Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 9, Heft 9 September 1963 [Reprint 2021 ed.] 9783112559000, 9783112558997

Citation preview

ZEITSCHRIFT FÜR A N QE WANDTE QEOLOQIE H E R A U S Q E Q E B E N 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

KOMMISSION

VORRATSKOMMISSION

DER D E U T S C H E N D E M O K R A T I S C H E N

REPUBLIK

AUS DEM

INHALT

M. Langer Über die erz mikroskopischen Untersuchungen des Kupferschiefers und seines unmittelbaren Liegenden im R a u m Spremberg—Weißwasser C. Siegert, G. Tzschorn & G. Winkler Die feinstratigraphische Gliederung des Kupferschiefers im R a u m Spremberg—Weißwasser Instruktion zur Anwendung der „Klassifikation der Lagerstättenvorräte fester mineralischer Rohstoffe" auf Eisenerzlagerstätten der DDR, 2. Eisenerz-Instruktion vom 25.4.1963 H . Militzer Prinzip und Ergebnisse ingenieurgeophysikalischer Untersuchungen, Grund- und Straßenbau und Bauwerksüberwachung, Teil I I H.-H. Pretschold, R . Spengler & E.-M. Wiedenroth Untersuchungen zur Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet H . Radtke Geologi8ch-Iagerstättenkundliche Ergebnisse aus dem R a u m der östlichen Lausitz N. I. Polewaja Eine geochronologische Skala nach Altersbestimmungen an Glaukoniten

AKADEMIE - VERLAQ • BERLIN

BAND 9 / H E F T SEPTEMBER SEITE

Z?

1963

449-504

COflEPJKAHHE

INHALT

CONTENTS

M. Laxoer

Über die erzmikroskopischen Untersuchungen des Kupferschiefers und seines unmittelbaren Liegenden im R a u m Spremberg—Weißwasser

O

MHHeporpaijiHqecKHx nccjieÄOBaHHHx MeßncToro cjiaHna h ero HenocpeflCTBeHHoro jiejKaiero Sona b oöjiacra IIInpeMÖepr — BaüCBaccep

Ore Microscopical Investigations 449 of the Copper Slate and its Immediate Underlying Bed in the Spremberg—WeiBwasser Area

C. SlEGERT, G. Tzschorn & G. Winkler

Die feinstratigraphische Gliederung des Kupferschiefers im Raum Spreniberg—Weiß wasser

^eTajifcHoe CTpaTnrpai BtmejieHHa li CTpyKTypw B iieriocpep;CTBeHHOM jie>«aHeM Gony MeRHCToro c n a r n j a , B nnaoTe meniiCToro c j i a n n a M B BIICHHHX nopo,a,ax. KapTa pacnpe^ejieHiiH pyRHbix MHiiepanoB B oßpaöoTaHiibix KepHax nonoJiiineT paöoTy.

Klüfte

u n d H a a r r i s s e a u s . D i e s e L i n s e n oder L i n e a l e e r s c h e i n e n m a k r o s k o p i s c h als d i c h t e s E r z , m i k r o s k o p i s c h a b e r b e s t e h e n sie a u s k l e i n e n , m i t G a n g a r t v e r w a c h s e n e n

Erz-

k ö r n c h e n . Diese derben Sulfidkörnchen sind n a c h

den

b i s h e r i g e n B e o b a c h t u n g e n in g e s t ö r t e n F e l d e s t e i l e n u n d am Rote-Fäule-Rand verbreitet. Im Kupferschiefer von Spremberg —Weißwasser treten die Sulfide i m a l l g e m e i n e n als S p e i s e a u f . S i c b e s i t z e n m e i s t zelliges G e f ü g e . V e r d r ä n g u n g e n v o n

organischen

R e s t e n s i n d h ä u f i g . D i e b e i der D i a g e n e s e e n t s t a n d e n e n Schrumpfungsrisse

sind

teilweise

durch

Sulfide

ver-

h e i l t . H i e r b e i h a n d e l t es s i c h o f f e n b a r u m g e r i n g f ü g i g e Metallwanderungen

aus

dem

Gestein

in

diese

Risse.

S p ä t e r e , m i t der T e k t o n i k in Z u s a m m e n h a n g s t e h e n d e M e t a l l w a n d e r u n g e n h a b e n i n d i e s e m G e b i e t n u r in s e h r geringem die. d e r

Umfang

stattgefunden.

Mansfelder

Mineralparagenesen,

Rückenvererzung

gleichzusetzen

wären, sind bisher nicht gefunden worden.

Zusammenfassung I m Gebiet von Spremberg—Weißwasser wurden 25 Kupferschieferflözkerne erzmikroskopisch untersucht. Nach der

Summary Ore microscopy was used to investigate 25 copper-slate seam cores from the S p r e m b e r g — W e i ß w a s s e r area. After enumerating the ore minerals available, their occurrence and structures in the immediate underlying bed of the copper slate and in the copper slate seam are described. T h e study is completed b y a map of ore-mineral distribution in the seam cores investigated.

Literatur KNAUER, E.: Zusammenfassender Bericht über die bisherigen Untersuchungsergebnisse des Objektes Weiß\v;isser. — Bericht ZGD, Berlin 1980 (unveröff.). PLAXERT, M.: Ergebnisbericht über die bisher durchgeführten erzmikroskopischen Untersuchungen aus Kupferschieferbohrungen in Spremberg-Weißwasser. - Ber. ZGI, Berlin 1901 (unveröff.). RENTZSCII, J . : Bericht über die erzmikroskopische Bearbeitung der Bohrungen Spremberg 86 T, 84 und 60. — Ber. ZGI, Berlin 1963 (unveröff.). SCHÜLLER, A.: Mikroskopische Untersuchungen und geologische Deutung der Kupferschieferbohrungen Spremberg 13 Es/57 und 3/54. — Geologie, 7, 651-660, Berlin 1958.

Die feinstratigraphische Gliederung des Rupferschiefers im Raum Spremberg—Weißwasser1) CHRISTINE SIEGERT, GÜNTER TZSCHORN & GERHARD WINKLER, Berlin

1. Einleitung B e i d e r E r k u n d u n g der M e t a l l f ü h r u n g des

Kupfer-

s c h i e f e r s s i n d e i n h e i t l i c h e D o k u m e n t a t i o n u n d spezielle Probenahme profile

des

korrelater gesamten

„Zonen"

der

Kupferschiefer-

Erkundungsgebiets

notwendig.

