Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 7, Heft 1 Januar 1961 [Reprint 2021 ed.] 9783112553022, 9783112553015

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ZEITSCHRIFT FÜR A N QE WANDTE QEOLOQIE

AUS DEM INHALT

Geologische Erkundung im Siebenjahrplan der Deutschen Demokratischen Republik A. N. Snarsky

HERAUSOEGEBE N VON DER S T A A T L I C H E N C J E O L O Q I S C H E N

KOMMISSION

U N D D E R Z E N T R A L E N V O R R A T S K O M M I SS I O N DER D E U T S C H E N

D E M O K R A T I SC H E N

REPUBLIK

Verteilung von Erdgas, Erdöl und Wasser im Profil H . Bolduan, P. Richter & G. Tischendorf Ergebnisse von Untersuchungsarbeiten auf Baryt im Gebiet vom Schneckenstein (Vogtland) A. S. Schirokow & A. A. Kowaljowa Metallometrische Untersuchungen für die geologische Erkundung S. Klir Die Beobachtung von Wassermenge und •geschwindigkeit beim Versickern von Oberflächenwässern in Grubenbauen R . Hohl Erfahrungen bei der Zusammenarbeit mit den örtlichen Organen der Staatsmacht K. Dette Metallogenetische Karten für die Deutsche Demokratische Republik

AKADEMIE - VERLAQ.

BERLIN

BAND 7 I H E F T JANUAR

1 1961

SEITE 1 - 5 6

COflEPJKAHHE

INHALT Geologische E r k u n d u n g i m Sieb e n j a h r p l a n der D e u t s c h e n Demokratischen Republik

r e o j i o r i i q e c K a n PA3BE«KA B ceMH-

A. N. SXARSKY

Verteilung v o n E r d g a s , E r d ö l u n d W a s s e r i m Profil

PacnpeaeneHne r a 3 a , BOABI n o p a s p e 3 y

W . F . NIKONOW

Ü b e r schwere Kohlenwasserstoffe in den Gasen des Westteiles der Westsibirischen Tiefebene

0

H . BOLDTJAN,

Ergebnisse v o n U n t e r s u c h u n g s a r b e i t e n auf B a r y t i m Gebiet v o m Schneckenstein (Vogtland)

PesyjibTaTM reonoropa3BeHoq-

P . RICHTER & G . TISCHENDORF

A. S. ScmROKOW & Metallometrische U n t e r s u c h u n g e n A. A. KOWALJOWA: f ü r die geologische E r k u n d u n g W . A . NEWSKE

Gesetzmäßigkeiten d e r Verteilung h y d r o t h e r m a l e r Mineralisation in großen B r ü c h e n u n d kleineren B r u c h s t ö r u n g e n

M. S. BESSMERTDie B e d e u t u n g der m e t a s o m a t i NAJA, D. I. GORsehen Ü b e r p r ä g u n g e n i m Altai SHEWSKI & L. K . f ü r die P r o s p e k t i o n

CONTENTS Geological Reconnaissance w i t h i n t h e S e v e n - Y e a r P l a n of t h e German Democratic Republic

1

iie$Tn 11

D i s t r i b u t i o n of N a t u r a l Gas, P e t r o l e u m a n d W a t e r in t h e Profile

2

THHtenbix yrjieBORopoAax B r a 3 a x sanaRHOfi nacxH 3 a n a f l IIO-Cn6npCKOit HH3M6HH0CTH

H e a v y H y d r o c a r b o n s F o u n d in Gases of t h e W e s t e r n P a r t of t h e Wfcst Siberian L o w l a n d

9

Results of E x p l o r a t i o n W o r k s f ü r B a r i t e in t h e S c h n e c k e n s t e i n A r e a of t h e S a x o n V o g t l a n d

11

Application of Metallometric I n vestigations t o Geological R e connaissance

19

Some Regularities in t h e Distrib u t i o n of H y d r o t h e r m a l Mineralization in L a r g e F r a c t u r e s a n d Smaller . F r a c t u r e D i s t u r bances

24

T h e I m p o r t a n c e of P r o s p e c t i n g Metasomatic Over-Stampings in t h e Altai

25

jieTHeM nJiaHe r j l , P

Htix paöoT Ha öapnT B p a f i o n e

nineKKeHiHTefin /OOTTJIHUJI] MeTajiJioMeTpHHeoKiie HccjieaoBaHHH r e o J i o n w e c K o f i pa3nen-

KH O IieKOTOptlX

3aKOHOMepHOCTHX

pa3MemeHHH niflpoTcpMajibHOit MHHepaJIH3aiJHH

B

KpynHBlX

pa3jiOMax H Gojiee Menmix pa3pBiBHbix HapynieHHHx Il0HCK0B0e 3HaieHiie oiiainiii i; yuncfinKamiH cnocoGoB xiiMnnecKoro anaJiHsa

Some O b s e r v a t i o n s on t h e S t a n d a r d i z a t i o n of Chemical Met h o d s of Analysis

40

K . DETTE

Metallogenetische K a r t e n f ü r die Deutsche D e m o k r a t i s c h e R e p u blik

MeTajiJiorenHHeoKiie napTbi F f l P

Metallogenetic Maps for t h e Germ a n D e m o c r a t i c Republic

42

E . LANGE

V e r s t ä r k t e A u s w e r t u n g mineralischer R o h s t o f f e in d e r S o w j e t -

y c i w i e i i H o e H c i i 0 n b 3 0 B a H i i e MHHep a j I b H O r O CbipbH B COBeTCKOM

Increased Utilization of Mineral R a w Materials in t h e Soviet Union

44

N. A. BYCHOWER & Mineralrohstoffbasis d e r k a p i t a A. F . OPALEW listischen L ä n d e r (Brennstoffe u n d Schwarzmetalle)

B a 3 n c MHnepajibHoro c u p b H KanHTaniiCTH'iecKHX CTpan (Ton-

T h e Mineral R a w Material Basis of t h e Capitalistic Countries (Fuel-Energetic R a w Materials a n d F e r r o u s Metals)

45

Erkundungsauf-

für

Ha^

KOJIHHCCTBOIM

H citopocTLK) BOHH n p a n p o c a HHBaHHH IIOBGpXHOCTHLIX BOA

B ropHbix BtipaCoTKax

CTBeHHOfi BJiaCTH

Coiose

JIHBO H q e p H b i e M e T a j i n b i )

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

47-5G

Die Z E I T S C H R I F T F Ü R A N G E W A N D T E G E O L O G I E berichtet s t ä n d i g a u s f ü h r l i c h ü b e r folgende Arbeitsgebiete: Geologische G r u n d l a g e n f o r s c h u n g u n d L a g e r s t ä t t e n f o r s c h u n g / Methodik der geologischen E r k u n d u n g / Ökonomie u n d P l a n u n g der geologischen E r k u n d u n g / Technik der geologischen E r k u n d u n g / Geologie u n d L a g e r s t ä t t e n k u n d e im A u s l a n d / Bibliographie, V e r o r d n u n g e n , Richtlinien, Konferenzen, P e r s o n a l n a c h r i c h t e n Dem R e d a k t i o n s k o l l e g i u m gehören a n : Prof. Dipl.-Berging. B Ü H R I G , N o r d h a u s e n -

Prof. Dr. H E C K , S c h w e r i n - P r o f . Dr. H O H L , Freiberg (Sa.) Prof. - D r . K A U T Z S C H ,

B e r l i n - P r o f . Dr. L A N G E , B e r l i n - D r . M E I N H O L D , L e i p z i g - D r . N O S S K E , Leipzig—Prof. Dr. P I E T Z S C H , Freiberg (Sa.) - D r . R E H , Jena

— Dipl.-Berging.-Geologe S T A M M B E R G E R , Berlin — Prof. Dr. W A T Z N A U E R , K a r l - M a r x - S t a d t (Sa.) Prof. Dr. E R I C H L A N G E , Berlin

Chefredakteur:

Die Z E I T S C H R I F T F Ü R A N G E W A N D T E G E O L O G I E ist kein Organ einer engen F a c h g r u p p e . Auf ihren Seiten k ö n n e n alle s t r i t tigen Fragen der praktischen Geologie b e h a n d e l t werden. Die A u t o r e n ü b e r n e h m e n f ü r ihre A u f s ä t z e die übliche V e r a n t w o r t u n g .

ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE GEOLOQIE

C H E F R E D A K T E U R : PROF.DR. E. L A N Q E

BAND 7 • JANUAR

1961 • H E F T 1

Geologische Erkundung im Siebenjahrplan der Deutschen Demokratischen Republik Minister KURT GREGOR, Erster Stellvertreter des Vor-

die Geologen, Geophysiker und Bohrtechniker im Ab-

sitzenden der Staatlichen Plankommission der Deutschen

stand von einigen Jahren von der Bergakademie Frei-

Demokratischen Republik, hat auf seiner Rede zur Er-

berg in Kursen zusammengefaßt werden, damit sie die

öffnung des X I I . Berg- und Hüttenmännischen Tages

neuesten theoretischen und praktischen Ergebnisse der

a m 8. 6. 1960 in Freiberg unter anderem die Ziele der

geologischen Erkundungsmethoden vermittelt erhalten.

geologischen

Erkundungsarbeiten

Seine richtungweisenden

besonders

betont.

Ausführungen zeigten,

daß

Der wichtigste Primärenergieträger der

Deutschen

Demokratischen Republik ist und bleibt auf lange Zeit

sich unser Arbeiter-und-Bauern-Staat die Aufgabe ge-

die Braunkohle. E s ist vorgesehen, im Siebenjahrplan

stellt hat, die Versäumnisse der imperialistischen Ära

6 0 % der Rohkohlenförderung in Elektroenergie um-

aufzuholen

unseres

zuwandeln. Die Förderung an Rohbraunkohle wird auf

Landes endgültig zu erkunden, um konkrete Kenntnisse

278 Mill. t ansteigen, was eine Erhöhung um 3 0 % gegen-

und

den

geologischen

Aufbau

und Anhaltspunkte über die Verbreitung und die Vorräte

über 1958 bedeutet. Im Verlauf des

an

werden 16 neue Tagebaue aufgeschlossen werden. Das

Bodenschätzen

zu

erhalten.

Hierfür werden

im

Siebenjahrplans

Verhältnis von Abraum zu Kohle wird 1965 im Durch-

Siebenjahrplan 2 Mrd. DM aufgewendet. Im J a h r e 1965 sollen 1 Mill. t Erdöl und 200 Mill. m 3

schnitt bei 3 , 3 : 1 liegen. Für die Gasproduktion ist eine

E r d g a s gefördert werden. Bei der Feststellung neuer

Verdoppelung vorgesehen. Der weitaus größte Teil dieses

Vorräte an Kalisalzen wird vor allem die Erkundung von

Zuwachses wird durch die Ferngaserzeugungsanlage im

Hartsalz forciert, da die Verarbeitung des in größeren

neu errichteten Kombinat „Schwarze P u m p e " gesichert.

