gesichert ist. Das Obere W e n d i u m (s. o.) wird als baikalische Molasse angesprochen. Das B a s c h k i r i s c h e Megaantiklinorium besteht aus mehreren N N E — S S W streichenden Antiklinorien und Synklinorien sowie Deckenschuppen. Seit etwa 2 0 J a h r e n werden an der W e s t f l a n k e des Südurals S u c h a r b e i t e n auf E r d ö l und E r d g a s durchgeführt. F u n d e von industrieller B e d e u t u n g waren in diesem Zeitr a u m nicht zahlreich. I m Ergebnis dieser U n t e r s u c h u n g e n wurden j e d o c h A n g a b e n erhalten, die die P e r s p e k t i v i t ä t der einzelnen stratigraphischen K o m p l e x e des Profils belegen. I m Nordteil der Vorfaltenzone k o n n t e n in verschiedenen Horizonten des K a r b o n s und Devons Anzeichen einer E r d ö l führung festgestellt werden (Abb. 1). Auf der S t r u k t u r A r c h l a t y s c h wurde E r d ö l s ä t t i g u n g in einzelnen Sandsteinlagen der Alatauserie des U n t e r k a r b o n s nachgewiesen. E i n analoges Bild ergab sich auf der S t r u k t u r T a b y n s k für die Basissandsteine des Mitteldevons (Takatinskhorizont). Die gleichen Sandsteine e n t h a l t e n auf der S t r u k tur Krasnousol E r d ö l ; außerdem wurden hier erdölführende Sandsteine an der B a s i s des Oberdevons und- m i t E r d ö l g e t r ä n k t e klüftig-poröse K a l k s t e i n e und Dolomite im U n t e r - und M i t t e l k a r b o n e r m i t t e l t . Auf der S t r u k t u r Chlebodar wurde ein geringer Zufluß von E r d ö l m i t einer spezifischen Dichte von 0 , 8 9 6 aus kavernös-klüftigen K a l k steinen des U n t e r k a r b o n s und Oberdevons erzielt. Auf zwei S t r u k t u r e n im Nordteil der Vorfaltenzone ist die industrielle Erdölhöffigkeit des Ober- und Mitteldevons gesichert. Auf der S t r u k t u r T a b y n s k , die eine Amplitude v o n m e h r als 3 0 0 m besitzt und durch eine flache, nach E einfallende Aufschiebung kompliziert ist, wurden Erdölzuflüsse in dem unter der Aufschiebung liegenden Teil aus den Ablagerungen des F r a s n e ( F ö r d e r r a t e = 8 4 m 3 / d , spezifisches Gewicht = 0 , 9 0 4 ) und des Mitteldevons (Erdölförderrate = 4,5 m 3 / d , spezifisches Gewicht = 0 , 9 4 1 und 62 m 3 Wasser/d) erhalten. I m aufgeschobenen Teil der S t r u k t u r sind die Ablagerungen des E i f e l produktiv (Erdölförderrate = 4 8 m 3 / d , spezifisches Gewicht = 0 , 9 2 5 ) . Die klüftigen K a l k s t e i n e des unter der Aufschiebung liegenden und des aufgeschobenen Teils der S t r u k t u r sind sehr wahrscheinlich h y d r o d y n a m i s c h miteinander verbunden und bilden eine einheitliche L a g e r s t ä t t e m i t einem ErdölW a s s e r k o n t a k t bei 1 4 2 0 m T e u f e ; die erdölführende E t a g e h a t eine Höhe von 3 5 0 m. Auf der im N W an die S t r u k t u r T a b y n s k angrenzenden S t r u k t u r Pawlowo, m i t einer

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

J ü d i n u . a. / E r d ö l - u n d E r d g a s h ö f f i g k e i t miogeosynklinaler Z o n e n

551

Abb. 3. Verteilung der Antiklinalen und der Erdöl-Erdgasanzeichen am Nordrand des Donbass sowie an der Südwestflanke

des Blocks v o n W o r o n e s c h (nach M t j b i t s c h

1973 u n d D w u e e t s c h a n s k i u. a. 1974) 1 — Störungssystem der Sewerodonezkaufschiebung, 2 — Aufschiebungen in der „Kleinfaltenzone", 3 — Brdgaslagerstätten an der Südwestflanke des Blocks von Woronescli, 4 — Antiklinalen der „Kleinfaltenzone", 5 — Erdgaslagerstätten am Nordrand des Donbass, 6 — Erdgasanzeichen in Bohrungen, 7 — Erdölanzeichen am Kern, 8 — Verbreitung mesozoischer u n d känozoischer Ablagerungen Lokalitäten: 1 — Lagerstätte Astachowsk, 2 — Lagers t ä t t e Skosyrsk, 3 — Kuppel v o n Tomaschewsk, 4 Kuppel der Synklinale v o n Nowoswetlowka, 5 — Synklinale von Lutugino

A m p l i t u d e bis zu 100 m , sind die K a l k s t e i n e des F r a s n e p r o d u k t i v ( E r d ö l f ö r d e r r a t e = 23 m 3 / d ) . I m S ü d t e i l der V o r f a l t e n z o n e sind keine b e m e r k e n s w e r t e n E r d g a s - u n d E r d ö l a n z e i c h e n festgestellt w o r d e n . N u r auf d e r S t r u k t u r B o g d a n o w k a ist b e i m D u r c h t e u f e n v o n Flyschgesteinen des K a r b o n s E r d g a s z u g e s t r ö m t . Durch den Nachweis beträchtlicher Uberschiebungen und D e c k e n a m W e s t r a n d des U r a l s sind a u c h diejenigen Zonen des eigentlichen T e k t o g e n s f ü r die S u c h e v o n Erdöl- u n d E r d g a s l a g e r s t ä t t e n i n t e r e s s a n t , die auf die T a f e l f o r m a t i o n e n ü b e r s c h o b e n w u r d e n . So h a b e n B o h r a r b e i t e n auf der a m W e s t r a n d des S i l a i r s y n k l i n o r i u m s gelegenen S t r u k t u r M u r a d y m o w o zu e r s t e n E r f o l g e n g e f ü h r t . Hier w u r d e n G a s a n z e i c h e n aus A b l a g e r u n g e n der Silairserie i m a u f g e s c h o b e n e n Teil der S t r u k t u r in einer A n z a h l v o n B o h r u n g e n e r m i t t e l t u n d in einer v o n i h n e n ein Z u s t r o m trocken e n E r d g a s e s v o n 10000 m 3 / d e r h a l t e n . Als Speichergesteine t r e t e n S a n d s t e i n e , Aleurolite u n d Argillite m i t erhöhter Klüftigkeit auf. Das Erdgas besteht vorwiegend a u s M e t h a n ; der G e h a l t v o n Stickstoff u n d a n d e r e n Gasen b e t r ä g t 3 bis 1 2 , 1 % . In d e m u n t e r d e r A u f s c h i e b u n g lieg e n d e n Teil d e r S t r u k t u r f ü h r e n K a r b o n a t e des Mittelk a r b o n s E r d g a s , die u n m i t t e l b a r den F l y s c h der Silairserie u n t e r l a g e r n .

v e r b r e i t e t . In A b h ä n g i g k e i t v o m F a l t e n t y p s c h w a n k e n die E i n f a l l s w i n k e l der Schenkel v o n einem bis zu einigen 10er G r a d e n ; die N o r d f l a n k e n der S ä t t e l fallen gewöhnlich steiler ein. In der Regel sind die Schenkel der F a l t e n d u r c h regionale A u f s c h i e b u n g e n m i t S p r u n g h ö h e n v o n n i c h t selten bis 1 5 0 0 m zerrissen (Abb. 4). Die D i m e n s i o n e n d e r F a l t e n b e t r a g e n 3 bis 15 k m x 1,5 bis 5 k m , die Amplit u d e n ü b e r s c h r e i t e n gewöhnlich n i c h t 100 bis 150 m . Die g r ö ß t e V e r b r e i t u n g besitzen die A b l a g e r u n g e n des •Mittelkarbons, die aus zyklischen Abfolgen y o n S a n d s t e i n e n , Aleuroliten u n d T o n s c h i e f e r n b e s t e h e n , in welche r e l a t i v g e r i n g m ä c h t i g e K a l k s t e i n l a g e n u n d Kohlenflöze einges c h a l t e t sind. Vor allem letztere t r e t e n im P r o f i l g e h ä u f t a u f . So sind im oberen Teil der B a s c h k i r i s c h e n S t u f e 10 bis 47 Kohlenflöze u n d 16 bis 25 K a r b o n a t s t e i n h o r i z o n t e , in der M o s k a u e r S t u f e i n s g e s a m t bis z u 70 Kohlenflöze u n d bis zu 50 K a l k s t e i n l a g e n nachgewiesen w o r d e n . Die A b l a g e r u n g e n des O b e r k a r b o n s sind n u r i m südlichen u n d n o r d ö s t l i c h e n Teil der „ K l e i n f a l t e n z o n e " als E r o sionsreste e r h a l t e n . Das ebenfalls zyklisch a u f g e b a u t e P r o f i l des O b e r k a r b o n s ist h e t e r o g e n z u s a m m e n g e s e t z t . E s d o m i n i e r e n a u c h hier terrigene Gesteine. K a r b o n a t s t e i n h o r i z o n t e , deren M ä c h t i g k e i t in einzelnen Fällen 20 bis 40 m erreicht, n e h m e n i n s g e s a m t e t w a 2 0 % des Profils ein. Die Kohlenflöze sind g e r i n g m ä c h t i g u n d n u r sporadisch e n t w i c k e l t .

Nordrand des Donbass E i n e w e i t e r e in diesem R a h m e n zu b e t r a c h t e n d e t e k t o n i sche E i n h e i t liegt a m N o r d r a n d des g e f a l t e t e n D o n b a s s , u n m i t t e l b a r v o r d e m Block v o n W o r o n e s c h . I m S g r e n z t diese s o g e n a n n t e „ K l e i n f a l t e n z o n e " a n die gewaltigen l i n e a r e n F a l t e n im z e n t r a l e n Gebiet des D o n b a s s ; i m N wird sie d u r c h d a s regionale S t ö r u n g s s y s t e m der Sewerod o n e z k a u f s c h i e b u n g a b g e s c h n i t t e n (Abb. 3). Die „ K l e i n f a l t e n z o n e " s ä u m t den g e f a l t e t e n D o n b a s s auf eine D i s t a n z v o n m e h r als 250 k m bei einer Breite v o n 5 bis 25 k m . I m s ü d l i c h e n Teil sind m ä c h t i g e Mulden entwickelt, die sich in einzelnen Fällen ü b e r 35 bis 70 k m ers t r e c k e n . In d e n M u l d e n k e r n e n t r e t e n S e d i m e n t e des Oberk a r b o n s , in d e n R a n d b e r e i c h e n solche des M i t t e l k a r b o n s auf. Der B a u p l a n wird d u r c h einige s t a r k a u s g e p r ä g t e S ä t t e l m i t geringeren D i m e n s i o n e n sowie steil einfallende B r ü c h e m i t S p r u n g h ö h e n bis zu 300 m modifiziert. I m n ö r d l i c h e n Teil der „ K l e i n f a l t e n z o n e " sind zahlreiche S ä t t e l ausgebildet, die a u s A b l a g e r u n g e n des U n t e r - u n d M i t t e l k a r b o n s , seltener des O b e r k a r b o n s b e s t e h e n . Sie w e r d e n teilweise d u r c h g e r i n g m ä c h t i g e s Mesozoikum u n d Känozoikum ü b e r d e c k t . U n t e r d e n F a l t e n t y p e n sind zu A u f s c h i e b u n g e n n e i g e n d e A n t i k l i n a l f l e x u r e n , s c h m a l e lineare S t r u k t u r e n , a b e r a u c h ovale B r a c h y a n t i k l i n a l e n u n d K u p p e l n w e i t

Die Erdöl- und Erdgassuche

in den k a r b o n i s c h e n A b l a g e r u n g e n a m N o r d r a n d des D o n b a s s ist E n d e der 50er J a h r e a u f g e n o m m e n w o r d e n . G e g e n w ä r t i g sind hier 13 E r d g a s l a g ö r s t ä t t e n b e k a n n t , d e r e n Mehrzahl a n die S ü d w e s t f l a n k e des Blocks v o n W o r o n e s c h g e b u n d e n ist ( L a g e r s t ä t t e n B o r o w s k o j e , Wergunskoje, SW

NE

Abb. 4. Schnitt durch die „Kleinfaltenzone" am Nordrand des Donbass itn Ubergang zum Block von Woronesch (nach Muritsch

1973)

1 — Karbonatsteinhorizonte, 2 — Kohlenflöze, 3 — Aufschiebungen

(

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

552

J u d i n

Kruschilowskoje, Gratschikskoje und andere). Einzelne L a g e r s t ä t t e n grenzen unmittelbar an die regionale Sewerodonezkaufschiebung (Krasnopopowskoje, Slawjanoserbskoje). Südlich der Aufschiebung ist die Produktivität des Karbons auf den Hochlagen von Astachowsk und Skosyrsk nachgewiesen worden. Sie liegen in der Zone zwischen der SewerodonezkAuf Schiebung im N und der Hauptauf Schiebung im S. Im Unterschied zu anderen Gebieten der „Kleinfaltcnzone" sind hier die karbonatischen Ablagerungen durch eine last 750 m mächtige Serie tonig-sandiger und karbonatischer Gesteine des Unterperms, der Unteren Trias sowie der Oberkreide überdeckt. Auf der Lagerstätte Astaehowsk führen die in einer Teufe von 1100 bis 1300 m lagernden Sandsteine der Baschkirischen Stufe (Mittelkarbonfolge C24) Erdgas. E s besteht bis zu 97% aus Methan. Auf der Struktur Skosyrsk (Abb. 5), deren Nordflanke durch die Sewerodonezk-Aufschiebung kompliziert wird, welche mit einem Winkel von 65° nach S einfällt und im Mittelkarbon eine Sprunghöhe bis zu 520 m aufweist, ist die Produktivität im aufgeschobenen Teil der Falte in zwei Kalksteinhorizonten des Gschel und einem Kalksteinhorizont der Orenburger Stufe (Oberkarbon) festgestellt worden. Die Förderraten erreichen 30000 m 3 /d. Das Gas des oberen Horizonts ist leichter (0,636) als das des unteren (0,663). Weitere Erdöl- und Erdgaslagerstätten sind bisher in der nördlichen „Kleinfaltcnzone" des Donbass noch nicht aufgefunden worden, obwohl in vielen Gebieten beachtliche Erdöl-Erdgasanzeichen zu beobachten sind (Abb. 3). Die bedeutendsten sind vom Nordrand der Synklinale von Lutugino im Bereich der Grube Samsonowsk-West bekannt. Hier eruptiertc Erdgas in einer Bohrung aus Sandsteinen des Mittelkarbons (Folge C 2 5 ). Das Gas besteht bis zu 96% aus Methan. Zusammen mit Wasser trat auch Erdöl (bis zu 30 1/m3 Wasser) mit einer Dichte von 0,891 aus. Im Westteil der Synklinale von Nowoswetlowka wurden in über 20 Bohrungen Zuflüsse fcuchten Gases aus den Folgen C 2 3 bis C 2 5 und in der Nähe von Bruchstörungszonen auch bedeutende Erdölanzeichen festgestellt. Im Bereich der Antiklinalflexur vonLissitschansk und der Kuppel TomaschewskNord erhielt man Erdgasanzeichen aus den Saudsteinen der Folge C 3 3 . In Dutzenden weiterer Bohrungen wurden Methangase registriert, wobei mit Zunahme der Teufe im Gas auch schwere Kohlenwasserstoffe und im Wasser Erdölspuren auftraten. Diese gleichen in ihrer Zusammensetzung weitgehend den Erdgasen der zuvor genannten Lagerstätten. Sie unterscheiden sich von diesen nur durch einen etwas niedrigeren Gehalt schwerer Kohlenwasserstoffe (im Durchschnitt 0,1 bis 2,2% im Vergleich zu 1,1 bis 8,5% auf den Erdgaslagerstätten). Damit ist ein genetischer Zusammenhang belegt. Angaben über Erdöl- und Erdgasanzeichen in Gebieten mit ausstreichendem Karbon der „Kleinfaltenzone" am Nordrand des Donbass sind im Ergebnis von Flachbohrungen (bis 1 500 m) auf Kohle erhalten worden. Bei diesen Arbeiten wurde auch

-200&

3000 m

1^1 1 Abb. 5. Schematischer Schnitt durch die Lagerstätte Skosyrsk (nach G l a d k o w & K l i m e n k o w 1973) 1 — Karbonatsteinhorizonte, 2 — Erdgaslagerstätten, 3 — stratigraphische

u . a. / Erdöl- und ErdgashöffigkciL miogeosynklinaler Zonen

festgestellt, daß der obere Teil des Karbonprofils bis zu einer Teufe von 500 bis 800 m, in einzelnen Fällen sogar bis zu 1000 m weitestgehend entgast ist, wobei Aufschiebungen an den Faltenschenkeln die Hauptentgasungsbahnen darstellen; sie führen — unabhängig von ihrer Eindringtiefe — kein Erdgas. Tiefere Teile sind nicht durch Bohrungen untersucht. In Analogie zum älteren Karbon (Unterkarbon und unterer Teil des Mittelkarbons) an der Südflanke des Blocks von Woronesch sind jedoch auch hier im Profil sowohl tonige Abdeckungen als auch karbonatische und sandig-aleurolitische Schichten zu erwarten, die trotz erheblicher tektonischer Beanspruchung über porös-klüftige Speicher verfügen dürften (für Speicher des Unterkarbons beträgt zum Beispiel die Porosität 0,6 bis 3,3% und die Permeabilität in den Störungszonen bis zu 20 mdj. Die absolut freien Erdgasförderraten aus Speichern des Unterkarbons erreichen dort 13 X 10 3 bis 1,1 X 104 m 3 /d, im Durchschnitt 30 bis 105 X 10 3 /d. Damit ist die Annahme gerechtfertigt, daß die tiefliegenden Ablagerungen des Karbons der „Kleinfaltenzone" ebenfalls Speicher und undurchlässige Schichten im Profil enthalten und unter günstigen Bedingungen Kohlenwasserstofflagerstätten vorhanden sein können, wenn man unterstellt, daß nicht überall Entgasungen stattgefunden haben. Nordwestlicher K a u k a s u s Als Nordwestlicher K a u k a s u s wird das Territorium bezeichnet, das sich westlich v o m G e b i r g s k a m m des Zentralk a u k a s u s und der Eugeosynklinale seiner S ü d f l a n k e erstreckt. Nach N gegen die Westkubanrandsenke ist der Nordwestliche K a u k a s u s durch die Lineamentzone von Achtyrski begrenzt (Abb. 6). Im N W und W schließt die Kertsch-Taman-Periklinalsenke an, die zu ihrem größten Teil den Zentralabschnitt der R a n d s e n k e und nur im S das tief abgesenkte Periklinal der Faltungszone bildet. Die Faltenstrukturen des Nordwestlichen K a u k a s u s werden hauptsächlich aus mesozoischen Ablagerungen a u f g e b a u t . Sie streichen großflächig zutage aus. Nur in einem schmalen Streifen a m Nordrand (unmittelbar südlich der Lineamentzone von Achtyrski) und im NW, wo sie tief abtauchen, sind sie von Neogen überdeckt. Strukturelle Hauptelemente des Nordwestlichen K a u k a s u s sind das Psebai-GoitchAntiklinorium, welches eine zentrale Stellung einnimmt, sowie das Soberbasch-Gunai-Synklinorium im N und das Noworossisk-Lasarewskoje-Synklinorium i m S. I m P s e b a i - G o i t c h - A n t i k l i n o r i u m tritt als ältestes Glied des mesozoischen Profils eine Schichtenfolge terrigener, vorwiegend toniger Ablagerungen des Unteren und Mittleren J u r a s auf. Der Obere J u r a (Callov/Tithon) erreicht eine Mächtigkeit von 1300 bis 1700 m. E r besteht im N aus einer Kalk-Dolomit-Riffazies, welche im S von terrigen-karbonatischen, flyschartigen Ablagerungen (Flysch und Subflysch) u m s ä u m t wird. Die terrigenen, flyschoiden Sedimente der Unterkreide werden bis zu 3 5 0 0 m mächtig. Den H a u p t b e s t a n d t e i l im Profil bilden Tonsteine. Für das A p t und Neokom charakteristische Sandsteine und Konglomerate besitzen eine Mächtigkeit bis zu einigen 100 m ; im Alb sind sie in der Regel nur sporadisch ausgebildet. Ablagerungen der Oberkreide und des Tertiärs sind im betrachteten Gebiet geringmächtig in Depressionszonen und Erosionseinschnitten erhalten. Aus dem N o w o r o s s i s k - L a s a r e w s k o j e - S y n k l i n o r i u m sind bisher noch keine jurassischen Sedimente bekannt geworden, aber auch dort zweifelsohne vorhanden. Die Unterkreide mit einer Mächtigkeit über 3 bis 4 km (Valendis bis Alb) ist hier hauptsächlich durch tonige Sedimente vertreten. Sandsteine und Konglomerate bilden vorwiegend Basalhorizonte des Neokoms (90 bis 190 m) und des Apt/Albs (30 bis 250 m). Von den Ablagerungen der Oberkreide ist mit einer Mächtigkeit bis zu 2 k m das

Z e i t s c h r i f t f ü r a n g e w a n d t e Geologie, B d . 2 3 ( 1 9 7 7 ) , H e f t 1 1

J u d i n u. a. / Erdöl- und Erdgashöffiglceit miogeosynklinaler Zonen

553 Abb. 6. Strukturelle Gliederung des Nordwestlichen Kaukasus und Erdöl- und Erdgaslagerstätten (nach Djakonow 1973)

u. a.