D a die i m M a n s f e l d e r Re.vier g e b r ä u c h l i c h e

Gliederung

(EISENHUTH U. KAUTZSCH 1 9 5 4 ) a u f den R a u m

Sprem-

c a . 1 0 0 ) e r m ö g l i c h e n es, den S e d i m e n t a t i o n s r h y t h m u s s t e t i g zu v e r f o l g e n . D i e B e a r b e i t u n g b e s c h r ä n k t s i c h auf polarisationsmikroskopische Untersuchungen im Durchlicht. F ü r die c h e m i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n w u r d e n n a c h megaskopischen Gesichtspunkten P r o b e n der Zonen von sechs Kupferschicferprofilen ausgewählt.

b e r g — W e i ß w a s s e r nicht übertragen werden kann, wurd e n - v o n G. W I N K L E R die a n f a n g s e r b o h r t e n nochmals

feinstratigraphisch

megaskopiseh

sichtbaren

nach

Färb-,

Flözkerne

Härte:

Gefügeunterschieden

und über-

a r b e i t e t 2 ) . D a b e i e r g a b s i c h , d a ß der K u p f e r s c h i e f e r im g e s a m t e n E r k u n d u n g s g e b i e t in fünf Z o n e n zu gliedern ist. Petrographische

sowie

chemische

u n t e r s t ü t z e n die v o r g e n o m m e n e ergaben weitere

Untersuchungen

Zonengliederung

und

Unterscheidungskriterien.

Die e r a r b e i t e t e feinstratigraphische Gliederung ermögl i c h t e w e i t e r h i n , die h ä u f i g i m K u p f e r s c h i e f e r a u f t r e t e n den K e r n v c r l u s t e z o n a r i m P r o f i l zu fixieren u n d d a d u r c h a u f die A u s r i c h t u n g v o n A b l e n k u n g e n

einzuwirken.

2. Zur Untersuchungsmethodik Für

die

petrographischen

Untersuchungen

wurden

n a c h r e g i o n a l g e o l o g i s c h e n G e s i c h t s p u n k t e n fünf K u p f c r schieferprofile ausgewählt. Die von ihnen in sehr geringen A b s t ä n d e n l)

angefertigten

Dünnschliffe

(insgesamt

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 24. 4. 1963 ®) Die Anregung für diese Arbeit gab Dipl.-Geol. M. MERTKE

A b b . 1. Zone T l a , feinschichtiger, stark bituminöser T o n mergel, Tonlagen kurz abreißend. Schliff-Nr. 1479/61, Vergr. 6 5 x , Nie.—

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 9 452

SIEGERT, TZSCHON & WINKLER / Die feinstratigraphische Gliederung des Kupferschiefers

sind entweder

glatt

oder verzahnt,

so d a ß

das

Ver-

drängungsmineral nicht b e s t i m m b a r ist. Wie

bereits

eingangs

erwähnt,

treten

h ä u f i g s t e n zellige S t r u k t u r e n a u f .

im

Flöz

In e r z r e i c h e n

am Flöz-

lagen sind auch massive Sullidkörner vorhanden.

Die

Aufzählung der vorhandenen Erzminerale werden deren Auftreten und ihre S t r u k t u r e n im unmittelbaren Liegenden des Kupferschiefers und' im Kupferschieferflöz beschrieben. Eine K a r t e der Erzmineralverteilung der b e a r b e i t e t e n Flözkerne vervollständigt die Arbeit.

E r z m i n e r a l e b i l d e n i n d i e s e n F ä l l e n m e i s t der S c h i c h -

PC3MMe

t u n g parallel liegende kleine L i n s e n oder füllen

B oönacra IIInpeMßepr— B a i i c ß a c e e p iiccjieAOBajicn MHHeporpaijMqecKHM MeTOflOM MaTepnan 2 5 KepHOB MefliiCToro c j i a m j a . I l o c j i e nepeHHCJieniiH npucyTCTByiomiix p y n i i t i x MHnepajiOB onncbiBaioTCH n x $opMi>i BtmejieHHa li CTpyKTypw B iieriocpep;CTBeHHOM jie>«aHeM Gony MeRHCToro c n a r n j a , B nnaoTe meniiCToro c j i a n n a M B BIICHHHX nopo,a,ax. KapTa pacnpe^ejieHiiH pyRHbix MHiiepanoB B oßpaöoTaHiibix KepHax nonoJiiineT paöoTy.

Klüfte

u n d H a a r r i s s e a u s . D i e s e L i n s e n oder L i n e a l e e r s c h e i n e n m a k r o s k o p i s c h als d i c h t e s E r z , m i k r o s k o p i s c h a b e r b e s t e h e n sie a u s k l e i n e n , m i t G a n g a r t v e r w a c h s e n e n

Erz-

k ö r n c h e n . Diese derben Sulfidkörnchen sind n a c h

den

b i s h e r i g e n B e o b a c h t u n g e n in g e s t ö r t e n F e l d e s t e i l e n u n d am Rote-Fäule-Rand verbreitet. Im Kupferschiefer von Spremberg —Weißwasser treten die Sulfide i m a l l g e m e i n e n als S p e i s e a u f . S i c b e s i t z e n m e i s t zelliges G e f ü g e . V e r d r ä n g u n g e n v o n

organischen

R e s t e n s i n d h ä u f i g . D i e b e i der D i a g e n e s e e n t s t a n d e n e n Schrumpfungsrisse

sind

teilweise

durch

Sulfide

ver-

h e i l t . H i e r b e i h a n d e l t es s i c h o f f e n b a r u m g e r i n g f ü g i g e Metallwanderungen

aus

dem

Gestein

in

diese

Risse.

S p ä t e r e , m i t der T e k t o n i k in Z u s a m m e n h a n g s t e h e n d e M e t a l l w a n d e r u n g e n h a b e n i n d i e s e m G e b i e t n u r in s e h r geringem die. d e r

Umfang

stattgefunden.

Mansfelder

Mineralparagenesen,

Rückenvererzung

gleichzusetzen

wären, sind bisher nicht gefunden worden.

Zusammenfassung I m Gebiet von Spremberg—Weißwasser wurden 25 Kupferschieferflözkerne erzmikroskopisch untersucht. Nach der

Summary Ore microscopy was used to investigate 25 copper-slate seam cores from the S p r e m b e r g — W e i ß w a s s e r area. After enumerating the ore minerals available, their occurrence and structures in the immediate underlying bed of the copper slate and in the copper slate seam are described. T h e study is completed b y a map of ore-mineral distribution in the seam cores investigated.

Literatur KNAUER, E.: Zusammenfassender Bericht über die bisherigen Untersuchungsergebnisse des Objektes Weiß\v;isser. — Bericht ZGD, Berlin 1980 (unveröff.). PLAXERT, M.: Ergebnisbericht über die bisher durchgeführten erzmikroskopischen Untersuchungen aus Kupferschieferbohrungen in Spremberg-Weißwasser. - Ber. ZGI, Berlin 1901 (unveröff.). RENTZSCII, J . : Bericht über die erzmikroskopische Bearbeitung der Bohrungen Spremberg 86 T, 84 und 60. — Ber. ZGI, Berlin 1963 (unveröff.). SCHÜLLER, A.: Mikroskopische Untersuchungen und geologische Deutung der Kupferschieferbohrungen Spremberg 13 Es/57 und 3/54. — Geologie, 7, 651-660, Berlin 1958.

