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German Pages 60 [71] Year 1964
ZEITSCHRIFT FÜR A N QE W A N D T E QEOLOQIE
AUS D E M
INHALT
W . Thoxnä Die geoehemische U n t e r s u c h u n g der Devonscholle a m H e n n e b e r g bei Weitisberga B. Preuss
HERAUSQEQEBEN VON DER S T A A T L I C H E N Q E O L O Q I S C H E N UND DER
ZENTRALEN
DER D E U T S C H E N
KOMMISSION
V O R R AT S K O M M I S S I O N
DEMOKRATISCHEN
REPUBLIK
D u r c h f ü h r u n g u n d A u s w e r t u n g von m a k r o p e t r o g r a p h i s c h e n Flözprofila u f n a h m e n in T a g e b a u e n des östlichen Niederlausitzer Unterflözes I . I. A m m o s s o w & N. I . B a b i n k o w a Klassifikation der B r a u n k o h l e n n a c h ihren petrograplrischen Besonderheiten F. Stammberger Z u r B e r e c h n u n g prognostischer Vorräte an Erdöl und Erdgas und Planung geologischer E r k u n d u n g s a r b e i t e n I . G. Stjopin P r o b l e m e der komplexen E r k u n d u n g von Erdöllagerstätten K. Lehnert Zur Eichung und Interpretation von N e u t r o n G a m m a - M e s s u n g e n im Zechstein-Hauptkarbonat D . Steinbrecher Uber die Möglichkeiten einer P o r o s i t ä t s b e s t i m m u n g des ZechsteinH a u p t k a r b o n a t s m i t Hilfe n e u t r o n e n physikalischer Methoden
AKADEMIE
-V E R L A Q
• BERLIN
BAND 9 / H E F T JUNI SEITE
I I 1963
281-336
INHALT
coaepjkahhe
CONTENTS
W . TIIOMÄ
Die geochemische Untersuchung der Devonscholle a m Henneberg bei Weitisberga
reoxiiMimecKoe HCCJieaoBamie r¿ibi6u fleBOHa y r o p u F e r a e 6epr oixojio B a ñ T u c é e p r a
Geochemical Investigation of the 281 Devonian Block at the Henneberg near Weitisberga
B. PBEÜSS
Durchführung und Auswertung von makropetrographischen Flözprofilaufnahmen in Tagebauen des östlichen NiederIausitzer Uuterflözes
npoBeaeniie
Realization and Evaluation of 284 Macropetrographical S e a m Profile Surveys in Opencast Mines of the E a s t e r n B o t t o m S e a m of Lower L u s a l i a
Klassifikation der Braunkohlen nach ihren petrographischen Besonderheiten
KjiaccnTH n 3KcnjioaTaiinn iieifTHiibix MecTopomaeiiHtt
HHUHFT B H C C P
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remiix BEMECTB pacTBopax
B
CypoBux
JKIIHbl
Classification of Brown-Coals Ac- 292 cording to their Petrographical Peculiarities
Calibration and Interpretation of 311 Neutron-Gamma S u r v e y s in the German Zechstein Main Dolomite Possibilities to Determine the Porosity of the German Zechstein Main Carbonate Using Neutron-Physical Methods Use of Protective Colloids a n d 322 Dispersing Agents in Drilling Muds Coreless Reconnaissance Drillings
Besprechungen und Referate, Nachrichten und Informationen, Kurznachrichten
326
329-336
Redaktionsbeirat Prof. Dipl.-Berging. K . B Ü H R I G , Nordhausen — Prof. Dr. O. G E H L , Schwerin — Prof. Dr. H.-L. H E C K , Schwerin — Prof. Dr. R . H O H L , Halle (Saale) -
Prof. Dr. E . K A U T Z S C H , Berlin -
Prof. Dr. E . L A N G E , Berlin -
Prof. Dr.