1974

und

Baidow

&

Djakonow

1 — Präkambrium (?) bis Unterkarbon; 2 — J u r a ; 3 — Kreide bis Paläozän; 4 — E o z ä n bis Pliozän; 5 — Verwerfungen; 6 — Grenze der strukturell-tektonischen Zonen; strukturelle Zonen: I — Soberbasch-Gunai-Synklinorium, I I — Psebai-Goitch-Antiklinorium, I I I — Noworossisk-Lasarewskoje-Synklinorium, U l i — Antiklinalzone von Semigorsk,; 7 — Erdgaslagerstätten; 8 — Erdöllagerstätten; 9 — Schnittlinien Lagerstätten: 1 — Stawropol, 2 — Mirnaja Balka, 3 — Kukolowskoje, 4 — Praskowejewskojc, 5 — Archipo-Ossipowka, 6 — Doobskoje

*

1

2

cn

1

—

—

Cenoman/Santon (Kalksteine mit Zwischenlagen von Mergeln und Aleuroliten) und das Campan (Wechsellagerungen von Sandsteinen, Aleuroliten, Kalksteinen, Mergeln und Tonen) am weitesten verbreitet, der Flysch des Maastrichts und Dans lediglich in Depressionszonen vorhanden. In diesen Senken kommen auch tonige Mergel des Unteren Paläozäns und Eozäns sowie flyschoide Sedimente des Oberen Paläozäns mit einer Gesamtmächtigkeit von über 800 m vor. Das P s e b a i - G o i t c h - A n t i k l i n o r i u m stellt eine N W — S E streichende Faltenstruktur mit einer Länge von 240 k m und einer Breite von 6 bis 30 k m dar. Die einzelnen F a l t e n besitzen in der Regel bedeutende Ausmaße (8 bis 12 km Länge und 1 bis 3 k m Breite) und Amplituden (200 bis 1 0 0 0 m). E s sind asymmetrische Zickzack- oder Kofferfalten; letztere überwiegen im Achsenbereich des Antiklinoriums. Die Nordschenkel fallen steiler (im- Durchschnitt 60 bis 80°) ein und sind nicht selten überkippt. Die Mehrzahl der Falten besteht aus Ablagerungen der Unterkreide, die in den Scheiteln tief abgetragen und durch Sedimente der Oberkreide und des Känozoikums überdeckt wurden. Das S o b e r b a s c h - G u n a i - S y n k l i n o r i u m ist an einer F l e x u r um 300 bis 800 m gegenüber dem Psebai-GoitchNordwestlicher

Kaukasus

Westkuban - Randsenke

Antiklinorium abgesenkt. Gegen die Westkubanrandsenke wird es durch ein System steil einfallender Aufschiebungen begrenzt (Abb. 7). Im Strukturbau des Synklinoriums treten zwei Antiklinalzonen hervor. Eine weitere an der Grenze zur Westkubanrandsenke ist verdeckt. Die Falten weisen Kofferformen, seltener Zickzackformcn auf. Sie sind asymmetrisch, die Nordflanken auch hier in der Regel steiler (20 bis 40°) und oft überkippt. Sie erreichen eine Länge von 3 bis 12 km, in einzelnen Fällen bis zu 20 km, und eine Breite von 0,5 bis 2,5 km. Die Amplituden schwanken zwischen 100 und 800 m. Das N o w o r o s s i s k - L a s a r e w s k o j e - S y n k l i n o r i u m ist im Bereich des Nordwestlichen Kaukasus durch den intensiv dislozierten Westabschnitt vertreten, der entlang eines Systems von Verwerfungen und Aufschiebungen gegenüber dem Psebai-Goitch-Antiklinorium um 500 bis 1 0 0 0 m abgesenkt wurde. Eine zentrale Stellung im Strukturbau des Synklinoriums nimmt die Antiklinalzone von Semigorsk mit einer Ausdehnung von 120 km und einer Breite bis zu 8 km ein. Der Scheitelbereich der Zone besteht aus sandig-tonigen Gesteinen der Unterkreide, die Flanken und die westliche Absenkung aus Karbonatflysch der Oberkreide. Die Falten weisen Amplituden bis zu 600 m, starke Asymmetrie mit flachen Nordschenkeln und steilen, oft überkippten Südschenkeln auf. Einen analogen B a u zeigen die Falten nördlich der Antiklinalzone von Semigorsk, wie auch die zahlreichen, allerdings aus Flysch der Oberkreide bestehenden Antiklinalen im S.

Erdöl- und Erdgaslioffigkeit

Abb. 7. Schematische Schnitte des Übergangsbereichs Nordwestlicher Kaukasus—Westkubanrandsenke (nach S i d o k e n k o 1972) 3

Angewandte Geologie, H e f t 11/77

Der Nordwestliche Kaukasus ist ein hinsichtlich der Erdöl- und Erdgashöffigkeit wenig erforschtes Gebiet. Tiefe Such- und Erkundungsbohrungen sind hier erst in den letzten J a h r e n in geringem Umfang begonnen worden. Bis dahin wurden allerdings sehr viele flache Strukturund Suchbohrungen abgeteuft. Objekt der Erdöl- und Erdgassuche sind hauptsächlich Ablagerungen der Unterkreide, deren Perspektivität durch zahlreiche und weit verbreitete Erdöl- und Erdgasanzeichen in natürlichen Aufschlüssen, in Mineralwasserquellen sowie in flachen hydrogeologischen und Strukturbohrungen, aber auch

Zeitschrift iür angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11 JÜDIN U. a. / Erdöl- und Erdgashöffigkeit miogeosynklinaler Zonen

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F"-1Abb. 8. Schematische Schnitte durch die Strukturen Kukolowskoje (I) und Praskowejewskoje (II) (nach PERERWA 1975 und BACHTIN U. a. 1970) 1 — Verwerfungen; 2 — tektonisch beanspruchte Zonen; 3 — stratigraphische Grenzen: a — konkordante, b — diskordante; 4 — Sandstein- und Aleurolithorizonte; 5 — Erdöl; 6 — Erdgas

durch geringe Zuflüsse von E r d ö l und E r d g a s auf den Strukturen a m Südrand der Westkubanrandsenke (Strukturen Warenikowskaja, N o r d - S c h u m a i s k a j a u. a.) erwiesen ist. Die wenigen bisher im nordwestlichen K a u k a s u s in Ablagerungen der Unterkreide entdeckten E r d g a s - und Erdöllagerstätten sind auf alle Hauptstrukturzonen verteilt (Abb. 6): Im Bereich des S o b e r b a s c h - G u n a i - S y n k l i n o r i u m s wurden auf der Struktur Stawropol geringe Gaszuflüsse aus Sandsteinen des Hauterives erzielt. Auf der Struktur Mirnaja Balka sind drei Sandstein-Aleurolithorizonte des Oberen Apts in einer Teufe von 350 bis 970 m produktiv. Im Bereich des P s e b a i - G o i t c h - A n l i k l i n o r i u m s wurde eine Erdöllagerstätte auf der Struktur Kukolowskoje entdeckt (Abb. 8'I). Die Struktur besteht aus konkordant lagernden Gesteinen der Unterkreide (Oberes Hauterive und Alb); itn Scheitelbercicli ist das Alb tief abgetragen und wird von einer fast 700 m mächtigen Folge des Paläogens und Neogens diskordant überdeckt. Die Erdöllagerstätte ist an einen Sandsteinhorizont des Albs gebunden, der im südwestlichen und im Scheitelbereich der Struktur ausgebildet ist und in nordöstlicher Richtung auskeilt. Die Teufenlage des produktiven Horizonts beträgt über 700 m; die erdölführende Etage hat eine Höhe von 65 m; die erdölführende Schicht ist 9 m mächtig. Die Erdölförderrate in der zuerst fündig gewordenen Bohrung Nr. 22 erreichte 37 t/Tag. Die Erdöldichte beträgt 0,917, der Gasfaktor 1000 m 3 /t, der Paraffingehalt 1,18%, der Gehalt schwefelsaurer Teere 5%. Asphaltene und Schwefel fehlen. Im Bereich des No w o r o s s i s k - L a s a r e w s k o j e - S y n k l i n o r i u m s führen Ablagerungen der Unterkreide auf zwei Strukturen der Antiklinalzone von Semigorsk Erdgas. Auf der Struktur Praskowejewskoje (Abb. 811), die als asymmetrische Falte mit flachem Nordschcnkel ausgebildet ist, welcher zusammen mit dem Scheitel der Falte auf den überkippten und stark gestörten Südsehenkel aufgeschoben wurde, kommt Erdgas in Sandsteinen des Hauterive/Barreme (Schischanskojefolge) vor. Als Speichergesteine treten geringmächtige linsenartige Sandsteine mit einer effektiven Gesamtmächtigkeit bis zu 20 m auf. Der größte Erdgaszufluß betrug 50000 bis 100000 m 3 /d. Im Bereich der Struktur Archipo-Ossipowka, die eine südvergente und im Scheitelbereich durch einen Graben komplizierte asymmetrische Falte darstellt, ist der 100 m mächtige basale Fanarskojehorizont des Hauterive/Barreme im Bereich einer-kleinen Hemiantiklinale des nördlichen Schenkels produktiv. Der Gaszufluß betrug 3000 m 3 /d. Das Erdgas enthält 81,5% Methan und 16,3% schwcre Kohlenwasserstoffe; der Gehalt von Kohlendioxid und Stickstoff beträgt 2,2%. Auf der .Struktur Doobskoje an der Südflanke der Antiklinalzone von Semigorsk wurde im Bereich des überkippten Südschenkels in Ablagerungen des Cenoman/Oberalb Erdgas festgestellt. Weiterhin traten in klüftigen Kalksteinen des Turon Erdölanzeichen auf.

Schlußfolgerungen Diese wenigen Angaben über den A u f b a u der Schichtenfolgen, die strukturellen Verhältnisse und die ErdölErdgasführung verschiedenaltriger miogeosynklinaler Zonen von Faltungsgebieten berechtigen zu einigen Schlußfolgerungen, die auch für Struktureinheiten gleicher Formierungsbedingungen in anderen Tektogenen gültig sind bzw. zu prüfen wären: 1. Die miogeosynklinalen Zonen von Faltungsgebieten sind zwar durch einfachere strukturelle Verhältnisse innerhalb des Tektogons, im Vergleich zu Erdöl- und Erdgaslagerstättengebieten in den Randsenken und auf den Tafeln aber durch einen recht komplizierten geologischen Bau gekennzeichnet, der sich in der Vielfalt der genetischen und morphologischen Faltenformen — die vorwiegend aus Flysch und flyschartigen Sedimenten gebildet werden — sowie im Auftreten intensiver disjunktiver Tektonik und tiefreichender Denudationen widerspiegelt. 2. Die beachtliche strukturelle Differenzierung der miogeosynklinalen Zonen sowie das Vorkommen von verschiedenartigen Speichern und abdeckenden Schichten sprechen zusammen mit den zahlreichen Erdöl- und Erdgasanzeichen und einzelnen Lagerstätten von Erdöl und Erdgas dafür, daß in diesen Bereichen generell Bildungsbedingungen für Erdölund Erdgaslagerstätten gegeben waren. Die starke Denudation und die tektonische Zerstückelung der miogeosynklinalen Zonen sind jedoch ungünstige Faktoren für die Erhaltung von derartigen Lagerstätten, vor allem in den oberen Teilen des gefalteten Stockwerks. In den tieferen Komplexen, die von der Denudation nicht betroffen und infolge des Ausklingens kleinerer disjunktiver Verwerfungen in geringerem Maße tektonisch gestört wurden, sind die Voraussetzungen für die Erhaltung der Lagerstätten wesentlich günstiger. 3. Aus der Sicht der Erdöl- und Erdgashöffigkeit interessieren am meisten die Randbereiche der miogeosynklinalen Zonen im Übergang zu den Vorsenken bzw. Tafeln, wo die Falten des Tektogens auf benachbarte Teile der Vorsenke bzw. Tafel überschoben sind, aber auch umgekehrt die Strukturen der miogeosynklinalen Zone von Sedimenten der Vorsenke bzw. Tafel überdcckt wurden. Bei einer Uberdeckung der miogeosynklinalen Zone durch Sedimente der Vorsenke bzw. Tafel erhöhen sich die Erdöl- und Erdgasperspektiven der miogeosynklinalen Strukturen insofern wesentlich, als die Falten in einem geringeren Umfang denudiert wurden und sich außerdem durch größere hydrodynamische Geschlossenheit auszeichnen. Bei einer Uberschiebung von Falten der miogeosynklinalen Zone auf die Vorsenke bzw. Tafel müssen die unter der Überschiebung liegenden Schichten, die aus Sedimenten der Vorsenke bzw. Tafel bestehen und durch entsprechende Strukturtypen charakterisiert sind, als besonders höffig eingeschätzt werden.

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JUDIN U. a. / Erdöl- und Erdgashöffigkeit niiogeosynklinaler Zonen D i e E n t d e c k u n g v o n L a g e r s t ä t t e n in den g e f a l t e t e n R a n d bereichen sowie in den nicht g e f a l t e t e n S e d i m e n t e n unter den Randüberschiebungen an der W e s t f l a n k e des Südurals, a m N o r d r a n d des Donbass und i m nordwestlichen Kaukasus

555

Topiix npmwepoB : 3anaflHHii CKJIOH IOmnoro Y p a n a , ceBepHtifl Kpaii floHßaca, ceBepo-3anap;HBIII KaBKa3. IIoKa3i>iBajïoci>, ITO TaKHe 30HM — He CMOTpa Ha HX cjiojKHbie C T p y K T y p i i i i e OTHOiiieHHH — n a o c n o B e MHoroiHCJieHHBix npH3HaK0B y r n e BOAOpOAa

g e s t a t t e t es, die w e n i g untersuchten und früher als gering-

poaKHerO naneoaoH.

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KATZUNG / Saxongliederung der Mitteleuropäischen Senke

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Die Saxongliederung im Zentralabschnitt der Mitteleuropäischen Senke KATZUNG, G., Berlin (unter Mitarbeit von FISCHER, U.; SIGENEGER, W.-D., Schwerin; JOIIN, K.-H.. Berlin; SÜSSMUTH, S., Gommern; WARNCKE, D., Grimmen) Ablagerungen des Saxons (Unteres Perm) sind in der Mitteleuropäischen Senke durch die Erdgassuche in weiter Verbreitung nachgewiesen und vor allem lithologisch, d. h. im Hinblick auf ihre Speichereigenschaften untersucht und interpretiert worden (vgl. KATZUNG 1975). Bei der Gliederung dieser weitestgehend fossilfreien und vorherrschend klastischen Rotsedimente hat deshalb auch weniger die Korrelation zeitgleicher Profilabschnitte als vielmehr die „formationelle" Differenzierung in betont sandige und überwiegend siltig-tonige, Sulfate (und Halit) führende Einheiten im Vordergrund gestanden, wie in der Ostenglisch-Niederländischen und der Nordpolnischen Senke (STÄTJBLE & MILIUS 1970, RHYS 1975, GURARI 1975).

In der Norddeutschen Senke mußte allein wegen der großen Mächtigkeiten ( m a x i m a l 1 3 1 0 m in der B o h r u n g P a r c h i m 1 erbohrt) und des lateral wie vertikal stärkeren Lithofazieswechsels anders herangegangen und eine zwar auf lithologischen Merkmalen begründete, aber zeitstratigraphisehe Gliederung der Abfolgen versucht werden. E s war das Ziel, einerseits Speicher in Sandstein-Silt/ Tonstein-Wechsellagerungen über kürzere und größere Distanzen zu verfolgen, andererseits Grundlagen für eine zeitlich-räumliche Analyse der lithologisch-paläogeographischen Verhältnisse und paläotektonischen Prozesse während des S a x o n s zu schaffen. A u s g a n g s d a t e n waren sowohl die Aufzeichnungen der Bohrlochvermessungen, besonders G a m m a l o g , N e u t r o n - G a m m a - L o g und Kaliber, als auch detaillierte K e r n a u f n a h m e n v o n annähernd 100 Bohrungen m i t hohem Kernanteil der Saxonprofile, wodurch die eindeutige E r m i t t l u n g der Lithologie insgesamt sowie die E r f a s s u n g v o n Litholeithorizonten gewährleistet war. Grundlage der Gliederung ist der zyklische A u f b a u des S a x o n s . Die g e s a m t e Abfolge u m f a ß t einen asymmetrischprogressiven Großzyklus mit leicht rezessiver Tendenz, der aus mehreren Mesozyklen a u f g e b a u t ist. Besonders der obere Teil des S a x o n s besteht aus Zyklen kleinerer Dimensionen v o m S o h l b a n k t y p . Die Isochrome der Zyklen ergibt sich — zumindest für das jüngere S a x o n — aus der gleichartigen Abfolge und dem niveaubeständigen A u f t r e t e n charakteristischer Litholeithorizonte; sie ist die V o r a u s s e t z u n g für die zeitstratigraphische Korrelation der Profile. Die basalen Sandsteine dieser Zyklen setzen zwar gelegentlich, wie sich aus Feinkorrelationen ergibt, regional schwach zeitverschoben ein, die Isochrome der für die Gliederung verwendeten Zyklen mittlerer und größerer Dimensionen bleibt aber i n s g e s a m t gewahrt. B e i m Vergleich der oberen Profilteile zeigte sich eine weitgehende relative (!) Mächtigkeitskonstanz der lithostratigraphischen Einheiten gegenüber den variierenden Gesamtmächtigkeiten des S a x o n s . Sie resultiert offenbar sowohl aus der E x p a n s i o n des Beckens als auch aus der zum Bekkeninneren zunehmenden K o m p a k t i o n infolge des steigenden relativen Tonanteils. Relative Mächtigkeitskonstanz mußte mangels Kleinzyklen und Litholeithorizonten in ausreichender Anzahl für den unteren Teil der Profile angenommen werden; sie ist durch vereinzelte niveaubeständige L i t h o m e r k m a l e vorerst hinreichend gesichert. Die Gliederung (vertikal) der Profile erfolgte v o m HangenEingang des Manuskripts in der Redaktion; 20. 6. 1977.

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den zum Liegenden, v o m feiner zum gröber unterteilten Profilabschnitt, die Korrelation (lateral) von Gebieten mit ausgeprägter zu Gebieten mit weniger deutlicher Zyklizität, d. h. v o n einer „mittleren P o s i t i o n " z u m Beckenrand, wo die Zyklen versanden, und z u m Beckenzentrum, wo die Zyklen vertonen. Die Typusprofile der lithostratigraphischen Abschnitte des S a x o n s wurden in Bereichen signifikanter Zyklizität zwischen Beckenrand und Beckenzentrum ausgewählt. D a die Abschnitte ausgeprägter Zyklizität entsprechend der generellen E x p a n s i o n des Beckens in den Saxonprofilen beckenrandwärts v o m Liegenden zum Hangenden „ m i g r i e r e n " , liegt das Typusprofil für den ältesten Abschnitt nahe dem Beckenzentrum, das für den jüngsten nahe dem Beckenrand. Wichtige Kriterien für die Korrelation der Zyklen sind m a r k a n t e lithologische Horizonte innerhalb der relativ monotonen feinklastischen Saxonabfolgen. Dazu gehören Konglomerate, die B a s i s s a n d s t e i n e der Sohlbankzyklen, abweichend gefärbte L a g e n , oft mit merklich erhöhtem chemogenem S t o f f b e s t a n d , und Steinsalzbänke. Die Konglomerate an der B a s i s des S a x o n s sind zeitdiskonforme Bildungen, diejenigen innerhalb des tieferen S a x o n s können jedoch teilweise über kürzere Distanzen niveaubeständig verfolgt werden. Mit Hilfe der Basissandsteine sind sichere Korrelationen über mittlere Entfernungen möglich — unter B e a c h t u n g der zuvor genannten Einschränkung. Signifikant, weit verbreitet und zeitkonform treten „ B u n t e H o r i z o n t e " oder „ L a m i n i t e " auf. E s sind Dezimeter bis mehrere Meter mächtige L a g e n bzw. P a k e t e von dunkelvioletter, grüner und grauer F ä r b u n g sowie klastischer bis überwiegend karbonatisch-anhydritischer Zusammensetzung, die außerdem oft synsedimentäre Deformationen aufweisen (KATZUNG& SLGENEGER 1979). Auf Grund spezifischer individueller Merkmale sowie bestimmter Positionen untereinander können sie selbst bei sehr großen Abständen der Aufschlüsse in den weitaus meisten Fällen eindeutig identifiziert werden, allerdings unter der Voraussetzung, daß Kernmaterial vorliegt. Sie sind eine wesentliche Voraussetzung für die Korrelation der Saxonprofile in dem von den Verfassern untersuchten Gebiet. Steinsalzbänke besitzen ebenfalls einen sehr großen Leitwert, selbst für die Korrelation 'getrennter Salinarbecken. Die L i e g e n d g r e n z e d e s S a x o n s k a n n in der Regel sicher verfolgt werden. In den meisten Fällen bilden E r u p t i v a des Autuns die Unterlage. Wenn sedimentäres A u t u n unterlagert, ist ein mehr oder weniger deutlicher lithologisclier Wechsel (Färbung, Korngröße, Zusammensetzung) zu beobachten. In vielen Fällen ist auch — als Folge der saalischen tektonischen Bewegungen — eine Diskordanz ausgebildet. Sie ist bislang der einzige Anhaltsp u n k t für eine Korrelation mit dem Typusprofil der Autun/ Saxon-Grenze im Thüringer Wald (HAUBOLD & KATZUNG 1972). Die H a n g e n d g r e n z e d e s S a x o n s ist durch den überlagernden Kupferschiefer lithologisch eindeutig, scharf und zudem zeitkonform fixiert. Bei der Gliederung der Saxon-Profile und deren Korrela-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Hett 11

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A m S ü d r a n d der Norddeutschen Senke — im R a u m Flechtinger Scholle —Subherzyn—östliches Harzvorland — ist das ältere S a x o n auf einzelne, zumeist voneinander getrennte Senken beschränkt, das jüngere greift zum Beckenrand wechselnd auf A u t u n , P r ä p e r m und dieses ältere S a x o n über. Dieser H i a t u s war ursprünglich die Grundlage für die Zweiteilung in S a x o n I und S a x o n I I (KATZUNG 1970). Im Beckenzentrum ist ein derartig m a r k a n t e r Schnitt zwischen älterem und jüngerem S a x o n nicht erkennbar. Dort scheint keine Schichtlücke zu existieren, und die sandigen Basalsedimente des jüngeren S a x o n s können bereits in der A l t m a r k nicht mehr eindeutig identifiziert werden. D a s Gesamtprofil des S a x o n s besteht aus zwei Abschnitten, — einem unteren, undeutlich zyklisch ausgebildeten, überwiegend sandigen, und — einem oberen, sehr prägnant zyklisch entwickelten, basal sandigen, oben sandig-siltig-tonigen, die jedoch nicht ohne weiteres als Äquivalente des S a x o n I und des S a x o n II angesehen werden dürfen. Diese Zweiteilung des S a x o n s ist der Standardgliederung für den Nordteil der D D R zugrunde gelegt worden (Tab.). N a c h dem bisherigen Aufschluß- und K e n n t n i s s t a n d können im unteren Abschnitt zwei Mesozyklen ausgehalten werden, während sich der obere aus vier Mesozyklen aufb a u t . Die beiden oberen Mesozyklen weisen zudem eine klein- und kleinstzyklische Untergliederung auf. Die hierarchische E i n o r d n u n g dieser Zyklen unterschiedlicher Ordnung in die regionale stratigraphische S k a l a geht d a v o n aus, daß das mitteleuropäische P e r m aus drei Serien b e s t e h t : A u t ü n , S a x o n , Thuring (Zechstein). Der untere und obere Abschnitt des S a x o n s besitzen demnach den R a n g von Folgen, und die Mesozyklen sind als Schichten anzusprechen. Die Benennung dieser lithostratigraphischen Einheiten (vgl. T a b . ) berücksichtigt die Verbreitungsgebiete typische^ Ausbildung (Folgen) bzw. die Namen der für die S t r a t o t y p e n ausgewählten Bohrungen (Schichten). In Anlehnung an die N a m e n g e b u n g der Zechsteinfolgen (-zyklen) wurden für die Folgen des S a x o n s Flußnamen ausgewählt, die zugleich paläotektonische Einheiten (Senken) im Saxonbecken bezeichnen: Havelfolge (unterer Abschnitt) und Elbefolge (oberer Abschnitt). D a s vollständigste Profil der Havelfolge wurde bisher mit der Bohrung Mirow 1 erschlossen. In dieser B o h r u n g ist der S t r a t o t y p des oberen Mesozyklus festgelegt. D a in absehbarer Zeit mit stratigraphisch tiefer reichenden Profilen zu rechnen ist, wird für den unteren Mesozyklus vorerst kein S t r a t o t y p fixiert und kein N a m e vergeben. F ü r die Schichten der Elbefolge wurden S t r a t o t y p e n in den Bohrungen R a m b o w 11, E l d e n a 1, Peckensen 4 und Mellin 4 ausgewählt. Auf Grund ihres deutlichen und weit verbreiteten kleinzyklischen A u f b a u s sind die PeckensenSchichten und Mellinschichten weiter untergliedert. Die Sicherheit der Grenzen zwischen den Zyklen ist sowohl

Tab. Gliederung des Saxons im Zentralabschnitt der Mitteleuropäischen Senke System

tion mußte zwangsläufig die paläogeographisch-paläotektonische Entwicklung des Saxonbeckens berücksichtigt werden. Der Vergleich relativ geringmächtiger Abfolgen in randnaher Position sowie über Schwellen ergab, daß sich der S e d i m e n t a t i o n s r a u m im Verlauf seiner Auffüllung, vor allem während des jüngeren S a x o n s , erweitert hat, so daß zu den Beckenrändern hin immer jüngere lithostratigraphische Einheiten (Zyklen) auf die Präsaxonunterlage „ t r a n s g r e d i e r e n " . Infolge dieser E x p a n s i o n ist die Saxonbeckenfüllung im Liegenden asynchron begrenzt.