Die feinstratigraphische Gliederung des Rupferschiefers im Raum Spremberg—Weißwasser1) CHRISTINE SIEGERT, GÜNTER TZSCHORN & GERHARD WINKLER, Berlin

1. Einleitung B e i d e r E r k u n d u n g der M e t a l l f ü h r u n g des

Kupfer-

s c h i e f e r s s i n d e i n h e i t l i c h e D o k u m e n t a t i o n u n d spezielle Probenahme profile

des

korrelater gesamten

„Zonen"

der

Kupferschiefer-

Erkundungsgebiets

notwendig.

D a die i m M a n s f e l d e r Re.vier g e b r ä u c h l i c h e

Gliederung

(EISENHUTH U. KAUTZSCH 1 9 5 4 ) a u f den R a u m

Sprem-

c a . 1 0 0 ) e r m ö g l i c h e n es, den S e d i m e n t a t i o n s r h y t h m u s s t e t i g zu v e r f o l g e n . D i e B e a r b e i t u n g b e s c h r ä n k t s i c h auf polarisationsmikroskopische Untersuchungen im Durchlicht. F ü r die c h e m i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n w u r d e n n a c h megaskopischen Gesichtspunkten P r o b e n der Zonen von sechs Kupferschicferprofilen ausgewählt.

b e r g — W e i ß w a s s e r nicht übertragen werden kann, wurd e n - v o n G. W I N K L E R die a n f a n g s e r b o h r t e n nochmals

feinstratigraphisch

megaskopiseh

sichtbaren

nach

Färb-,

Flözkerne

Härte:

Gefügeunterschieden

und über-

a r b e i t e t 2 ) . D a b e i e r g a b s i c h , d a ß der K u p f e r s c h i e f e r im g e s a m t e n E r k u n d u n g s g e b i e t in fünf Z o n e n zu gliedern ist. Petrographische

sowie

chemische

u n t e r s t ü t z e n die v o r g e n o m m e n e ergaben weitere

Untersuchungen

Zonengliederung

und

Unterscheidungskriterien.

Die e r a r b e i t e t e feinstratigraphische Gliederung ermögl i c h t e w e i t e r h i n , die h ä u f i g i m K u p f e r s c h i e f e r a u f t r e t e n den K e r n v c r l u s t e z o n a r i m P r o f i l zu fixieren u n d d a d u r c h a u f die A u s r i c h t u n g v o n A b l e n k u n g e n

einzuwirken.

2. Zur Untersuchungsmethodik Für

die

petrographischen

Untersuchungen

wurden

n a c h r e g i o n a l g e o l o g i s c h e n G e s i c h t s p u n k t e n fünf K u p f c r schieferprofile ausgewählt. Die von ihnen in sehr geringen A b s t ä n d e n l)

angefertigten

Dünnschliffe

(insgesamt

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 24. 4. 1963 ®) Die Anregung für diese Arbeit gab Dipl.-Geol. M. MERTKE

A b b . 1. Zone T l a , feinschichtiger, stark bituminöser T o n mergel, Tonlagen kurz abreißend. Schliff-Nr. 1479/61, Vergr. 6 5 x , Nie.—

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 SIEGERT, TZSCHORN & W I N K L E R / Die f e i n s t r a t i g r a p h i s c h e Gliederung des K u p f e r s c h i e f e r s

453

Tabelle. Die feinstratigraphische Gliederung des Kupferschiefers im Raum Spremberg —Weißwasser Gliederung

Augenbemusterung

Petrographie

Hangender Mergel

Ohne Feinschichtung, massig, schwache Flaserung durch tonig-bituminöse Einlagerungen, gelegentlich Einlagerungen von schwach feinschichtigen tonigbituminösen Mergelzonen. Pyrithieken an der Unterkante!

Noch einzelne geringmächtige, feinschichtige Mergellagen in massigen Mergeln

Si 32,0 KarbonatSa 35,3 vormacht Sa 0,6 S ^ S j 1,10

Gegenüber 8 Zunahme des Tonmineralanteils zu erkennen, Detritusanteil weiterhin hoch, unregelmäßig feingeschichtet mit Lagenmächtigkeiten bis zu 250 (tonige Lagen), mitunter reißen Lagen- und Bitumenbänder kurz ab und zeigen flaserige Verzahnung

Sx 41.0 TonmiueralS2 26,0 vormacht Sa 2,47 S 2 :S X 0,64

Feinschichtig, relativ hart, hellbraunes bis hellgraues Ritzmehl, häufig geringmächtige weichere Zonen mit dunklem Ritzmehl, an Unterkante der Zone gelegentlich geringmächtige reine Kalksteinlagen

Überwiegend ungeschichtet bzw. undeutlich geschichtet, im mittleren Teil lokal tonigbituminöse Lagen mit feinrhythmischer Schichtung, mehr Karbonate als Tonminerale, Glimmer und Detritus

S, 22,7 KarbonatSo 37,0 vormacht S3 1,98 S 2 : S ! 1,64

T,

Feinschichtig, relativ weich, dunkelbraunes Ritzmehl

Tiv

Feinschichtig, relativ hart, hellgraubraunes Ritzmehl

Stofflich und strukturell sehr unregelmäßiges Schichtgefüge, Tonminerale und Bitumina vorherrschend, nur y 3 besitzt Karbonatvormacht und ist 0 sehr ähnlich, merkliche Anreicherung von Detritus

51 52 53

Feinschichtig, relativ hart, hellgraubraunes Ritzmehl, häufig kleine Flexuren mit Amplituden von 2 bis 3 mm

Grobkristalline Karbonatlagen und -linsen. Zurücktretender Tonmineral- und Bitumengehalt, Sedimentationsrhythmus unregelmäßig, feinrhythmische Bereiche mit durchschnittlich 10 jj. Lagenmächtigkeit wechseln mit einzelnen 150 n mächtigen Lagen ab. Tonige Lagen zeigen oft strenqe AgqreqatPolarisation

Sx 24,7 Karbonat« S8 33,2 vormacht S, 5,42 SsiSi 1,34

Feinschichtig, relativ härter als a l t Ritzmehl

Bituminöser Mergel, Zunahme des Karbonatgehalts und des Detritusanteils Schichtungsrhythmus unregelmäßig mit Lagenmächtigkeiten von 10 bis 250 pt

Feinschichtig, relativ weich, hellbraunes Ritzmehl 22-45 Femschichtig, relativ weich, dunkelbraunes Ritzmehl'

20-33 cm

10-16

cm

Feinschichtig, relativ weich, dunkelbraunes Ritzmehl

a

P

15-18 cm T.,

dunkelbraunes

Schwach feinschichtig, sehr weich, mitunter mürbe, dunkelbraunes bis schwarzbraunes llitzmehl

3. Petrographie des Kupferschiefers Der Kupferschiefer ist im Erkundungsgebiet pauschal als feinschichtiger bituminöser Mergel zu bezeichnen. E r läßt sich, wie bereits einleitend erwähnt wurde, in fünf Zonen gliedern, die mit den Symbolen a, ß, y, § und s benannt werden. Der bereits bei der Augenbemusterung auffallende Unterschied in der relativen F a r b i n t e n s i t ä t gibt Anlaß, die Zonen a, ß und y als Unterflöz und 8 und e als Oberflöz zusammenzufassen (Tab.). Die U n t e r k a n t e des Kupferschiefers ist durch den scharfen Wechsel von Sandstein bzw. Konglomerat und Mergel charakterisiert. Die Oberkante wird durch das plötzliche Aussetzen der Feinschichtung angezeigt. Zone a