Mengen auftretenden Carnallits mit dem Anfall großer

Braunkohlenbriketts werden in zunehmendem Maße für

Mengen schwer zu beseitigender Endlaugen verbunden

die Gaserzeugung verwendet. 1965 können 100000 neue

ist. Die Kalisalzerkundung wird auch auf den Norden

Wohnungen mit Gas beheizt werden. Beim Abbohren

der Deutschen Demokratischen Republik ausgedehnt

der Kohlenfelder werden systematische Untersuchungen

werden. Eine außerordentlich bedeutende Rolle weist

zur Feststellung der verschiedenen Kohlearten unter

der Minister der Vergrößerung unserer eigenen Eisenerz-

besonderer Berücksichtigung der Kokskohle und der

basis zu. Unsere geologische Erkundung wird sich weiter

Salzkohle notwendig. E x a k t e wissenschaftliche Grund-

auf Kupfer-, Blei- und Zinkerze mit deren Begleitelemen-

lagen über die Bodenmechanik sind zu schaffen, um

l.en wie Silber, Gold, Platin, Molybdän, Selen, Germa-

Rutschungen in den Tagebauen weitgehend zu ver-

nium,

meiden.

Indium

und

Gallium

erstrecken.

Erkundet,

werden weiter Zirkon-, Wolfram-, Nickel- und Zinnlagerstätten.

„Unser Plan ist die Grundlage für soziale Sicherheit,

rd.

Wohlstand und Glück des Volkes. Bergbau und Hütten-

300000 t Erz erweitert, wobei sich der Schwerpunkt in

industrie stehen in diesem Plan an vorderster Stelle."

Jahresförderung

des

des

Siebenjahrplans

Der Minister schloß seine Rede mit den Worten:

wird

die

Im Verlauf

Kupferbergbaus

um

das Sangerhäuser Revier verlagert. Daneben werden

Die geologische Erkundung und ihre Ergebnisse aber

Such- und Vorerkundungsarbeiten auf Kupferschiefer in

müssen die Voraussetzungen für die mineralische Roh-

Südbrandenburg und der Lausitz durchgeführt.

stoffbasis, auf der sich diese fortschreitende Industriali-

Damit die Erkundungsarbeiten wissenschaftlich be-

sierung planmäßig vollziehen kann, schaffen. Das er-

gründet weitergeführt werden können, sind in kürzester

fordert unsere ganze Energie und den weiteren Ausbau

Zeit Prognosekarten für die wichtigsten Minerale zu

kollektiver Arbeits- und Forschungsmethoden zur Inten-

schaffen. U m den Äusbildungsstand zu heben, müssen

sivierung des sozialistischen Aufbaus.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1

2

SNARSKY / Erdgas, E r d ö l und W a s s e r im Profil

Verteilung von Erdgas, Erdöl und Wasser im Profil A. N. SNABSKY, U d S S R , z. Z. Freiberg (Sa.)

Die meisten Erdöl- und Erdgaslagerstätten sind mehrschichtig, und die Mächtigkeit der fündigen Pakete der erdöl- und erdgasführenden Gesteine kann bis zu einigen Kilometern betragen. In vielen erdöl- und erdgasführenden Provinzen wird das erforschte Stockwerk der Erdölführung durch die technisch erreichbare Teufe und nicht durch den tatsächlichen Ausdehnungsbereich der Erdölführung nach der Tiefe zu bestimmt. Solange durch Bohrungen keine metamorphen und kristallinen Gesteine des Sockels angetroffen worden sind, kann die Erkundung nach der Tiefe nicht als abgeschlossen betrachtet werden. Innerhalb des mit Erdöl getränkten Profilteils sind immer wasserführende Schichten anzutreffen. Mitunter trifft man auch auf Schichten, die nur Gas enthalten. Dabei stellt man jedesmal fest, daß weder die Verteilung der Erdölsättigung im Profil noch die seitliche Ausdehnung gesetzmäßig ist. Das Fehlen der Gesetzmäßigkeit ist aber nur scheinbar, und in den meisten Fällen lassen sich die Ursachen dieser eigenartigen Verteilung von Gas, Erdöl und Wasser feststellen. Vgl. die Arbeiten von KIN,

I. 0 . BROD, I. W . WYSSOZKI, I. M. GUB-

D . W . SHABREW,

K . A . MASCHKOWITSCH,

A . J . KKEMS,

S . P . MAKSIMOW,

W . S . MELIK-PASCHAJEW,

M.

F. VLIRTSCHINK U. a. sowie auch Arbeiten nichtsowjetischer Geologen. Wenn man die Meinung, daß sich die vorhandenen Erdöllager sekundär gebildet haben, anerkennt, dann erkennt mau zwangsläufig auch die Bildung von Erdölmid Erdgaslagern durch Migration an. Wie und unter welchen Bedingungen sich das Erdöl auch gebildet haben mag, es sind stets nur zwei Richtungen seiner Migration in die Fallen möglich: die horizontale und die vertikale Wanderung. Dabei ist für Verf. der Terminus Richtung sehr umfassend. Durch viele Erscheinungen wird das Auftreten beider Arten der Migration bestätigt. Aber nicht nur die Migrationsrichtung und das Vorhandensein bestimmter Phasen der Krdöl- und Gassättigung, sondern alle Faktoren, die im ersten Teil der Arbeit (s. Z. angew. Geol., Jg. 6/1960, H. 10) aufgezählt wurden, bestimmen die Ungleichmäßigkeit, der Verteilung von Gas, Erdöl und Wasser. Einfluß der Migrationsrichtung Wenn Erdöl und Gas aus den Erdölmuttergesteinen in die porösen und durchlässigen Schichten migrieren, können sie sich in Abhängigkeit vom geologischen Bau, unter Wirkung der Schwerkraft oder infolge Fortreißens durch Wasserströme dorthin verlagern, wo der geringste Widerstand herrscht. Hauptwege der Migration sind poröse und durchlässige Schichten sowie Flächen disjunktiver Dislokationen. Die Migrationswege, die unbedingt der Abnahme des hydraulischen Widerstandes folgen, bleiben nicht unveränderlich. Daß sich Erdöl, Gas und Wasser durch die porösen und durchlässigen Schichten bewegen, ist sicher, fraglich ist lediglich der Umfang einer solchen Migration. So kann man z. B., wenn man die Bildung von Erdölmuttergesteinen innerhalb der Russischen Tafel ablehnt, das Auftreten von Erdöllagern in diesem Gebiet

nur durch Migration des Erdöls aus den angrenzenden Vortiefen der Gebirge deuten. Indirekt wird eine solche Möglichkeit der Migration über große Entfernungen, z. B. durch die Wanderung unterirdischer Wässer vom Ural zur Wolga, bestätigt. Die Möglichkeit einer Erdölmigration auf so weite Entfernungen konnte aber bisher noch nicht bewiesen werden. Dem Wasser stellen sich auf seinem Wege Fallen in sehr großer Anzahl und sehr abwechslungsreicher Ausbildung sowie zahlreiche disjunktive Dislokationen entgegen. Das Erdöl hätte dabei keinesfalls von der Uralvorsenke bis zum Bereich der Wolga vordringen können, während das Wasser die Fallen umfließen kann. Dies wird an zahlreichen Beispielen der Verteilung von Erdöl und Wasser in Faltungsgebieten sichtbar. Da sich Wasser und Erdöl sehr unterschiedlich verhalten und alle anderen Faktoren der Migration nur lokale Bedeutung haben, muß die Ansicht einer Erdölmigration über Hunderte von Kilometern unter den Verhältnissen der Russischen Tafel zurückgewiesen werden. Dagegen wird die vertikale Migration an Flächen disjunktiver Dislokationen gegenwärtig allgemein anerkannt, und es erübrigt sich, Beispiele für die Begründung dieser Vorstellung anzuführen. In zahlreichen Arbeiten wurde vom Verf. (1940, 1951, 1959) über die Ursachen der Fähigkeit des Erdöls, Gases und Wassers, an Flächen disjunktiver Dislokationen zu wandern, eine neue Theorie aufgestellt. Wenn Klüfte vorhanden sind, ist die Möglichkeit der Wanderung von Erdöl, Gas und Wasser verständlich. Ebenso kann man eine Bewegung von Erdöl, Gas und Wasser an Bruchflächen, an Verwerfungen oder anderen tektonischen Störungen anerkennen. Gerade an solche Störungen ist am häufigsten der Austritt von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen an die Tagesoberfläche gebunden. Aber eine Wanderung an Flächen disjunktiver Dislokationen ist auch dann möglich, wenn diese Flächen gegenwärtig geschlossen sind. Die Hauptwege der Erdöl- und Gasmigration sind poröse und durchlässige Schichten und Spalten disjunktiver Dislokationen, die unter bestimmten Verhältnissen „klaffen" können und dann dem Erdöl und Gas leichte Wanderwege bieten. Die Erdöl- und Gasmigration findet bei Überdrücken statt, und nur damit ist die Erdölsättigung vieler Schichten innerhalb der Erdöllagerstätten zu erklären. Man darf die Migration unter Uberdruck nicht als eine besondere Erscheinung ansehen, die nur den Erdöl- und Gaslagerstätten eigentümlich ist. Auch die Bildung von Vererzungen usw. ist nur beim Vorhandensein von Überdrücken möglich. Damit das an den Hohlräumen der Störungen migrierende Erdöl und Gas nicht an die Tagesoberfläche austritt, sondern Lagerstätten bildet, müssen folgende Fälle auftreten: 1. Das L a g e r bildet sich in Ablagerungen, die von n i c h t durch Verwerfungen gestörten S c h i c h t e n diskordant überdeckt werden (dies bedarf keiner besonderen Erläuterung). 2. Die disjunktiven Dislokationen erreichen die E r d o b e r fläche (Abb. 1).

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1

SNARSKY / Erdgas, Erdöl und Wasser im Profil

A-bb. 1. Schema einer aufeinanderfolgenden Sättigung ilrr Schichten mit Erdöl 1 — Erdöl; 2 — Wasser