R. L A U T E R B A C H ,
Leipzig — Dr. R . M E I N H O L D , Freiberg (Sa.) — Dr. G. N O S S K E , Leipzig — Prof. Dr. O. O E L S N E R , Freiberg (Sa.) — Prof. Dr. K . P I E T Z S C H , Freiberg (Sa.) -
Dr. H. R E H , J e n a -
Prof. Dr. H. J . R Ö S L E R ,
Freiberg (Sa.) -
Prof. Dr. A. W A T Z N A U E R ,
Freiberg (Sa.) — Dipl.-Geol. R . W I E N H O L Z , Gommern
Die Z E I T S C H R I F T F Ü R A N G E W A N D T E G E O L O G I E berichtet ständig über folgende Arbeitsgebiete: Geologische Grundlagenforschung und
Lagerstättenforschung
/
Methodik
der geologischen E r k u n d u n g / Ökonomie und
Planung der geologischen
E r k u n d u n g / Technik der geologischen E r k u n d u n g / Geologie und L a g e r s t ä t t e n k u n d e im Ausland. In der Zeitschrift können alle strittigen Fragen der praktischen Geologie behandelt werden. Die Autoren übernehmen für ihre Aufsätze die übliche Verantwortung.
ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE QEOLOQIE
K O L L E K T I V E
C H E F R E D A K T I O N
Dr. K. K A U T E R (Redaktionssekretär) Dr. F. S T A M M B E R G E R Dr. G. T I S C H E N D O R F Dipl.-Berging.-Geol. G. Z I N D L E R
B A N D
9 • J U N I
1963-
H E F T
6
D i e geochemische Untersuchung der Devonscholle am Henneberg bei Weitisberga 1 ) W A L T E R THOMÄ,
Jena
1. Geologische und morphologische Verhältnisse 1.1 Die geographische Lage
Das Prospektionsgebiet liegt nordwestlich vom Ort Weitisberga, Kreis Lobenstein (Bezirk Gera). Die geologische Aufnahme befindet sich aui Blatt Leutenberg (Nr. 5434). Das Landschaftsbild wird bestimmt durch eine von tiefen Tälern durchzogene Hochfläche. Das Prospektionsgebiet selbst überdeckt ausschließlich Felder und Wiesen und liegt in einer Höhe von 530—580 m über NN. Höchste Erhebung ist der etwa 1 km südlich liegende llenneberg (700,5 m über NN). 1.2 Die geologischen Verhältnisse
Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Devonscholle nordwestlich von Weitisberga mit einem Ausmaß von 100 X 300 m. Diese tektonisch hochgepreßte Scholle liegt inmitten der Thüringischen Kulmmulde und wird im NE durch die Fortsetzung der Hennebergstörung und im SW durch eine kleinere tektonische Störung begrenzt; nach Norden läuft die Scholle spitz aus. Die Nebengesteine sind Tonschiefer, Sandsteine und Grauwacken des Unteren Kulms. Diese Scholle baut sich aus mehreren Serien oberdevonischer Gesteine auf, und zwar folgen von SE nach NW Kalk und eine i in Epidotskarn umgewandelte Kalk-Diabastuff-Wechsellagerung aufeinander, wobei z. T. nur die Kalklagen und die äußerste Schicht der Diabastufflagen in Epidotskarn umgebildet sind (1. Ausbildung). Im Bereich herzynisch streichender Kleinstörungen kommt es jedoch zu einer Verskarnung der gesamten Wechsellagerung', in der sich nur noch Diabastuffschollen befinden (2. Ausbildung). Die Vererzung ist hauptsächlich an die 2. Ausbildung gebunden. An diese verskarnte Kalk-Diabastuff-Weehsellagerung schließt sich ein geschieferter, teils noch von epidotisierten Kalkbändern durchzogener Diabastuff an. Hierauf folgen bis zum NWEnde der Scholle Schiefer und Tuffit. 1.3 Vorgeschichte und Aufgabenstellung