Die unterste Zone des Flözes wird durch eine relativ weiche bis mürbe Schicht mit braunem bis dunkelbraunem Ritzmehl gebildet. Ihre Mächtigkeit beträgt 1 5 — 1 8 cm. Nach der mikroskopischen Untersuchung ist das Gestein im tiefsten Teil als stark bituminöser Tonmergel zu bezeichnen. Den Hauptanteil des Mi'neralbestandes bilden Tonminerale und Bitumina in feinrhythmischer Schichtung (Abb. 1). Die Mächtigkeit der meistens flaserig ausgebildeten Lagen liegt sehr gleichmäßig bei ca. 10 [/.. In diese stofflich und texturell homogenen Bereiche sind Karbonatlinsen und -äugen

Bituminöser Tonmergel Tonminerale und Bitumina in feinrhythmischer Schichtung, bis ca. 10 n Lagenmäclitigkeit

Chemismus

c

Sa:Sj

36,1 Tonini neral25,2 vormacht 6,35 0,70

Sx 48,2 TonmineralS3 16 2 vormacht S3 il 35 S 2 : S . 0.34

eingeschaltet. Der Detritusanteil ist relativ gering. Mit Annäherung an die Zone ß nimmt der Karbonatgehalt zu. Das Gestein geht in den typischen bituminösen Mergel über. Neben den hier zahlreicher werdenden Karbonatlinsen treten die Karbonate auch in scharf begrenzten Lagen auf. Der Schichtungsrhythmus wird unregelmäßig. Die Mächtigkeit der Lagen schwankt zwischen 10 und 250 [x. Eine relative Zunahme ist für den Detritusanteil zu verzeichnen. Die Erzminerale sind bevorzugt an die karbonatischen Gefügebereiche gebunden. Sie fügen sich daneben als dünne Schnüre in die feinschichtigen, tonig-bituminösen L a g e n ein. Zone ß

Die Zone ß ist relativ hart, besitzt bräunlichgraues Ritzmehl und weist mitunter eine deutliche, leicht gewellte Schichtung auf. Sie wird 3 — 6 cm mächtig. U n t e r dem Mikroskop zeigen sich für diese Zone grobkristalline Karbonatlagen und -linsen als gefügebestimmend (Abb. 2). Der Tonmineral- und Bitumengehalt t r i t t zurück. Der Sedimentationsrhythmus ist unregelmäßig. Feinrhythmische Bereiche (durchschnittlich 10 ¡J. Lagenmächtigkeit)' wechseln mit mehreren oder einzelnen durchschnittlich 150 [x mächtigen Lagen ab. Meistens werden die Lagen aus vielen sich verzahnenden, sehr flachen Linsen gebildet, sie können aber auch den ganzen Schliffbereich gleichmäßig durchlaufen. Tonige Lagen

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 9 454

SIEGEBT, TZSCHORN & WINKLER / D i e f e i n s t r a t i g r a p h i s c h e G l i e d e r u n g des K u p f e r s c h i e f e r s

r h y t h m i s c h e E i n f ü g u n g von flasrigen B i t u m e n b ä n d e r n in das feinkristalline K a r b o n a t g e f ü g e wird hier eine deutliche S c h i c h t u n g erzeugt. B e m e r k e n s w e r t sind scharf begrenzte rein tonige, streng aggregat-polarisierende L a g e n und Tonlagen m i t reichlich D e t r i t u s , die. zwischen den überwiegenden k a r b o n a t i s c h e n B e r e i c h e n m i t Annäherung an die Zone s a u f t r e t e n . D a n e b e n können in Kupferschieferprofilen m i t K a l z i t v o r m a c h t in Zone 8 häufig K a l z i t und erzausgefüllte Organismenreste b e o b a c h t e t werden. Die B u n t m e t a l l v e r e r z u n g ist bevorzugt an grobkristalline K a r b o n a t n e s t e r gebunden. Zone e

Karbonat sind gefügebestimmend. Schliff-Nr. 1489/61, Vergr. 6 5 X , Nie.— zeigen sehr oft strenge Aggregatpolarisation. Auffallend ist der relativ geringe Anteil an Glimmermineralen. Der D e t r i t u s a n t e i l entspricht dem obersten Teil der Zone a. Die auftretenden Erzminerale sind stets an die grobkristallinen K a r b o n a t b e r e i c h e gebunden. Zone y

Die Zone y ist relativ weich und besitzt graubraunes bis braunes R i t z m e h l . Sie wird oft durch eine h ä r t e r e Zone untergliedert (Mächtigkeit 2 — 3 cm). Die Gesamtm ä c h t i g k e i t der Zone y schwankt zwischen 10 bis 16 cm. Typisch für diese Zone ist im mikroskopischen B i l d ein stofflich und strukturell sehr unregelmäßiges Schichtgefüge (Abb. 3). Die Lagen sind überwiegend scharf begrenzt. E r s t m i t Annäherung an die Zone S t r i t t zum Teil eine flaserige Auflösung der Lagenordnung ein. I m allgemeinen herrschen Tonminerale und B i t u m e n gegenüber den K a r b o n a t e n vor. Nur die bereits erw ä h n t e h ä r t e r e Zone besitzt deutliche K a r b o n a t v o r m a c h t . In ihren E i g e n s c h a f t e n ist sie der Zone ß sehr ähnlich. Zum ersten Mal sind hier merkliche Detritusanreicherungen (Quarze, Feldspäte, gebleichte B i o t i t e ) zu beo b a c h t e n . Meistens konzentrieren sie sich auf linsenförmige Bereiche, sie können aber auch lagenweise herv o r t r e t e n . E i n weiteres Kennzeichen dieser Zone ist der von B o h r u n g zu B o h r u n g stark wechselnde B i t u mengehalt. Die auftretenden Buntmetallvererzungen sind wieder bevorzugt an grobkristalline K a r b o n a t bereiche gebunden.