Nehmen wir an, daß die Schichten A, B und C die gleichen Speichergesteinseigenschaften besitzen. Das migrierende Erdöl und Gas dringt unter dem Überdruck in die Hohlräume der Brüche ein. Wenn es die Schicht C erreicht hat, die einen geringeren hydraulischen Widerstand als die Hohlräume der Brüche bietet, wird die Speisung der Schicht so lange stattfinden, bis sich die hydraulischen Bewegungswiderstände in d.er Schicht C und in der Verwerfungsfläche ausgeglichen haben und einander gleich sind. Unter diesen Verhältnissen werden das Erdöl undG as in Richtung des geringsten Widerstandes migrieren, und wenn es die Schicht B erreicht hat, wird auch dort die Speisung beginnen usw. Im Endstadium kommt es zu Erdöl- und Gasaustritten an die Tagesoberfläche. Somit ist die Bildung derartiger Erdöloder Gaslager als Folge des Ki'äl'teausgleichs zwischen der Bewegung der Medien und dem Widerstand zu betrachten. Erdöl- und Gaslager, die höhere Drücke als den normalen hydrostatischen D r u c k aufweisen, sind entweder als j u n g e L a g e r oder als a u c h noch gegenwärtig u n t e r e r h ö h t e m D r u c k stehend zu b e t r a c h t e n . Zeigen E r d ö l - und Gaslager D r ü c k e , die dem normalen hydrostatischen D r u c k gleichen oder geringer sind, so ist anzunehmen, daß die L a g e r in die P h a s e ihrer Zerstörung eintreten. Der Migrationsprozeß W i e geht der Migrationsprozeß vor s i c h ? I s t es ein kontinuierlicher Vorgang, oder t r i t t er plötzlich auf? W a h r s c h e i n l i c h treten der Druckanstieg und die Erdölund G a s a k k u m u l a t i o n gleichzeitig miteinander auf. W e n n der D r u c k über den kritischen D r u c k angestiegen ist, der zur Öffnung der K l ü f t e führt, so erfolgt eine r a s c h e W a n d e r u n g des Erdöls und Gases und eine schnelle E r d ö l s ä t t i g u n g . Die Öffnung der K l ü f t e wird s t a r k v o n den gebirgsbildenden Bewegungen beeinflußt. D a d u r c h wird es möglich, daß viele F o r s c h e r einen zeitlichen Z u s a m m e n h a n g zwischen der Bildung von Lagei n und den F a l t u n g s p h a s e n sehen. So ist die E r d ö l s ä t t i g u n g der Speichergesteinss c h i c h t e n in den meisten Fällen ein mehrphasiger Vorgang. E s k ö n n e n eine m e h r f a c h e Erdöl- und Gasanhäufung, eine wiederholte Druckerhöhuug, eine mehrfache S t ö r u n g der Gesteine, eine Neuverteilung des Druckes, des E r d ö l s und des Gases stattfinden. Da diese Vorgänge die T e k t o n i k beeinflussen können, sind die Hauptphasen der E r d ö l s ä t t i g u n g m i t den tektonischen Phasen verbunden. E i n indirekter Zeuge einer solchen E r d ö l s ä t t i g u n g ist die erhöhte Mineralisation der Schichtwässer. B e k a n n t lich ist die Mineralisation der Schichtwässer innerhalb eines Erdöllagers und der das L a g e r umfließenden W ä s s e r höher als die Mineralisation der Wässer, die dem Synklinalen Teil dieser S c h i c h t e n eingelagert sind. In der Schwereverteilung der W ä s s e r tritt eine p a r a d o x e E r s c h e i n u n g auf. Die stärker mineralisierten und schwe-

3 reren W ä s s e r sind höher und die weniger mineralisierten und leichteren W ä s s e r tiefer gelagert. Diese E r s c h e i n u n g ist nur dann zu erklären, wenn die erhöhte Mineralisation des W a s s e r s m i t den Vorgängen der Lagerbildung zus a m m e n b e t r a c h t e t wird. B e i der Migration von E r d ö l und Gas reißt das Gas die Wassermoleküle m i t sich, was zur Zunahme der Mineralisation des W a s s e r s innerhalb des Lagers f ü h r t . Die Mischung des dem L a g e r b e n a c h b a r t e n Wassers geht sehr langsam v o r sich, da sie v o n der Diffusion und nicht von der G r a v i t a t i o n abhängt. B e i einer vertikalen Erdölmigration in K l u f t s y s t e m e n m u ß die Erdöl- und Gasverteilung dem Schwereprinzip folgen. A b e r das Gas lagert nicht nur, weil es leichter als E r d ö l ist, höher als dieses, sondern auch, weil es eine geringere Viskosität besitzt und fähig ist, auch unter solchen Verhältnissen zu migrieren, unter denen die Migration des Erdöls infolge der hydraulischen W i d e r s t ä n d e ausgeschlossen ist. E i n e s der b e k a n n t e s t e n Beispiele, die die vertikale Migration bestätigen, ist die Erdölverteilung in Surac h a n y auf der Apscheron-Halbinsel. Die B e t o n u n g der vertikalen Migration v o n E r d ö l und Gas b e d e u t e t nicht, daß alle L a g e r s t ä t t e n au tiefe Bruchlinien gebunden sein müssen, deren W u r z e l n bis in die Erdölmuttergesteine hinabreichen. Der W e g , auf dem sich E r d ö l und Gas v o n den Erdölmuttergesteinen zu der Falle bewegten, in der das Erdöl- und Gaslager gebildet wurde, ist kompliziert und wahrscheinlich n i c h t i m m e r an v e r t i k a l e Migration gebunden. B e i der Feststellung der Bildungsvorgänge von Erdöl- und Gaslagern v e r s u c h t m a n fast i m m e r , eine Erdölmuttergesteinsfolge zu finden, die stratigraphisch älter ist als die S c h i c h t , in der die F a l l e in dieser oder j e n e r F o r m a u f t r i t t . Die Muttergesteinsschichten, die in regionalem M a ß s t a b ausgedehnte Linsen darstellen, gehen aber in den weitaus meisten Fällen unvermeidlich in Fazies über, die sich von j e n e n unterscheiden, in denen die Speichergesteine und Fallen vorliegen. So besitzt •/.. B . die K i r m a k i n s k e r Suite der Apscheron-Halbinsel schon innerhalb der L a g e r selbst typische Züge einer Erdölmuttergesteinsfolge. Die Erdöl- und Gaslager in der K i r m a k i n s k e r Suite sind an lokale E r h e b u n g e n gebunden. In den Synklinalen Teilen ist die Mächtigkeit der Suite bedeutend größer. F ü r die Erdöllager des unteren A b s c h n i t t s der produktiven Schichtenfolge der Apscheron-Halbinsel erübrigt es sich, irgendwelche besonderen Erdölmuttergesteinsfolgen zu suchen. W e n n das Erdöl aus den tonigen Gesteinen herausgepreßt wird und in die durchlässigeren S c h i c h t e n eindringt, bewegt es sich in B i c h t u n g des a b n e h m e n d e n Druckes. Mit Hilfe der physikalisch-chemischen und geologischen F a k t o r e n , die eine Erdölwanderung hervorrufen, ist die primäre Migration nicht zu erklären, da Größe und U m f a n g der Migration den Hauptforderungen, d. h . die Bildung wirtschaftlicher Anhäufungen v o n E r d ö l und Gas zu erläutern, n i c h t i m m e r gerecht werden können. Die Migration darf nicht losgelöst von der allgemeinen geologischen E n t w i c k l u n g b e t r a c h t e t werden, und als solche erscheint in erster Linie die diagenetische Veränderung der Sedimentgesteine. Alle klastischen Gesteine verdichten sich unter D r u c k , und dabei n i m m t ihre P o r o s i t ä t unter Volumenverringerung ab. W e n n sich T o n e verdichten, wird der P o r e n i n h a l t allmählich verdrängt und infolgedessen n i m m t die P o r o s i t ä t ab.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1

4 Die Verdrängung der flüssigen und gasförmigen Einschlüsse aus den Erdölmuttergesteinen hält so lange an, bis nur die durch Molekularbindungskräfte mit dem Gestein verbundene Menge übrigbleibt. Das adsorbierte Wasser ist mit dem Gestein so fest verbunden, daß es als beständige Hülle der Gesteinsteilchen betrachtet weiden kann, die nur durch erhöhte Temperatur lind durch diffuse Erdöltropfen und Gasbläschen zu beseitigen ist. Bei der Gesteinsverdichtung wird in erster Linie das Wasser abgeschieden, was auf die Phasenpermeabilität für Wasser und Erdöl zurückzuführen ist. Das Erdöl bleibt so lange im Gestein, bis ein solches .Mengenverhältnis von Wasser und Erdöl eintritt, daß ein Auspressen von beiden möglich ist. In der letzten Entwicklungsstufe bleiben im Gestein das gebundene Wasser sowie eine gewisse Menge von Erdöl- und Wassertröpfchen und Gasbläschen zurück, die sich im Gestein zerstreut haben. Jedoch werden diese Tropfen aus den feinen Poren herausgepreßt und gehen in die größeren über. I5ei der Verdichtung ändert sich das Volumen der verschiedenen Gesteine in unterschiedlichem Maße, was durch zahlreiche Ursachen — besonders durch die Größe der das Gestein zusammensetzenden Teilchen — bedingt ist. Sandige Gesteine verändern sich z. IB. im Volumen weniger als Tone. Bei der Verdichtung von Tonen wird der Inhalt der Poren herausgepreßt und geht in die Gesteine über, die größere Durchlässigkeit und geringeren inneren Porendruck haben. Das können beliebige Sedimente, mit Ausnahme von tonigen Gesteinen, sein. Dieses Herauspressen des Poreninhalts aus den tonigen Gesteinen bildet die Grundlage für die Behauptung, daß der innere Porendruck größer als der Schichtdruck in Sanden ist. Ist der Schichtdruck in Sanden meistens gleich dem normalen hydrostatischen Druck, so wird der innere Porendruck in tonigen Gesteinen im Wert dem Gebirgsdruck nahe sein, der den hydrostatischen Druck bedeutend übertrifft. Der innere Porendruck aber nähert sich mit der Verdichtung der Tone, mit Abnahme der Porosität und mit Verringerung des Durchmessers der Porenkapillaren dem Gebirgsdruck immer mehr. Die Gesteine besitzen eine gewisse Elastizität. Wenn das Gestein verdichtet wird und es nicht zu einem Herauspressen von Wasser und Erdöl aus den Poren kommt, wird der flüssige und gasförmige Inhalt verlagert und es bilden sich große, mit Gas, Erdöl und freiem Wasser gefüllte Poren. Überschreitet dabei der innere Porendruck die Grenze der Elastizität des Gesteins, so wird es zum Brechen des Gesteins und zur Bildung von Klüften in Richtung derjenigen Gesteinsschichten kommen, die einen geringeren inneren Porendruck aufweisen. Wenn die Grenze der Elastizität erreicht ist, können sich in beliebigen Gesteinen Klüfte bilden, unter anderem auch in Gesteinen, die zu den Erdölmuttergesteinen gehören. Wie die Praxis der künstlichen schichtweisen Sprengung der Gesteine, die unter der Benennung „Hydrofrac" bekannt ist, zeigt, übertrifft der Druck, bei dem die schichtweise Sprengung stattfindet, den hydrostatischen Druck um mehr als das Hundertfache. Aller Wahrscheinlichkeit nach bedarf es zur Bildung von Klüften im tonigen Gestein eines Druckes, der höher hegt als die angeführten Werte. Die undurchlässigen Gesteine werden unter bestimmten Verhältnissen infolge