K a t z u n g / Saxongliederung der Mitteleuropäischen Senke

Serie

Folge

Thuring

Wcrra-Folge

Schichten (Kupferschiefer) Mellin-Schichten

ElbeFolge c o X et Cß

S BS W iL,

obere untere obere

PeckensenSchichten

m U l l e r e

untere Eldena-Schichten Rambow-Schichten HavelFolge

Mirow-Schichten

Autun

vertikal als auch lateral unterschiedlich zu bewerten. Sie nimmt v o m Hangenden zum Liegenden sowie v o m Beckenzentrum bzw. dessen F l a n k e n zu den Beckenrändern ab. Trotz dieses Fortschritts in der Gliederung des S a x o n s im Zentralabschnitt der Mitteleuropäischen Senke bleiben einige Probleme noch nicht völlig geklärt. D a s betrifft die Sicherheit der Gliederung im tiefsten Profilabschnitt, die Rolle der salinaren Sedimente und ihrer Faziesvertretungen, die B e d e u t u n g von Mächtigkeitsveränderungen in Teilabschnitten und das Auftreten größerer Schichtausfälle in Beckenrandgebieten. Des weiteren bleibt zu prüfen, wann der strukturelle U m b a u des Beckens e x a k t erfolgte. In Abhängigkeit d a v o n ist die L a g e der Grenze zwischen der Havelfolge und Elbefolge innerhalb der Gliederung nach Mesozyklen zu präzisieren. E i n e ausführliche D o k u m e n t a t i o n und Interpretation des derzeitigen K e n n t n i s s t a n d s über die Gliederung und Korrelation des S a x o n s in dem hier betrachteten R a u m und ihr Anschluß an die Profile in den klassischen Gebieten des Rotliegenden befindet sich in Vorbereitung. Zusammenfassung Ausgehend vom zyklischen Aufbau des Saxons, gestützt durch die Korrelation markanter lithologischer Leithorizonte sowie unter Berücksichtigung der paläogeographisch-paläotektonischen Beckenentwicklung wird eine Standardgliederung des Saxons für den Zentralabschnitt der Mitteleuropäischen Senke in Folgen und Schichten vorgestellt. Die Benennung der lithostratigraphischen Einheiten berücksichtigt die Verbreitungsgebiete typischer Ausbildung bzw. die Namen der für die Stratotypen ausgewählten Bohrungen Die Sicherheit der Grenzen und noch nicht völlig gelöste Probleme werden aufgezeigt. Pe3ioMe Hcxojjh hb ipiKjrmecKoro CTpoeHHH caKCOHa, nop;Äep>KHBaHo

K o p p e j m m i e ä h p k h x jiHTonorHHecKHX p e n e p H b i x ropMOHTOB KaK h npw y i e T e n a J i e o r e o r p a c f i H i e c K O - n a J l e o T e K T o m m e c K o r ü

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Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Helt 11

561

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Summary P r o c e e d i n g f r o m t h e cyclic s t r u c t u r e of t h e S a x o n i a n , a s t a n d a r d division in suites a n d beds is p r e s e n t e d for t h e c e n t r a l section of t h e Central E u r o p e a n depression, w h e n s u p p o r t e d b y t h e correlation of striking litliological k e y horizons, a n d w h e n t a k i n g i n t o a c c o u n t the palaeogeographical-palaeotectonic d e v e l o p m e n t of t h e basin. T h e designation of t h e lithos t r a t i g r a p h i c a l u n i t s considers t h e areas of d i s t r i b u t i o n of typical d e v e l o p m e n t a n d t h e n a m e s of borings selected for t h e s t r a t o t y p e s . T h e security of b o u n d a r i e s a n d p r o b l e m s still incomplet e l y solved are i n d i c a t e d .

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A ngewandte Geologie, Heft 11/77

des auf

d e m Gebiet der R e s s o u r c e n f o r s c h u n g in Australien sowie z u r D e m o n s t r a t i o n des i n t e r n a t i o n a l e n S t a n d s im geologischen K a r t e n w e s e n , speziell im Bereich der t h e m a t i s c h e n geologischen K a r t e n . Der K o n g r e ß w u r d e v o n ca. 2500 Geowissenschaftlern (zuzüglich ca. 500 Begleitpersonen) aus 71 S t a a t e n b e s u c h t . Die gegenü b e r d e m X X I V . IGC in Montreal 1972 eingetretene Verringer u n g der Teilnehmerzahl (dort 5 000 Geowissenschaftler) ist auf die geographische Lage des australischen K o n t i n e n t s u n d die d a m i t v e r b u n d e n e n schwierigeren Anreisebedingungen aus der Mehrzahl der „klassischen geologischen G e b i e t e " der N o r d h a l b k u g e l der E r d e z u r ü c k z u f ü h r e n . Die meisten Teiln e h m e r (1500) k a m e n aus Australien selbst, es folgten 350 aus den USA, 125 aus K a n a d a , je 80 aus der U d S S R u n d F r a n k r e i c h . Die europäischen sozialistischen S t a a t e n e n t s a n d t e n Delegationen v o n d u r c h s c h n i t t l i c h 3 bis 8 Geologen. Seitens des g a s t g e b e n d e n L a n d e s lag die V o r b e r e i t u n g des Kongresses in den H ä n d e n eines n a t i o n a l e n Organisationsk o m i t e e s u n t e r der L e i t u n g seines P r ä s i d e n t e n , Prof Dr. NORMAN FISHER, u n d s e i n e s G e n e r a l s e k r e t ä r s , D r . ALEXANDER RENWICK,

beide B u r e a u of Mineral Ressources (BMR), Canberra City, ACT 2601. D a s P a t r o n a t ü b e r den IGC h a t t e Sir JOHN KERR, G c n e r a l g o u v e r n e u r v o n Australien, ü b e r n o m m e n . W i e wir bereits i m Bericht z u m X X I V . IGC in K a n a d a einges c h ä t z t h a b e n (TISCHENDORF & JUBITZ 1973), zählen die A r b e i t s b e r a t u n g e n der K o m i t e e s der I U G S , ihrer Assoziationen sowie die der A r b e i t s g r u p p e n der i n t e r n a t i o n a l e n P r o g r a m m e u n d P r o j e k t e zu den e f f e k t i v s t e n u n d d a m i t wichtigsten V e r a n s t a l t u n g e n w ä h r e n d des Kongresses, weil d o r t die n e u e s t e n Forschungsergebnisse vorgelegt u n d d i s k u t i e r t u n d somit wesentliche I n f o r m a t i o n e n e r h a l t e n w e r d e n . Hierin sind ferner die wichtigen S p e z i a l b e r a t u n g e n der I U G S z u m F o r t s c h r i t t u n d z u r D o k u m e n t a t i o n des I n t e r n a t i o n a l e n F ü h r e r s f ü r S t r a t i graphie, z u m Stratigraphisclien Lexikon, zur Silur-Devongrenze sowie z u r K l a s s i f i k a t i o n u n d N o m e n k l a t u r v o n Tiefengesteinen eingeschlossen, die w ä h r e n d der letzten Arbeitsperiode seit d e m X X I V . IGC einen b e m e r k e n s w e r t e n F o r t s c h r i t t verzeichn e n k o n n t e n . Unter diesem G e s i c h t s p u n k t h a b e n die D D R Delegierten insbesondere a n den B e r a t u n g e n nachfolgender Organisationen teilgenommen: I n t e r n a t i o n a l e s Geologisches K o r r e l a t i o n s p r o g r a m m (IGCP) ; I n t e r u n i o n s k o m m i s s i o n f ü r G e o d y n a m i k (ICG) ; K o m m i s s i o n f ü r die Geologische K a r t e der W e l t (CGMW) ; I n t e r n a t i o n a l e s K o m i t e e z u r Geschichte der Geologischen Wissenschaften (INHIGEO) ; — I n t e r n a t i o n a l e Assoziation f ü r die Genesis v o n Erzlagers t ä t t e n (IAGOD).

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Abb. 1. Geologische Karte Australiens

schematisiert nach: Geol. Map Australia, 1 : 12 Mill., BRM, Canberra A. C. T. 1971 (Nachdruck 1973) 1 — Känozoikum; 2 — Mesozoikum; 3 —Paläozoikum; 4 — Präkambrium, Proterozoikuni + Archaikum; 5 — Tiefengesteine, sauer + basisch; Vulkanite, sauer + basisch

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Abb. 2. Strukturelle Gliederung Australiens nach Fundamentalter und Mobilität des Deckgebirges (Becken) vereinfacht nach R t j t l a n d (1976) 1 — Pilbara-Yilgarn-Komplex ; 2 — AruntaGawler-Komplex; 3 — Tasmaniden (Kaledoniden + Varisziden im europäischen Sinn) ; 4 — Grenzen der Hauptkomplexe,* 5 — Grenzen der Subkomplexe; (i — Außenrand der ,,paratektonischen Zone" der Tasmaniden; 7 — Vulkangürtel (Paläozoikum); 8 — Hauptüberschiebungen; 9 — Beckenachsen, speziell im Bereich der Amadeus-Transversalzone; Doppelkreise — Gebiete der geologischen Fachexkursionen der DDR-Teilnehmer am 25. IGC

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1077), Heft 11 J u b i t z u. a. / X X V . 1GC in S y d n e y V o n b e s o n d e r e m W e r t w a r e n in diesem Z u s a m m e n h a n g a u ß e r d e m die B e f a l l r u n g e n einiger geologischer T y p e n g e b i e t e Aust r a l i e n s i m R a h m e n des F a c h e x k u r s i o n s p r o g r a m m s des X X V . IGC, so in Z c n t r a l a u s t r a l i e n (Amadeusbecken) u n d im Bereich der T a s m a n i d e n ( E r z l a g e r s t ä t t e n der Insel. T a s m a n i e n , Yassd i s t r i k t als Teil des L a c h l a n t e k t o g e n s , Becken v o n S y d n e y (vgl. A b b . 2)). Hier e r g a b e n sich in m e t h o d i s c h e r H i n s i c h t wichtige A n s a t z p u n k t e f ü r einen Vergleich m i t den P a l ä o zoiden Mitteleuropas sowie der Mitteleuropäischen Senke, speziell d e m N o r d d e u t s c h - P o l n i s c h e n Becken (u. a. Metallogenie, T e k t o n i k , B e c k e n d y n a m i k ) . N a c h f o l g e n d w e r d e n einige- S c h w e r p u n k t e u n d T r e n d s in der g e g e n w ä r t i g e n geowissenschaftlichen F o r s c h u n g dargestellt, wie sie aus der G e s a m t h e i t des Kongresses, speziell den Sekt i o n e n u n d Symposien, a b l e i t b a r sind. E n t s p r e c h e n d d e m G e s a m t a n g e b o t v o n m e h r als 1000 V o r t r ä g e n sowie den eigenen Möglichkeiten, sich n u r einen anteiligen Überblick ü b e r dieses A n g e b o t zu v e r s c h a f f e n , müssen die n a c h s t e h e n d e n A u s f ü h r u n g e n Subjektiv v o r b e l a s t e t sein u n d k ö n n e n d a h e r selbstv e r s t ä n d l i c h keinen A n s p r u c h auf eine vollständige Berichte r s t a t t u n g ü b e r den G e s a m t k o n g r e ß b e a n s p r u c h e n . Die Ausw a h l der B e r i c h t e r s t a t t u n g erfolgte n a c h A s p e k t e n , die f ü r eigene geologische F r a g e s t e l l u n g e n i m T e r r i t o r i u m der D D R v o n b e s o n d e r e m Interesse sind, vor allem u n t e r d e m Gesichtsp u n k t v o n Analogievergleichen oder m e t h o d i s c h e n F o r s c h u n gen.

A. Zu Einzelfragen und Trends des wissenschaftlichen Fortschritts (Auswahl) 1. Stoff und Alter tiefer Krustenanschnitte Der D a r s t e l l u n g der B e s o n d e r h e i t e n des P r ä k a m b r i u m s in A u s t r a l i e n u n d insbesondere der geotektonischen E n t w i c k l u n g dieses sehr langen Z e i t a b s c h n i t t s w u r d e w ä h r e n d des Kongresses viel A u f m e r k s a m k e i t geschenkt, weil n a h e z u 3/4 dieses K o n t i n e n t s v o n proterozoischen u n d a r c h a i s c h e n Gesteinen a u f g e b a u t u n d zahlreiche G r o ß l a g e r s t ä t t e n a u c h formationeil m i t a r c h a i s c h e n bzw. proterozoischen Prozessen v e r k n ü p f t s i n d : Der G o l d l a g e r s t ä t t e n k o m p l e x v o n /Kalgoorlie u n d die m e t a m o r p h e n Eisenerze v o m H a m e r s l a y b a s i n (Typ Kriwoi Rog) in Wes.taustralien, der U r a n b e z i r k v o n R u m J u n g l e n a h e D a r w i n i m N o r d t e r r i t o r i u m (vgl. A b b . 6) sowie die unik a l e n B u n t m e t a l l a g e r s t ä t t e n v o n M o u n t Isa (Queensland) u n d B r ö k e n Hill (Neusüdwales) zählen hierzu. W i r f i n d e n die erst in l e t z t e r Zeit z u n e h m e n d postulierte These b e s t ä t i g t , d a ß n i c h t n u r das P r ä k a m b r i u m eine lange, f ü r die' s p ä t e r e E n t w i c k l u n g der E r d k r u s t e sehr r e l e v a n t e Periode darstellt, s o n d e r n d a ß diese Periode a u c h a u ß e r o r d e n t l i c h metallogenetische B e d e u t u n g b e s i t z t . I n diesem Z u s a m m e n h a n g ist die K l ä r u n g überregionaler genetischer Beziehungen des F u n d a m e n t s v o n Australien, A f r i k a , I n d i e n , S ü d a m e r i k a u n d der A n t a r k t i s v o n besonderer B e d e u t u n g , u m L a g e r s t ä t t e n b e z i e h u n g e n i m ehemaligen S u p e r k o n t i n e n t G o n d w a n a zu klären u n d f ü r die Prognose p e r s p e k t i v i s c h zu n u t z e n . E i n Modell der B i l d u n g der ä l t e s t e n G r a n i t o i d e u n d der ersten S i a l k r u s t e zeigt, d a ß die B a s a l t - u n d G r a n i t s c h i c h t o f f e n b a r n i c h t n a c h e i n a n d e r , s o n d e r n gleichzeitig e n t s t a n d e n sind. E r s t a b einer b e s t i m m t e n K r u s t e n m ä c h t i g k e i t a m E n d e des Archaik u m s wird ein t e k t o n i s c h e r Stil entwickelt, der — m i t Metam o r p h o s e - u n d W i e d e r a u f s c h m e l z u n g sialischen Materials der überkruste verbunden — dem heutigen Bauplan entspricht. A u c h in der S e k t i o n P e t r o l o g i e w u r d e n z u m e i s t P r o b l e m e b e h a n d e l t , die f ü r den a u s t r a l i s c h e n K o n t i n e n t u n d den sich a n s c h l i e ß e n d e n pazifischen R a u m v o n großer B e d e u t u n g s i n d : d e r I n s e l b o g e n m a g m a t i s m u s , die m a g m a t i s c h e n E r s c h e i n u n g e n a n P l a t t e n r ä n d e r n , die m i t den dazitisch-andesitischen Gesteinen der Inselbögen v e r b u n d e n e n L a g e r s t ä t t e n v o m d i s s a m i n a t e d copper-Typ. P e t r o g r a p h i s c h e K r i t e r i e n f ü r die U n t e r s c h e i d u n g v o n metallogenetisch p e r s p e k t i v e n u n d n i c h t p e r s p e k t i v e n p o r p h y r i s c h e n Gesteinen sind die in diesen Gesteinen a u f t r e t e n d e n Akzessorien R u t i l u n d A p a t i t . Der R u t i l C u - f ü h r e n d e r Gesteine zeichnet sich d u r c h rötliche F a r b e u n d hohe V / N b - u n d C r / N b - V e r h ä l t nissc aus. Der A p a t i t weist Z o n a r b a u auf, der v o m Z e n t r u m ökonomisch b e d e u t s a m e r K ö r p e r z u m R a n d b e r e i c h hin a b nimmt. G r u n d s ä t z l i c h e F r a g e n der Metallogenie in V e r b i n d u n g m i t d e m globalen K r u s t e n g e s c h e h e n w u r d e n anläßlich des Kongresses i m Z u s a m m e n h a n g m i t P r o b l e m e n der P l a t t e n t e k t o n i k diskut i e r t , da sich hier n e u e A n s ä t z e f ü r die K l ä r u n g v o n genetischen 4*

563 Beziehungen zwischen s t r u k t u r e l l e m u n d stofflichem Regime der K r u s t e ( R a u m — S t o f f - B e z i e h u n g e n ) a n d e u t e n (vgl. A b s c h n i t t A. 4).

2. Sedimentation — Beckenentwicklung — sedimentäre Lagerstätten, speziell Kohlenwasserstoffe I m R a h m e n der S e k t i o n S t r a t i g r a p h i e u n d S e d i m e n t o l o g i e w u r d e n a n h a n d s y s t e m a t i s c h e r Vergleiche v o n Biostratigraphie, physikalischen A l t e r s b e s t i m m u n g e n u n d p a l ä o m a g n e tischen Messungen die Methodik einer p a l ä o m a g n e t i s c h e n S t r a t i g r a p h i e entwickelt (Gebiet O s t a f r i k a ) . E i n Modell des U n t e r m i o z ä n f l y s c h s v o n Neuseeland (Waitem a t a f l y s c h ) ( B a l l a n c e ) h a t , a u ß e r der D a r s t e l l u n g der R a u m — Zeit-Beziehungen a n distalen u n d p r o x i m a l e n E l e m e n t e n des Flyschbeckens, allgemeine A u s s a g e k r a f t in bezug auf die t e k t o nische Stellung des F l y s c h b e c k e n s i m Bereich v o n Inselbögen u n d deren V u l k a n i s m u s („Zwischeninselbogenflyseh"). Die gleiche F e s t s t e l l u n g t r i f f t f ü r ein Modell v o n I n t e r m o n t a n b e c k e n aus d e m Gebiet Spaniens (Tajo, Duero, J u c a r ) zu (ObdoNEZ), im Vergleich zu den variszischen I n t e r m o n t a n b e c k e n wird hier die Beziehung der K l a s t i t e zu den l a k u s t r i schen S e d i m e n t e n (Dolomiten) u n d zu den E v a p o r i t e n (Anhydrit bis Halit) herausgestellt, ebenso die K o n t r o l l e der Beckenb i l d u n g d u r c h die T e k t o n i k ( F u n d a m e n t ) sowie d u r c h exogene Faktorei)p(Stoffangebot). I n 4 e r Sektion M a r i n e G e o l o g i e dominierte die D a r s t e l l u n g ü b e r die B i l d u n g s b e d i n g u n g e n v o n M a n g a n a k k u m u l a t i o n e n . So w u r d e i m N o r d w e s t a t l a n t i k eine K o n z e n t r a t i o n v o n M a n g a n knollen auf d e m T o p u n d a n den F l a n k e n v o n Tiefseehügeln u n d Tiefseerücken bei 4 9 0 0 bis 5 400 m W a s s e r t i e f e a n g e t r o f f e n . Hier k o m m e n z u s a m m e n m i t R o t e m Tiefseeton r e l a t i v hohe Gehalte an Mn, Fe, Cu, Ni, Zn i m S e d i m e n t vor. Auf den E b e n e n u n d in den Tälern fehlen wegen höherer S e d i m e n t a t i o n s r a t e n u n d z. T. a u c h T u r b i d i t s t r ö m e n die Manganknollen. I m Bereich des M i t t e l a t l a n t i s c h e n R ü c k e n s t r e t e n M a n g a n k r u s t e n auf B a s a l t k u p p e n u n d den R ä n d e r n der R i f t Valleys a u f . Es h a n d e l t sich u m h y d r o t h e r m a l gebildete V o r k o m m e n e x t r e m e r R e i n h e i t (39 G e w . - % Mn, 0,01 bis 0,07 G e w . - % Fe), die sehr schnell a k k u m u l i e r t w u r d e n (200 m m in 10 6 J a h r e n ) . G e b u n d e n sind diese V o r k o m m e n u n m i t t e l b a r a n die h y d r o t h e r m a l e n E n t l a s t u n g s z o n e n des Sea-Floor-Spreading. M a n g a n z u f u h r in die Ozeane erfolgte z. T. v o m F e s t l a n d d u r c h V e r w i t t e r u n g k o n t i n e n t a l e r Gesteine als Suspension (4 X 1 0 ' t Mn pro J a h r ) u n d in L ö s u n g 3 X 10 5 t Mn pro J a h r ) . Als zweite Lieferquelle m ü s s e n die B a s a l t e der ozeanischen R ü c k e n angesehen w e r d e n . D u r c h A u s l a u g u n g der jeweils n e u g e b i l d e t e n ozeanischen Tholeite wird ein jährlicher Z u w a c h s v o n e t w a 2 X 10 6 t Mn a n g e n o m m e n . I n bezug auf die Bildung v o n P h o s p h o r i t e n b e s t e h e n zeitliche Z u s a m m e n h ä n g e m i t der Initialperiode des Sea-Floor-Spreading. In den ersten S t a d i e n der Bildung Mittelozeanischer R ü c k e n müssen p h o s p h o r r e i c h e M a g m e n a u f g e t r e t e n sein. Die Auslaugung P-reicher Gesteine f ü h r t d a n n zur e r h ö h t e n P h o s p h o r a k k u m u l a t i o n in den b e n a c h b a r t e n K o n t i n e n t a l s c h e l f e n . Die Höffigkeit tiefer S e d i m e n t b e c k e n in bezug auf K o h l e n w a s s e r s t o f f e wurde anhand theoretischer Überlegungen für Beispiele der U d S S R d i s k u t i e r t . D a n a c h erfolgt in geringer Tiefe (bis 2 km) eine M e t h a n b i l d u n g d u r c h vorwiegend biochemische Prozesse. I n T e u f e n bis 6 k m d o m i n i e r t Erdölbildung. U n t e r h a l b dieser k o m m t es d u r c h T h e r m o k a t a l y s e wieder z u r Gasbildung. So sind z. B. in sehr tiefen Bereichen, wie der K a s p i s e n k e m i t 20 k m u n d der D n j e p r - D o n e z - S e n k e bis zu 17 k m S e d i m e n t m ä e h t i g k e i t , n u r k a t a g e n e t i s c h e Gase zu erwarten. Zur E i n s c h ä t z u n g der P e r s p e k t i v e n v o n T i e f s e e b e c k e n a n K o h l e n w a s s e r s t o f f e n wurde, a u f b a u e n d auf einer A n a l y s e der R a n d - u n d I n n e n m e e r e des P a z i f i k t e k t o g e n s sowie des m e d i t e r r a n e n T e k t o n g e n s u n d e r g ä n z t d u r c h geologische u n d geophysikalische D a t e n aus d e m ozeanischen Bereich, eine Klassifizierung vorgeschlagen i n : a) h o c h p e r s p e k t i v c Becken m i t einer v o l l s t ä n d i g e n Reihe positiver I n d i k a t i o n e n f ü r Ol u n d Gas u n d S e d i m e n t b e c k e n v o n 3 u n d m e h r k m Dicke (z. B. N o r d a u s t r a l i e n , Ostchina, Beringsee) ; b) p e r s p e k t i v e Becken m i t einer Anzahl positiver I n d i k a t i o n e n u n d S e d i m e n t m ä c h t i g k e i t e n v o n 3,0 bis 0,3 k m (z. B. Venezuela-, K o l u m b i e n - B e c k e n , Ochotskisches Meer, J a p a n - S e e ) ; c) wenig p e r s p e k t i v e Becken mit S e d i m e n t m ä c h t i g k e i t e n u n t e r 0,2 k m .