Vom Ausbiß der Scholle bis zu einer Tiefe von etwa 50 m wurde im 17. und 18. Jahrhundert auf Silber und später wohl auch auf Blei abgebaut. Einige zerfallene Stollen und kleine Halden sind noch vorhanden. ') 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 : 25. 1. 1963
Auf Anregung der Abteilung Kartierung des damaligen Geologischen Dienstes Jena wurde im Frühjahr 1961 eine bodengeochemische Prospektion auf die Devonscholle durchgeführt. Den Bearbeitern dieses Gebietes, G . MEINEL u n d
W . STEINBACH, sei f ü r E i n f ü h r u n g i n
die Problematik und gemeinsame Geländebegehungen gedankt. Aufgabe der Geochemie war es, mit Hilfe dieser Untersuchungen auf die an der Vererzung beteiligten Metalle festzustellen, ob sich die Scholle gegen die umgrenzenden Kulmschiel'er deutlich abgrenzen läßt, ob der Schwerpunkt der Vererzung innerhalb der Scholle eindeutig erkennbar ist und ob sich die Verwerfungen deutlich von der Umgebung abheben. Die Metallverbindungen können auf der Verwerfungsfläche besser zirkulieren als im kompakten Gestein und somit an der Oberfläche Anomalien hervorrufen. Auf Grund der Blei-Zink-Vererzung der Scholle kommen für die Untersuchung der Bodenproben in erster Linie Blei und Zink in Frage, daneben Kupfer und Silber. 2. Untersucliungsmethodik 2.1 Probenahme
Die Grundlinie des Prospektionsnetzes wurde mit 300° — parallel zur Hennebergstörung — eingemessen. Die genauere Lage ist aus Abb. 1 ersichtlich. Von dieser Grundlinie aus wurden die einzelnen Profile senkrecht abgesetzt und in ihren Längenverhältnissen den nur ungenau bekannten Dimensionen der Scholle angepaßt. Es mußte berücksichtigt werden, daß das Probennetz über den Band der Scholle hinausgeht, um die Gehalte außerhalb der Scholle mit zu erfassen. Die Profilabstände betragen bis auf den Abstand I—II (30 m) und I I — I I I (20 m) — zur besseren Erfassung der SW-Verwerfung — 50 m. Die Probeabstände entlang der Profile betragen 10 m. Insgesamt wurden 139 Bodenproben genommen. Um festzustellen, ob die Hennebergstörung im Kulmschiefer nordwestlich von der Scholle auf Grund erhöhter Metallgehalte noch nachweisbar ist, wurde 50 m nordwestlich vom letzten Profil (Profil VIII) noch ein Zusatzprofil mit 50 m Länge und einem Probenabstand von 5 m gezogen.
Zeitschrift für angewandte Geologie (11IOS) lieft (!
THOMÄ / Die geocliemische Untersuchung am Heuneberg
282
Wasser (bidestilliert) bis zur Marke aufgefüllt und noch eine Stunde auf dem Wasserbade erwärmt. Aus dem Kolben wurde eine dem zu erwartenden Pb-Gehalt entsprechende Menge Lösung abpipettiert (2, 5, 10 ml), mit etwas bidestilliertem Wasser verdünnt und im 100ml-Schüttelrichter unter Zusatz von Hydroxylaminhydrochlorit, KCN und Na-Citrat mit in Tetrachlorkohlenstoff gelöstem Dithizon bei p H ~ 9,5 ausgeschüttelt. Der Extrakt wurde anschließend mit KCN und dann mit Wasser ausgewaschen, im Maßkolben mit Tetrachlorkohlenstoff (bidestilliert) auf 50 ml aufgefüllt und die Extinktion unter Verwendung eines LANGEKolorimeters U K VII bei einer Wellenlänge von 545 [im und einer 30-mm-Küvette photometriert.