SNAKSKY / Erdgas, Erdöl und Wasser iiii Profil des natürlichen „ F r a c " durchlässig. Die sich bildenden Klüfte sind auch die Wege, durch die sich das Erdöl aus dem Erdölmuttergestein in die poröseren und durchlässigeren Schichten verlagert. Da man auch in den dichteren Gesteinen unter dem Mikroskop Mikrokliifle beobachten kann, die durch Mineralbildung bedingt, sind, wird diese Folgerung bestätigt. Die Ausmaße der Mikroklüfte übertreffen die der größten Kohlenwasserstoffmoleküle um mehr als das Hundertfache. Es migrieren nicht nur die leichten Kohlenwasserstoffe, die einfacher aufgebaut sind, sondern auch die schweren, schon deshalb, weil auf den Klüften die Bewegung der Lösungen stattfindet. Aus den 111 den Mikroklüften fließenden Lösungen werden Mineralien ausgefällt, die diese Mikroklüfte dann schließen. Subkapillare Poren stellen unter gewissen physikalischen Verhältnissen keine Migrationswege dar, vor allem bei Druckgradienten, wie sie in erdölführenden Schichten auftreten; bei größerem Druckabfall lassen sie aber Erdöl und Gas durch. Nach W. A. SOKOLOW (1956) stellt das Erdöl in 2 km Tiefe bei normaler geothermischer Tiefenstufe eine unpolare Flüssigkeit dar. In großen Teufen nähern sich die hydrodynamischen Eigenschaften von Erdöl, Gas und Wasser stark, und bei Drücken, die sich der Größe des Gebirgsdrucks nähern, migrieren die dispersen Erdöltropfen und Gasbläschen in Richtung der geringeren Drücke. Obgleich die Teilchen, aus denen sich die Erdölmuttergesteine zusammensetzen, nicht allzugroß sind (7—0,001 FX), übertrifft die Größe der die Poren verbindenden Öffnungen immerhin die Größe der Kohlenwasserstoffmoleküle, wodurch die Migration nicht nur zu den Mikroklüften, sondern auch in den normalen Poren möglich wird. Wenn die Migration des Methans zwischen den Kristallgittern der das Gestein bildenden Minerale möglich ist, wie einige Forscher annehmen, dann muß auch die Migration durch Mikroporen möglich sein. Bei der Gesteinsverdichtung, die mit dem Absinken in die Tiefe und mit den gebirgsbildenden Kräften verbunden ist, findet eine allmähliche Abnahme des Porenvolumens statt. Berücksichtigt man die Phasenpermeabilität für Wasser und Erdöl in den früheren Entwicklungsstufen der Gesteinsverdichtung, so wird zunächst nur das Wasser herausgepreßt werden, was zur Erhöhung des Anteils an Kohlenwasserstoffen führt. In einer bestimmten Entwicklungsstufe der Gesteinsverdichtung wird bei entsprechenden Mengenverhältnissen von Wasser und Erdöl in den Mikroporen sowohl Erdöl als auch Wasser herausgepreßt. Zuletzt wird aus dem Erdölmuttergestein nur Erdöl herausgepreßt. Die Migration des Erdöls aus dem Erdölmuttergestein ist, als kontinuierlicher Vorgang zu betrachten. Dieser wird dadurch bedingt, daß der innere Porendruck so weit ansteigen muß, bis er fähig ist, die Zerklüftung des Gesteins herbeizuführen und Mikroklüfte zu schaffen, die die Stellen der Anhäufung von Erdöl- und Wassertropfen mit den porösen und durchlässigen Gesteinen, in denen ein geringer Druck herrscht, verbinden. In der Endstufe der Entwicklung bleiben im Erdölmuttergestein hauptsächlich nur jene organischen Bildungen zurück, die infolge der durch das molekulare Gefüge hervorgerufenen mechanischen Eigenschaften nicht über größere Entfernungen migrieren können. Es sind Kohlenwasserstoffbildungen, die mit dem Erdöl

Zeitschritt für angewandte Geologie (1961) Heft 1 SNARSKY / E r d g a s , Erdöl und Wasser im Profil

genetisch verwandt sind, aber ihm in ihrer strukturellen Form nicht gleichen. Die Herauspressung und die Bewegung von viel höher viskosen festen Stoffen, z. B. Kohlen, Steinsalz usw., kann die Möglichkeit eines Herauspressens des Erdöls aus den Erdölmuttergesteinen bestätigen. Unter der Einwirkung tektonischer Vorgänge wird Steinsalz usw. herausgepreßt. Da die Verdichtung der Gesteine nicht allein mit der Zunahme der Teufe, sondern auch mit den gebirgsbildenden Kräften verbunden ist, muß eine Abhängigkeit zwischen der primären Migration und den orogenetischen Prozessen bestehen. Kann die vorgeschlagene Theorie der primären Migration auch auf die Plattformverhältnisse ausgedehnt werden, bei denen einerseits unklar ist, welche Schichtenpakete zu den Erdölmuttergesteinen gehören, und bei denen andererseits zur Herausbildung einer natürlichen Klüftung der Erdölmuttergesteinsfolgen irgendein orogenetischer Faktor fehlt? Nach Meinung von A. B. RONOW wird ein Teil der Tone bei Plattformverhältnissen infolge der Verdichtung durch die Schwerkraft in verhältnismäßig geringen Teufen ausgequetscht, bei denen die durch das Gewicht der darüberliegenden Gesteine bedingte Verdichtung nicht ausreicht, um die molekularen Verbindungen zwischen Wasser und Gestein zu stören. Nimmt man diese Ansicht für Plattformverhältnisse als gesichert an, so muß man die Plastizität aller tonigen Schichtenpakete der Plattform anerkennen und folglich die Möglichkeit einer Kluftbildung in den Gesteinen ausschließen. Indes wurde von vielen Forschern die Tatsache einer ausgedehnten Zerklüftung der Gesteine der Plattformen und die Zunahme der Zerklüftung mit zunehmender Teufe anerkannt. Dadurch besteht Grund zu der Annahme, daß man unter den Verhältnissen, sowohl der Faltungsgebiete als auch der Plattformen, die Ursachen der primären Migration von Erdöl und Gas deuten kann. Folgendes ist zu beachten: 1. Durch die Verdichtung der Erdölmuttergesteine, die durch das Gewicht der darüberliegenden Schichten und dürch tektonische K r ä f t e hervorgerufen wird, steigt der innere Porendruck so weit an, bis er größer als der hydrostatische Druck ist und die Fähigkeit zum Brechen des Gesteins und zur Bildung einer Beihe von K l ü f t e n erreicht wird. Dadurch verlagert sich ein Teil der diffus zerstreuten Erdöltropfen und Gasbläschen in die porösen und durchlässigen Schichten, in denen der Porendruck gleich dem hydrostatischen Druck ist. 2. D a die Verdichtung der Gesteine nicht nur mit der Zun a h m e der Lagerungsteufe, sondern auch mit der Tektonik verbunden ist, muß m a n eine Verbindung der primären Erdöl- und Gasmigration mit den orogenetischen Phasen anerkennen. 3. Die gravitationsmechanische Theorie der primären Migration läßt das Vorhandensein mehrerer Migrationsphasen zu.

5 die Bewegung des Erdöls und des Gases zur Falle, vor allem in den Zonen erhöhter hydraulischer Widerstände, nicht so sehr durch den Unterschied der spezifischen Gewichte als vielmehr durch den Druckabfall hervorgerufen wird. Wenn die Anhäufung von Gas und Erdöl nur durch die horizontale Migration in den Speichergesteinen zustande kommt und innerhalb der Erdöllagerstätte keine Neuverteilung der Fluide an Störungsflächen stattfindet, dann müssen sich die Grenzen der Erdölführung einer bestimmten Zone mit zunehmender Teufe ausdehnen, da die tieferliegenden Schichten in jenen Abschnitten, aus denen das Erdöl herausgepreßt wird, einem größeren Druck ausgesetzt sind. Die meisten Fbrscher sind der Ansicht, daß sich Gas und Erdöl in ein und denselben Schichten gebildet haben. Es treten aber auch geologische Verhältnisse auf, bei denen sich nur Gas bilden kann. Nachdem Verf. die F r a g e n des geologischen Baues und die Bildung von Erdöl- und Gaslagern auf der Apscheron-Halbinsel erforscht hatte, kam er 1936, ausgehend von einem gewissen Unterschied in der Zusammensetzung der Gase der Schlammvulkane und der Gas- und Erdöllager, zu folgender Schlußfolgerung hinsichtlich des Vorhandenseins zweier möglicher Quellen des Gases und ihrer unterschiedlichen Entstehung: Außer den Erdölmuttergesteinen, die Erdöl und Gas produzieren, kann es in gewissen Faltungsgebieten anscheinend Gasmuttergesteine geben, die vorwiegend Gas produzieren. Unter den auf der Apscheron-Halbinsel und in ihren Grenzbezirken herrschenden Verhältnissen kann man als Gasmuttergesteine die organogenen Gesteine annehmen, die in Zonen mit verhältnismäßig hohen Temperaturen abgesunken waren. Ob das durch die bloße Versenkung der Schichtenpakete der Sedimentgesteine vor sich ging, was mit der Anhäufung einer mächtigen Schichtenfolge von sedimentären Bildungen zusammenfällt, oder durch die Intrusion von Magmenkörpern, was in den Vorgebirgen und durch Versenkung von großen Gebirgsteilen ebenfalls möglich ist, bleibt gleich. S. A. KOWALEWSKI schreibt die Entstehungsherde der Kohlenwasserstoffgase, sowohl für die transkaspischen wie auch für die transkaukasischen Lager, dem Mittleren und Unteren Jura zu und sieht sie in primären, bituminösen Ausgangsgesteinen (dem zoophytogenen Anteil der Jurasedimente). Zahlreiche Untersuchungen bestätigten das gemeinsame Vorkommen von Gasen, die durch die Erhitzung der Gesteine erhalten wurden, und von Gasen aus Schlammvulkanen.

4. Zur E r k l ä r u n g des Migrationsmechanismus ist es nicht notwendig, die Annahme einer unbedingten Veränderung des physikalischen Zustandes des Erdöls, und zwar einer Überführung der flüssigen Kohlenwasserstoffe in gasförmige auf K o s t e n des i m Gas und Wasser aufgelösten Erdöls, zu Hilfe zu nehmen. Allerdings kann unter gewissen physikalischen Verhältnissen eine solche Erscheinung eintreten, wodurch die primäre Migration erleichtert, aber das Wesen des Migrationsmechanismus nicht verändert wird.

Der erhöhte Wasserstoffgehalt, z. T. auch der Gehalt an Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd, unterscheidet die Gase der Schlammvulkane von den normalen Gasen der Erdöllagerstätten. Das Tiefen-Kohlenwasserstoffgas, das sich in Zonen hoher Temperaturen gebildet hat, unterscheidet sich vom Erdölgas durch geringe Gehalte oder durch ein fast völliges Fehlen von schweren Kohlenwasserstoffen, die Verf. als primäres Gas bezeichnet hat. Nach W. J. WERNADSKI entspricht das primäre Gas dem Grundgas.

Auf Grund verschiedener Tatsachen kann man annehmen, daß der Schichtdruck bei einer „horizontalen" Migration durch den hydrostatischen Druck und daß

Während das primäre Gas aus den Tiefen emporsteigt, verändert sich mit der Veränderung der physikalischen Verhältnisse und den geochemischen Besonderheiten der

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6 Schichtenfolgen, mit denen es auf seinem Wege in Kontakt kommt, seine Zusammensetzung 1 ). Die Bewegung des primären Gases vom Bildungsort bis zur Erdoberfläche findet in erster Linie an Schwächezonen statt. Solche Zonen sind die tektonischen Linien und besonders ihre Kreuzungen und die Schwächezonen der Erdkruste im allgemeinen, zu denen u. a. auch die Diapire gehören. Da die Tektonik der einzelnen Schichtstockwerke nicht gleich ist, kann der Weg des Gases sehr kompliziert sein. Wenn das primäre Gas auf seinem Wege zerklüftete Gesteine antrifft, die sich für eine Speicherung eignen, wird es sich im Falle fehlender Verbindungen zur Erdoberfläche anhäufen. Unter den auf der Apscheron-Halbinsel herrschenden Verhältnissen können solche Gesteine z. B. speicherfähige Kreideablagerungen sein, die im allgemeinen von weniger speicherfähigen Gesteinen des Paläogen und Miozän überdeckt sind. Abgesehen von einer langsamen und ununterbrochenen vertikalen Gasdiffusion, gibt es noch drei Arten der Gasbewegung: 1. Langsame Gasmigration in durchlässigen Schichten über große Strecken, dem W e g e des geringsten Widerstandes folgend, jedoch oft behindert durch ungünstige tektonisclie Verhältnisse. Das Gas bewegt sich vertikal und seitlich.