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3. Metallogcnie — Erzlagerstätten E s ist u n v e r k e n n b a r , d a ß das Interesse a n den s o g e n a n n t e n s t r a t i f o r m e n L a g e r s t ä t t e n weltweit a n h ä l t . Dies ist sicher n i c h t eine M o d e e r s c h e i n u n g , s o n d e r n darauf z u r ü c k z u f ü h r e n , d a ß ein G r o ß t e i l v o n L a g e r s t ä t t e n , d e r e n g e n e t i s c h e Z u o r d n u n g f r ü h e r u m s t r i t t e n war, zu diesem morphologischen T y p g e h ö r t u n d sich m e h r u n d m e h r die E r k e n n t n i s d u r c h s e t z t , d a ß diese L a g e r s t ä t t e n i h r e E n t s t e h u n g v u l k a n o g e n - s e d i m e n t ä r e n P r o z e s s e n v e r d a n k e n , d. h . i n b e z u g auf die E l e m e n t h e r k u n f t m a g m a t i s c h k o n t r o l l i e r t w e r d e n , in b e z u g auf d i e E l e mentausfällung jedoch tiefentektonisch-paläogeologisch: 9 0 % d e r i n P r o d u k t i o n s t e h e n d e n S u l f i d l a g e r s t ä t t e n in d e r W e l t werden heute dem vulkanogen-sedimentären Typ zugeordnet! H i e r a u s wird e r k e n n b a r , d a ß dieser genetische T y p n i c h t n u r schlechthin eine weite V e r b r e i t u n g besitzt, sondern in i h m z u d e m n o c h g r o ß e M i n e r a l m e n g e n a k k u m u l i e r t s i n d , die z. T . u n i k a l e L a g e r s t ä t t e n bilden. Dieser L a g e r s t ä t t e n t y p wird sicher zuk ü n f t i g nicht n u r unser metallogenetisches, sondern vor allem auch unser lagerstättenökonomisches Interesse fordern. E s i s t w e i t e r h i n u n v e r k e n n b a r , d a ß in aller W e l t d e r F e s t stellung v o n K r i t e r i e n f ü r d i e P r o g n o s e u n d S u c h e von L a g e r s t ä t t e n große A u f m e r k s a m k e i t geschenkt wird. Das gilt s o w o h l f ü r die F e s t s t e l l u n g d e r G e s e t z m ä ß i g k e i t e n d e r regionalen Verteilung von Lagerstätten (Verbindung mit einem bestimmten Magmatismus, Paläogeographie und -tektonik, l i t h o l o g i s c h - s t r u k t u r e l l e K o n t r o l l e ) als a u c h f ü r die q u a n t i t a t i v e , h ä u f i g auf s t a t i s t i s c h e n B e r e c h n u n g e n b e r u h e n d e A u s w e r t u n g v o n Dispersionsaureolen in der N a c h b a r s c h a f t von Lagers t ä t t e n u n d die V e r w e n d u n g der E r s c h e i n u n g e n der Z o n a l i t ä t zur E r k e n n u n g des A u f b a u s der L a g e r s t ä t t e n , ihre Tiefenfortsetzung u n d evtl. ihre laterale Entwicklung. I n t e r e s s a n t w a r s c h l i e ß l i c h a u c h die v o n POPOV g e ä u ß e r t e Meinung, daß F l y s c h u n d flyschoide Bildungen mctallog e n e t i s c h n i c h t i m m e r s t e r i l z u sein b r a u c h e n , s o n d e r n d u r c h a u s B u n t m e t a l l a k k u m u l a t i o n e n a u f w e i s e n k ö n n e n , w o b e i diese v o n den Bedingungen der Sedimentation kontrolliert werden. N i c h t u n e r w ä h n t b l e i b e n darf s c h l i e ß l i c h j e n e F e s t s t e l l u n g v o n STUMPFEL, d i e m i t d e r Z u n a h m e d e r B e d e u t u n g v o n s t r a t i f o r m e n L a g e r s t ä t t e n als G a n z e s in e n g e r B e z i e h u n g s t e h t , d a ß n ä m l i c h W o l f r a m h ä u f i g in b e s t i m m t e n S c h i c h t e n k o m plexen (altpaläozoische, proterozoische) stratiforme Anreicher u n g e n b i l d e t . E s b e s t e h t s o m i t die M ö g l i c h k e i t , d a ß e i n e R e i h e v o n W o l f r a m l a g e r s t ä t t e n , die m i t G r a n i t e n a s s o z i i e r t s i n d , ihren Wolframinhalt nicht dem granitischen Magma verdanken, sondern palingenisierten u n d assimilierten Nebengesteinen. Wir müssen vermutlich insgesamt damit rechnen, daß für e i n e n g r o ß e n Teil v o n E l e m e n t e n in g e o l o g i s c h f r ü h e n P e r i o d e n e i n e e r s t e A k k u m u l a t i o n in S e d i m e n t e n e r f o l g t e (u. U. d u r c h a u s m i t v u l k a n o g e n e r B e t e i l i g u n g ) u n d d a ß e r s t in s p ä t e r e n Perioden d u r c h A u f s c h m e l z u n g partiell m i t solchen Elementen

A b b . 3. L ä n g s d ü n e n f e l d , ü b e r f l u t e t v o n e i n e m q u e r d a z u g e r i c h t e t e n S a l z s e e ( P l a y a ) , d e r i m l i n k e n B i l d a b s c h n i t t (SE) n o c h R e s t l a u g e n (dunkel) f ü h r t Die Morphologie der quartären Dünen ist an der Isohypsenführung des Salzseespiegels erkennbar; Dünenabstand: mehrere 100 Meter, regionale Hauptrichtung: N - S bis N N W - S S E Simpson-Wüste östlich des Eyre-Sees, nahe Lake Frome (Südaustralien), Großes Artesisches Becken F l u g a u t n a h m e (ca. 5000 m H ö h e ) K.-B. JÜBITZ

A b b . 4. S a l z p f a n n e n b i l d u n g ( P l a y a s ) i n q u a r t ä r e n A k k u m u l a t i o n s g e b i e t e n , die m o r p h o l o g i s c h v o n b a r c h a n a r t i g e n , s t a r k verwitterten Dünensystemen feinmodelliert werden Bereich des Amadeus-Sees, ca. 320 km südwestlich Alice Springs N". T., Zentralaustralien F l u g a u t n a h m e (ca. 500 m Höhe) TC.-B. JTJBITZ

a n g e r e i c h e r t e r S e d i m e n t e die sog. s p e z i a l i s i e r t e n M a g m a t i t e e n t s t a n d e n s i n d , die d a n n z u r B i l d u n g e n t s p r e c h e n d e r p o s t magmatischer Lagerstätten beitragen. I n b e z u g a u f die K l a s s i f i k a t i o n v o n e n d o g e n e n Z i n n l a g e r s t ä t t e n w u r d e n drei Vorschläge unterbreitet. Der erste b a s i e r t auf d e n U n t e r s c h i e d e n i n d e r Mineralparagenese (STEMPPOCK) , d e r z w e i t e auf U n t e r s c h i e d e n in d e r L a g e r s t ä t t e n f o r m a t i o n (RUNDKWIST) u n d d e r d r i t t e s c h l i e ß l i c h a u f U n t e r s c h i e d e i n d e r g e o l o g i s c h - g e o t e k t o n i s c h e n P o s i t i o n (TAYLOR). F ü r e i n e u m f a s s e n d e K l a s s i f i z i e r u n g m ü ß t e n s c h l i e ß l i c h alle drei A s p e k t e B e r ü c k s i c h t i g u n g f i n d e n . 4. Struktur — 7'oktonik — tieotektonik, speziell Plattentektonik G e m ä ß der allgemeinen K o n z e p t i o n des X X V . IGC k o n z e n t r i e r t e n sich die s t r u k t u r b e z o g e n e n F r a g e n auf z w e i S c h w e r p u n k t e : die P l a t t e n t e k t o n i k speziell d e s s ü d v v e s t p a z i f i s c h e n R a u m s s o w i e die G e s t e i n s d e f o r m a t i o n , i n s b e s o n d e r e d i e K o m plexbeziehungen von .Metamorphose u n d Gefügeänderung/ Stoffverhalten. D e r l l a u p t l ' o r t s c h r i t t auf d e m G e b i e t d e r P l a t t e n t e k t o n i k w u r d e offensichtlich bei der systematischen U n t e r s u c h u n g sowohl v o n a k t i v e n als a u c h p a s s i v e n P l a t t e n g r e n z e n u n t e r d e m G e s i c h t s p u n k t e i n e r k o m p l e x e n A n a l y s e e r r e i c h t , d. h . d u r c h die v e r g l e i c h e n d e n A n a l y s e n v o n T i e f e n b a u (Seismizität, Potentialfelder, Vulkanismus) u n d Oberflächenverhalten der höheren Kruste (Strukturbau, Paläomagnetismus). I n s t r u k t i v e Beispiele h i e r f ü r s i n d d i e B e z i e h u n g e n A u s t r a l i e n s z u m Indonesischen Faltengebiet — der längs einer S u b d u k t i o n s z o n e n a c h N u n t e r d e n S u n d a b o g e n , speziell d e n T i m o r t r o g , a b t a u c h e n d e a u s t r a l i s c h e K r a t o n — sowie z u r I n s e l k e t t e Melanesiens (Neuguinea, Salomoninseln, Neue Hebriden, Neu-Kaledonien, Fidschiinseln) und Neuseeland. Letztere G e b i e t e s t e l l e n die k o m p l i z i e r t e n W e c h s e l b e z i e h u n g e n z w i s c h e n Pazifischer u n d Indischer Platte im weiteren R a u m von Ozeanien d a r , w o b e i es i m K ä n o z o i k u m z u S c h o l l e n r o t a t i o n e n v o n P l a t t e n e l e m e n t c n g e k o m m e n ist ( G e b i e t E u r o m a n g a g r a b e n — T o n g a graben). Der R i f t p r o z e ß i m östlichen Teil G o n d w a n a s setzte seit d e m t i e f e r e n M e s o z o i k u m ein, d a s Z e r d r i f t e n seit d e m h ö h e ren J u r a (Abspalten Indiens von Australien) ; dabei trennte sich N e u s e e l a n d w ä h r e n d d e r h ö h e r e n O b e r k r e i d e / P a l ä o z ä n vom australischen Kontinent, Neuguinea im frühen Eozän u n d die A n t a r k t i s i m o b e r e n P a l ä o z ä n . H i e r m i t w a r i n f o l g e Sea-floor-Spreading die N e u b i l d u n g ozeanischer K r u s t e verb u n d e n ( T a s m a n s e e , K o r a l l e n s e e ) , w i e BRANSON, RUTLAND,

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9 Ö ® -

A b b . 5. S t r u k t u r e l l e r A u ß e n r a n d eines r i n g f ö r m i g ' a u f g e b a u t e n Astroblems m i t steil a u f g e p r e ß t e n F l a n k e n s t r u k t u r e n (Bergzüge) u n d s t a r k erodiertem Zentralteil (rechts) als Gebiet maxim a l e r P y r o - u n d K a t a k l a s e durch kosmische Einflüsse (Impact)

,Alr,er der Schichten: Ordovizium (Zentralteil) bis Karbon (Außenrand); Alter der Deformation: 138 ± 3 Mill. Jahre nach K/Ar-Methode Himmelsrichtungen: links — NNW, rechts — SSE (mit Blick nach N zum McDonnel-Range). Gosses Bluff, Gebiet der Missionars-Ebene bei Hermannsburg, ca. 150 km westlich Alice Springs N. T-, (Amadeus-Becken)

VEEVERS u n d v o r allem FALVBY gezeigt h a b e n . 18 B o h r u n g e n des „Deep-Sea-Drilling P r o j e c t " (DSDP) belegen diese m o d e r n e n Grundvorstellungen. B e m e r k e n s w e r t ist in diesem Z u s a m m e n h a n g ein deutlicher T r e n d der F o r s c h u n g e n zur K l ä r u n g der Beziehungen zwischen B e c k e n b i l d u n g u n d B i f t p r o z e ß sowie, ganz allgemein d a r ü b e r hinausgehend, zur „ I n t r a p l a t e t e c t o n i c " ( H s ü , ILLIES). Hierbei k o m m e n a u c h paläomagnetische Untersuchungen (einschließlich B e s t i m m u n g der W a n d e r u n g s r a t e n " ) v e r s t ä r k t z u r A n w e n d u n g . So w u r d e d u r c h BRANSON u. a. im Gebiet des australischen K o n t i n e n t s eine direkte Beziehung zwischen d e m B i f t i n g u n d d e m Beckenbildungsprozeß der ,,Marginalb e c k e n " (u. a. Canningbecken, B o n a p a r t e Golf-B. im N W des K o n t i n e n t s , C a r p e n t a r i a - B . im N u n d O t w a y - B . im S ; vgl. A b b . 2) nachgewiesen, deren bis zu m e h r e r e n 1000 m mächtige F ü l l u n g m i t lakustrisch-fluviatilen Sedimente sowie V u l k a n i t e n v o m „ B i f t - v a l l e y - T y p " beginnt u n d m i t m a r i n e n Sedim e n t e n e n d e t (Meso-Känozoikum). L e t z t e r e lassen sich h e u t e bis z u m K o n t i n e n t a l h a n g Australiens verfolgen. E i n S t r u k t u r h i a t u s ( „ b r e a k u p " ) in der Beckenfüllung bezeichnet den Höhep u n k t des Biftprozesses als Ü b e r g a n g zur vollmarinen Sedim e n t a t i o n , der gleichbedeutend m i t der Herstellung paläogeogra^>hischer V e r b i n d u n g e n z u m ozeanischen Bereich u n d d a m i t Einsetzen einer vollmarinen S e d i m e n t a t i o n a m R a n d e des K o n t i n e n t s war. Die großen E r d ö l - E r d g a s - L a g e r s t ä t t e n Australiens im On- u n d Offshorebereich des K o n t i n e n t s (Bass-Strait zwischen Victoria u n d Inser T a s m a n i e n , D a m p i e r becken im N W des Kontinents) sind a n diese Marginalbecken g e b u n d e n (vgl. A b b . 7). Die sich im I n n e r n des australischen K o n t i n e n t s seit d e m tiefer e n P r o t e r o z o i k u m vollziehende Beckenbildung wird, wie PLIJMB gezeigt h a t , d u r c h B l o c k s t r u k t u r e n des F u n d a m e n t s u n d d a m i t L i n e a m e n t e kontrolliert. Dabei wird die u r s p r ü n g lich v o r h e r r s c h e n d e N W — S E - R i c h t u n g der älteren Becken (Officer-B., Amadeus-B.) s p ä t e r a b Trias d u r c h eine vorh e r r s c h e n d e N N E — S S W - B i c h t u n g abgelöst (Becken im weiteren Bereich der T a s m a n i d e n im Ostteil des K o n t i n e n t s ) . T y p i s c h f ü r die Beckengenese ist die Anlage z u n ä c h s t schmaler Senkungströge, die sich im Lauf der Erdgeschichte in breite Syneklisen weiterentwickelten (,,Telescoping''). E i n weiterer S c h w e r p u n k t geotektonischer Spezialuntersuchungen sind n a c h wie v o r die R i f t e ( B h e i n t a l g r a b e n m i t linksh ä n d i g e n Scherzonen; Ostafrikanisches R i f t / A n t e i l Äthiopisches R i f t m i t pliozäner u n d q u a r t ä r e r Bewegung v o n d u r c h schnittl. 4 bis 6 m m / J a h r Horizontaldilatation). A u c h hier w e r d e n k o m p l e x e M e t h o d e n (Seismizität, rezente K r u s t e n b e wegung, vulkanische Prozesse als Z e i t m a r k e n , aerogeologische A u f n a h m e n ) zur K l ä r u n g der Bildungsabläufe dieser G r o ß s t r u k t u r e n erfolgreich eingesetzt. Generelle P r o b l e m e der G e o t e k t o n i k w u r d e n vor allem d u r c h PEJVE (neues Modell mittelozeanischer R ü c k e n a m Beispiel

MELBOURNE^

Au AgCuPbZn Sn Rosebery AI

A b b . 6. W i c h t i g s t e (Auswahl)

industrielle

Renkon CuAu Mt. Lyell

Erzlagerstätten

Australiens

schematisiert nach BMP (Development of the Australien Mineral Industry, Norwood S. A., K 74/935)

der N ö r d a t l a n t i k s m i t einem v e r f o r m t e n , z. T. m e t a m o r p h e n u n t e r e n S t o c k w e r k u n d einem höheren u n v e r f o r m t e n Stockwerk v o n Oligozän-Quartär-Alter), sowie d u r c h A u e o i N (Vergleich der T e k t o n i k des Pazifiks, des Mediterrangebiets u n d Mittel- u n d S ü d a m e r i k a s m i t U n t e r s c h e i d u n g verschiedener E n t w i c k l u n g s e t a p p e n in bezug auf t e k t o n i s c h e Decken, Ophiolithe, Vulkanismus) vorgelegt. B e m e r k e n s w e r t ist die W e i t e r e n t w i c k l u n g der H y p o t h e s e n einer E r d e x p a n s i o n a n h a n d der Pazifikentwicklung (AVIAS, CROWFORD), wobei in methodologischer Hinsicht der Versuch e r k e n n b a r wird, E l e m e n t e der P l a t t e n t e k t o n i k m i t z u b e r ü c k sichtigen. CADY b e h a n d e l t e F r a g e n der geotektonischen E n t wicklung u n d der geodynamischen Mechanismen als F u n k t i o n der Zeit u n d Erdgeschichte (Verbindung klassischer Geosynklinaltheorie

mit

Plattentektonik),

JANSIN

und

BELOUSSOW

P r o b l e m e der U m b i l d u n g der K r u s t e bzw. des Oberen Mantels im Bereich einer v e r d i c k t e n L i t h o s p h ä r e . Allgemeine A s p e k t e des systematischen Vergleichs v o n globalen F a l t u n g s v o r g ä n g e n n a c h R a u m — Z e i t u n d I n t e n s i t ä t verfolgt d a s I G C P - P r o j e k t 107 (CHAIN), das enge t h e m a t i s c h e Beziehungen z u m I n t e r n a t i o n a l e n G e o d y n a m i k - P r o j e k t (ICG), speziell d e r A r b e i t s g r u p p e 9 (BELOUSSOW, T R Ü M P Y , ZWART)

O

aufweist.

900km

Dampier Barrow

... Bowen i Galilee- ¿> Mareenie ! • Bai'»A \£iackwater ..m.Mey....,

. \ÎK"yào» »Irough Roma Gidgeoipa # . *-JBRIS. -Moombo j if Moonie Newcastle '

Dongara

&Gas Gas+01 • Öl

ADELAIDE < 5 ^ • \

/ WoHongong

Braunkohle — Pipeline Steinkohle

A b b . 7. W i c h t i g s t e industrielle E r d ö l - E r d g a s l a g e r s t ä t t e n sowie K o h l e l a g e r s t ä t t e n (Stein- u n d Braunkohlen) Australiens Schematisiert nach BMR (Development of the Australien Mineral Industry, Coal, Norwood S.A. B. 74/935)

Zeitschrift fiir angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

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D e m g e g e n ü b e r stehen die Pauschalvergleiche der paläozoischen T e k t o g e n e dies- u n d jenseits des A t l a n t i k s (Kaledonidcn u n d Varisziden N o r d a m e r i k a s , Grönlands, W e s t e u r o p a s u n d der M a u r i t a n i d e n W e s t a f r i k a s ) u n t e r mobilistischen A s p e k t e n noch am

Anfang

(DEWEY, BROUWER,

LORENZ,

NICHOLLS),

bedingt

d u r c h die K o m p l e x i t ä t des K r u s t e n g e s c h e h e n s u n d d a m i t die s t r u k t u r e l l e I n h o m o g e n i t ä t dieser R ä u m e f ü r einen derartigen Globalvergleich. Der s y s t e m a t i s c h e Vergleich der tektogenetischen Entwicklung von Vorland und Tektogenkörper (ICG-Projekt) stellt hierzu a b e r einen sehr wichtigen S c h r i t t realer E r k e n n t n i s f i n d u n g d a r (CHAIN). F ü r den westlichen Teil des A l p e n t e k t o g e n s lassen sich zun e h m e n d Scherbewegungen v o m T y p linkshändiger Horizont a l b e w e g u n g e n nachweisen, u n d z w a r sowohl d u r c h den Versatz v o n F l y s c h t r ö g e n als a u c h d u r c h j u n g e Bewegungen, die n a c h d e m H a u p t d e c k e n s c h u b der Alpen erfolgten (TRÜMPY). V o n grundsätzlicher B e d e u t u n g sind die Versuche, die mobilistischen Vorstellungen des K r u s t e n g e s c h e h e n s m i t R a u m — S t o f f v o r g ä n g e n zu k o m b i n i e r e n . So b e h a n d e l t e n zahlreiche Vort r ä g e im S y m p o s i u m M e t a l l o g e n e s e u n d d i e n e u e G l o b a l t e k t o n i k die B e d e u t u n g v o n S u b d u k t i o n s z o n e n u n d der d a m i t v e r b u n d e n e n Tiefentröge als Orte f ü r die E r z l a g e r s t ä t t e n b i l d u n g . Folgende T e n d e n z e n z u r A b l e i t u n g v o n Gesetzmäßigkeiten sind bereits h e u t e e r k e n n b a r : a) L a g e r s t ä t t e n , g e b u n d e n an Zonen, in d e n e n M a g m e n aus mobilisiertem O b e r e n - M a n t e l m a t e r i a l u n d / o d e r geschmolzener ozeanischer K r u s t e i n t r u d i e r t e n bzw. e x t r u d i e r t e n . Neben der petrologischen Vergesellschaftung weisen auf einen solchen U r s p r u n g die isotope Z u s a m m e n s e t z u n g v o n Blei, S t r o n t i u m u n d Schwefel hin. Beispiele v o m B a l k a n (Tethys), A m e r i k a (Kordilleren), A u s t r a l i e n (Lachlandgeosynklinale) zeigen, d a ß sich solche Zonen d u r c h S u b d u k t i o n u n d K o n s u m t i o n ozeanischer K r u s t e u n t e r niedrig entwickelter, d ü n n e r k o n t i n e n t a l e r K r u s t e u n d bei d i r e k t e r Ü b e r l a g e r u n g ozeanischer K r u s t e d u r c h m ä c h t i g e n i c h t m e t a m o r p h e S e d i m e n t e entwickelten. Gebildet w e r d e n Cu-, Fe-, Mn- u n d Z n - L a g e r s t ä t t e n ; d a n e b e n k o m m e n Ag u n d Au vor. b) L a g e r s t ä t t e n , g e b u n d e n an Zonen, in d e n e n M a g m e n aus mobilisierter K o n t i n e n t a l k r u s t e i n t r u d i e r t e n bzw. e x t r u d i e r t e n . Verdickte, hochentwickelte, absteigende k o n t i n e n t a l e K r u s t e u n d S u b d u k t i o n k o n t i n e n t a l e r K r u s t e f ü h r t zur Bildung großer P l u t o n e , an die Blei- u n d Z i n n l a g e r s t ä t t e n (vorwiegend aus Material alter k o n t i n e n t a l e r K r a t o n e ) u n d Molybdän-, W o l f r a m - u n d A n t i m o n l a g e r s t ä t t e n (aus synorogenen Sedim e n t e n bzw. a l t e n K r a t o n e n ) g e b u n d e n sind. c) Nickel-, Chrom- u n d P l a t i n l a g e r s t ä t t e n , g e b u n d e n a n die T e k t o g e n e n e i n g e b a u t e n B r u c h s t ü c k e des Mantels u n d ozeanischer K r u s t e . Als zweites erzlieferndes E l e m e n t im R a h m e n der P l a t t e n t e k t o nik s t a n d e n die mittelozeanischen R ü c k e n zur Diskussion. U n t e r s u c h u n g e n der s u b m a r i n e n V u l k a n i t e u n d des Metallgehalts v o n Tiefseesedimenten (spez. i m Ostpazifik) weisen die S p r e a d i n g z e n t r e n als P r o d u z e n t e n v o n Eisen, M a n g a n u n d U r a n u n d sicherlich ebenso v o n K u p e f r , Quecksilber, Zink u . a. aus. Als L i e f e r m e c h a n i s m u s w e r d e n h y d r o t h e r m a l e A u s l a u g u n g v o n B a s a l t e n i n n e r h a l b der ozeanischen K r u s t e u n d v o r allem E m a n a t i o n e n tiefer H e r k u n f t (Mantel?) f ü r wichtig gehalten. 5. Arbeitsmethodik und -technik — Kartenwesen F ü r die A r b e i t s m e t h o d i k ist der v e r s t ä r k t e T r e n d z u m synoptischen A r b e i t e n sowohl auf überregionaler als a u c h globaler