A b b . 1. P r o s p e k t i o n s n e t z des U n t e r s u c h u n g s g e b i e t e s
Die Proben wurden mit einem Bohrstock aus 0,4 bis 0,5 m Tiefe genommen. Zur besseren Erzielung eines Durchschnittswertes wurde das Material von 3—4 Einstichen uin einen Probepunkt zu einer Probe vereinigt. •2.2 Aufbereitung der Proben
Die Proben wurden bei 110°C getrocknet und durch einen Siebsatz mit 4,0—2,5 — 0,1 mm Maschenweite gesiebt. Die feinste Fraktion 0,1 mm wurde anschließend noch wenige Minuten im Porzellanmörser homogenisiert und in kleinen Papiertüten zur Weiterverarbeitung aufbewahrt, da die zur Bestimmung vorgesehenen Elemente im Boden hauptsächlich an diese Fraktion gebunden und somit relativ angereichert sind. 2.3 Spektrocliemische Bestimmung von Zn, Cu, Ag
Diese Elemente wurden lialbquantitativ mit dem Rathenower UV-Glasspektrographen FD-U unter Verwendung von ungepufTerter T3-Spektralkohle und auodisch geschaltetem Gleichstrombogen von 8 A bestimmt. Die Belichtungszeit betrug 20 sec bei einer Spaltbreite von 12 [i und der Zwischenblende 5. Aufgenommen wurde auf Platten Agfa rot extra hart. Von jeder Probe wurden zwei Aufnahmen gemacht, die Werte wurden gemittelt. Folgende Linien wurden mit dem Zeiss-Sclinellphotometer gemessen:
3. Darstellung der Werte Für die Darstellung der Werte wurde wegen seiner Übersichtlichkeit das Isolinienverfahren gewählt, außerdem spricht der relativ geringe Probenabstand hierfür. Sehr wichtig für die Darstellung ist die Festlegung des Schwellenwertes (Grenzwert zwischen dem normalen Untergrund und dem Bereich erhöhter Werte). Um einen guten Kontrast zwischen Kulmschiefer und Devonscholle zu erhalten, wurden die Werte des Profiles X I , die keine Beeinflussung durch die Hennebergstörung zeigen und völlig außerhalb der Scholle im Kulmschiefer liegen, zur Festlegung des Schwellenwertes benutzt. Bei Pb, Cu und Zn wurde durch Verdoppeln jeweils der Wert des nächsthöheren Bereiches gebildet. Jede Verteilungskarte setzt sich aus fünf solchen Bereichen zusammen. Die Umrechnung der Photometerwerte wurde mit Eichkurven durchgeführt, denen die silikatische Grundmischung M 4 aus dem Spektrallabor der
Cu 3273,86 Ä Ag 3280,68 Ä Zn 3345,02 Ä 2.4 Bestimmung von Blei mit Dithizon
Da es bei vorliegender Prospektion hinsichtlich der Blei-Zink-Vererzung darauf ankam, Blei möglichst genau zu erfassen, und eine Bleibestimmung mit Hilfe des FD-U-Spektrographen nicht möglich ist, wurde diese kolorimetrisch mit Dithizon durchgeführt. Die Einwaage — in der Regel 0,5 g — wurde in einem 50-mlMaßkolben mit je 1 ml HCl (1:1) und H N 0 3 (1:1) bis zum völligen Entweichen der nitrosen Gase erhitzt, mit
50 A b b . 2. G e o c h e m i s c h e 1 -
Prospektion teilungskarte
100 m
Weitisberga.
< 0 , 0 5 % ; 2 - 0,05-0,1%; 3 - 0 , 1 - 0 , 2 % ; 4 >0,5%
Bleiver-
0,2-0,6
Zeitschrift (ür angewandte Geologie (1963) lieft 6 THOMÄ / D i e geochemisL'he
Untersuchung
am
283
Henneberg
verschleppt wurde (Ackerbau, Wegebau). Von einer Einzelbeschreibung der Verteilungskurven jedes einzelnen Elementes wird abgesehen, da infolge der recht deutlichen Ubereinstimmung der einzelnen Kurven eine allgemeine Beschreibung für ausreichend erachtet wird und für eine genaue Betrachtung sowieso die Verteilungskurven selbst (Abb. 2—5) herangezogen werden müssen. Die Auswertung geschieht unter Berücksichtigung der in der Aufgabenstellung angeführten Punkte. 4.1 Abgrenzung der Scholle gegen die Umgebung
0
50
100 rn
Abb. 3. (icoclicinische Prospeklion \\Vitisberga. Zmk\20
4
waren ausgewählte Braunkohlen der Itatsker Lagerstätte und langflammige Kohle des Shurinsker Flözes des Schachtes Shurinka (Kusnezker Becken), welches zum ersten Stadium der Metamorphose von Steinkohlen gehört. Die durchgeführten Vergleiche an 100 Proben von Braunkohlen aus 28 Lagerstätten der Sowjetunion erlaubten, die Epigenese in Stadien einzuteilen (gekennzeichnet durch die Ziffern 5, 4, 3 und 2), welche den verschieden dichten Braunkohlen entsprechen, und in das Stadium der Diagenese (gekennzeichnet durch die Ziffer 1), das die erdigen Braunkohlen umfaßt. Am stärksten cpigenetisch beeinflußt sind die Kohlen der Lagerstätten von Korkino und Kopejsk bei Tscheljabinsk. Sie entsprechen dem 5. Stadium der Epigenese und nähern sich dem Reflexionsvermögen nach den langllarnmigen Steinkohlen. Am wenigsten von allen untersuchten sind die Braunkohlenlagerstätten von Itatsk und Kuschmurun epigenetisch beeinflußt (2. Stadium der Epigenese). Von den erdigen Braunkohlen (1. Stadium) stehen der dichten Braunkohle die Kohlen der Bajdakowsker