Tab. 1. Spezifische Gewichte des Erdöls

Schichten

B C C-D D I II II III II IV IV a IV b IVc IVd IV e V VI VII VIII IX PKG NKP

Kala

Erdölfelder Gruppe „Lenin"

Surachany

_

0,790

Kara.Tscluicliur

Syoli

—

_

-

-

-

-

-

0,825 0,830

-

0,820

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,863 0,863

0,860

0,830 0,850

-

-

-

-

-

0,872 0,875 0,873 0,873 0,875 0,879 0,873 0,875 0,879

0,860 0,870 0,880 0,880 0,870 0,870 0,870 0,880 0,890 0,910 0,930

0,849 0,852 0,853 0,856

-

-

_

-

0,920 0,920

0,860 0,860

*) östliche Flanke,

s)

0,8509') 0,8566") 0,8494*) 0,8512 a ) 0,8450

-

0,8450

-

-

-

-

0,854») 0,873 0,878 0,873') 0,870 0,870 0,871

westliche Flanke.

-

-

0,854

.

-

a)

0,8443 0,8535 0,8475 0,8496 0,8447 0,8411 0,8523

'

-

0,8212 0,8492

-

0,8500

Va + Vli + Vc

-

0,9197 J)

VIII a

2. Schneller Gasaustritt infolge eines Durchbruchs. 3. Austritt auf kürzerem W e g e an Flächen von Störungen und Verwerfungen.

Migrierendes Gas, das auf seinem Wege Erdölmuttergesteine mit diffus zerstreuten Erdöltropfen und Gasbläschen antrifft, reichert sich mit schweren Kohlenwasserstoffen an und reißt die Erdöltropfen, als ob es sie gewissermaßen teilweise ausblase, in Form von

Filmen fort. Dieser Vorgang erinnert an eine Eruption mit sehr hohem Gasfaktör. Ein mit schweren Kohlenwasserstoffen angereichertes Gas bezeichnet Verf. als sekundäres Gas. Dieses sekundäre Gas, das auf seinem Migrationsweg Fallen antrifft, bildet Erdöl- und Erdölgaslager. Die Fallen bilden für die sich konzentrierenden Ströme sekundären Gases gewissermaßen die Brennpunkte. Bei der zweiten Art der • Gasbewegung hält die Zunahme des Gasdrucks so lange an, bis dieser in seiner Gesamtheit und unter gewissen Erscheinungen (Besonderheiten der Widerstände, die das Gas zurückhalten; Aufweichung der Brekzie durch die atmosphärische Feuchtigkeit usw.) die Widerstände überwältigt und das Gas an die Atmosphäre durchbricht. Das gestörte Gleichgewicht ruft unter der Wirkung der vertikalen Kräfte, die aus der Belastung durch die darüberliegenden Gesteine resultieren, ein Auspressen der Brekzie hervor. Die Vorgänge sind ähnlich wie beim Ausbruch echter Vulkane. Das über den Mechanismus des Ausbruchs der Schlammvulkane Gesagte bezieht sich lediglich auf die diapirischen Falten, die Schlammvulkane aufweisen. Nicht an diapirische Falten gebundene Schlammvulkane unterscheiden sich genetisch. Im betrachteten Fall bleibt dem primären Gas nicht die Zeit, sich mit schweren Kohlenwasserstoffen anzureichern, oder es enthält solche nur in unbedeutender Menge und ist seiner Zusammensetzung nach typisches primäres Gas. Erdölaustritte, die bei Ausbrüchen von Schlammvulkanen auftreten, sind gewöhnlich mit Wasseraustritten verbunden.

PhreatischesGas

Im dritten Fall der Gasbewegung dringt das Gas auf den Störungszonen in die Fallen ein. Hierbei legt das Gas den kurzen Weg durch die Erdölmuttergesteinc

I I I I I

Juveniles Gas Abb. 2. Schema der Bildungsmöglichkeiten von stätten

Gaslager-

i) Im Verlauf von vielen Jahren wurde von J . J . POTAFOW die Theorie der Gasveränderung auf dem Wege der Migration, d. h. die Theorie einer Bildung von Erdöl und Erdgas auf Kosten der unterirdischen Oxydation der Kohlenwasserstoffe während ihrer Migration zur Erdoberfläche, entwikkelt.

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langsam zurück, häuft sich an und bildet Erdölgaslager. Das Gas ist trocken, aber in seiner Zusammensetzung vom Gas der Schlammvulkane etwas verschieden, da es nicht so schnell ausgetreten ist wie bei einem Vulkanausbruch. Somit haben sich auch diese Gaslager im Zusammenhang mit dem Auftreten von Störungen gebildet. Auf der Apscheron-Halbinsel sind keine Gaslager bekannt, die nicht mit Erdöllagern zusammenhängen. Jedoch können z. B. einige Gaslagerstätten von- Kobystan als Bestätigung des Vorstehenden dienen (s. Abb. 2). Das in Abb. 2 dargestellte Schema kann nicht als universell betrachtet werden. Aber in gewissen Provinzen ist die Bildung von Gaslagern durch Erhitzung organischer Stoffe, die in Zonen hoher Temperaturen gelangt sind, sehr wahrscheinlich. Es ist möglich, daß sich ein Teil der Gaslager des Nordkaukasus und des Transkarpatengebiets auf diese Weise gebildet hat. Die Erwägungen über die Erdöl- und Gasmigration sind subjektiv und müssen in vielen Fällen noch diskutiert werden. Sie wurden lediglich deshalb dargelegt, um zu zeigen, daß man sich bei der Erforschung der Gesetzmäßigkeit bei der Erdöl- und Gasverteilung nicht mit T a b . 2. Spezifische Gewichte v o n Erdölen der Schicht P K - I Lagerstätten

Xr. der Bohrung Spezifisches Gewicht des Erdöls Lagerungsteufc des Deckgebirges der Schicht in m

Surachany

KaraTschuchur

Sycli

800

450

19

0,8820

0,8803

0,8808

1070

2075

2210

N

Surachany

Kara-Tschuchur

Abb. 3. S c h e m a der E r d ö l v e r t e i l u n g n a c h d e m spezifischen Gewicht in der K i r m a k i n s k e r Folge der L a g e r s t ä t t e n S u r a c h a n y u n d K a r a - T s c h u c h u r auf der A p s c h e r o n - H a l b insel

des spezifischen Gewichts des Erdöls beim Ansteigen der Falten erklärt sich dadurch, daß das Erdöl, indem es sich von Süden nach Norden ansteigend bewegte, dort, wo es ausgeprägte Erhebungen angetroffen hat, zurückgehalten wurde. In den tiefsten strukturellen Fallen speicherte sich das leichtere Erdöl, während sich das schwere Erdöl an den Flanken und in den Periklinalen (Sattelschlüsse) anlagerte und, nachdem es die eine Falle gefüllt hatte, in die nächsthöhere Falle überlief. Die Neigung des Lagers Kala nach Südosten weist darauf hin, daß wahrscheinlich auch die Bildung dieses Lagers mit dem Vorgang der Erdölakkumulation in diesen Strukturen zusammenhängt. Die Falte von Kara-Tschuchur ist die erste Struktur, die auf dem Migrationswege der Erdöle und Gase liegt. Daher hatten sich hier das leichtere Erdöl und die größere Menge an Gas angehäuft, das in den Spalten migrierte, und zwar wurden im oberen Abschnitt Erdöllager mit Gaskappen und darüber Gaslager mit einem kleinen Erdölsaum gebildet. Uber die Fragen der selektiven Akkumulation von Erdöl und Gas bei horizontaler Migration hat W. C.

der Untersuchung nur einer Seite dieser umfangreichen und komplizierten Frage begnügen darf. Die gesamte geologische Struktur und die Frage der Erdöl- und Gasführung sind eng miteinander' verbunden imd können nicht voneinander getrennt betrachtet werden. Wie A. .1. KREMS mit Hecht bemerkt, werden Erdölund Gaslagerstätten fast, immer in Gruppen angetroffen, was durch den regionalen Charakter der Vorgänge der Erdölbildung, die Migrationswege und die Bildung von Fallen, die für die Entstehung der Lager günstig sind, bedingt ist. Innerhalb einer tektonisclien Zone oder eines hydrogeologischen Beckens kann ein Teil der Fallen miteinander verbunden sein und gemeinsame Gesetzmäßigkeiten der Erdöl- und Gassättigung aufweisen. Eine dieser Gesetzmäßigkeiten wurde vom Verf. im Jahre 1940 beschrieben. Aus Abb. 3, die ein Schema der Erdölverteilung im Bereich der Kirmakinsker Folge mit den spezifischen Gewichten der Kohlenwasserstoffe der Lagerstätten Surachany und Kara-Tschuchur zeigt, und den in den Tabellen 1 und 2 aufgeführten spezifischen Gewichten der Erdöle ist ersichtlich, daß das spezifische Gewicht der Erdöle fast in allen Schichten von Süden nach Norden zunimmt. Charakteristisch ist auch, daß die Gassättigung der Schichten in Surachany geringer ist als in Kara-Tschuchur. In Zusammenhang mit den nach Norden ansteigenden Falten erscheint dies zunächst paradox. Die Zunahme

m v

d

k

mis

A b b . 4. Alodellversuche der selektiven A k k u m u l a t i o n (nach W . A . KRAJUSCHKIN) A — Füllen der symmetrischen Antiklinalen mit Erdöl und Gas; B — Füllen bei gleichzeitiger Bewegung des Erdöls und des Gases; C und D — Akkumulation von Erdöl und Gas in der Kette der überkippten Antiklinalen; C — Füllen bei kombinierter Erdöl- und Gasbewegung; D — Füllen, wenn zuerst Gas, dann Erdöl zugeführt wird 1 - Erdöl; 2 - Gas; 3 - Wasser

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1 .

8 G U S S O W ( 1 9 4 5 ) b e r i c h t e t . A m b e s t e n w u r d e dieses P r o b l e m v o n W . A . KRAJTJSCHKIN (1959) a m B e i s p i e l einer A n a l y s e der E r d ö l - u n d G a s v e r t e i l u n g in einigen L a g e r s t ä t t e n der K a r p a t e n u n d in speziellen V e r s u c h s anlagen erforscht.