Basis b e m e r k e n s w e r t , wie er in d e d u k t i v e n A r b e i t s f o r m e n (Fernbeobachtungsmelhoden — „ R e m o t e sensing", kleinm a ß s t ä b l i c h e K a r t e n bzw. im I n t e r n a t i o n a l e n Geologischen K o r r e l a t i o n s p r o g r a m m (IGCP) z u m A u s d r u c k k o m m t . C h a r a k t e r i s t i s c h f ü r die E n t w i c k l u n g der i n t e r n a t i o n a l e n g e o l o g i s c h e n K a r t e n ist das E r r e i c h e n einer gewissen A b s c h l u ß p h a s c der „ k l a s s i s c h e n " geologischen K a r t e n im U b e r s i c h t s m a ß s t a b ( I n t e r n a t i o n a l e Geologische K a r t e v o n E u r o p a 1 : 1 , 5 Mill., Geol. K a r t e v o n S ü d - u n d Südostasien l : 5 M i l l . , Geol. W e l t a t l a s 1 : 1 5 Mill. u . a . m . ) . H i e r a u s resultiert der T r e n d zur „ t h e m a t i s c h e n K a r t e " , der auf d e m W e g ü b e r die t e k t o n i s c h e n K a r t e n (u. a. 2. A u s g a b e der I n t e r n a t . T e k t o n . K a r t e v o n E u r o p a usw. 1 : 2 , 5 Mill., T e k t o n . K a r t e v o n E u r o p a 1 : 1 0 Mill., I n t e r n a t . T e k t o n . K a r t e der W e l t 1 : 1 5 Mill.) z u r metallogenetischen K a r t e (u. a. I n t e r n a t . Metallogenetische K a r t e v o n E u r o p a 1 : 2 , 5 Mill. Metallogenetische K a r t e v o n S ü d - u n d Südostasien 1 : 5 Mill.) f ü h r t . A u c h das auf l a g e r s t ä t t e n genetische F r a g e n orientierte C i r c u m - P a z i f i c - P r o j e k t (CPP) l ä ß t diesen allgemeinen T r e n d der A b a r b e i t u n g dieser logischen Hierarchie erkennen. W e i t e r h i n m a c h t sich ein z u n e h m e n d e r E i n f l u ß v o n i n t e r d i s z i p l i n ä r e n A r b e i t e n j e t z t a u c h in den geowissenschaftlichen K a r t e n p r o j e k t e n b e m e r k b a r , die besonders d u r c h die U N E S C O gefördert w e r d e n (u. a. Seismotektonische K a r t e n u n d K a r t e n der r e z e n t e n K r u s t e n b e w e g u n g e n f ü r E i n s c h ä t z u n g des „Seismischen Risikos"). I n diesem Sinn w u r d e a u c h das K a r t e n p r o j e k t „Materialien z u m t e k t o n i s c h e n B a u v o n E u r o p a " , 1. :6 Mill., b e w e r t e t , das seitens der D D R - D e l e g a t i o n im R a h m e n der Sitzungen der K o m m i s s i o n f ü r die I n t e r n a t i o n a l e Geologische K a r t e der W e l t (CGMW) anläßlich des Kongresses m i t n e u n K a r t e n vorgelegt w u r d e ( D e f o r m a t i o n s s t o c k w e r k e m i t E r g ä n z u n g s k a r t e n Salinar, V u l k a n i s m u s , Initialite, B r u c h störungen, Rezente Krustenbewegungen, Seismizität). — T y p i s c h f ü r diesen T r e n d ist die z u n e h m e n d e K o o p e r a t i o n v o n IÜGS, IUGG, IAVCEI, I A S P E I und anderen internationalen wissenschaftlichen Organisationen im Sinne einer o b j e k t b e z o g e nen i n t e r n a t i o n a l e n F o r s c h u n g m i t ausgesprochen wirtschaftlicher Zielstellung, d. h. U m s e t z u n g sowie N u t z u n g der Forschungsergebnisse. Von besonderem p r a k t i s c h e n Interesse w a r in m e t h o d i s c h e r H i n s i c h t der E i n s a t z v o n F e r n b e o b a c h t u n g s m e t h o d e n (Aerofotografie bis M u l t i s p e k t r a l a u f n a h m e n v o n ERTS-Satelliten) f ü r F r a g e n der regionalen S t r u k t u r e r k u n d u n g ( „ F o t o l i n e a t i o n e n " ) sowie f ü r S p e z i a l p r o g r a m m e der Ressourcenforschung, insbesondere v o n Schwermetallen. Vorgelegt w u r d e n b e v o r z u g t Ergebnisse der B r u c h s t ö r u n g s a n a l y s e in P l a t t f o r m - u n d Faltungsgebieten (Alpenraum u n d Mittelmeer, M i t t e l a m e r i k a , Australien) sowie deren K o m b i n a t i o n m i t der Analyse v o n m a g m a t i s c h e n K ö r p e r n , speziell Gängen u n d V u l k a n i t e n , z u r Untergliederung kristalliner K o m p l e x e . I m Vergleich d a z u b e f i n d e t sich die S t r u k t u r — S t o f f - A n a l y s e m i t t e l s aerokosmischer Mittel gegenwärtig offensichtlich n o c h i m S t a d i u m des empirischen Vergleichs (Beispiel: B u n t m e t a l l - L a g e r s t ä t t e n Australiens und Mittelamerikas); d e n n derartige A r b e i t e n setzen die a u f w e n d i g e K o m b i n a t i o n v o n aerokosmisehen Methoden m i t geologischen F e l d u n t e r s u c h u n g e n v o r a u s . A u c h v o m w i s s e n s c h a f t s t h e o r e t i s c h e n S t a n d p u n k t ist die E i n f ü h r u n g d e d u k t i v e r A r b e i t s m e t h o d e n in der Geologie, speziell f ü r die vergleichende Regionalgeologie, v o n b e s o n d e r e m I n t e r esse, da bereits bei der P r i m ä r d a t e n d o k u m e n t a t i o n der Regionald a t e n hohe V e r a l l g e m e i n e r u n g s s t u f e n erreicht werden, die bisher n u r i n d u k t i v u n d d a m i t z e i t a u f w e n d i g erzielbar waren.

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Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

UDIJTZEW U. a. / Geologische U n t e r s u c h u n g e n der Insel J a n Mayen — Teil I I

567

Geologische Untersuchungen im Gebiet der Insel Jan Mayen Teil II: Morphologische und petrographische Beobachtungen auf der Insel Jan Mayen UDINZEW, G . B . ; JEMELJANOW, E . M., U d S S R ; KRÜGER, P . , B e r l i n ; LITWIN, W . M . ; CHARIN, G . S., U d S S R

1. Vorbemerkung

N a c h Ergebnissen der geologischen E x k u r s i o n e n der Teilnehmer der 10. Reise der „ A k a d e m i k K u r t s c h a t o w " u n d n a c h L i t e r a t u r -

I m R a h m e n der detaillierten geologisch-geophysikalischen U n t e r s u c h u n g e n , die 1971 das Forschungsschiff „Akademik K u r t s c h a t o w " des I O A N der A k a d e m i e der W i s s e n s c h a f t e n der U d S S R im Gebiet des J a n M a y e n - Q u e r b r u c h s d u r c h f ü h r t e

morphologischen Besonderheiten dargestellt w e r d e n :

(BELOUSOW & KRASNOW 1 9 7 2 , UDINZEW 1974), w u r d e n

auch

m e h r e r e E x k u r s i o n e n auf der Insel J a n Mayen selbst d u r c h g e f ü h r t . Die v o n den T e i l n e h m e r n der 10. Reise des F o r s c h u n g s schiffs „ A k a d e m i k K u r t c h a t o w " a u s g e f ü h r t e n geologischen M a r s c h r o u t e n e r f a ß t e n den m i t t l e r e n Teil der Insel J a n Mayen v o n der K v a l r o s s b u k t a ( W a l r o ß b u c h t ) bis z u m K r a t e r E g g ö j a . I m n o r d ö s t l i c h e n Teil der Insel w u r d e die j u n g e L a v a t e r r a s s e u n t e r s u c h t , die sich im R e s u l t a t des A u s b r u c h s des V u l k a n s Beerenberg i m J a h r e 1970 bildete. W ä h r e n d der geologischen E x k u r s i o n auf der Insel w u r d e n folg e n d e P u n k t e b e s u c h t : Der Berg N e u m a y e r , der K r a t e r Danielson, die K r a t e r k l i p p e E g g ö j a , das südliche Ufer der N o r d l a g u n a u n d das nördliche Ufer der Sörlaguna. A n allen g e n a n n t e n P u n k t e n w u r d e n v o n den a n g e t r o f f e n e n Gesteinen P r o b e n e n t n o m m e n , die e i n g e h e n d e n U n t e r s u c h u n g e n d u r c h das I O A N z u g e f ü h r t w u r d e n . I m vorliegenden Artikel w e r d e n die v o r läufigen Ergebnisse der morphologischen u n d p e t r o g r a p h i s c h e n B e o b a c h t u n g e n sowie erste p e t r o c h e m i s c h e Analysen mitgeteilt.

2. Morphologie des Inselsockels Das Gebiet um die Insel Jan Mayen weist einen komplizierten Bau des Meeresbodens auf. Hier erstreckt sich ein großer Querbruch (Transformbruch), der den Mittelozeanischen Rücken des Norwegisch-Grönländischen Bekkens zerteilt (LITWIN 1968, JOHNSON 1968, JOHNSON &

HEEZEN 1967). Südwestlich der Insel erstreckt sich der Isländische Rücken (auch Island-Jan-Mayen-Rücken genannt), nordöstlich der Insel der Mohnrücken. Direkt um Jan Mayen befindet sich ein großes Unterwassermassiv, das den Sockel der Insel bildet. Südlich erstreckt sich der horstartige Jan-Mayen-Rücken. Diese strukturelle Situation bedingt die komplizierte Tektonik des Gebiets um Jan Mayen. 3. Geomorphologie der Insel Die Insel Jan Mayen erstreckt sich mit einer Länge von 54 km von SW nach NE und hat eine Fläche von 375 km2. Den nordöstlichen Teil nimmt vollständig der große Vulkan Beerenberg ein, der eine Höhe von 2 277 m über dem Meeresspiegel erreicht. Der südwestliche Teil stellt ein Bergmassiv dar, das aus mehreren zusammengeflossenen Vulkanen besteht, die ein welliges Plateau mit Höhen von 300 bis 500 m bilden. Den mittleren Teil der Insel bildet eine Landenge, entlang welcher sich eine vulkanische Hügelkette mit Höhen von 150 bis 200 m erstreckt. Am Fuße befinden sich Lagunen geringer Wassertiefe, die vom Meer durch sandige Landzungen abgetrennt sind. E i n g a n g des M a n u s k r i p t s in der R e d a k t i o n : 24. 1. 1977. Mitteilung aus d e m , , S c h i r s c h o w " - I n s t i t u t f ü r Ozcanologie der A k a d e m i e der W i s s e n s c h a f t e n der U d S S R (IOAN) Moskau ' u n d d e m Z e n t r a l e n Geologischen I n s t i t u t Berlin

a n g a b e n (MACHATSCHEK 1956, WORDIS 1922) k ö n n e n die g e o -

von

Jan

Mayen

wie folgt

Auf dem s ü d w e s t l i c h e n I n s e l t e i l besteht das erwähnte Plateau aus vulkanischen Gesteinen des Quartärs. Vermutlich führten mehrere Lavaausbrüche im Pleistozän und Holozän zur Auffüllung der Räume zwischen den Kegeln, die sich jetzt in Form von Restspitzen über die Plateauoberfläche herausheben. In historischer Zeit kam es nicht zu Ausbrüchen der Vulkane im südwestlichen Teil der Insel. Im m i t t l e r e n A b s c h n i t t der Insel befinden sich ebenfalls Vulkankegel des Quartärs, jedoch mit geringeren Ausmaßen. Die vulkanische Tätigkeit führte mit intensiven Denudationsprozessen zur Bildung der wellenförmigen vulkanischen Hügelkette mit steilen Randstufen. Überhaupt treten die Denudationsprozesse auf der Insel recht deutlich auf. Die- Oberfläche der vulkanischen Gesteine besitzt überall einen hohen Klüftigkeitsgrad, verursacht — wie das für polare Gebiete typisch ist — durch die Einwirkung der Eisverwitterungsprozesse und die starken Temperaturschwankungen. Das d u r c h K l ü f t e angegriffene Gesleiu v e r w i t t e r t ziemlich leicht infolge W i n d u n d A u s w a s c h u n g e n d u r c h W a s s e r s t r ö m e , die insbesondere w ä h r e n d der Schneeschmelze u n d bei R e g e n a u f t r e t e n . A n den U f e r n ü b e n ihre a k t i v e zerstörende W i r k u n g S t u r m w e l l e n aus, die p r a k t i s c h v o n allen Seiten auf die Insel a u f l a u f e n . Alles das f ü h r t zur Bildung h o h e r A b r a s i o n s s t u f e n , die das Ufer der Insel f a s t überall u m g e b e n . Lediglich in den wenigen kleinen B u c h t e n f i n d e t m a n S t r a n d m i t sandig-kiesigem L o c k c r m a t e r i a l . Die H ä n g e der Berge sind m i t m ä c h t i g e n S a n d - G e r ö l l - S c h ü t t u n g e n b e d e c k t , ü b e r denen sich felsige R e s t e m i t bizarren F o r m e n erheben. A m F u ß e der H ä n g e s a m m e l n sich örtlich große B r u c h s t ü c k e m i t bis zu einigen h u n d e r t T o n n e n Gewicht. An v o n W i n d ges c h ü t z t e n Stellen bilden sich m ä c h t i g e A n h a u f u n g e n von aschea r t i g e m Material, das typische geschichtete L a g e n bildet. J e d e Schicht zeichnet einzelne A u s b r ü c h e oder A u s b r u c h s t a d i c n der I n s e l v u l k a n c n a c h .

Den O s t t e i l der Insel nimmt der Vulkan Beerenberg ein. Er besitzt eine konusartige Form. Seine Hänge sind steil (die mittlere Neigung beträgt 18 bis 20°) und werden von zahlreichen Talsenken und Schluchten durchzogen. In der Bergspitze befindet sich der Hauptkrater, dessen Durchmesser 1,2 km beträgt. Dieser Krater und die Hänge des Bergs sind ab 500 m fast völlig mit Gletschern bedeckt. Nur einzelne Wände und Kämme treten aus der Gletscherkappe hervor. Die Gletscher reichen mit mehreren Zungen in die Talsenken bis zum Meeresufer. In historischer Zeit gab es keine Ausbrüche des Hauptkraters. Aus Seitenkratern, die sich an den Berghängen befinden, kam es jedoch 1732, 1818 und 1970 zu Ausbrüchen. Im Ergebnis des letzten Ausbruchs hildetun die aus Seitenkratern in einer Höhe von etwa 1.000 m auslaufenden Lavaströme am nordöstlichen Ufer der Insel, im Gebiet der ClandeboysBucht eine in das Meer hinausragende Terrasse von 3,3 km2 Fläche (Abb.). Der submarine Teil der Lavaterrasse dürfte nach den mit dem Bodengreifer entnommenen Proben noch

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11 568 UDINZEW U. a. / Geologische Untersuchungen der Insel J a n Mayen — Teil II

Abbildung

bedeutend weiter reichen. Die frische Lava konnte noch in Tiefen v o n mehr als 560 m festgestellt werden. Unter Berücksichtigung der Ausmaße der Über- und Unterwasserteile des Lavastroms kann man die gesamte, während des Ausbruchs v o n 1970 ausgeflossene Lava auf ungefähr 0,5 bis 0,6 km 2 , d. h. auf ca. 1 Mrd. t schätzen (ohne die große Menge Asche, die über die gesamte Insel sowie deren Umgebung getragen wurde, s. auch UDINZEW u. a. 1974).

und die Riftzone verläuft entlang der Bodensenke westlich der Lundquistbank. Auf das Vorhandensein einer Riftzone verweisen die Epizentren der Erdbeben, deren Verbreiterungszone sich vom Isländischen Rücken durch ein Gebiet westlich J a n Mayen bis in den Bereich des Querbruchs erstreckt (SYKES

Die steilen Hänge des Beerenbergs im N und NE setzen sich auch unmittelbar unter dem Wasserspiegel fort und gehen in die Hänge der. Querrinne über. Im W, S und SE geht der unter dem Wasser befindliche Hang der Insel in die hügelige Oberfläche des Jan-Mayen-Unterwassermassivs über (LITWIN 1964,

Der junge Basaltvulkanismus ist typisch für Jan Mayen und den sich dort befindlichen tätigen Vulkan Beerenberg die über dem Wasser befindliche Fortsetzung des südlichen Abhangs des Querbruchs dar. Natürlich entsteht die Frage über die Verbindung des Vulkanismus mit der Riftzone, die am Beispiel der Querrinne untersucht wurde, mit d e m Vulkanismus der Insel Jan Mayen. Daher waren auch die, wenn auch in geringem Umfang, durchgeführten Untersuchungen auf dieser Insel äußerst wichtig.

JOHNSON 1 9 6 8 ) .

Der Charakter des Baus des Jan-Mayen-Massivs und des davon abzweigenden horstartigen Rückens zeugt nach unserer Ansicht von einem großen vulkanischen Plateau, das von Brüchen und Verwerfungen in Blöcke zerteilt ist. Hier ist eine Analogie zum isländischen Vulkanmassiv, dessen quartärer und rezenter Vulkanismus durch das tertiäre Basaltplateau verläuft, das den östlichen und den westlichen Teil der Insel bildet. Vermutlich sind das Jan-Mayen-Massiv und der Jan-Mayen-Rücken Reste des tertiären Basaltplateaus,

1965).

4. Bemerkungen zu den Yulkaniten

Aus der uns bekannten veröffentlichten geologischen Literatur (CABSTENS 1 9 6 1 ,

FITCH U. a. 1 9 6 5 ,

WORDIS 1922 u n d

1926)

wissen wir, daß die Insel aus vulkanischen Gesteinen des Pleisto-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11 U D I N Z E W U.

a. / Geologische U n t e r s u c h u n g e n der Insel J a n Mayen — Teil I I

569

T a b . Chemische Z u s a m m e n s e t z u n g der Basalte, Tracliybasalte, T r a c h y a n d e s i t e , T r a c h y t e u n d T u f f e der Insel J a n Mayen ( A n a l y s e n : I O A N Moskau, A t l a n t i s c h e Abteilung) Probe-Nr.