Braunkohlen
Lagerstätte am nächsten. Eine direkte Abhängigkeit der Diagenese und Epigenese der Kohlen von ihrem geologischen Alter ist nicht zu beobachten (Abb.) In der vorgeschlagenen Klassifikation benutzen Verf. die Stadien der Diagenese und Epigenese als einen der Parameter, welche die Eigenschaften der Braunkohlen charakterisieren. Der Aschengehalt der untersuchten Kohlen schwankt stark (6,5—50%). Die Braunkohlen wurden nach dem Aschengehalt in vier Gruppen unterteilt: bis 10%, 1 1 - 1 5 % , 1 6 - 2 0 % , und > 2 0 % (Tab. 4). Kohlen der ersten Gruppe können zur Verkokung verwendet werden, wenn die anderen Kennziffern Der heute geebenfalls zufriedenstellend sind. bräuchlichen Klassifikation der Braunkohlen liegt der Gesamtwassergehalt des Brennstoffes (W r ) 5 ) und der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen (V g = flüchtige Bestandteile waf) zugrunde. Das sind Größen, welche von vielen Faktoren abhängig und für die Klassifikation der Kohlen unzureichend sind. Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen hängt vom Ausgangsmaterial, von der Fazies, der Diagenese und der Epigenese ab. Der Wassergehalt des Flözes steht mit den hydrogeologischen und meteorologischen Bedingungen, der petrographischen Zusammensetzung usw. in Verbindung. Unsere Untersuchungen zur Ausarbeitung neuer Klassifikationsparameter führten wir unter dem Gesichtspunkt der Verwertung von Braunkohlen als chemischem Rohstoff in der Volkswirtschaft durch. Das vorgeschlagene, in Tab. 6 dargestellte System der Klassifikation hat folgende Parameter zur Grundlage: 1. die Stadien der Diagenese und Epigenese, 2. die petrographische Zusammensetzung und 3. den Aschengehalt. Jede der Kohlenklassen in diesem System kann man durch drei Ziffern kennzeichnen. Die Stadien der Epigenese (die durch 5, 4, 3, 2 gekennzeichnet wurden) und der Diagenese (gekennzeichnet durch die Ziffer 1) nehmen bei der Kennziffer der Kohlenklasse den ersten Platz ein, die petrographischen Kohlentypen entsprechen der zweiten laufenden Nummer, und die Kennziffer des Aschengehaltes wurde auf den dritten Platz gestellt. Die unterschiedenen Gruppen der Kohle stellten wir einigen chemischen Kenngrößen gegenüber (Tab. 5). Es zeigte sich, daß in den ersten drei Gruppen mit einein niedrigeren Stadium der Epigenese ein höherer
T a b . 5. M i t t l e r e c h e m i s c h e K e n n z i f f e r n der gruppen für Braunkohlen Gruppennummer
Bezeichnung der Klassen
1 2 3 4 5 6 7 8
513-523 414-422 312-313 321-324 332-334 342 211-212 122-123
Klassifikations-
H a O % Flüchtige Bestandteile Kohlenstoff % (waf) (waf) % 20
1
bis 10
2
11-15
3
16-20 >20
332
2
11-15
333
3
16-20
334
4
>20
1
bis 1 0
343
1
bis 1 0 11-15
bis 10
60-90
Klassen
1 2
1
524
25-59
0-30
genese und ein S t a d i u m der Diagenese unterteilt, die aber
4
324
124
2
3
4
2
11-15
3
16-20
4
>20
keine direkte Beziehung zu ihrem geologischen Alter haben. B e i der komplizierten und uneinheitlichen petrographischen Zusammensetzung sind die Stadien der Diagenese oder E p i genese nicht nach den chemischen Kennziffern zu bestimmen. Die Grundlage des vorgeschlagenen S y s t e m s der Klassifizierung sind die P a r a m e t e r der genetischen Besonderheiten der B r a u n k o h l e n : die Stadien der Diagenese und Epigenese, die
petrographische
5
Berechnung
5,5
6
6,5
Ha
xapaKTepHCTHKH
Syptix
THITOB
leTbipex
der petrographischen
OTpajKaTenbHOti
Komponenten
erfolgte
ohne
B e r ü c k s i c h t i g u n g des m i n e r a l i s c h e n A n t e i l s n a c h d e m S c h e m a : 1 0 0 % — V t + F + Sv + Z " ) . I n d i e s e m S c h e m a i s t n u r d e r A n t e i l d e r zwei Gruppen d e r M i k r o k o m -
yrjieö.