A b b . 4 zeigt vier Modelle des s e l e k t i v e n G a s a k k u m u l a t i o n . D i e s e Modelle s i n d m i t w a s s e r d u r c h t r ä n k t e m S a n d g e f ü l l t e G l a s r ö h r c h e n , d e n e n G a s u n d E r d ö l zug e f ü h r t w u r d e n . A u f G r u n d der e x p e r i m e n t e l l e n U n t e r s u c h u n g e n , die sowohl f ü r h y d r o s t a t i s c h e als a u c h f ü r hydrodynamische Verhältnisse durchgeführt wurden, k a m W . A . KRAJTJSCHKIN z u f o l g e n d e n S c h l u ß f o l g e rungen': 1. Wenn die laterale Gas- und Erdölmigration in der Schicht in einer K e t t e von miteinander kommunizierenden Fallen stattfindet, so unterliegen Erdöl und Gas unvermeidlich der selektiven Akkumulation. Diese besteht darin, daß sich in der Falle, die i m untersten Niveau und im ersten anzutreffenden Migrationsstrom liegt, als Endergebnis ein Gaslager bildet. Die darauffolgende Falle (antiklinalaufwärts) füllt sich mit Gas und Erdöl. In ansteigender Linie werden sich weiter Fallen mit Erdöl- und Gaslagern und weiterhin m i t reinen Erdöllagern bilden. Die v o m Ursprungsherd a m weitesten entfernt liegenden Fallen oder — was dasselbe ist — die letzten Glieder der K e t t e der a m höchsten angeordneten Fallen werden entweder nur mit Salzwasser oder mit Wasser gefüllt sein und Anzeichen von Erdöl aufweisen. 2. Die selektive Akkumulation findet auch bei vertikaler Erdöl- und Gasmigration s t a t t , und zwar in den K a v e r n e n der Brüche und Klüfte, wenn die Fallen übereinander angeordnet (für den Fall, daß es sich u m eine mehrstöckige Erdöllagerstätte handelt) und wenn sie an eine ununterbrochene Reihe von Speichergesteinen (vertikale Fallen) gebunden sind, 3. Experimentell wurde nachgewiesen, daß unter hydrostatischen Verhältnissen eine selektive Akkumulation stattfindet. Sie ist entweder nur unter hydrodynamischen Verhältnissen möglich, bei denen Erdöl und Gas durch das sich bewegende (flutende) Wasser fortgeführt werden, oder unter beliebigen anderen Verhältnissen, sobald eine K r a f t vorhanden ist, die Erdöl und Gas durch die Porenkanäle oder die Hohlräume der K l ü f t e zu treiben vermag (Druckabfall, natürliche Gasausdehnung usw.). 4. F ü r den Vorgang der selektiven Akkumulation hat es keinerlei Bedeutung, ob zuerst das Erdöl oder da? Gas in die erste Falle eindringt. Schließlich lokalisiert sich immer ein Gaslager in ihr. 5. Die Anzahl der reinen Erdöl- oder reinen Gaslager in der K e t t e der Fallen hängt v o m prozentuellen Verhältnis von Gas und Erdöl im Migrationsstrom, von der Gesamtmenge der migrierenden Fluide, v o m effektiven Fassungsvermögen der Fallen, von der L ä n g e der K e t t e und von der Lagerungsteufe der Fallen a b . 6. Die F o r m einer-gewölbten Schichtenfalle ü b t auf den Vorgang der selektiven Akkumulation keinen wesentlichen Einfluß aus. Bei symmetrischen, überkippten und liegenden Antiklinalen hat m a n gleiche Verteilung von Erdöl- und Gaslagern beobachtet. 7. Die Richtung, in der die natürlichen Kohlenwasserstoffe aus der Falle hinausgedrängt werden, wird durch die Teufe der benachbarten Synklinale bestimmt. Bei sonst gleichen Bedingungen werden Erdöl und Gas immer aus der a m flachsten gelegenen Synklinale verdrängt, die die antiklinale Falle von den anderen trennt. 8. Die regionale Neigung der Antiklinalenreihe, unter der wir den Winkel zwischen der Tangente der Scheitelpunkte der Antiklinalen und der Horizontalen verstehen, ü b t auf den Vorgang der selektiven Akkumulation ebenfalls keinen bedeutenden Einfluß aus. D a s wird z. B . dadurch bewiesen, daß bei. den Experimenten, in denen die Scheitel der Antiklinalen in einem Niveau angeordnet waren, die gleiche Lokalisierung der L a g e r wie in den vorhergegangenen Versuchsserien stattgefunden h a t : In der v o m erdölzuführenden

SNARSKY / E r d g a s , Erdöl und Wasser im Profil K a n a l aus ersten Falle hat sich im Endergebnis ein Gaslager gebildet, in der zweiten Falle ein Gas-Erdöl-Lager, weiter ein Erdöl-Gas-Lager und ein Erdöllager. Die v o m Ursprungsherd a m weitesten entfernt gelegene Falle blieb mit Wasser gefüllt. 9. Der selektiven Akkumulation unterliegt, sowohl bei lateraler als auch bei vertikaler Migration, in der K e t t e der kommunizierenden Fallen nicht nur das Gemisch von Erdöl und Gas, sondern jede einzelne dieser Komponenten. Dies läßt sich aus den spezifischen Besonderheiten solcher Fluide wie Erdöl und Gas, die in sich komplizierte Gemische mannigfaltiger Kohlenwasserstoffe mit ungleichen spezifischen Gewichten darstellen, deren Moleküle der verhältnismäßig leicht auftretenden Schweredifferentiation ausgesetzt sind, folgern. W i e a u s d e n f o l g e n d e n B e i t r ä g e n ersichtlich sein w i r d , ist die s e l e k t i v e A k k u m u l a t i o n bei v e r t i k a l e r M i g r a t i o n d u r c h a n d e r e als v o n W . A . KRAJUSCHKIN a n g e n o m m e n e U r s a c h e n b e d i n g t , u n d die Zahl der E r d ö l u n d G a s l a g e r in der K e t t e der F a l l e n h ä n g t n i c h t allein v o m p r o z e n t u a l e n V e r h ä l t n i s des E r d ö l s u n d des G a s e s a b . O h n e Zweifel h a t die M e n g e a n E r d ö l u n d G a s , die in die K e t t e der F a l l e n d r i n g t , w ä h r e n d der B i l d u n g der L a g e r e n t s c h e i d e n d e B e d e u t u n g ; a b e r d a s Verh ä l t n i s der m i t G a s u n d E r d ö l g e f ü l l t e n F a l l e n k a n n sich n a c h B i l d u n g der L a g e r a u f G r u n d eines a l l m ä h lichen G a s a u s t a u s c h e s v e r ä n d e r n . Zusammenfassung Der Verfasser beschreibt die verschiedenen Arten der Erdöl- und Erdgasmigration und betont den Einfluß der Migrationsrichtung. E r berichtet über seine Beobachtungen an Erdöllagerstätten und Schlammvulkanen in der Sowjetunion und legt seine daraus gewonnenen Ansichten über Entstehung, Migration und Akkumulation von Erdöl und E r d g a s dar. Pe3ioMe ABTOP ONHCMBAET p a 3 H i i e BH^BI M u r p a n i i w HE

0,48 0,40 0,14 0,05

2,45 1,33 0.66 0.35

32,16 6,88 8,97 7,17

26 65 128 252

4 2.3 3,7 5,8

0,30 0,21 0,20

1,25 J ,14 0.90

4,10 4,80 5,00

74 82 103

3,7 5,4 3,5

2 3,7 5.7

Tschelnokowu Grundgebirge und nahe lagernde Schichten 1 ) Oberer J u r u Valendis Hauterive-Barreme

-

4,13 4,94 2,56

65,«« 87,66 85,75 86.33

1,97 0,93 0,52 0,29

0,31 0,28 0,10 0.0+

0,17 0,12 0,04 0.02 Beresowo

Grundgebirge und nahe lagernde Schichten l ) Valendis Hauten ve-Barrenic

0,50 0,87 0,51

94,09 93,09 93,59

1,14 1,14 0,70

0,28 0,20 0,14

0,02 0,01 0,04

') Als dem Grundgebirge nahe lagernde Schichten werden solche bezeichnet, aus denen das Gas nicht höher' als 8—9 in von diesem entfernt entnommen wurde. In Beresowo ist dies der untere Teil der produktiven Schicht, in den anderen Bereichen der untere Teil des Oberen J u r a .

E i n Zusammenhang zwischen dei' Zusammensetzung des Wassers lind dem Auftreten von schweren Kohlenwassers loffen konnte bisher nicht festgestellt werden. Allerdings k a n n sich der Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen bei gleichzeitiger Erhöhung der Stickstoffkonzentration im Gas in Zonen behinderter Wasserbewegung steigern. Die Zusammensetzung der Gase in Gesteinen verschiedenen Alters, besonders die Mengenverhältnisse der Gaskomponenten, sind auch in entfernteren Gebieten wenig unterschiedlich. D a s Verhältnis Ä t h a n zu P r o p a n / B u t a n verringert sich mit zunehmender Teufe in den Profilen von Tobolsk, A b a l a k und Tschelnokowsk von 1 : 5,8 bis 1 : 2. Im unteren Teil des Profils des Tschelnokowsker Bereiches steigt dieses Verhältnis. D a s Gas aus den Ablagerungen des J u r a enthält hier 3 2 % Stickstoff und im Vergleich z u m Ä t h a n eine geringe Menge P r o p a n und B u t a n , was wahrscheinlich auf eine Oxydation zurückzuführen ist. E i n Anwachsen des Gehaltes an schweren Kohlenwasserstoffen bei zunehmender Teufe und ein sprunghaftes Anwachsen der Konzentration an P r o p a n und B u t a n entsprechen der Zunahme des mittleren Gehaltes an organischem Kohlenwasserstoff und B i t u m e n in den Ablagerungen (Tab. 2). Die Ähnlichkeit der G a s z u s a m m e n s e t z u n g auf einem verhältnismäßig großen Territorium und die Abhängigkeit des Gehaltes an schweren Kohlenwasserstoffen von der Menge an organischem Kohlenwasserstoff und Bit u m e n sprechen dafür, daß die Gasbildung in den mesozoischen Ablagerungen vor sich ging. E s besteht auch die Möglichkeit, daß die schweren Kohlenwasserstoffe aus dem Grundgebirge besonders in die stärker gestörten Strukturen eindringen. D a s Paläozoikum des Urals und K a s a c h s t a n s ist in vielen Fällen erdölhöffig. N a c h den Angaben sowjetischer Forscher erreicht der Bitumengehalt in den paläozoischen Erguß-

gesteinen von Beresowo, Tobolsk und T j u m e n Ü,08% (ein Drittel der Proben enthält 0 , 0 5 — 0 , 0 8 % Bitumen). Die mittlere Menge an organischem Kohlenstoff u n d B i t u m e n in den Ablagerungen des Mesozoikums (mit Ausn a h m e des J u r a und des Valendis) ist geringer als der CLABKE-Wert. D a v o n und v o m Charakter des organischen Stoffes ausgehend, ist anzunehmen, daß überall in den mesozoischen Gesteinen gasbildende Prozesse vor sich gehen, die in den Ablagerungen des J u r a und des Valendis besonders intensiv sind. Deshalb sind im westlichen Teil der Westsibirischcn Tiefebene in erster Linie die Ablagerungen des J u r a Valendis für die Erdöl- und E r d g a s e r k u n d u n g wichtig. Hier sind besonders die Deckschichten für die E r d g a s suche aussichtsreich; denn in den ineisten Gebieten steigt der Methangehalt im Gas in den jüngeren Ablagerungen (ITauterive-Barreme) an. Im Südteil des Vorurals fehlen in den Gasen der mesozoischen Ablagerungen die schweren Kohlenwasserstoffe fast vollständig. Im Bereich des S ü d r a n d e s der Chanty-Mansisker Senke dagegen sind sie ausreichend vorhanden. Mit Hilfe der Trockendestillation des Bitumens aus einer J u r a p r o b e des Abalaker Bereiches wurde eine helle Erdölfraktion mit Benzingeruch gewonnen. Die gleichen Versuche an einem K e r n aus dem U w a t zeigten negative Resultate. E s ist bemerkenswert, daß im tiefsten Teil der Chanty-Mansisker Senke der Bitumengehalt sowie das Verhältnis von organischem Kohlenstoff zu Bitumen geringer ist als a m R a n d der Tabelle 2 Mittlere Konzentration in % Alter des Gesteins

Oberer J u r a Valendis Hauterive-Barrème

C org.