3

Si02 Ti02 A1 2 0 3 Fe203 FeO MnO MgO CaO NaaO + H2OH 2 O+ P A

46,27 2,07 18,33 2,46 8,07 0,17 8,35 10,16 1,69 0,15 1,08 0,32 99,12

K20

6

8

13

14

17-2

17-5

26

1

55,74 1,4 18,88 3,00 4,10 - 0,23 2,01 5,56 7,62 0,15 0,34 0,43

47,58 2,2 16,31 7,48 2,68 0,20 8,70 9,21 4,22 0,17 0,70 0,21

54,04 1,7 19,20 4,05 3,58 0,22 2,72 6,11 7,13 0,04 0,22 0,47

47,40 2,45 18,86 3,62 7,00 0,21 5,10 9,53 3,85 0,05 0,52 0,44

58,81 1,14 19,28 5,07 0,74 0,20 0,96 2,87 9,20 0,33 1,17 0,27

54,40 1,94 18,42 2,25 5,50 0,25 2,69 5,21 7,64 0,11 0,49 0,50

56,55 1,35 19,14 4,53 1,27 0,21 3,59 3,77 6,61 0,26 0,25 0,36

4'6,58 2,8 18,93 2,45 8,66 0,19 4,42 9,95 3,94 0,18 0,80 0,20

64,88 0,60 16,10 3,35 0,70 0,18 0,32 1,23 0,94 0,06 1,13 0,05

99,46

99,66

99,48

99,03

100,04

99,40

97,89

5

'99,10

89,54

3 — schwarzer Olivinbasalt, unterer Teil des Steilhangs des Walroßbucht; 5 — dunkelgrauer Trachyandesit, oberer Abschnitt des Steilhangs der Walroßbucht; G, 8 — Trachybasalte, oberer Abschnitt des Steilhangs der Walroßbucht; 13 — schwarzer subalkalischer Basalt, Kernprobe aus einer B o h r u n g in der N ä h e der Sörlaguna; 14 — Tuffbrekzie, Wand Sejla a m Nordufer der Sörlaguna; 17-2 — Trachyandesit, Klippe E g g ö y a ; 20 — Schlackenbasalt vom Lavastrom 1970 ( N N E - S t r a n d ) , Chandeboyebucht; 1 — T r a c h y t , Mindslasmojja, südlicher Teil v o n J a n Mayen, nach CARSTENS (19lil)

z ä n s b e s t e h t . Die ä l t e s t e n Gesteine (olivinbasaltische Lava) m i t einem A l t e r v o n 0,5 Mill. J a h r e n sind an der Basis des Kliffs i m südlichen Inselteil aufgeschlossen. Auf der Insel k o m m e n außer Basalten auch Trachyandesite, Trachyte, Ankaramite u n d Muglarite vor. Die v u l k a n o g e n e Folge, die den u n t e r s u c h t e n Teil der Insel belegt, b e s i t z t einen komplizierten A u f b a u . Hier w e r d e n häufige W e c h s e l l a g e r u n g e n v o n T u f f e n , Agglom e r a t e n , v u l k a n o g e n - t e r r e s t r i s c h e n A b l a g e r u n g e n m i t Basaltströmen, Trachybasalten, Ankaramitbasalten, Anakaramiten u n d T r a c h y t e n a n g e t r o f f e n . H ä u f i g sind a u c h auf der Insel lokale fluvioglaziale S e d i m e n t e u n d Tillite a n z u t r e f f e n . Das allgemeine S t r e i c h e n der Schichten u n d Folgen ist S W — N E , der Einfallwinkel b e t r ä g t 5 bis 10° n a c h E . Zwischen den Horiz o n t e n p y r o k l a s t i s c h e r u n d v u l k a n o g e n c r Bildungen u n d den L a v a s t r ö m e n ist eine d i s k o r d a n t e L a g e r u n g festzustellen. & H A W K I N S ( 1 9 6 3 ) geben für den Nordteil der Insel folgenden Schichtenaufbau an: ROBERTS

1. K w a l r o s s b u k t a g r u p p e :

B a s a l t l a v c n u n d fossiler Schutt

2. K a p p F i s c h b u r n t i l l i t e 3. K a p p M u y e n g r u p p e :

Nordwestkapformation: überwiegend B a s a l t l a v a Harbestbergetformation: gelber A g g l o m e r a t t u f f Storfjelletformation: pyroklastische K u p p e l n m i t L a v e n

4. N o r d k a p p g r u p p e :

K o k s l e t t a f o r m a t i o n : Basaltlaven u n d P y r o k l a s t i k a Tromsrüggenformation: Basaltlaven und Pyroklastika

I m Z e n t r a l t e i l der W a l r o ß b u c h t ist eine d i s k o r d a n t e L a g e r u n g eines L a v a s t r o m s u n d einer Folge g r a u e r T u f f e g u t zu e r k e n n e n . H i e r a m U f e r s t e i l h a n g sind einzelne kleine F l e x u r e n u n d Verw e r f u n g e n zu sehen, v e r m u t l i c h sind die g r a u e n u n d b r ä u n l i c h e n T u f f b r e k z i e n , T u f f e u n d Agglomerate, die in der W a l r o ß b u c h t i m u n t e r e n Teil des Kliffs z u t a g e t r e t e n , die ä l t e s t e n Bildungen i m u n t e r s u c h t e n I n s e l a b s c h n i t t . I h r e e r k e n n b a r e Mächtigkeit b e t r ä g t m e h r als 100 m . Mit einer W i n k e l d i s k o r d a n z auf den A g g l o m e r a t e n u n d T u f f e n lagert eine Folge v o n porösen u n d blasigen Olivinbasalten m i t Zwischenlagen schwarzer u n d l i l a f a r b e n e r T u f f e u n d Agglom e r a t e . Diese Folge wird d u r c h eine Schicht r o t e r T u f f b r e k z i e n u n d A g g l o m e r a t e v o n 5 m Mächtigkeit abgeschlossen. Die Ergebnisse der chemischen Analyse zeigen, d a ß an der Basis des S c h n i t t s der B a s a l t e eine S u m m e v o n Alkali (Na z O + K 2 0 ) e n t h a l t e n ist, die sie den T h o l e i t b a s a l t e n a n n ä h e r t (Probe N r . 3, Tab.), wogegen im oberen A b s c h n i t t die Basaltfolge subalkalisch ist (Probe Nr. 6, Tab.). Die s u m m a r i s c h e Mächtigkeit dieser basaltisch-pyroklastischen Folge b e t r ä g t ca. 80 m . H ö h e r i m P r o f i l s c h n i t t lagert eine Folge feinkörniger T r a c h y basalte, T r a c h y s a n d s e i t e , die sich v o n den B a s a l t e n der u n t e r e n Folge d u r c h h ö h e r e Gehalte a n Kieselsäure u n d Alkalien (Proben Nr. 5, u n d 8, Tab.) u n t e r s c h e i d e n . Diese Gesteine bilden felsige

Ausbisse u n d hohe Steilhänge ü b e r der W a l r o ß b u c h t . Die sichtb a r e Mächtigkeit der Folge ist nicht geringer als einige D e k a m e t e r . A u ß e r den a u f g e z ä h l t e n Gesteinen w u r d e n a m F u ß des Steilhangs der B u c h t U f e r b ö s c h u n g e n aus g r a u e n u n d rosag r a u e n Gesteinen a u f g e f u n d e n , die sich s t a r k v o n den oben beschriebenen Gesteinen u n t e r s c h e i d e n . I n ihnen ist Biotit (bis zu 5 % ) , H o r n b l e n d e (bis 5 —10%), m o n o k l i n c r P y r o x e n augit (bis 20---25%) v o r h a n d e n . N e b e n L a b r a d o r sind Albit u n d alkalische F e l d s p ä t e v e r t r e t e n . Die S t r u k t u r ist doleritisch u n d p o r p h y r i s c h . Die H a u p t m a s s e ist t r a c h y t i s c h . N a c h diesen D a t e n zu urteilen, ist dieses Gestein zu den T r a c h y t e n zu rechnen. Analoge T r a c h y t e (Probe Nr. 1, Tab.) die Cristobalit e n t h a l t e n , w u r d e n d u r c h C A R S T E N S ( 1 9 6 1 ) i m südlichen Teil der Insel beschrieben, wo sie einzelne K u p p e l n bilden. V o n g r ö ß t e m Interesse ist die K l i p p e E g g ö y a a m O s t e n d e der Sörlaguna, die ein z e r s t ö r t e r V u l k a n k e g e l v o n 217 m H ö h e ist. A m F u ß e der Klippe, an deren Nordseite, w u r d e n d u r c h S c h l a m m s t r ö m c eine m ä c h t i g e Folge v u l k a n m i k t i s c h e r S a n d e u n d Kiese abgelagert. Der südliche A b h a n g fällt f a s t s e n k r e c h t ins Meer a b . Hier ist der schichtige B a u der t u f f o g e n e n Serie g u t zu erkennen, die den Vulkankegel bildet. Eine Schicht g r a u e r u n d gelblichgrauer T u f f e besitzt ein geringes Einfallen (bis 10°) n a c h N. I n N ä h e des T o p s der K l i p p e E g g ö y a u n d a m oberen K r a t e r r a n d w u r d e n S c h ü t t u n g e n d u n k e l g r a u e r T r a c h y b a s a l t e , g r a u e r T r a c h y a n d e s i t e , rosa-grauer T r a c h y t c m i t Cristobalit, grünlich-graue T u f f e einer s a u r e n L a v a u n d f e l d s p a t h a l t i g e Gesteine festgestellt. Sehr i n t e r e s s a n t ist ein B r u c h s t ü c k hellgrauen kristallinen f e l d s p a t h a l t i g e n Gesteins v o n k a n t i g e r F o r m (Größe 5 x 4 x 4 cm), das e n t l a n g einer Seite a n einer K l u f t a b g e t r e n n t ist u n d Gleitspuren aufweist. Die weiße Masse ist v o n S c h m i t z e n schwarzer L a v a sowie v o n P y r o x e n - u n d Olivinphenokristallen durchzogen. Die m i k r o skopische U n t e r s u c h u n g belegte das V o r h a n d e n s e i n v o n s a u r e m farblosen v u l k a n i s c h e n Glas u n d Cristobalit. Es m u ß e r w ä h n t w e r d e n , d a ß solche Gesteine auf der Klippe E g g ö y a selten anget r o f f e n w e r d e n . Die überwiegende 'Abart des v u l k a n i s c h e n Materials sind T r a c h y a n d e s i t u n d dessen T u f f e . Die T r a c h y andesite sind bezüglich ihrer Z u s a m m e n s e t z u n g (Proben 17-2 u n d 17-5, Tab.) ähnlich den T r a c l i y a n d e s i t e n der W a l r o ß bucht. Die T u f f e der Klippe weisen eine deutliche K a r b o n a t i s i e r u n g a u f . W e n i g e r deutlich ist eine Verkieselung. Die K a r b o n a t i sierung erfolgte in F o r m der B i l d u n g eines S y s t e m s kleiner S c h m i t z e n v o n Kalzit u n d eisenhaltigen K a r b o n a t e n in den P o r e n u n d H o h l r ä u m e n der Gesteine. Es w u r d e n a u c h k a r b o n a tische Mandeln v o n k o m p l i z i e r t e m B a u m i t bis zu 12 Schalen a n g e t r o f f e n . A m Steilhang des nördlichen Ufers der S ö r l a g u n a (Felswand Sejla) t r i t t eine t ü f f o g e n e Folge v o n großer Mächtigkeit (über 100 m) aus T u f f e n u n d T u f f b r e k z i e n z u t a g e . E s ist zu e r w ä h n e n , d a ß n a c h der chemischen Z u s a m m e n s e t z u n g die T u f f b r e k z i e einen h o h e n Kieselsäure- u n d Alkaligehalt (Probe 14, Tab.) aufweist, was sie den t r a c h y t i s c h e n T u f f e n n ä h e r b r i n g t . V e r m u t l i c h ist diese pyroklastische Folge m i t d e m K r a t e r Danielson genetisch v e r b u n d e n . I m Gebiet des eigentlichen K r a t e r s u n d auf d e m K a p W a l r o ß w u r d e n L a v a s t r ö m e aus d i c h t e n g r a u e n T r a c h y b a s a l t e n m j t Plagioklasphenokristallen u n d seltener Olivin a n g e t r o f f e n .

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Helt 11 570

UDINZEW U. a. / Geologische Untersuchungen der Insel J a n Mayen — Teil II

An der NNE-Peripherie der Insel J a n Mayen, im Gebiet der Clandeboyebucht, wurde eine Terrasse untersucht, die sich im J a h r e 1970 durch den Ausbruch des Beerenbergs bildete und eine Flächenausdehnung von 3,3 km 2 aufwies. Diese Terrasse besteht aus porösen und grobblasigen Basalten, leichten Schlakkenbasalten und Basaltbimsstein. Die Farbe der Gesteine ist überwiegend braun und rötlich. Häufig tritt auch graue und dunkelgraue dichte basaltische Lava auf. In den Basalten werden oft große Pyroxen- und seltener Olivinphenokristallc angetroffen. Die chemische Analyse der Schlackenbasalte mit den Pyroxenphenokristallen des Ausbruchs von 1970 ist in der Tab. (Probe 26) enthalten. Nach der Summe von Kalium und Natrium kommt diese Lava einer subalkalischen nahe. Im Lavastrom von 1970 sind Einschlüsse von Blöcken dichten schwarzen Olivinbasalts vorhanden, die vermutlich durch den Strom am Vulkanabhang mitgeschleppt wurden. Ungeachtet des geringen Alters des Lavastroms sind die in ihm enthaltenen Gesteine sekundären Veränderungen unterworfen. An vielen Stellen konnten» in Klüften weiße und rosafarbene Allophanhäutchen beobachtet werden. Seltener trifft man auf der Oberfläche der Bruchstücke, in den Poren und Klüften der Basalllava Beläge und Krusten aus Schwefel an.

5. Petrochemische Einordnung der Basalte Die Untersuchungen lassen den Schluß zu, daß auf Jan Mayen offensichtlich der Übergang v o n ozeanischen Toleyitbasalten (typisch für mittelozeanische Rücken) zu Alkalibasalten erfolgt, die typisch für Insel und die Landgebiete mittelozeanischer Rücken sind (siehe hierzu auch UDINZEW u. a. 1974). Die Herde der Alkalibasaltschmelzen liegen tiefer als die Herde der Toleyite. Die Basalte v o n Jan Mayen können unter Bedingungen einer stabileren mächtigeren Kruste, möglicherweise von kontinentalem Typ, geschmolzen sein, während sich die Toleyite des mittelatlantischen Rückens unter den Bedingungen der aufsteigenden Tiefensubstanz bildeten. Für Beziehungen zu sauren Krustengesteinen sprechen auch die auf Jan Mayen beobachteten Produkte eines sauren Vulkanismus. Mit diesen Vorstellungen korrelieren auch andere Meßwerte der komplexen meeresgeologischen-seegeophysikalischen Untersuchungen der „Akademik Kurchatow"-Expedition i m Gebiet des Islandplateaus (ZWEREW 1972).

Zusammenfassung Der Vulkanismus der Insel J a n Mayen und der angrenzenden Querrinne weist zwei typische Merkmale auf: Erstens existiert eine Evolution von den ozeanischen Toleyitbasalten zu den subalkalischen und alkalischen Inselbasalten und -traehyten. Es besteht Ähnlichkeit mit, anderen Gebieten der mittelozeanischen Rücken. Zweitens wird der Vulkanismus durch das Vorhandensein saurer Eruptivgesteine charakterisiert, wodurch er sich bedeutend vom Vulkanismus der miltelozeanischen Rültken unterscheidet und sich dem Typ nähert, der für Island und junge orogene Kontinentbereiche charakteristisch ist. Die Besonderheiten der Geomorphologie zeugen von einem Transformbruch mit Strukturen eines tertiären Basaltplaleaus, dessen Reste der Jan-Mayen-Rücken und das um die Insel gelegene Unterwassermassiv sind. Besonders deutlich sind die Unterschiede dieser Strukturen in den Besonderheiten der Bodenmorphologie des nördlichen und südlichen Hangs der Jan-Mayen-Querrinne zu erkennen.

Pe3H»Me ByjiKaHH3M ocTpoBa H H M a f i e n H C M e w n o r o nonepeqHoro w e j i o ö a HMeex « B a THIIHHHHX n p i i 3 H a K a : B o n e p B t i x c y m e c T B y e T 3BOJIK)QHH OT OKeaHHHeCHHX TOJieHTHHX 6 a 3 a j I b T O B K CYÖMEJIOHHTIM H MEAOHHWM OCTPOBHBIM 6 a 3 a J i b T a M H T p a x m a M , n p i i MeM c y m e c T B y e T CXOJJCTBO C flpyrHMH o ö n a c T H M H c p e / p i e OKeaiiHiecKHX xpeÖTOu. B o B T o p w x ByjiKaiin3M x a p a K T e p n 3YETCH H a j i H i i i e M KHCJIHX H 3 B e p j K e H H b i x n o p o A , OT q e r o OH 3iiaHHTejibH0 OTJMQAETCH OT BYXTKAHH3MA cpeAHeoKeaHHq e c K H X x p e ö t o B H npiiöJiHJKaeTCH K TOMy T i t n y , KOTopuü x a p a K T e p H b i ä « J I H H c j i a H A H H H MOJIORMX o p o r e H H b i x o 6 j i a c T e f t M a T e p H K O B . O c o ß e H H O C T H r e 0 M 0 p $ 0 J 1 0 r H H CBHReftTejibCTByiOT O TpaHC$OpMHOM pa3J10Me CO C T p y K T y p a M H TpeTHHHOrO 6a3anbTOBoro nnaTO, ocTaraH n o T o p o r o — x p e ß e T H H M a ß e n H HanoJKeHHbift B O K p y r o c T p o B a nojtBORHHft MaccHB. O c o S e H H O HCHO HaßjlIOAaiOTCH p a 3 J I n ™ H 3 T H X C T p y K T y p n o OCOÖeHHOCTHM n o i B e H H O i t M o p i J i o j l o r r a c e B e p n o r o H WJKHOrO CKJIOHOB n o n e p e i n o r o m e n o S a H H MafteH.

Summary The volcanism of the J a n Mayen Island and of the adjacent transverse channel shows two typical features, first an evolution from oceanic toleyite basalts to subalkaline island basalts and trachytes, showing a similarity to other areas of the midoceanic ridge, second a characterization of the volcanism by the presence of acid igneous rocks. Thereby it is considerably distinguished from the volcanism of the mid-oceanic ridge and approaches a type characteristic of Iceland and young orogenetic continental areas. The geomorphological peculiarities give proof of a transform fracture with structures of a Tertiary basaltic plateau whose remainders are the J a n Mayen ridge and the subaquatic massif situated around the island. The differences of these structures can be recognized with particular clearness in the soil-morphological peculiarities of the northern and southern slope of the J a n Mayen transverse channel. Literatur BELOÜSOW, W . W . ; KRASNOW, A. A . : Die sowjetische geologisch-physikalieclie Expedition nach Island. Aufgaben der Expedition (russ.). — West. A N SSSIt, 0, 7 2 - 7 4 , Moskau 1972. CARSTENS, H . : Cristobalite-trachy tes of J a n Mayen. — Norsk Polarinst. Skritter, 121, Oslo 1961. FITCH, F . J.; /*m

Abb. 3. Modellalter der Wässer an den Probenahmestellen 1, 2, 4, 5, 7, 8 und 9 stimmt aber mit der Größenordnung der Ergebnisse, die GEYH: (in A N D E R S & G E Y H 1 9 7 2 u n d G E Y H & S I E B E R T 1 9 7 0 ) f ü r a n d e r e

Untersuchungsgebiete erhielt, gut überein. Förderleistung der beprobten Tiefbrunnen

Man k a n n in grober Näherung a n n e h m e n , d a ß die bep r o b t e n B r u n n e n W a s s e r aus einem Halbzylinder m i t dem R a d i u s R = 5 0 0 bis 1 0 0 0 m und der Höhe Ii ( = M ä c h t i g keit des Grundwasserleiters) fördern. Der nac'hfolgenden A b s c h ä t z u n g der m a x i m a l möglichen Förderleistung der T i e f b r u n n e n wird eine R e i c h w e i t e des A b s e n k u n g s t r i c h ters i ? m a x = 1 0 0 0 m zugrunde gelegt. Dieser W e r t ist praktisch möglich, denn im Festgesteinsbereich wurden R e i c h weiten der A b s e n k u n g s t r i c h t e r von T i e f b r u n n e n von bis zu 1300 m beobachtet.

Die 1 4 C-Altersbereiche sind in der Reihenfolge P i s t o n - F l o w Modell, Infiltrationsmodell und Mischwasserentnahmemodell (Alter des ä l t e s t e n Anteils) angegeben. Das Alter n a c h M i s c h w a s s e r e n t n a h m e m o d e l l für B r u n n e n 9 ist nicht eingetragen. D e r F e h l e r b e r e i c h jedes Modellalters ergibt sich aus dem F e h l e r der K o n z e n t r a t i o n s m e s s u n g und aus der Unsicherheit des J u n g w a s s e r a n t e i l s .

B e i einer Grundwasserleitermäehtigkeit I I , einer Fließgeschwindigkeit des Grundwassers a u ß e r h a l b des Absenkungstrichters v r , einem grundwassererfüllbaren Hohlr ä u m a n t e i l P/,' und einer R e i c h w e i t e 7? m a x erhält m a n für die dem B r u n n e n durch einen m i t dem R a d i u s iJ m a X g e d a c h t e n Halbzylinder im s t a t i o n ä r e n F a l l pro Zeiteinheit zufließende Wassermenge

Folgerungen:

(?max = n • 7? r a a x • II • VT • PN

1. Die Brunnen 1 und 2 fördern trotz ihres räumlichen Abstands von etwa 1000 m gleichaltes Wasser. Sie stehen im südlichen Ernährungsgebiet. 2. Das Alter der geförderten Wässer nimmt von Brunnen 1 bis Brunnen 8 proportional zur Entfernung zu. Somit wird die vermutete Grundwasserfließrichtung von S W nach NE bestätigt. 3. Innerhalb des Einzugsgebiets führen die zur Auswertung benutzten Modelle zu vergleichbaren Alterswerten. Merkliche Abweichungen ergeben sich bei den Brunnen 5 und 8 bezüglich des Mischwasserentnahmemodells, weil diese Brunnen keinen Jungwasseranteil aufweisen und daher die Voraussetzung gleicher Altersanteile vom Maximalalter bis zu 0 Jahren bei ihnen sicher nicht zutrifft. 4. Das vom Brunnen 7 geförderte Wasser ist jünger als nach dem Kurvenverlauf in Abb. 3 zu erwarten wäre. Daher ist anzunehmen, daß Brunnen 7 ein Mischwas?er fördert, das Anteile aus der Hauptgrundwasserfließrichtung sowie dem I I I . Grundwasserteilstockwerk, welches 1 0 0 0 m westlich des Brunnens ausstreicht, enthält. 5. Die Grundwasserfließgeschwindigkeit beträgt zwischen Brunnen 1 und 8 im Mittel v r = [3,5 ± 1>5) m/a. Sie ist um eine bis zwei Größenordnungen kleiner als in bisherigen hydrogeologischen Vorstellungen angenommen wurde (KLINGER 1972),

W e i t e r oben wurde a b g e s c h ä t z t , daß die ursprünglich artesischen B r u n n e n (das betrifft den -überwiegenden Teil der 22 F ö r d e r b r u n n e n ) , die aus dem I. und I I . Grundwasserteilstockwerk fördern, zu etwa 8 0 % aus dem im Mittel 2 9 m , m ä c h t i g e n I. Grundwasserteilstockwerk gespeist werden. U m die gesamte Förderleistung der B r u n n e n zu erbringen, wäre ein Grundwasserleiter der M ä c h t i g k e i t 3 6 m ausreichend, wenn er die E i g e n s c h a f t e n des I. Grundwasserteilstockwerks h ä t t e . _

(2)

Mit v T = 3,5 m / a , H = 36 m, PN = 0 , 2 0 und / ? m a x = 1 0 0 0 m erhält m a n n a c h ( 4 ) : ^max ^ 10 m 3 / h . T r o t z der s t a r k v e r e i n f a c h t e n A n n a h m e n dieser Abschätzung k a n n aus dem E r g e b n i s gefolgert werden, d a ß die Grundwasserneubildung im U n t e r s u c h u n g s g e b i e t gering ist. Diese Schlußfolgerung wird auch dadurch ges t ü t z t , d a ß die derzeitige m i t t l e r e Förderleistung der u n t e r s u c h t e n B r u n n e n von etwa 2 0 m 3 / h t a t s ä c h l i c h m i t einer A b s e n k ü n g des Grundwasserspiegels verbunden ist. E s wird also z. T . schon W a s s e r aus dem s t a t i s c h e n Grundwasservorrat gefördert.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 2 3 ( 1 9 7 7 ) , H e f t 11

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GABRIEL

u. a. / Grundwasscrdargebot in triassischon Gesteinen des Thüringer Beckens

4. Bedeutung der Ergebnisse und Schlußfolgerungen

Summary

Mit der vorliegenden Arbeit wurde das Ziel verfolgt, die Einsatzfähigkeit v o n Umweltisotopenuntersuchungen, speziell den kombinierten Einsatz von Tritium und 14 C, für die Lösung praktischer hydrogeologischer Fragestellungen zu prüfen. Es sollte gezeigt werden, wie diese isotopenhydrogeologische Methodik anzuwenden ist und welche hydrogeologischen Aussagen man gewinnen kann. Mit Hilfe einfacher Modelle konnten unter Beachtung v o n Jungwasseranteilen hydrogeologische Parameter, wie Alter des Wassers, seine altersmäßige Zusammensetzung und Ergänzungsgrößen quantitativ aus den gemessenen Radionuklidkonzentrationen abgeleitet werden. Wesentliche Informationen ergaben sich vor allem durch die Analyse des längerzeitigen Konzentrationsverlaufs. Besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit, das Grundwasseralter direkt zu bestimmen. Derartige Altersbestimmungen sind m i t anderen hydrogeologischen Methoden nicht oder mit höherem Aufwand nur indirekt möglich. Der praktische Einsatz dieser für die D D R neuen Arbeitsmethode der Hydrogeologie ist im Zusammenhang mit der Erkundung und Bewirtschaftung des Rohstoffs Wasser, insbesondere des Grundwassers, v o n volkswirtschaftlicher Bedeutung. Daraus ergibt sich die Forderung nach einer schnellen Überführung dieser Methode in die hydrogeologische Praxis.

By evaluating long-time series of tritium and 14 C measurements qualitative statements could be obtained on the recharge of ground water in the area of investigation, protection against contamination of the reservoirs, age of ground water, rate of flow, capacity of wells sampled, etc.

Zusammenfassung Durch Auswertung von Langzeitreihen von Tritium und 14CMessungen konnten quantitative Aussagen über die Grundwasserneubildung im Untersuchungsgebiet, den Kontaminationsschutz der untersuchten Speicherstätten, das Grundwasseralter, die Grundwasserfließgeschwindigkeit, die Förderleistung der beprobten Brunnen u. a. erhalten werden.