ßyporo
AnareHe3a,
W r einhergeht.
Die Verringerung
in den folgenden dieser
des Vitrinitanteils
Kohlen,
wobei
bei Zunahme
eine
Verrin-
der Kompo-
sechsten G r u p p e gehören K o h l e n a n , welche fast völlig des F u s i n i t s
zusammengesetzt
sind.
D u r c h sehr einfache K o m p o n e n t e n , welche große Mengen F e u c h t i g k e i t f e s t h a l t e n , e r k l ä r t s i c h d i e E r h ö h u n g von W r . In den Gruppen 7 u n d 8 v e r g r ö ß e r t sich W r ebenfalls gesetzmäßig, da niedrigere Stadien der Diagenese und Epigenese auftreten. Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen erhöht m i t den niedrigeren
Stadien
Kennziffern.
sich
der Diagenese und E p i -
genese, aber in den Gruppen 5 und 6 erfolgt r i n g e r u n g dieser
Cypbie
yrnii h
OTJIH-
H a 0CH0Be 6HJIH p a a -
o^Hy crannio
HO 3 T H c T a ^ H H HE HMÖIOT n p H M O f t CBH3H C r e o -
c o c T a B a , CTaflHH R i i a -
OcHOBy
cocTaBJiHMT
yraeii:
npeflJiomeHHOit napaMeTpbi
CHCTeMbi
KJiaccH-
reHeTHHecmix
ocoSen-
CTaflHH «HareHeaa
H 3nnreHe3a,
n e T p o r p a i J i n q e c K H f l c o c T a B H 30Jibii0CTb.
Gruppen 4 und 5
n e n t e n des S e m i v i t r i n i t s u n d des F u s i n i t s erfolgt. D e r der Gruppe
pe3K0
cocTaßy.
annreHe3a
iieoaHopoÄHoro neTporpa(j>i«ecKoro
(f>HKaipra
e r k l ä r t sich d u r c h die V e r ä n d e r u n g der p e t r o g r a p h i s c h e n Zusammensetzung
CTa^nn
npoH3B0AHJi0Cb
yrjia,
jiorniecKHM B03pacT0M y r j i e ö . B ycnoBHHx cjiowmoro H
HOCTeii Sypbix der F e u c h t i g k e i t
CIIOCOÖHOCTH
AeaeHbi n a l e n u p e
noKa3aTejiHM. ) Z = S u m m e der übrigen Mikrokomponenten
Gesamtwassergehalt
noKasbiBaexca
njicaTa
reHe3a HJIH 3mireHe3a Hejib3H onpenejiHTb no XHMMHÖCKHM
ponenten V t und F dargeteilt).
aus
0Öpa3ij0B H3
0CH0Be c p e ß i m x
npaKTHqecKan B03M0HHecKOMy
Reflexionsvermögens
gerung
Zusammensetzung
gehalt.
HecKoii
5
M i t t e l w e r t des
(Die
B r a u n k o h l e n t y p e n , die sich nach der petrographischen Zuden nach dem Reflexionsvermögen in vier Stadien der E p i -