Bitumen A

schwere Kohlenwasserstoffe

1,66 0.91 0,55

0.2 0.08 0,02

1.38 0.95 0,53

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1 ROLDUAN, RICHTEK & TISCHENDORF / U u t e r s u c h u n g s a r b e i t e n auf B a r y t

Senke. Der mehr saure Charakter der Bitumina für den größten Teil des mesozoischen Profils im Uwat und Chanty-Mansisk ist ebenfalls mit Hilfe der Luminiszensanalyse festzustellen. Im Gebiet von Tobolsk und Abalak zeigt sieh neben dem hohen Bitumengehalt ein niedriges Verhältnis von Äthan zu Propan/Butan, das heißt, ein wesentlicher Teil der schweren Kohlenwasserstoffe ist auf Erdöl zurückzuführen. In diesen Gebieten ist auch ein erhöhter Gehalt an Naphtliensäuren festzustellen. Das geringste Defizit an Flüssiggas (Beresowo und Kusnezowo ausgenommen) ist im Gebiet von Prokowsk vorhanden. Hier und im Gebiet von Wikulowo zeigte das Gas große Ergiebigkeit. Alle obengenannten Gründe lassen die Ostgebiete des Südteiles der Westsibirischen Tiefebene für die Erdöl/ Erdgaserkundung aussichtsreicher erscheinen als G. E. R J A B Ü C H I K & I. 1. N E S T E B O W ( 1 9 5 6 ) u n d a n d e r e

For-

scher annahmen. Die Ablagerungen sind nicht ausgewaschen, und die negativen Ergebnisse der Erdöl- und Erdgasbohrungen sind aller Wahrscheinlichkeit auf die Unvollständigkeit der Erkundungsmethoden und auf das Abboliren nicht ausreichend deutlicher Strukturen (Prokowsk, Tobolsk, Wjatkin u. a.) öder — wie später festgestellt wurde — überhaupt nicht vorhandener Strukturen (Tjumen, Wikulowo) zurückzuführen. Sie sind ferner durch das Fehlen von Speichern unter den Gesteinen des J u r a und Valendis in den meisten Gebieten sowie durch zu geringe Aufmerksamkeit bei der Suche nach guten Speicherzonen dieses Alters zu erklären. ' Die große Verbreitung voA schweren Kohlenwasserstoffen im westlichen Teil der Westsibirischen Tiefebene, die vorhandenen Erdgaslagei' und,die Entdeckung von Erdöl erlauben es, die Perspektive für dieses große, noch ungenügend erforschte Territorium hoch einzuschätzen. Das schließt selbstverständlich nicht aus, daß

11

Erdöl und Erdgas auch im Südteil der Tiefebene entdeckt werden können. Die verschiedenen Verhältnisse der schweren Kohlenwasserstoffgase untereinander können als Anzeichen für Erdöl gewertet werden, z. B. Methan und schwerere Gase oder Äthan und schwerere Gase. Die eingehende 'Untersuchung dieser Verhältnisse dürfte bestimmt dazu beitragen, auch andere Fragen zu klären (z. B. Genese, Migration u. a.). Es ist besonders wichtig, die tatsächlichen Größen dieser Verhältnisse für die Erdöllager Westsibiriens zu bestimmen. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß in den Gasen mehr als 1,5—2% schwere Kohlenwasserstoffe vorhanden sind. Das Verhältnis Äthan zu Propan/ Butan für die Erdöllagerstätten des östlichen Transurals muß geringer oder gleich 2 sein. Bei der Untersuchung der Erdöl/Erdgaslagerstätten der U d S S R (W. A. SOKOLOW 1947) war das Verhältnis bei 83% der Gasproben geringer als 2. Bei der Hälfte der Proben war das Verhältnis gleich 1,2 und weniger. In den Gaslagerstätten Westturkmeniens (I. S. STAROBINEZ 1957) ist dieses Verhältnis ebenfalls geringer als 2. 72% der Proben haben das Verhältnis 1,2 und weniger, wobei im Bereich derselben Lagerstätte die Größe dieses Verhältnisses annähernd gleich ist. So ist also für die Gase aus Erdöllagerstätten im allgemeinen die Größe des Verhältnisses Äthan zu Propan/Butan kleiner als 2, ungeachtet dessen, daß in den betrachteten Gasen der Lagerstätten der UdSSR der Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen sehr unterschiedlich ist. Es genügt, darauf hinzuweisen, daß die Konzentration des Äthans 0,8 bis 15% beträgt. Literatur KJABTOHIN, G. E., H H e

aanacbi BOCCTaHOBHTejibiioro mnaTa KaTeropHH C2. llyTeiw

o ö o r a m e u i i n H ooe.ieHMH « o ß t i T o r o C a p H T a y a a i o T C H x o p o n n i e i t a ^ e c T B a B o c c T a H O B i i T e J i B H o r o m n a T a IT c p e f t H n e HO i m o x u e na'iecTBa UBeraoro m n a T a .

Summary Allel' dealing with the genetic position of barite occurrences in the territory of the German Democratic Republic, a description is given of the geological position, tectonic conditions and paragenesis of minerals found in the newly explored Schneckenstein barite occurrence. Important conclusions as to the genesis of the occurrence were obtained by comprehensive geochemical investigations of three barite generations. Considerable C2 reserves of

19 reduetion spar were shown by the reserve calculation. High quality reduetion spar and medium to poor quality coloured spar are obtainable by preparation and bleaching of the barite rock pile.

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Metallometrische Untersuchungen für die geologische Erkundung1) A . S. SCHIROKOW &: A . A . KOWALJOWA, M o s k a u

Die Mitarbeiter der der Hauptverwaltung für Geophysik des Ministeriums für Geologie und Lagerstättenschutz unterstellten Institutionen hatten von den geocliemische.» Methoden zur Erkundung nutzbarer Bodenschätze vor allem die Metallonietrie — von lockeren Ablagerungen werden zahlreiche Proben genommen und spektralanalytisch untersucht — in größerem Maße angewandt. Von 1948 bis 1955 stieg der U m f a n g dieser Arbeiten bei den geophysikalischen Organisationen des Ministeriums auf das 75fache, und insgesamt wurden etwa 19 Mill. Proben untersucht. Diese außerordentlich verstärkte Anwendung war durch die Intensivierung der Erkundung v o n Buntmetallen uud seltenen Metallen sowie durch den großen Nutzeffekt der Methode, ihre relative Billigkeit und die Möglichkeit bedingt, mit ihr große Flächen in verhältnismäßig kurzer Frist zu erforschen. Metallometrische A u f n a h m e n wurden mit Erfolg bei der Erkundung v o n Buntmetallagerstätten und Lagerstätten seltehoi' Metalle sowie verschiedener nicht*) Aus: KKASNIKOW, W . I . : „Geocliemische Erkundung von Erzlagerstätten in der UdSSR". - Gosgeoltechisdat, Moskau 1957, S. 2 0 2 - 2 0 9 . Ubers.: QUAST

metallischer nutzbarer Bodenschätze in vielen Gebieten Zentralkasachstans, Mittelasiens, des Altais, Westund Ostsibiriens, des Fernen Ostens, im Ural, Kaukasus usw. angewandt. Diese Gebiete sind jedoch geochemisch sehr ungleichmäßig untersucht. Die Mehrzahl der geochemischen Untersuchungen wurde vom Mittelasiatischen Geophysikalischen Trust in Kasachstan und Mittelasien durchgeführte Die metallometrischen Erkundungsaufnahmen im Maßstab 1 : 50000 bis 1 : 25000 erfaßten hier bereits eine Fläche von 109000 km 3 . Davon entfallen 80000 km 2 auf Zentralkasaclistan, 6000 km 2 auf den Altai, 8000 km 2 auf die nordwestlichen Ausläufer des Transili-Alatau, 10000 km 2 auf das Karatau-Gejbirge und 5000 km 2 auf Mittelasien. Insgesamt wurden etwa 11 Mill. Proben analysiert. In letzter Zeit werden vom Mittelasiatischen Geophysikalischen Trust durch metallometrische Aufnahmen im Maßstab 1 : 50000 bis 1 : 25000 jährlich 30 0 0 0 - 3 5 0 0 0 km 2 erfaßt und 2,5—3 Mill. Proben analysiert. Vom Fernöstlichen Geophysikalischen Trust wurden in den Gebieten von Transbaikalien, Primorje und Chabarowsk etwa 50000 km 2 (im Transbaikalgebiet etwa 30000 km 2 , in Primorje über 10000 km 2 und in der Region Chabarowsk über 8000 km2) in den Maßstäben 1 : 100000 bis 1 : 25000 metallometrisch erkundet,

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1 Schibokow & K o w a l j o w a / Metallometrische Untersuchungen