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Zur Berechnung des Grundwasserdargebots in triassischen Gesteinen des Thüringer Beckens GABRIEL,

B.;

ZIEGLER,

G., Erfurt

1. Einleitung Die weitere Entwicklung der sozialistischen Volkswirtschaft der DDR erfordert es, Bevölkerung, Industrie und Landwirtschaft ausreichend mit Trink- und Brauchwasser zu versorgen. Dazu ist es notwendig, Kenntnis über die Neubildung des Grundwassers und dessen Erschließungsmöglichkeiten zu haben. Entsprechend der in der Direktive zum IX. Parteitag formulierten Aufgaben der Wasserwirtschaft stellt dieser Beitrag aus dem Institut für Wasserwirtschaft Berlin eine Intensivierungsmaßnahme zur schnellen Breitennutzung der erzielten Forschungsergebnisse dar. Die aufgezeigte Methodik bildet für die Regionalorgane der Wasserwirtschaft eine wissenschaftlich fundierte Arbeitsgrundlage zum Nachweis und zur Erschließung weiterer Grundwasserressourcen im Festgesteinsbereich. Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 22. 6. 1976.

2. Problematik der Neubildungsberechnung im Festgesteinsbereich Für die Ermittlung der Grundwasserneubildung bietet die Literatur eine recht umfangreiche Palette an Berechnungsverfahren. In jüngster Zeit versuchten verschiedene Autoren, u. a. G R U N S K E (1975), eine Wertung ihrer Anwendbarkeit und Zuverlässigkeit vorzunehmen. Für den Festgesteinsbereich sind diese Auswertungen nur begrenzt zutreffend, da bislang echte, aus Gebietsuntersuchungen abgeleitete Eichwerte für die nach Ubertragungsformeln v o n K O R T Ü M und B A G R O W ermittelten Dargebotswerte fehlen. Die bisherigen Neubildungsberechnungen,

besonders für

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

GABRIEL U. a. / Grundwasserdargebot in triassischen Gesteinen des Thüringer Beckens die Gesteinsbereiche Muschelkalk und Keuper, beruhen hauptsächlich auf Erfahrungswerten, Auswertungen v o n Pumpversuchsergebnissen (HOPPE 1969) bzw. Übertragung mehr oder weniger zutreffender Berechnungsverfahren (KORTÜM und BAGROW) aus dem Lockergesteinsbereich. Da Naturparameter aus Feldmessungen bisher nicht zur Verfügung standen, m u ß t e n dafür größtenteils A n n a h m e n getroffen werden. Folgende wichtige Probleme konnten bisher nur ungenügend bzw. nur näherungsweise beachtet werden: — Einfluß der Größe des oberirdischen Abflusses (spielt z. B. für die Anwendung der Verdunstungsformeln nach KORTÜM und BAGROW eine Rolle); — Verzögerungszeiten und Rückhaltevermögen innerhalb der Abflußkörper (Kenntnis ist wichtig für die Zurückdatierung der wirksamen Niederschläge); — ,Speicherung der Verwitterungsdecke; — Anteile der Grundwasserneubildung aus der flächenhaften Versickerung und über bevorzugte Sickerbahnen (Klüfte, Trockenrisse, Wurzel- und Tiergänge u. a. Hohlräume); — Ermittlung des konstanten Liefervermögens der triassischen Grundwasserleiter (äußerst -wichtig für die Nutzer, um Wassergewinnungsanlagen richtig dimensionieren und Trockenzeiten überwinden zu können); — Einfluß der Faziesunterschiede. In den Jahren 1972—1974 durchgeführte Wasserhaushaltsuntersuchungen in Repräsentativgebieten der Trias (Muschelkalk und Keuper) erbrachten erstmalig echte Vergleichswerte und damit die Voraussetzung für die Ableitung einer anwendbaren Methodik zur Dargebotsermittlung im Verbreitungsgebiet der Trias.

3. Untersuchungen an Gebietslysimetern Derzeitig ist es zweckmäßig, im Festgestein den unterirdischen Abfluß und andere Wasserhaushaltsgrößen m i t Gebietslysimetern zu bestimmen. Für den Buntsandstein wurde in den vergangenen Jahren dieser W e g durch HOPPE, ZIESCHANG und ZIEGLER verfolgt und daraus empirische Übertragungsformeln einfachster Art abgeleitet. Meßtechnisch umfassender sind die in jüngster Zeit v o n den Verfassern für die Gesteinskomplexe Muschelkalk und Keuper durchgeführten Untersuchungen an repräsentativen Gebietslysimetern (ZIEGLER, GABRIEL 1975). Dazu wurden Einzugsgebiete der Größenordnung 10—50 km 2 nach folgenden Gesichtspunkten ausgewählt: — Möglichst kleine, überschau- und abgrenzbare Einzugsgebiete ; — Für die zu untersuchende geologische Einheit repräsentative •Gebiete; — Wassergewinnungsmäßig erschlossene Gebiete; — Gute Voraussetzungen für den Ansatz von Meßtechnik und Datenerfassung; — Ausschluß von Fremdeinflüssen und unkontrollierbaren Störfaktoren; — Gute Befahrbarkeit. Mit den Meßprogrammen zur möglichst lückenlosen Erfassung des Grund- und Oberflächenwasserabflusses sowie des Bodenfeuchteganges wurden bis auf die Verdunstung (als Restglied der Wasserhaushaltsgleichung berechnet) sämtliche Wasserhaushaltsgrößen (N, Au, A0, S) meßtechnisch erfaßt. Wesentlich waren dabei die Messungen des Bodenfeuchtegangs mittels ^Neutronensonde in der Aerationszone, woraus folgende Ergebnisse resultieren: a) Nachweis der Verzögerungszeiten, Speichereigenschaften der Böden und lateralen Grundwasserbewegungen;

5,75

b) Ermittlung quantitativer Anteile der flächenhaften Versickerung; c) Ableitung bodenphysikalischer Schwankungsbreiten.

Kennwerte und deren

4. Ermittlung der Wasserhaushaltsgrößen Als aktuelle mittlere Gebietsverdunstung des Meßzeitraums 1972 —1974 wurden für die Repräsentativgebiete folgende Werte in m m ermittelt:

Mittel der Verdunstung für Winterhalbjahre Mittel der Verdunstung für Sommerhalbjahre Jahresmittel

mu

mo

ku

km

93

120

121

108

311

363

307

304

404

483

428

412

Das Niederschlagsmittel der drei Meßjahre liegt im Bereich des langjährigen Mittels. Im Verhältnis zu den mittleren Gebietsniederschlägen ergeben sich in den Untersuchungsgebieten folgende Verdunstungsanteile: UG UG UG UG

Bleicherode (mu) Ettersberg (mo) Rastenberg (ku) Schillingstedt (km)

= = = =

64% 77% 86% 87%

von „ „ „

N N N N

(bewaldet) (75% bewaldet) (unbewaldet) ¡unbewaldet)

Das Verhältnis der Verdunstung zwischen Winter- und Sommerhalbjahren beträgt rund 1:3, d. h. im Sommer verdunstet die dreifache Menge. Die Größe des Oberflächenabflusses (A 0 ) ist abhängig v o n Relief, Bodenart, Vegetation, Art und Intensität des Niederschlags sowie des Durchfeuchtungszustands der oberen Bodenzone. Die Separation erfolgte anhand v o n Schreibpegelaufzeichnungen nach den Verfahren v o n NARBE (1969) bzw. WEYER (1972). Es ergaben sich folgende Mittelwerte: UG UG UG UG

Unterer Muschelkalk Oberer Muschelkalk Unterer Keuper Mittlerer Keuper

= = = =

67 mm a _ 1 60 mm a _ I 19 mm a - 1 13,5 mm a _1

Starkniederschläge machen sich besonders im Bereich des Oberen Muschelkalks in Form v o n länger anhaltenden hypodermischen Abflüssen bemerkbar. An besonders gut ausgeprägten Teilstücken der Durchflußganglinie konnte nach dem halblogarithmisch-grafischen Verfahren (WEYER 1972) eine exakte Trennung v o n A0 und Ahyil durchgeführt werden. Rund 4 0 % des als Aa separierten Anteils sind danach im Muschelkalk dem hypodermischen Abfluß zuzuordnen. Für bewaldte Einzugsgebiete macht sich während der Vegetationsperiode die verstärkte Retentionswirkung positiv auf den oberirdischen Abfluß bemerkbar. Folgende Gegenüberstellung verdeutlicht dies:

Wi Wi So So

73 74 73 74

UG Bleicherode (bewaldet)

UG Rastenberg (unbewaldet)

N mm

A0 mm

N mm

A0 mm

207 257 345 421

39,9 30,3 9,4 6,4

124 140 263 376

5,7 8,2 7,0 '17,1

Für die Trias ist die Übertragbarkeit der Größenordnung für A0 durch die jeweils charakteristisch ausgebildeten Geländeformen der Schichtkomplexe gegeben. Die Differenz der Speichermengen in der Aerationszone ist im langjährigen Mittel vernachlässigbar klein. Aus den

Zeitschrift iür angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Hell 11 576

GABRIEL U. a. / Grundwasserdargebot in Iriassisclicn Gesteinen des Thüringer Beckens

B o d e n f e u c h t e m e s s u n g e n ergeben sich innerhalb des Meßzeitraums für die Bodenspeicherung folgende m a x . Differenzen: min mo ku km

= = = =

4,5 8,4 6,7 3,1

mm mm mm mm

Tab. 1. Halbjährige unterirdische Abflüsse und mittlere Versickerungsfaktoren (Gebietslysimeter)

72 72 73 73 74 74

Unterirdische Abflüsse (mm) Unterer Oberer Unterer Muschelkalk Muschelkalk Keuper

Mittlerer Keuper

66,4 96,1 104,8 42,5 133,2 38,4

20,5 25,2 23,7 22,1 20,5 23,7

42,6 45,6 36,3 30,0 33,1 47,1

23,6 31,1 22,8 16,6 23,8 30,8

Mittlere Versickerungsfaktoren ( % von N) Wi-Halbjähre So-Halbjähre

44,8

21,8

15,4

16,0

14,2

9,0

7,6

7,0

Tab. 2. Grundwasserspenden in l s - 1 k m - 2

Trockenwetterspende Mittlere Spende Schwankungsamplitude der Spende

Unterer Muschelkalk

Oberer Unterer Muschel- Keuper kalk

Mittlerer Keuper

1,0

1,7

1,0

0,8

5,1 1,0-14,0

2,4 1,7-3,4

1,5 1,0-2,6

1,3 0,8-1,8

R e l a t i v gesehen weisen d a n a c h die S o m m e r h a l b j a h r e geringere Versickerungsfaktoren aus, obwohl die Absolutwerte (mit A u s n a h m e des U n t e r e n Muschelkalks) eine über das hydrologische J a h r gleichmäßige Grundwasserneubildung belegen ( T a b . 1). D u r c h q u a n t i t a t i v e Auswertung des B o d e n f e u c h t e g a n g s l ä ß t sich der Anteil der flächenh a f t e n Versickerung ermitteln. Insgesamt setzt sich die

aus folgenden

Anteilen

zusam-

mil

mm

mo

ku

km

10%

16,7%

29,3%

22,1%

15,2%

Versickerung über 9 0 % bevorzugte Sickerbahnen (Klüfte, Trockenrisse, Wurzel- u. Tiergänge u. a. Hohlräume)

83,3%

70,7%

77,9%

84,8%

Anteil aus flächenhafter Versickerung

B e i der E r f a s s u n g der unterirdischen Abflüsse ist zu bea c h t e n , daß im Grundwasser gegenüber dem wirksamen Niederschlag eine gewisse Verzögerung eintritt, die auch B e r ü c k s i c h t i g u n g bei der Auswertung von K l e i n s t a b f l u ß messungen finden m u ß . Die ausgewerteten B o d e n f e u c h t e messungen belegen, d a ß allein die Speichervorgänge im lehmig-tonigen Y e r w i t t e r u n g s b o d e n m i t einer durchschnittlichen M ä c h t i g k e i t v o n 2 , 5 m eine Verzögerung des Abflusses u m ca. drei M o n a t e bewirken. I n s g e s a m t ist m i t A u s n a h m e des U n t e r e n Muschelkalks für die untersuchten Gesteinskomplexe durch Bodenspeicherung und R ü c k h a l t e v e r m ö g e n des Gesteins m i t einer durchschnittlichen Verzögerung v o n 4 — 6 M o n a t e n zu rechnen. Infolge der sehr guten Durchlässigkeiten und der fehlenden V e r w i t t e r u n g s d e c k e spielen im U n t e r e n Muschelkalk Verzögerungszeiten keine Rolle. I m allgemeinen wirken sich Intensivniederschläge innerhalb weniger S t u n d e n in Quells c h ü t t u n g e n aus. Aus den Meßergebnissen der GebietsIysimeter lassen sich die in den T a b . 1 und 2 zusammengestellten W e r t e für unterirdische Abflüsse und Spenden ableiten.

Wi So Wi So Wi So

Grundwasserneubildung men:

Aus den Meßergebnissen der Gebietslysimeter wurden Abflußrückgangskurven (Abb. 1), Abflußspendenschlüssel (Abb. 2 bis 4) und k o n s t a n t n u t z b a r e D a r g e b o t e ( P k t . 6) abgeleitet. Zur praktischen Anwendung der A b f l u ß spendenschlüssel sind die entsprechenden Verzögerungszeiten zu berücksichtigen.

5. Übertragungsformeln und Grundwassemeubildung

Berechnungsverfahren

zur

Die T a b . 3 zeigt eine Gegenüberstellung der aus Meßwerten gewonnenen Ergebnisse (Gebietslysimeter) zu den nach modernen U b e r t r a g u n g s f o r m e l n (KORTÜM und BAGKOW) b e r e c h n e t e n W e r t e n . Aus T a b . 3 ist zu e n t n e h m e n , daß i m l a n g j ä h r i g e n Mittel die B e r e c h n u n g n a c h dem Verfahren v o n KORTÜM durchweg zu niedrige W e r t e ergibt. Insg e s a m t gesehen b e i n h a l t e t die Anwendung dieser Methode folgende N a c h t e i l e : — Der oberirdische Abfluß ist zu ermitteln und zu berücksichtigen. — Die ,bisher eingeschätzten Wirkungsfaktoren w, die die Einflüsse der Boden- und Vegetationsart des Standorts auf die Effektivität des Energiedargebots sowie des Niederschlagsdargebots auf die Evapotranspiration summarisch erfassen, sind zu korrigieren. — Das V e r f a h r e n ist, wie GLTJGLA & TIEMER (1971) nachwiesen,

nur im Niederschlagsbereich 500—600 mm a - 1 einsetzbar, da für den übrigen Bereich die physikalische Randbedingung der Verdunstung y = iV pot

falls N

nicht eingehalten wird. — Für kürzere Perioden (Halbjahre) und für Trockenjahre läßt sich die Grundwasserneubildung nach diesem Verfahren nicht berechnen. Aus den Arbeiten von

SCHRAMM ( 1 9 7 5 ) u n d ZIEGLER

&

GABRIEL (1975) ergeben sich Hinweise, wie die W i r k u n g s f a k t o r e n nach Versickerungseinheiten im F e s t g e s t e i n abgeändert werden können. Die n a c h BAGROW durchgeführten T e s t r e c h n u n g e n weisen ebenfalls b e t r ä c h t l i c h e Abweichungen v o n den t a t s ä c h lichen Meßergebnissen auf, so daß zur Zeit die von GRTWSKE (1975) v e r t r e t e n e Meinung hinsichtlich allseitiger Anwendung der Methode n a c h BAGROW kritisch zu b e w e r t e n ist. D e r tabellarisch dargestellte Vergleich der Ergebnisse zeigt, daß auch die gesetzmäßig abgeleiteten und physikalisch bestens f u n d a m e n t i e r t e n Übertragungsformeln ohne Präzisierung der E i n g a n g s d a t e n für b e s t i m m t e gebietsspezifische B e s o n d e r h e i t e n der jeweiligen Anwendungsgebiete unsichere W e r t e liefern. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens von BAGROW h ä n g t v o n der Genauigkeit der verwendeten klimatologischen D a t e n Niederschlag und

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

G a b r i e l u. a. / Grundwasserdargebot in triassischen Gesteinen des Thüringer Beckens

577

D [u-3

Abb. 1. Mittlere Abflußrückgangskurven mo

N Qnma"3 900

«

r Sptnd. Lir'km'J

Abb. 2. Schlüssel zur E r m i t t l u n g der Grundwasserabflußspende für den UnMuschelkalk

teren

Temperatur und Windgeschwindigkeit beeinflußt. Einen beträchtlichen Einfluß kann dabei die turbulente Wärmeströmung des jeweiligen Standorts auf die Verdunstung haben — eine Größe, die auch mit der Verdunstungsformel schwer zu erfassen sein dürfte und in ihrer Auswirkung unterschiedlich hoch sein kann. Als Beispiel hierfür eignet sich folgender Vergleich:

S Jmmd"1]

Spende [[s~W:] Abb. 3. Schlüssel zur Ermittlung der Grundwasserabflußspende für den Oberen Muschelkalk

Globalstrahlung und der übrigen Standortparameter ab. Unsicher sind dabei im Festgesteinsbereich die — E r m i t t l u n g des E f f e k t i v i t ä t s p a r a m e t e r s n in Abhängigkeit von Boden- und Vegetationsart, — B e s t i m m u n g von F p o t , — Berücksichtigung von A0.

E s ist zu erwähnen, daß sowohl für die Verdunstungs- als auch die Versickerungsanteile die Bodenart, Vegetation, Niederschlagsangebot und -Verteilung eine maßgebliche Rolle spielen. Die Verdunstung wird weiterhin durch die klimatologischen Faktoren Energiedargebot, Luftfeuchte,

Bewaldung V nach Gebietslysimeter V nach B a q r o w

U G Bleicheröder Berge

U G Ettersberg

683 m a^ 1

585 m m a - 1 75% 483 m m a " 1 541 m m a _ 1

100%

404 m m a _ 1 527 m m a - 1

Entsprechend Niederschlagsdargebot, Bewaldungsanteil und Windgeschwindigkeit wäre eigentlich für das Untersuchungsgebiet Bleicheröder Berge die höhere Verdunstung zu erwarten. Die Verhältnisse sind jedoch genau umgekehrt. Es muß aber darauf hingewiesen werden, daß ein gewisser Teil der Mehrverdunstung des Untersuchungsgebiets Ettersberg aus stellenweise sehr oberflächennahem Grundwasserstand resultieren kann.

6. Methodik zur Ermittlung des Grundwasserdargebots aus Niederschlägen Der Wasserhaushalt eines Grundwasserleiters wird durch instationäre, zeitlich variable Vorgänge der Grundwasserneubildung bestimmt. Die durchgeführten Gebietslysi-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11 578

GABRIEL U. a. / G r u n d w a s s e r d a r g e b o t i n t r i a s s i s c h e n G e s t e i n e n d e s T h ü r i n g e r B e c k e n s

N [mmi

N[mmiä

700

700

600

500

400

» Spende ff 1 kn?T

Spende [ i W ]

T a b . 3. V e r g l e i c h d e r E r g e b n i s s e m o d e r n e r B e r e c h n u n g s v e r f a h r e n ZIEGLEB & GABBIEL i m F e s t g e s t e i n s b e r e i c h T h ü r i n g e n s

1

gemessenen

Werten

der

Gebietslysimeter

nach

Unterer Buntsandstein

Mittlerer Buntsandstein

lehmig-schluffige lehmig-sandige Fazies Fazies Nordthüringens Südthüringens (Wippergebiet)

lehmig-schluffige Fazies Nordthüringens (Wippergebiet)

Unterer Muschelkalk lehmig- san. (Bleichedige Fazies röder Berge) Südthüringens

Mittlerer Muschelkalk (Kleinberndten)

Oberer Muschelkalk (Ettersberg)

Unterer Keuper (Kölledaer Gewölbe)

Mittlerer Keuper (Schillingstedt) 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

650

643

650.

683

610

585

520

505

631

553

626

500

473

Jf (MD-Werte) mm a- 1 630 mittl. Nieder- mm aschlag für Untersuchungszeitraum 72-74

mit

A b b . 4. S c h l ü s s e l z u r E r m i t t l u n g d e r G r u n d wasserabflußspende a — für den Unteren Keuper; b — für den Mittleren Keuper

1

Flächenanteil % Bewaldung

20

70

25

70

100

34

75

8

5

Flächenanteil ackerbaul. Nutzfläche

80

30

75

30

_

66

25

92

95

400

386

187

190

%

mittl. Höhen- mü. NN 200-350 läge mittl. Jahres- °C temperatur A0 (aus Ab- mm a*"1 flußmessungen) der Gebietslysimeter V

V

7,5 75,5

515 6,8 61

200-350 7,5 75,5

515

440

6,8

7,4

7,5

8,4

8,4

61

67

1

60

19

8,4 13,5

nach mm a _ 1 462 Lysimetermessungen

464

437

442

404

keine Werte

483

428

412

mm a - 1 483

517

488

500

527

472

541

428

435

.mm a - 1 458

466

467

466

454

417

414

400

359

87

120

125

142

161

keine Werte

78

50

45

rnma-1 128

131

137

148

94

130

81

98

60

101

98

128

68

54

19

36

28

nach BAGROW

V

nach WONDT / TURC

Au nach mm a - 1 Lysimetermessungen A u nach BAOROW

Au nach

mm a*1

77

KORTÜM

Bemerkung:

/

Spalte 2 — 5 bezogen auf langjähriges Niederschlagsmittel, Spalte 6 — 10 bezogen auf mittlere Niederschlagsmenge des Untersuchungazeitraums 1972/74. Sämtliche Berechnungen nach KORTÜM und BAGROW auf der Grundlage von N g

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

GABRIEL U. a. / Grundwasserdargebot in triassischen Gesteinen des Thüringer Beekens

können die angegebenen Wasserhaushaltsgrößen übertragen werden. — Auf Grund der Auswertungen unter Abschnitt 5 und zur Vermeidung von Fehlberechnungen sind die Verfasser der Meinung, für Dargebotsberechnungen im Bereich der Trias auf die nach Gebietslysimeteruntersuchungen entstandenen empirischen Berechnungsmethoden zu orientieren. Es besteht kein Zweifel, daß auch Berechnungen nach den Übertragungsformeln (KORTÜM und BAGROW) möglich sind, wenn die oben genannten Voraussetzungen erfüllt werden.

meteruntersuchungeri geben hinsichtlich der Grundwasserleiter der Trias Aufschluß darüber, wieviel Grundwasser sich erneuert, nach welchen Gesetzen diese Erneuerung erfolgt, wieviel abfließt oder gewonnen werden kann. Mit den Untersuchungen ist es im Festgesteinsbereich erstmals möglich geworden: — Wasserhaushaltsgrößen zahlenmäßig zu belegen, — Abweichungen der Berechnungen nach den neueren Übertragungsformeln (KORTÜM und BAGROW) nachzuweisen, — Die Größe des ständig nutzbaren Grundwasserdargebots zu ermitteln: su/sm (Wippergebiet): mu: mo:

Zusammenfassung Zur Berechnung des Grundwasserdargebots werden die Ergebnisse verschiedener Berechnungsverfahren gegenübergestellt und an tatsächlichen Meßwerten aus Gebietslysimetern geeicht. Hinsichtlich der praktischen Arbeit bedeutet dies vor allem bei Übertragungen-von Wasserhaushaltsgrößen, die gebietsspezifischen Besonderheiten zu berücksichtigen. Besonders günstig gestaltet sich im Festgesteinsbereich eine Kombination verschiedener Verfahren der Dargebotsermittlung. Nach vorgelegter Modellvorstellung der Gebietslysimeter ist diese hinsichtlich Inhomogenitäten und Anisotropien wandlungs- und ausbaufähig.