Den Abschluß des Flözes bildet eine 22 bis 45 c m mächtige Zone m i t relativ geringer R i t z h ä r t e und graub r a u n e m bis bräunlichgrauem S t r i c h m e h l . Sie k a n n ebenfalls durch eine etwas h ä r t e r e S c h i c h t unterteilt werden. Gegenüber Zone S zeigt sich wieder eine Zunahme des Tonmineralanteils. Der Detritusgehalt bleibt weiterhin relativ hoch. Das Gefüge ist unregelmäßig feingeschicht e t , wobei die L a g e n m ä c h t i g k e i t vereinzelt bis 2 5 0 ¡ji anwächst. Meistens handelt es sich dabei u m rein tonige Lagen. Häufig zeigt sich unter dem Mikroskop keine ausgeprägte MikroSchichtung. Die Lagen- u n d B i t u m e n bänder reißen kurz ab und zeigen flaserige Verzahnung. Die größeren k a r b o n a t i s c h e n Gefügebereiche besitzen vorwiegend feinkristalline S t r u k t u r , linsenförmige Karbonateinlagerungen sind grobkristallin, z. T . idiomorph ausgebildet. In der B o h r u n g S p r e m b e r g 34 ist die Zone e durch das Auftreten von A n h y d r i t charakterisiert. Man findet ihn zusammen m i t K a r b o n a t und Erzmineralen in Augen und Linsen, die häufig eine Größe von 2 5 0 X 500 ix erreichen. Sie t r e t e n lagenweise in besonderer K o n z e n t r a t i o n auf und erzeugen dadurch makroskopisch eine besonders deutliche Schichtung. In kalzitreichen Flözen lassen sich in Zone e a m häufigsten Organismenstrukturen b e o b a c h t e n . Die Verteilung der Erzminerale in der Zone e entspricht der in Zone 8. Die Abgrenzung der Zone e gegen den i m Hangenden anschließenden ungeschichtcten Mergel ist relativ

Zone 8

Die Zone § ist relativ h a r t bis sehr h a r t und t r i t t durch ihr helles bis braungraues R i t z m e h l hervor. Die Mächtigkeit schwankt zwischen 2 0 bis 35 cm. Die mikroskopische Untersuchung zeigt, daß das Gestein dieser Zone überwiegend ungeschichtet bzw. undeutlich ges c h i c h t e t ist (Abb. 4). Der Mergel besteht größtenteils aus K a r b o n a t neben geringen Mengen an Tonmineralen, Glimmer und anderem Detritus. Nur lokal t r e t e n s t a r k tonig-bituminöse Lagen m i t feinrhythmischer Schicht u n g auf. Meistens konzentrieren sich diese Lagen auf die mittleren Teile der Zone 8. Durch die E i n s c h a l t u n g von grobkristallinen, reinen K a r b o n a t l a g e n und die

Abb. 3. Zone T t , unregelmäßiger Schichtungsrhythmus, lang aushaltende, rein tonige Lagen wechseln mit feingeschichteten, stark bituminösen Lagen ab. Schlifi-Nr. 1483/61. Vergr. 65 x , Nie.—

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 455

FISCHER & STEWART / Kupfer-, V a n a d i u m - und U r a n l a g e r s t ä t t e n

nach makroskopischen Merkmalen ausgehaltenen Zonen auch einen voneinander deutlich zu unterscheidenden Chemismus besitzen (Tab.). Bei den Zonen a, y> E überwiegt der klastische Anteil, während für die Zonen ß, S und das Hangende eine Karbonatvormacht charakteristisch ist. Der Bitumengehalt im Mergel ist in der Zone a am höchsten und sinkt dann nach dem Hangenden deutlich ab. In karbonatischen Bereichen ist allgemein eine Abnahme des Bitumengehaltes zu bemerken. Besonders deutlich werden die Unterschiede im Stoffbestand durch das Verhältnis S ^ S j ausgedrückt. Werte < 1 weisen auf Silikatvormacht und Werte > 1 auf Karbonatvormacht hin. Zusammenfassung

A b b . 4. Zone T 1 S , ohne deutliche MikroSchichtung, c h a r a k teristisch sind grobkristalline K a r b o n a t a u g e n und linsenförmige Detritusanreicherungen. Schliff-Nr. 1484/61, Vergr. 65 x , Nie. —

scharf. Es treten nur noch einzelne geringmächtige, feinschichtige Lagen im massigen Mergel auf, die in ihrer Ausbildung dem Flözbereich sehr ähnlich sind. 4. Ergebnisse der Kupierschiefers

chemischen Untersuchungen

des

Die quantitative Analysierung der Proben erfolgte auf S i 0 2 , Äl 2 0 3 , F e 2 0 3 , MgO, CaO, N a 2 0 , K 2 0 und C 2 ). Da der Mineralbestand aus den petrographisch-mineralogischen Untersuchungen bekannt ist,, können die Oxyde in Gruppen zusammengefaßt werden. In S j sind S i 0 2 , A1 2 0 3 , F e 2 0 3 , N a 2 0 und K 2 0 vereinigt. Diese Komponenten sind am Aufbau des klastischen Materials (Tonminerale, Quarze, Feldspate) beteiligt. Dazu können sich untergeordnet noch MgO und CaO gesellen, die, da C0 2 - und S0 3 -Bestimmungen ausstehen, von den Karbonaten und Sulfaten nicht abgetrennt wurden. DieS 2 -Gruppe(MgO undCaO) bildet den karbonatischen, sulfathaltigen und die S 3 -Gruppe (Kohlenstoff - C) den bituminösen Anteil. Ein Vergleich des klastischen, karbonatischen und bituminösen Stoflbestandes zeigt, daß die einzelnen, Die Analysen wurden im Hinblick auf technologische Kennziffern des Kupferschiefers durchgeführt. Deshalb liefern die Analysemverte nur Anhaltspunkte zum Chemismus des Kupferschiefers.

Eine systematische Bemusterung der erbohrten Kupferschieferkerne nach megaskopischen Eigenschaften in Verbindung mit mikroskopischen und chemischen Untersuchungen ermöglicht es, den Kupferschiefer im Baum Spremberg—Weißwasser in fünf Zonen zu gliedern. Der Wechsel des quantitativen Stoifbestands, insbesondere der Detritusanteil, der Schichtungsrhythmus und z. T. die Karbonatstruktur wurden als Hauptunterscheidungskriterien herangezogen. Pe3H»Me CHCTeMaTHiecKaH HOKyMeHTauim KepHOBoro MaTepnana

MenncToro .CJiamja no3B0JineT no MaKpocKonHnecKHM CBOHCTBaM B CBH3H C MHKpOCKOIMHeCKHMH H XHMHieCKHMH HCCJIEFLOBAHHHMH. PACHJIEUHTB MEHHCTBIFT CNAHEIJ B o ß j i a c r a

IlInpeMÖepr— BaäcBaccep JIIl'IHTejIbHMMH

Ha IOTH, 30H. ruaBHbiMH OT-

npH3IiaitaMH • HBJIHIOTCH CMeHa KOJIHHeCTBeHHoro cocTaBa, B nacTHOcra, AOJIH JJETPHTYCOBBIX nopofl, piiTM HanjiacTOBaHHH h OTiac™ CTpyraypa Kap6onaTOB.

Summary A s y s t e m a t i c sampling of copper-slate cores found b y boring with reference to their megascopic properties enabled, in connection with microscopic and chemical investigations, t h e copper slate in the S p r e m b e r g — W e i ß w a s s e r area to be classified into five zones. Main criteria of distinction include the q u a n t i t a t i v e variation of material constituents, and of the portion of detrital material in particular, the bedding r h y t h m and, in part, the carbonate structure.

Literatur EISENHUTH.

K.-IR.