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Der Sibirische und der Zentrale Geophysikalische Trust führten wesentlich weniger metallometrische Arbeiten durch. Der Sibirische Trust hat durch Aufnahmen im Maßstab 1 : 100000 bis 1 : 25000 im Altai, Kusnezker Alatau, Salair-Gebirge und in der Burjat-Mongolischen A S S R eine Fläche von 15000 km 2 , davon etwa 10000 km 2 im Jahre 1955, erfaßt. Vom Zentralen Trust wurden bis einschließlich 1955 metallometrische Aufnahmen im Kaukasus hauptsächlich im Maßstab 1 : 10000 und größer vorgenommen. Die erkundete Fläche betrug hier ca. 1500 km 2 . Der Geophysikalische Trust für das Uralgebirge und der Westliche Geophysikalische Trust führten vorläufig nur versuchsweise metallometrische Untersuchungen durch. So werden im Uralgebirge seit dem Jahre 1951 die Anwendungsmöglichkeiten der Metallometrie als eine bis ins einzelne gehende Methode beim Aufsuchen von Kupferkieslagerstätten erprobt. Der geringe Umfang dieser Arbeiten ermöglichte jedoch bisher keine klare Antwort. Eine wirksame Anwendung der metallometrischen Methode beim Aufsuchen anderer nutzbarer Bodenschätze im Uralgebirge sowie in den Gebieten Kareliens und der Halbinsel Kola ist ebenfalls noch nicht möglich. Die Organisationen der H a u p t v e r w a l t u n g Geophysik haben von 1948—1955 insgesamt mehr als 160000 k m 2 metallometrisch erkundet. Diese Fläche beträgt jedoch höchstens 3 — 4 % der Gebiete der Sowjetunion, die in erster Linie für metallometrische A u f n a h m e n in Betracht kommen. Die metallometrischen A u f n a h m e n werden z u s a m m e n mit den geophysikalischen Untersuchungen durchgeführt und gliedern sich in Rekognoszierungs-, Erkundungs- und Spezialaufnahmen. Zur A u f g a b e der metallometrischen Rekognoszierungs- (Ubersichts-) aufnahmen gehört die E r m i t t l u n g der lagerstättenkundlichen Gesamtaussichten wenig erforschter Gebiete, u m festzustellen, ob eingehendere Sucharbeiten zweckmäßig sind. Rekognoszierungsaufnahmen erfolgen gewöhnlich quer zu den wichtigsten geologischen Strukturen. Manchmal werden die Profile zur Feststellung von Dispersionsströmen der gesuchten Elemente entlang Flußnetzen angeordnet. Die A b s t ä n d e zwischen den Probenahmepunkten werden so gewählt, daß das ganze lithologisch-stratigraphische Profil des Gebiets erforscht werden kann. Diese A b s t ä n d e sind gewöhnlich nicht größer als 5 0 - 1 0 0 m (vgl. Tab.). Die Probeentnahmepunkte werden nach Augenmaß in die Geländekarte im A u f n a h m e m a ß s t a b oder in eine K a r t e größeren Maßstabes eingetragen. D a s Ergebnis der von der Turlansker Geophysikalischen E x p e d i t i o n i m nordwestlichen und südöstlichen Teil des Karatau-Gebirges durchgeführten Rekognoszierungsaufnahmen waren eine negative Beurteilung des nordwestlichen Teils des Gebirges und der Vorschlag, Tab. Maßstäbe der metallometrischen Aufnahmen

Art der Maßstab der Aufnahmen Aufnahme

Kekognotszierungsaufnahinen

1: 1 000 000 1: 500000 1 : 200000

Mittlerer Abstand zwischen den Profilen in km

Abstand zwischen den Probenahmepunkten in ni

10 fi 2

100 100 100-50

1 2 5-10

Dichte der Probenahmepunkte auf 1 kms

Krkuudungs- 1: 100000 aiifnahnien 1 : 50000 1 : 25000

1 11.5 0,25

100-50 50 50-20

10-20 40 !ix p a o o T CBH3biBaTb c p e s y j i k T a T a M n , TTOJIYRENIFLIMM 3 a CHÖT a n a n n 3 a r e o J i o n i ' i e c K o r o CTpoetimr

Ii HCTOpHH pa3BHTIIH MeCTOpOiKfleHMfl.

Summary The authors show t h a t metasomatic changes of the country rock can be sufficiently used as prospecting characteristics. In prospecting and reconnaissance works, however, these characteristics must be adapted to results obtained by the exploration of the geological structure and development; of the deposit;.

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Zur Probenahme und Bemusterung im Kalibergbau J'MTJäE HAKTilAKX, B e r n b u r g

Dieser B e i t r a g b e h a n d e l t den m i t t e l d e u t s c h e n Kalib e r g b a u m i t seiner v e r h ä l t n i s m ä ß i g g r o ß e n Lageri n ä c h t i g k e i t : jedoch gelten die B e t r a c h t u n g e n sinng e m ä ß f ü r jedes a n d e r e K a l i w e r k u n d f ü r die P r o b e n a l i m e . i m B e r g b a u allgemein. D a s W e r k , in d e m n a c h s t e h e n d e U n t e r s u c h u n g e n d u r c h g e f ü h r t w u r d e n , b a u t auf einer 10—20 m m ä c h tigen C a r n a l l i t l a g e r s t ä t t e m i t einem d u r c h s c h n i t t l i c h e n K a O - G e h a l t v o n 9 , 5 % . Als u n t e r e A b b a u g r e n z e w e r d e n irn allgemeinen 9 % angesehen. Die L a g e r s t ä t t e ist t e k t o n i s c h v e r h ä l t n i s m ä ß i g s t a r k b e a n s p r u c h t u n d besitzt eine große A n z a h l v o n S ä t t e l n u n d M u l d e n , die w i e d e r u m o f t v o n Spezialsätteln u n d Mulden begleitet sind. D u r c h

diese wellige L a g e r u n g — teilweise t r i t t ein Steigen oder Fallen v o n m e h r als 30° auf — g e s t a l t e t sieh der A b b a u m i t u n t e r r e c h t schwierig. Die A b b a u e v e r l a u f e n f a s t i m m e r s c h w e b e n d bzw. fallend u n d sind n u r selten in der S t r e i c h r i c h t u n g a u f g e f a h r e n . Das GeneralStreichen v e r l ä u f t E — W . Zur Sicherheit w i r d gegen den h a n g e n d e n , s t a r k g e b r ä c h e n Salzton eine m e h r e r e Meter m ä c h t i g e B a n k a n g e b a u t , u n d z w a r m u ß l a u t V o r s c h r i f t bei einer Abb a u h ö h e u n t e r 10 m die B a n k 4 m , bei einer H ö h e ü b e r 10 m m i n d e s t e n s 5 m b e t r a g e n . Das Salz w i r d i m F i r s t e n k a m m e r b a u g e w o n n e n . E s wird z u n ä c h s t ein 2,75 m hohes, 10—12 m breites Ort,-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1961) Heft 1 H a r t m a n n / Zur Probenahme und Bemusterung im Kalibergbau

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ungefähr 2 0 0 m lang, aufgefahren ( A b b . 1). D a r a u f erfolgt in mehreren Arbeitsgängen das Drücken der F i r s t e . Zuletzt wird zur Sicherung des Hangenden ein ca. 1 m s t a r k e r D e c k e n g a n g geschossen. B e i dieser A b b a u m e t h o d e können evtl. i m L a g e r auftretende b a n k a r t i g e V e r t a u b u n g e n n i c h t ausgehalten werden, sondern müssen mitgewonnen und gefördert werden. E s b e s t e h t beim F i r s t e n k a m m e r b a u lediglich die Möglichkeit, i m Hangenden bzw. i m Liegenden unbauwürdige bzw. geringprozentige P a r t i e n stehen zu lassen. Die jeweilige Mächtigkeit sowie die Bauwürdigkeit des Carnallitlagers m u ß durch Hochbohrungen erm i t t e l t werden. Zu diesem Zweck werden in regelm ä ß i g e n A b s t ä n d e n von 2 0 m Hochbohrungen bis zum Grauen Salzton gestoßen. Dabei wird jeweils das B o h r mehl eines B o h r m e t e r s aufgefangen, eine Handprobe genommen und ihr K C l - .und M g S 0 4 - G e h a l t b e s t i m m t . Aus aufbereitungstechnischen Gründen m u ß der KC1Gehalt unterschiedlich n a c h Carnallit- und Sylvinchlorkalium e r m i t t e l t werden.

60 m m . Die Gestänge sind 1 u n d 2 m lang. Das aus dem B o h r l o c h rieselnde Salz wird zunächst v o n einem ari der Maschine a n g e b r a c h t e n Teller aufgefangen und fällt v o n dort auf ein T u c h . Als erste Fehlerquelle wurde die P r o b e n a h m e erk a n n t . B e i m Mischen der P r o b e auf dem A u f f a n g t u c h und durch das Einfüllen des P r o b e m a t e r i a l s m i t der H a n d in T ü t e n k a n n ohne weiteres eine Differenzierung der K o r n f r a k t i o n e n eintreten. D a bei dem drehenden B o h r e n das h ä r t e r e Gestein feiner zerkleinert wird als das weichere und beim bloßen Zugreifen m i t der H a n d nicht alle K o r n g r ö ß e n i m richtigen Anteil erfaßt werden können, die K 2 0 - G e h a l t c aber — wie noch nachgewiesen wird — weitgehend von der K o r n g r ö ß e abhängig sind, erschien es durchaus Tab. 1. 'Fehler /.wischen 1. Analyse und Kontrullanalysc Bohrung 1 1. Analyse

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Auf Grund der Analvsenerireb die ab. Einfluß der A bbauliöhe aul! die Salzgewinnung j den Salzton hochgcbohrt, um die festgehuliälter, wahrend der liest des iiohrmehls verworfen setzte Bank anbauen zu können, jedoch gibt eine wird. Das Prinzip des Probeuteilers ist aus Abb. 5 solche Bohrung kein genaues Bild über die Abbauwürersichtlich. digkeit des Salzes. Bei der Probenteilung mit diesem Gerät ergaben sieh Weiterhin sollen noch die Schlitzproben betrachtet durch Siebanalysen folgende Weite: werden. Abb. 7 zeigt die Siebkurve einer durchschnittlichen Probe. Hier liegt natürlich der größte Korn>6111111 0,0% fi — 3 111111 12,4% anteil über 6 mm, während die anderen Kornfraktionen S - 2 nun 8,0% nur gering vertreten sind, wodurch ebenfalls die Ana2 - 1 mm 18,1% lysenergebnisse beeinflußt werden. Der Anteil der Korn6 mm baren Partien in größerer Menge gewonnen werden. 12,8% ti —3 111111 Die Entwicklung einer kleinen elektrisch oder von 3—2 mm 8,5% 2 — 1 mm 18,3% Hand angetriebenen Fräsmaschine, die einen Schlitz < 1111111 60,4% mit bestimmter Breite und Tiefe herstellt, wäre daher Die Übereinstimmung beider Werte zeigt, daß das sehr zu begrüßen. Anderenfalls muß man stets ein Probegut den wirklichen Verhältnissen des durchmehr oder weniger inhomogenes Probegut und die bohrten Meters entspricht. damit verbundenen Ungenauigkeiten in Kauf nehmen. Zur Kontrolle wurden dann noch einmal die K 2 0 Die verantwortlichen Bearbeiter des Grubenbetriebes Gelialte beider Proben bestimmt, die ebenfalls mit den müssen immer wieder entscheiden, ob bestimmte ananderen Analysen übereinstimmten. Diese Unterstehende Salzpartien bauwürdig sind. Es lag deshalb suchung gestattet also, die Abbauführung nach den nahe, nach einem Verfahren zu suchen, das mit einermittelten Gehalten vorzunehmen, ohne minderfachen Mitteln eine Analyse unter Tage gestattet. In wertiges Salz anzufahren oder wertvolle Salze anstehen einem Betriebslaboratorium wurde nun ein entsprechenzu lassen. der Bestimmungsgang entwickelt, den jede Aufsichtsperson auch ohne chemische Vorkenntnisse durchIn welchem Maße die Abbauhöhe die Menge des führen kann: Eine bestimmte Menge Carnallit wird in gewinnbaren Kalisalzes beeinflußt, geht aus dem DiaAlkohol gelöst und das spezifische Gewicht dieser gramm (Abb. 6) hervor. Die errechneten Werte sind Lösung gemessen. Aus der Differenz der spezifischen auf 100 m Abbaulänge bezogen. Bei den Bohrarbeiten entfällt nahezu der größte Teil T a b . 2. Vergleich der Schnellanalyse m i t v o i s c l m l l s m a ß i g e n der Arbeitszeit auf den Trausport und die Montage des Laboianalvsen Bohrgeräts. Allein für das Abfangen der vcrhältnis-

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