Au M I N = 0,65 Au A u m i n = 0,15 Au A u m j n = 0,7 Au

ku:

Aumin =

km:

A u M I N = 0,6

0,45 A u

Au

F ü r künftige Dargebotsberechnungen im Bereich der Trias sind folgende Erkenntnisse zu berücksichtigen: a) Zwischen den Wasserhaushaltsgrößen N und Au bestehen keine linearen Beziehungen. Der Hauptanteil der Grundwasserneubildung erfolgt über die rinnenförmige Versickerung in nichtkapillaren Hohlräumen (Klüfte, Trocken- und Schwundrisse, Wurzel- und Wurmkanäle). Die Neubilduiigszeiten sind deshalb nicht nur auf Winterhalbjahre beschränkt. b) Die gemessenen unterirdischen Abflüsse weisen im Vergleich zu den wirksamen Niederschlägen Verzögerungszeiten auf. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, den wirksamen Niederschlag um diese Zeitspanne zurückzudatieren.

Pe3ioMe ¿1.JIH

e) Es gibt keine absolut undurchlässigen Gesteinskomplexe. Diese Erkenntnis ist wichtig für Fragen zur Festlegung von Grundwasserschutzzonen sowie der Verregnung von Gülle und anderen Wasserschadstoffen. Methodische Gesichtspunkte: — Von den gebräuchlichen Erfahrungswerten sind die von HOPPE (1969) durch Auswertung zahlreicher Bohrungen und Pumpversuche ermittelten Versickerungsfaktoren die Werte, die den tatsächlichen Verhältnissen am nächsten kommen. — Die Auswertung des Bodenfeuchtegangs scheidet als selbständige Methode zur Ermittlung der Grundwasserneubildung aus, da hiermit nur die untersten Grenzwerte der Neubildungsmengen erfaßt werden. Sickervorgänge in schnelldränenden Hohlräumen mit Fließgeschwindigkeiten bis zu mehreren dm/ min in vertikaler und lateraler Richtung können mit diesem Meßverfahren nicht erfaßt werden. — Für hydrogeologisch und meterologisch gleichartige Gebiete, wie z. B. die Bereiche des Muschelkalks, Ohmgebirge, Hainich, Dün-Hainleite, Südrand des Thüringer Beckens,

BblTOCJieHHH

AOCTaBKH

rpyHTOBBIX

BOA

COÜOCTaBJIHIOT

pe3yflbTaTH pasHbix CÜOCOÖOB BHracjleHHn H npoBepHK>T eCTeCTBeHHBIMH AaHHbIMH H3MepeHHH OT OÖJiaCTHHX JIH3HMeTpOB.

c) Rückhaltevermögen und Verzögerung sind je nach anstehender Gesteinsart, Größe des Einzugsgebiets, Mächtigkeit des Verwitterungsbodens, Aufschlußtiefe und Standort einer Meßstelle im Einzugsgebiet sehr unterschiedlich. d) Hinsichtlich der Beurteilung des konzentriert nutzbaren Dargebots ergeben sich für die Grundwassererschließung mittels Bohrungen gewisse Unsicherheiten aus der unregelmäßigen Anordnung wasserführender Klüfte und Spalten. Im ungünstigsten Fall kann allein das aus dem Porenraum auf Schichtfugen zulaufende Wasser gewinnbar sein.

579

1

9T0

3HaiHT

OCOßeHHO B B H R y n p a K T H H e C K O Ü

pa60TBI

yqecTb npa nepeHeceHM a a r a t i x BOßHHoro xo3HÄCTBa o6jiacTHocnei(H(|)HMecKHe ocoSeiraocTH. Oco6eirao ßnaronpnHTHO n O J i y i H T C H B OÖJiaCTH T B e p A b l X nop OA KOMÖHHaiJHH p a 3 HHX CnOCOÖOB BHHCHeHHH HOCTaBKH. IIo IipeUJIOJKeHHHM MOAeJIbHbIM npeACTaBJieHHHM oSnaCTHblX JIH3HMeTpOB OHa HBJIHeTCH BBHUy HOOHHOpOAHOCTH H aiiH30Tponntt cnocoßnoit RJIH H3MeHeHHH H IX0CTp0eHHH.

Summary For calculating present ground water the results of various methods are compared and calibrated by real values measured by means of regional lysimeters. As far as practical work is concerned, this means above all a consideration of pecularities specific to a region when transferring water-balance quantities. By combining various methods a determination of ground water present in the solid-rock range is particularly favourable. A model representation of regional lysimeters is presented and can be subjected to modification and completion in view of inhomogeneities and anisotropics.

Literatur GRUNSKE, K . - A . : Methodische Gesichtspunkte bei der Berechnung der Grandwasserncubildung. — Z. angew. Geol., 21, 3, 114 — 119, Berlin 1971. GRUNSKE, K . - A . ; ESCHNER, .T.: Zur Methodik der Berechnung der Grundwasserneubildung bzw. des Grundwasserdargebotes. — Wiss.-techn. Inform.-Dienst zentr. geol. I n s t . , Sh. 5, Berlin 1975. HOPPE, W . : Zur F r a g e der Grundwasserneubildung in der T r i a s des Thüringer B e c k e n s . — W i s s . Z. Hochsch. Archit. u. B a u w . , 16, 6, W e i m a r 1969. KORTÜM, F . : Der Z u s a m m e n h a n g zwischen dem. Wärme- und W a s s e r h a u s h a l t u n d sein Einfluß auf die Grundwasserneubildung. — Wasserwirtsch.Wassertechn., 11, 8, Berlin 1961. ZIESCHANG, J . : Die Berechnung des natürlichen Grundwasserdargebotes für die G r u n d w a s s e r l a g e r s t ä t t e n des Mittleren B u n t s a n d s t e i n s . — Z. angew, Geol., 11, 3, 1 3 1 - 1 3 5 , Berlin 1963. , ZIESOHANG, J . : Zur B e s t i m m u n g der niederschlagsbedingten Grundwassererneuerung. — Z. angew. Geol., 21, 4, 191 — 193, Berlin 1975.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 11

ENGLER U. a. / Thermisches Verhalten lunarer Gesteinsproben

580

Zum thermischen Verhalten lunarer Gesteinsproben in Abhängigkeit vom Druck ENGLEE, R . ; WAGNER, F . C., P o t s d a m

(Mitteilungen des Zentralinstituts für Physik der Erde Nr. 534) Petrophysikalische Untersuchungen haben gezeigt, daß sich das physikalische Verhalten von lunaren Gesteinen wesentlich von dem terrestrischer Gesteine mit ähnlichem Chemismus unterscheidet. Die niedrigen Werte der Longitudinal- und Scherwellengeschwindigkeiten (TODD U. a. 1972; WANG U. a. 1971) und die thermischen Leitfähigkeiten bei Drücken unter 100 bar (HORAI U. a. 1970) sowie die hohen Kompressibilitätswerte für einige Apollo 12-Basalte zeigen im Vergleich zu irdischen Gesteinen (WOLABOWITSCH 1 9 6 6 ; B E L I K O W 1 9 7 0 ; L E B E D E W

1971),

daß die Mondgesteine extrem zerrüttet sind. Somit ist der Koeffizient der thermischen Ausdehnung lunarer Gesteine etwas niedriger als der der terrestrischen Gesteine ähnlicher Zusammensetzung. KANAMORIU. a. (1970) stellten fest, daß die T r a n s v e r s a l - u n d Longitudinalwellengeschwindigkeiten für Mondgestein bei einem Druck von ungefähr 5 k b a r ihre stabilen Werte erreichen, d. h. bei diesem Druck haben sich alle Mikrospalten geschlossen. Ein ähnliches Verhalten wurde für die Änderung der thermischen Ausdehnung mit dem Druck abgeleitet: Der Koeffizient der thermischen Ausdehnung vergrößert sich über seinen atmosphärischen Druckwert als stetige Funktion der Tiefe. Durch das Schließen der Spalten erreicht er in einer Tiefe von über 90 k m einen Wert von 21.--23,5- 10- 6 g r a d " 1 Der Wert für den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung des terrestrischen Gesteins b e t r ä g t dagegen nur 16 • 10- 6 g r a d " 1 Die spezifische W ä r m e cv. steht in indirekter Beziehung zur thermischen Ausdehnung tx; es gilt für feste Körper folgende Gleichung (BIRCH 1952): oc qxy

(Tab. 1):

Tab. 1. Spezifische Wärme für verschiedene lunare Gesteine Probennummer

12002

Hauptelement

Albit

Ol

17 0,5 2,8 3,32 3,64

V a e

C«

12022

14310

15418

Olivin

Anorthit

Anorthit

25 1,2 28 3,3 2,25

15 0,7 34,5 2,88 2,22

15 • 10~6 grad- 1 0,7 27,5 • 10-' cm 2 kp _ 1 2,8 g/cm 3 2,79 kpcmg - 1 grad _ 1

Der Vergleichswert für irdischen Olivin c„ =

10 k p c m g - 1 g r a d - 1

zeigt, daß die spezifische W ä r m e terrestrischer Minerale wesentlich höher liegt. Die in T a b . 1 aufgeführten cvAngaben beziehen sich auf Normaldruck. Berechnungen der spezifischen W ä r m e unter thermischem Einfluß wurden bereits durchgeführt, jedoch noch keine c„-Bestimmung in Abhängigkeit v o m Druck. Im folgenden soll cv = f(p) nach Gleichung (1) ermittelt werden. Dazu sind zwei Annahmen möglich: 1. Annahme: cc konstant K variiert 2. Annahme: a variiert x variiert g konstant für eine Probe. F ü r die c„-Berechnungen nach der ersten Kompressibilitätswerte notwendig. Diese LEE 1976) für die Proben 12002, 14310 Abhängigkeit v o m Druck berechnet und m u n g übernommen. Die übrigen Größen angegeben. v T a b . 2 zeigt die Z u s a m m e n f a s s u n g der ersten Annahme.

A n n a h m e sind wurden (ENGund 15418 in zur ^ - B e s t i m sind in T a b . 1 Ergebnisse

der

(1)

wobei Q die Dichte, X die Kompressibilität und y das Grüneisenverhältnis bedeuten. F ü r verschiedene Gesteine v o n Apollo 12, Probe 12022, P r o b e 1 2 0 0 2 ; Apollo 14, P r o b e 1 4 3 1 0 und Apollo 15, Probe 15418 sind die Werte der spezifischen W ä r m e nach Gl. (1) berechnet worden. E s mußte jedoch berücksichtigt werden, daß nicht von allen Bestandteilen der Proben die thermische Ausdehnung und d a s Grüneisenverhältnis bekannt waren. Somit konnte c„ nur von dem jeweiligen H a u p t e l e m e n t einer Probe ermittelt werden. Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 9. 4. 1976.

E s ergaben sich folgende cv-Werte

Tab. 2. Spezifische Wärme in Abhängigkeit vom Druck (erste Annahme) p/bar

12002

14310

15418

0 100 250 500 750 1000 1500 2 000 3000 4000 5000 6 500

3,64 4,75 6,04 6,45 8,3 8,55 9,83 10,00 10,7

2,22 2,37 2,68 3,23 3,75 4,49 4,49 4,95 . 5,29 5,44 5,86

2,79 c, ,(kpcmg 'grad 3,06 3,25 3,72 4,22 4,92 4,92 5,44 5,75 5,8 6,28

—

—

_

11,9 12,3

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Hctt 11 ENGLEB. U. a . / T h e r m i s c h e s V e r h a l t e n l u n a r e r G e s l e i n s p r o b e n

581

Aus Tab. 3 ist ersichtlich, daß dje cv-Werte des Mondgesteins erst ansteigen und dann eine Stabilisierung eintritt. Es muß somit angenommen werden, daß sich bei einem Druckbereich von 1 kbar bis 1,2 kbar die Spalten schließen und sich dann auch das extrem zerrüttete lunare Oberflächengestein wie ein Material ohne wesentliche elastische Störungen verhält und mit terrestrischen Gesteinen verglichen werden kann. Zusammenfassung

A b b . Mittlerer t h e r m i s c h e r Volumenausdehnungskoeffizient als F u n k t i o n der T i e f e f ü r M o n d g e s t e i n 1 0 0 5 7 n a c h BALDRIDGE & SIMMONS (1971).

Mit der zweiten Annahme soll das Verhalten der spezifischen Wärme unter Druck bei Variation der Kompressibilität und der thermischen Ausdehnung untersucht werden. Bisher wurden noch keine Meßwerte für die thermische Ausdehnung in Abhängigkeit vom Druck in der Literatur angegeben. Die Bestimmung von x = f(p) er-

folgt mit dem Modell, von BALDRIDGE & SIMMONS (1971)

(Abb.) und

der Druck-Tiefen-Ubersicht

nach ENGLER

(1976).

Die Abb. zeigt, daß die Berechnungen nur für eine spezielle Apollo 11-Probe (10057) durchgeführt wurden. Für dieses Gestein sind jedoch keine Longitudinal- ünd Transversalwellengeschwindigkeiten angegeben, so daß die Berechnung der Kompressibilität und folglich der spezifischen Wärme nicht möglich war. Zur c„-Bestimmung wurde deshalb eine andere Probe (12002) verwendet. Beide haben eine basaltähnliche Zusammensetzung. Tab. 3 zeigt die Ergebnisse der zweiten Annahme. T a b . 3. S p e z i f i s c h e W ä r m e in A b h ä n g i g k e i t v o m D r u c k (zweite Annahme, Probe 12002) p/bar

x(10"' cm2kp_1)

cv Q < x ( 1 0 -

30 380 570 760 1000 1270 1460 1650 1840 2030

28 16,5 15 12,4 12,0 11,2 10,5 10,38 10,31 10,2

2,58 5,7 6,8 9,0 9,78 11,0 12,0 12,5 12,7 12,8

« — nach BALDRIDGE

&

SIMMONS

6

grd-1)

12 15,5 17 18,5 19,3 20,4 20,9 21,5 21,7 22.0

(1971)

Diskussion In Tab. 2 sind die Ergebnisse unter den Voraussetzungen aufgeführt, daß die thermische Ausdehnung konstant und die Kompressibilität variabel sei. Es ergibt sich für die Proben von Apollo 12,14 und 15 ein kontinuierlicher Anstieg der spezifischen Wärme mit dem Druck. Erst bei einem Druck von 2 kbar strebt cv einem konstanten Wert zu. Durch die zweite Annahme wird der Ubergang zu einem konstanten Wert noch deutlicher und somit eine Erklärung der Diskrepanz zwischen der spezifischen Wärme des irdischen und lunaren Gesteins möglich.

F ü r v e r s c h i e d e n e G e s t e i n e v o n A p o l l o 12, 14 u n d 15 w u r d e n die W e r t e der s p e z i f i s c h e n W ä r m e c„ u n t e r N o r m a l - u n d erhöht e m D r u c k (bis 2 k b a r ) b e r e c h n e t . D a b e i zeigt sich b e i N o r m a l d r u c k , d a ß die cv-Werte f ü r i r d i s c h e s Olivin i m V e r g l e i c h z u l u n a r e m Olivin v i e r m a l größer sind. D i e B e s t i m m u n g der spezif i s c h e n W ä r m e in A b h ä n g i g k e i t v o m D r u c k e r m ö g l i c h t eine E r k l ä r u n g dieser D i s k r e p a n z . D i e W e r t e t a b e l l c v o n cv = f(p) e r g i b t , d a ß die o.noriui c e B e p n o r o II IOJKHOTO CKJIOIIOB n o n e p e ^ H O r o ;i;cjio6a H n M a i i e H .

KOMÖHHlipOBaHHblC IOfl.HH, F .

II.; h

reojiorHHCCKHC Hcc.icaoBaHHH b oöJiacTH ocTposa ÍIH MaiieH l IacTL 2 - j i : Mop^oHonwecKiie h ncTporpaiJraqecKue Ha5.iiHjHeHHH Ha ocTpose ÍIH Maiicn

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P.

P e a y j i i / r a T b i , HanpaiiacHiin n iiepcneKTHBU X X y - r o M e u i f t y Hapo^Horo reojiorniecKoro KOHrpecca B r . Cu^Heü, AacTpanun, 1 9 7 6 r . 'JacTb I - a a Z. angew. Geol., B e p j i m i , 2 S ( 1 9 7 7 ) 1 1 , CTp. 5 6 1 - 5 6 6 , 7 IIJIJI.

'/,. angew. Geol., B e p r a n , 2 3 ( 1 9 7 7 ) 1 1 , c x p . 5 7 1 - 5 7 4 , 3 HJIJI., 2 T a 0 j i . , 17 JIHT. H c n 0 J i b 3 0 B a H H e M s o j i r o B p e M e H H b i x H3MepeHHii TPHTHH H " C ObiJio B03M0HÍH0 HOJiyiHTb KOJIHHCCTHeUHbie AaHHbie 0 HOB000pa3OBaHHIl l ' p y n x o B b i x BO« B H e c J i e s O B a i r a o i i o ß n a c x H , o e o x p a i i e H H H KOHTAMHHAIieuHii rpyHTOBbix BOA, « AeOirre HciibiTHuaiiHbix ìtojioAiieB H HPTABPHEJLB, B . ; 0

HARJIEP,

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F.

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1

1

B

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Blia^HHU

Z. angew. Geol., liepjiHH, 2 3 ( 1 9 7 7 ) 1 1 , c x p . 5 7 4 — 5 7 9 , 4 HJIJI., 3 xaÖJi., 6 JIHX. XtJIS BbllHCJieHHH AOCTaBKH 1'pyHXOBbIX BUA COlIOCTabJIHIOT p e 3 y j l b x a x b l pa3HbIX CnOCOÖOB Bbl'IHCAeHHfl H lipOBepiIIOT CCXeCTBeHHblMH AamiblMH H3MepeHHIT OT OÖJiaCTHblX JIH3HMeTpOB. ÖTO 3 H a i H T OCOÖeHHO D B z n y n p a K X H ' i e c n o i i p a ß o x b i y i e o T b n p H nepeiieeeHHH A a m i u x BOAHHoro xo3HiiexBa 0öJiacTH0cnei(HctiHKC 3 i i a ' i e n H e c„ i ; a i ; n o p o A a 3CMJIH. EJIEPT,

K.-X.

jJ,BOÜHbie cy;ib(J)aTHbie MHHepa:ibi n a T p H n - i i a r H e 3 H H B ncxurTftÜHC

BepxHesi

2

Z. angew. Geol., B e p j u i i t , 2 3 (1977) 11, CTp. 582 — 589, 12 HJIJI., 20 JIHT. JleueHT, a c T p a K a i m T H BauxroclHliHT ÍIBJIJIIOXCÍI n l i e x m x e i i u e 2 HCKJIIO'IHXCAbHblMH BClUeCXBeHHblMH 0Öpa30BaHHHMM H CBH3aHbI C BepXHHM N a 2 H Jieinameii r p y n n o i i n n a e x a K 2 B a c n e n s e u r n o iipeBpameHHbix npoiJjHjnix BiiaAHHOijeHxpaJibHOro, ö o r a x o B o r o B M g S 0 4 THna BMAeneuHn. B e x p e 'laiOTCa OHH JIHIHb B BHAe MHKpOCKOlIHHeCHH BHAHMblX, 0Öpa30BaHHbIX CJieAOB, p e m e B MaKpocKOnHieOKO BHAHMBIX o ß o r a m e H H H X . 0 6 p a 3 0 B a H H c ABOüHbix cyjibtJiaxoB N a - M g onpeAeneHO BepxHKaJibHbiM pa3MemeHHeM MHHepaJioB B KapHaJiJiHTOBOM HcxoAnoM B e i h e c T B e , XHMH3MOM H A H H a MHKoit pacnpocxpaHeHHH aciieHAeiixiibix paeTBopoB Kan H oxHouieHneM paCTBOpHMOCTH K H 3 e p Z T a .

MKKO, VV.

Neuerscheinungen und Litoraturhinwcise i

Zum bisherigen Stand des Umkehrproblcms

BOREWSKIJ, B . W . ; CHORDIKAJNEN, M. A . ; U. a.

Z angow. Geo!., Berlin, 23 (1977) 8, 8. 5 8 9 - 5 0 2 , 1 Tab., 25 Lit.

E r k u n d u n g und B e w e r t u n g der produktiven V o r r ä t e der G r u n d w a s s e r l a g e r s t ä t t e n in k l ü f t i g e i l u n d v e r k a r s t e t e n G e b i e t e n Moskau: Verlag ¡Selka, 107«. 2 « ; S., «3 Abb., 15 Tab., 150 Lit.

Der derzeitige Stand der numerischen Modelle der Gnmdaufgabe (Vorausberechnung der Strömung) erfordert ein Verfahren zur Lösung des Umkeltrproblems (Parameterbestimmung), das keine Unterbrechung der Produktion benötigt, dem numerischen Modell der Grundaulgabe besser angepaßt ist und den umfangreichen Datentransport Umkehrproblem zum Grundproblem erleichtert. Arbeiten zum expliziten und impliziten direkten Unikehrproblem zur Auswertung indirekter hydrodynamischer Untersuchungsmethoden werden klassifiziert und die Ergebnisse diskutiert. Vorschläge zur weiteren Bearbeitung erfolgen, insbesondere zum impliziten direkten Umkehrproblem mit einem Polynoinansatz und ördich überbestimmten Gleichungssystem gegen» über dem expliziten Verfahren mit zeitlich überbestinnnten Gleichungssystem. HEEG, VV. • The Present State of the Problem of Inversion Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 8, pp. 5 8 9 - 5 9 2 , 1 Table, 25 llel's. The present state of the numerical models for the basic problem (precalculation OF the flow) needs a method for solving the problem of inversion (determination oi parameters), which does not interrupt the production, is better adapted to the numerical model of the basic problem, and facilitates the comprehensive transport of d a t a from the problem of inversion to the basic problem. Works on the explicit and implicit direct problem of inversal required for evaluating indirect hydrodynamic methods of investigation are classified and their results discussed. Proposals made for a further treatment are presented, in particular for the implicit direct problem of inversion with a polynomial statement and a locally over-determined system of equations as against the explicit method with a chronologically over-determined system of equations. Xar,

B.

K HMHClIIMOMy COeTOJIHIIIO üßpaTHOii IipOÖ.ieMI.I Z. angew. Geol., Bepjiuri, 23 (1977) 8, CT[>. 5 8 9 - 5 0 2 , 1 Taö.LT., 25 JIIIT. HbiHemiroe eoCTomme Miir.nOBLix Moiavjeii ocnonnoii :i;uu>lni (n|h\i.iiapHTeJTLHOC ni.iMHCJieiiHc TU'IENITFI) TIJCGVCT CUOCOÖ ;I.TIN penicillin oOpaTiioii npoöjieMLi (oripejieJieuMe napaMcrpou), lie lioTpcöJimoii.uiii nepepbiB npoiiasonCTBa, j i y i m e NOHXOHHUIHI'T Miicjronoii MOJICJIH ocnouiioii s a j i a i n ii oiuierqaioinirii oSuiHpHbiii TpaneiiojiT aaiiiiux oöpnTnoii i; ociiOBHOii iipoCjieMu. Koiacciiclmnnpyiorcii paOoTu K nmioii II iienmioii iipnMUM oOparauM iipo6JieMaM JUM ncnojibaonaiiiifl KOCUCIJIIHX I-MJIJIOHiiitaMH'iecKirx MeTOjiOB nccjie,rioBa.Hiifi II o6cyH