&

E . KAUTZSCH:

Handbuch

für

den

Kupferschiefer-

bergbau. — Fachbuchverlag Leipzig, 1954. Ergebnisbericht über die Erkundungsarbeiten auf Kupferschiefer im Kaum Spremberg —Weißwasser. — Zusammengestellt von R. FRANZ (1961), (unveröfF.)

Kupfer-, Vanadium- und Uranlagerstätten in Sandsteinen — ihre Verteilung und ihre geothemischen Zyklen1) FISCHER, RICHARD P . & JOHN H . STEWART R e f e r i e r t von W . OESTREIOH, B e r l i n Die U r a n - und V a n a d i u m l a g e r s t ä t t e n in Sandsteinen im westlichen Teil der U S A bilden die Hauptquelle für die Versorgung des L a n d e s m i t diesen Metallen. Die Kupferlagers t ä t t e n in diesen Gesteinen t r e t e n der Bedeutung n a c h etwas zurück, sind a b e r nichtsdestoweniger ebenfalls geologisch gut u n t e r s u c h t . T r o t z vieler gemeinsamer Züge b e s t e h t eine Aus: „Economic Geology", 56, 3, 509-520 (1961)

spezifische (selektive) Abhängigkeit- zwischen dem Metallgellalt der L a g e r s t ä t t e n einerseits und der Lithologie und Genese der Wirtsgesteine andererseits: Die Kupferlagers t ä t t e n sind vor allem in Arkosesandsteinen der ersteil Generation vertreten, die v o n ' granitischen Gesteinen abgeleitet werden können. Vanadiumlagerstätten, mit viel oder wenig Uran, liegen hauptsächlich in Quarzsandsteinen der zweiten Generation vor, die sich von Sedimentgesteinen

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 455

FISCHER & STEWART / Kupfer-, V a n a d i u m - und U r a n l a g e r s t ä t t e n

nach makroskopischen Merkmalen ausgehaltenen Zonen auch einen voneinander deutlich zu unterscheidenden Chemismus besitzen (Tab.). Bei den Zonen a, y> E überwiegt der klastische Anteil, während für die Zonen ß, S und das Hangende eine Karbonatvormacht charakteristisch ist. Der Bitumengehalt im Mergel ist in der Zone a am höchsten und sinkt dann nach dem Hangenden deutlich ab. In karbonatischen Bereichen ist allgemein eine Abnahme des Bitumengehaltes zu bemerken. Besonders deutlich werden die Unterschiede im Stoffbestand durch das Verhältnis S ^ S j ausgedrückt. Werte < 1 weisen auf Silikatvormacht und Werte > 1 auf Karbonatvormacht hin. Zusammenfassung

A b b . 4. Zone T 1 S , ohne deutliche MikroSchichtung, c h a r a k teristisch sind grobkristalline K a r b o n a t a u g e n und linsenförmige Detritusanreicherungen. Schliff-Nr. 1484/61, Vergr. 65 x , Nie. —

scharf. Es treten nur noch einzelne geringmächtige, feinschichtige Lagen im massigen Mergel auf, die in ihrer Ausbildung dem Flözbereich sehr ähnlich sind. 4. Ergebnisse der Kupierschiefers

chemischen Untersuchungen

des

Die quantitative Analysierung der Proben erfolgte auf S i 0 2 , Äl 2 0 3 , F e 2 0 3 , MgO, CaO, N a 2 0 , K 2 0 und C 2 ). Da der Mineralbestand aus den petrographisch-mineralogischen Untersuchungen bekannt ist,, können die Oxyde in Gruppen zusammengefaßt werden. In S j sind S i 0 2 , A1 2 0 3 , F e 2 0 3 , N a 2 0 und K 2 0 vereinigt. Diese Komponenten sind am Aufbau des klastischen Materials (Tonminerale, Quarze, Feldspate) beteiligt. Dazu können sich untergeordnet noch MgO und CaO gesellen, die, da C0 2 - und S0 3 -Bestimmungen ausstehen, von den Karbonaten und Sulfaten nicht abgetrennt wurden. DieS 2 -Gruppe(MgO undCaO) bildet den karbonatischen, sulfathaltigen und die S 3 -Gruppe (Kohlenstoff - C) den bituminösen Anteil. Ein Vergleich des klastischen, karbonatischen und bituminösen Stoflbestandes zeigt, daß die einzelnen, Die Analysen wurden im Hinblick auf technologische Kennziffern des Kupferschiefers durchgeführt. Deshalb liefern die Analysemverte nur Anhaltspunkte zum Chemismus des Kupferschiefers.

Eine systematische Bemusterung der erbohrten Kupferschieferkerne nach megaskopischen Eigenschaften in Verbindung mit mikroskopischen und chemischen Untersuchungen ermöglicht es, den Kupferschiefer im Baum Spremberg—Weißwasser in fünf Zonen zu gliedern. Der Wechsel des quantitativen Stoifbestands, insbesondere der Detritusanteil, der Schichtungsrhythmus und z. T. die Karbonatstruktur wurden als Hauptunterscheidungskriterien herangezogen. Pe3H»Me CHCTeMaTHiecKaH HOKyMeHTauim KepHOBoro MaTepnana

MenncToro .CJiamja no3B0JineT no MaKpocKonHnecKHM CBOHCTBaM B CBH3H C MHKpOCKOIMHeCKHMH H XHMHieCKHMH HCCJIEFLOBAHHHMH. PACHJIEUHTB MEHHCTBIFT CNAHEIJ B o ß j i a c r a

IlInpeMÖepr— BaäcBaccep JIIl'IHTejIbHMMH

Ha IOTH, 30H. ruaBHbiMH OT-

npH3IiaitaMH • HBJIHIOTCH CMeHa KOJIHHeCTBeHHoro cocTaBa, B nacTHOcra, AOJIH JJETPHTYCOBBIX nopofl, piiTM HanjiacTOBaHHH h OTiac™ CTpyraypa Kap6onaTOB.

Summary A s y s t e m a t i c sampling of copper-slate cores found b y boring with reference to their megascopic properties enabled, in connection with microscopic and chemical investigations, t h e copper slate in the S p r e m b e r g — W e i ß w a s s e r area to be classified into five zones. Main criteria of distinction include the q u a n t i t a t i v e variation of material constituents, and of the portion of detrital material in particular, the bedding r h y t h m and, in part, the carbonate structure.

Literatur EISENHUTH.

K.-IR.

&

E . KAUTZSCH:

Handbuch

für

den

Kupferschiefer-

bergbau. — Fachbuchverlag Leipzig, 1954. Ergebnisbericht über die Erkundungsarbeiten auf Kupferschiefer im Kaum Spremberg —Weißwasser. — Zusammengestellt von R. FRANZ (1961), (unveröfF.)

Kupfer-, Vanadium- und Uranlagerstätten in Sandsteinen — ihre Verteilung und ihre geothemischen Zyklen1) FISCHER, RICHARD P . & JOHN H . STEWART R e f e r i e r t von W . OESTREIOH, B e r l i n Die U r a n - und V a n a d i u m l a g e r s t ä t t e n in Sandsteinen im westlichen Teil der U S A bilden die Hauptquelle für die Versorgung des L a n d e s m i t diesen Metallen. Die Kupferlagers t ä t t e n in diesen Gesteinen t r e t e n der Bedeutung n a c h etwas zurück, sind a b e r nichtsdestoweniger ebenfalls geologisch gut u n t e r s u c h t . T r o t z vieler gemeinsamer Züge b e s t e h t eine Aus: „Economic Geology", 56, 3, 509-520 (1961)

spezifische (selektive) Abhängigkeit- zwischen dem Metallgellalt der L a g e r s t ä t t e n einerseits und der Lithologie und Genese der Wirtsgesteine andererseits: Die Kupferlagers t ä t t e n sind vor allem in Arkosesandsteinen der ersteil Generation vertreten, die v o n ' granitischen Gesteinen abgeleitet werden können. Vanadiumlagerstätten, mit viel oder wenig Uran, liegen hauptsächlich in Quarzsandsteinen der zweiten Generation vor, die sich von Sedimentgesteinen

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

456

FISCHER & STEWART / K u p f e r - , V a n a d i u m - u n d U r a n l a g e r s t ä t t e n

ableiten. U r a n l a g e r s t ä t t e n m i t wenig oder k e i n e m K u p f e r oder V a n a d i u m k o m m e n schließlich in S a n d s t e i n e n der e r s t e n oder zweiten G e n e r a t i o n vor, wobei viele d a v o n m i t Schichten im Z u s a m m e n h a n g s t e h e n , die v e r ä n d e r t e s vulkanisches T r ü m m e r m a t e r i a l e n t h a l t e n . B e k a n n t l i c h sind diese L a g e r s t ä t t e n linsen- oder tafelförmig. Der Einfluß s e d i m e n t ä r e r S t r u k t u r e n ist deutlich, dagegen t r i t t der Einfluß der t e k t o n i s c h e n S t r u k t u r e n bei der Lokalisierung der L a g e r s t ä t t e n etwas z u r ü c k . Einige dieser L a g e r s t ä t t e n liegen in der N ä h e v o n I n t r u s i v k ö r p e r n oder h y d r o t h e r m a l e n G ä n g e n . Sie u n t e r s c h e i d e n sich a b e r n i c h t wesentlich v o n denen, die w e i t a b v o n diesen Bildungen a u f treten. Eine einfache, allgemein a n e r k a n n t e H y p o t h e s e ü b e r , die E n t s t e h u n g dieses L a g e r s t ä t t e n t y p s b e s t e h t n i c h t . I m n ä c h s t e n A b s c h n i t t b e h a n d e l n die Verfasser die C h a r a k t e r i s t i k der W i r t s s a n d s t e i n e u n d die jeweilige Verteilung der Metalle. I n tabellarischer F o r m w e r d e n die L a g e r s t ä t t e n v o n Cu, V u n d U in S a n d s t e i n e n ( U - L a g e r s t ä t t e n m i t wenig oder keinem V oder Cu; V - U - L a g e r s t ä t t e n ; Cu- u n d Cu-UL a g e r s t ä t t e n ) n a c h d e m geologischen Alter, der lithologischen Ausbildung, den A k k u m u l a t i o n s v e r h ä l t n i s s e n , der genetischen Klassifikation der W i r t s s a n d s t e i n e (1. oder 2. Generation) sowie der Zahl der b e k a n n t e n L a g e r s t ä t t e n (größenordnungsmäßig) klassifiziert. Das s t r a t i g r a p h i s c h e I n t e r v a l l der U r a n l a g e r s t ä t t e n m i t wenig oder keinem V oder Cu reicht hierbei v o m Mississippian (Unterkarbon) bis z u m Pliozän. Die s t ä r k s t e H ä u f u n g v o n L a g e r s t ä t t e n (400) ist in der W a s a t c h - F o r m a t i o n in W y o m i n g (Arkosesandsteine) zu verzeichnen. V - U - L a g e r s t ä t t e n in Sandsteinen liegen v o n der Trias (Shinarump) bis zur K r e i d e (Dakota) vor, wobei eine ganz ausgesprochene H ä u f u n g (2400 L a g e r s t ä t t e n ) in der S a l t - W a s h - S t u f e der Morrison-Formation (Jura), die in den S t a a t e n Colorado, U t a h u n d Arizona v e r t r e t e n ist, b e o b a c h t e t w e r d e n k a n n . Cu- u n d C u - U - L a g e r s t ä t t e n in S a n d s t e i n e n sind v o m D e v o n (Catskill) bis zur Trias (Springdale-Stufe der M o e n a r e - F o r m a t i o n ) v e r t r e t e n , wobei die r e l a t i v s t ä r k s t e n H ä u f u n g e n in der Catskill-Stufe des Devons (40) u n d der S h i n a r u m p - S t u f e der Chinle-Formation (Trias) (50 L a g e r s t ä t t e n ) zu b e o b a c h t e n sind. Die W i r t s s a n d s t e i n e des hier b e h a n d e l t e n L a g e r s t ä t t e n t y p s sind h a u p t s ä c h l i c h n i c h t m a r i n e r E n t s t e h u n g . Zur graphischen D a r s t e l l u n g der Z u s a m m e n s e t z u n g der wichtigsten e r z f ü h r e n d e n Sandsteine bringen die Verf. Dreieckd i a g r a m m e , m i t den E c k p u n k t e n Arkose-Tuff-quarziger S a n d s t e i n (quartzose sandstone). Bei der E i n o r d n u n g der S a n d s t e i n e ergeben sich, selbst w e n n m a n berücksichtigt, d a ß relativ wenige P r o b e n u n t e r s u c h t w u r d e n , doch r e c h t i n t e r e s s a n t e Gesetzmäßigkeiten. Die Sandsteine m i t Cuu n d C u - U - L a g e r s t ä t t e n liegen in einem engen Feld längs der Linie A r k o s e — q u a r z i g e r Sandstein, n a c h PETTIJOHN als Arkose u n d F e l d s p a t - O r t h o q u a r z i t bezeichnet. Die S a n d steine m i t V - U - L a g e r s t ä t t e n ergeben bei der E i n t r a g u n g in das g e n a n n t e D i a g r a m m eine Ballung in der Ecke des quarzigen Sandsteins, n a c h PETTIJOHN O r t h o q u a r z i t u n d F e l d s p a t Orthoquarzit. Sandsteine m i t U - L a g e r s t ä t t e n , die wenig oder kein V oder Cu aufweisen, ergeben im D i a g r a m m keine so a u s g e p r ä g t e H ä u f u n g . V o n der E c k e quarziger S a n d s t e i n reichen sie n a c h den E c k e n Arkose u n d Tuff hin, u n t e r s t ä r k e r e r A n l e h n u n g a n die Linie quarziger Sandstein— Arkose. P e t r o g r a p h i s c h h a n d e l t es sich u m O r t h o q u a r z i t , F e l d s p a t - O r t h o q u a r z i t , A r k o s e u n d Tuffsandstein. Es gibt a u c h Beziehungen zwischen der K o r n g r ö ß e der Sandsteine u n d der Mineralisation. Die meisten Cu-Lagers t ä t t e n des b e h a n d e l t e n Typs liegen in grobkörnigen Arkosesandsteinen, einige d a v o n sind k o n g l o m e r a t i s c h . Auf G r u n d der U n t e r s u c h u n g e n ist die K o r n g r ö ß e v o n 0,33 m m a m s t ä r k s t e n v e r t r e t e n , wegen der geringen Zahl der P r o b e n k a n n dieser W e r t a b e r nicht als gesichert gelten. Alle v a n a d i u m r e i c h e n L a g e r s t ä t t e n liegen p r a k t i s c h in fein- bis m i t t e l k ö r n i g e n Sandsteinen, m i t einer K o r n g r ö ß e v o n 0,14 m m i m Mittel. Die Sandsteine der U - L a g e r s t ä t t e n m i t wenig oder keinem V oder Cu weisen ebenfalls eine durchschnittliche K o r n g r ö ß e v o n 0,14 m m auf. Das W i r t s g e s t e i n k a n n a b e r hier i m I n t e r v a l l v o n „ s i l t y b e d s " bis zu K o n g l o m e r a t e n v e r t r e t e n sein.

Die Verf. b e h a n d e l n d a n n in g e d r ä n g t e r F o r m die geochemischen Zyklen v o n K u p f e r , V a n a d i u m u n d U r a n , wobei sie die n e u e s t e n D a t e n v o n GREEN (1959), KRAUSKOPF (1955) sowie WLNOGRADOW (1956) b e n u t z e n . D a n a c h b e t r ä g t der K u p f e r - D u r c h s c h n i t t s g e h a l t der E r u p t i v g e s t e i n e 70 p p m ( 7 - 1 0 _ 3 % ) . E r liegt meist in F o r m v o n Sulfiden [hauptsächlich Kupferkies) zwischen den Gesteinskörnern vor, ein gewisser B e t r a g t r i t t a b e r a u c h in das Gitter der Silikatmineralien u n d der E i s e n o x y d e ein. Die K u p f e r s u l f i d e der E r u p t i v g e s t e i n e sowie der h y d r o t h e r m a l e n Gänge lassen sich leicht oxydieren u n d mobilisieren. Zu einem geringen Teil wird d a s K u p f e r d u r c h die Tonsuspensionen der W ä s s e r absorbiert, der verbleibende B e t r a g liegt in den G r u n d - u n d Oberflächenwässern a b e r in echter L ö s u n g v o r . D a s belegen a u c h die D a t e n v o n GLAGOLEWA (1958), die in a c h t W a s s e r p r o b e n aus Flüssen in der N ä h e des S c h w a r z e n Meers zwar 100 p p m Cu im suspendierten Material f a n d , m i t A u s n a h m e einer Probe w a r a b e r der im W a s s e r gelöste Anteil des K u p f e r s höher. I n der G e g e n w a r t eines r e d u z i e r e n d e n Mediums (Eisensulfide oder k a r b o n a t i s c h e s Material) k a n n das K u p f e r aus G r u n d - u n d Oberflächenwässern leicht ausgefällt w e r d e n . Der V a n a d i u m g e h a l t in E r u p t i v g e s t e i n e n b e t r ä g t 100 p p m ( 1 - 1 0 _ 2 % ) . I n mafischen Gesteinen ist er h ö h e r als in sauren, die e n t s p r e c h e n d e n W e r t e sind 22 bzw. 55 p p m (nach GREEN). ES v e r t r i t t die I o n e n v o n Fe u n d AI in den d u n k l e n Silikaten u n d ist besonders i m M a g n e t i t der t i t a n f ü h r e n d e n M a g n e t i t l a g e r s t ä t t e n angereichert. I n den Magm a t i t e n liegt das V a n a d i u m in der v e r h ä l t n i s m ä ß i g u n löslichen dreiwertigen F o r m vor. Bei der n o r m a l e n Verw i t t e r u n g t r i t t es in die e n t s t e h e n d e n T o n m i n e r a l i e n ein u n d bleibt wahrscheinlich a u c h bei deren T r a n s p o r t in Sedimentationsgebiete darin e r h a l t e n ; d e n n argillitische Sedimente e n t h a l t e n m e h r V a n a d i u m als a n d e r e (in Schiefern e t w a 100 p p m , in S a n d s t e i n e n n u r 30 p p m , in K a l k e n n u r 10 p p m ) . V e r l ä u f t a b e r die V e r w i t t e r u n g der E r u p t i v g e s t e i n e oder der v a n a d i u m f ü h r e n d e n T o n e u n t e r d e n Verhältnissen einer intensiven O x y d a t i o n , wie z. B. i m ariden K l i m a , d a n n wird V 3 + zu d e m löslichen V 5 + o x y d i e r t u n d es k a n n in dieser F o r m in G r u n d - u n d Oberflächenwässern leicht t r a n s p o r t i e r t werden. Aus diesen Lösungen k a n n das V a n a d i u m ausgefällt u n d lokal k o n z e n t r i e r t werden, e n t w e d e r bei Anwesenheit v o n A l u m i n i u m h y d r o x y d e n oder F e 3 + oder d u r c h Schwermineralkationen, wie P b 2 + , Z n 2 + u n d Cu 2 + , schließlich in einem r e d u z i e r e n d e n Milieu, das bei A n w e s e n heit v o n k a r b o n a t i s c h e m Material gegeben ist. Der U r a n g e h a l t der E r u p t i v g e s t e i n e liegt bei 3 p p m (3 • 10~ 4 %), i m sauren Anteil ist dieses E l e m e n t e r f a h r u n g s g e m ä ß s t ä r k e r k o n z e n t r i e r t (3,5 • 1 0 - 4 % ) als im u l t r a basischen (3 • 1 0 - 6 % ) . Als Pechblende (Uraninit) k o m m t das U r a n b e k a n n t l i c h h a u p t s ä c h l i c h in P e g m a t i t e n u n d in h y d r o t h e r m a l e n G ä n gen vor. Bei der V e r w i t t e r u n g wird das U r a n i n i t leicht o x y d i e r t , bildet lösliche Salze u n d s e k u n d ä r e Mineralien, v o n d e n e n aus U r a n in die Oberflächen- u n d G r u n d w ä s s e r gelangen k a n n . Das in den Gesteinen lose g e b u n d e n e U r a n k a n n ebenfalls in diese W ä s s e r e i n t r e t e n . Die d u r c h s c h n i t t l i c h e n U r a n g e h a l t e b e t r a g e n 3 p p m in Schiefern, 0,5 p p m in S a n d steinen u n d 2 p p m in K a l k e n , bei Anwesenheit v o n organischem Material oder Sulfidionen k a n n a b e r a u c h m e h r U r a n k o n z e n t r i e r t w e r d e n . Dieser V o r g a n g d e r R e d u k t i o n u n d K o n z e n t r a t i o n k a n n sich bei der S e d i m e n t a t i o n selbst a b spielen, z. B. in Schwarzschiefern, oder er k a n n d u r c h U haltige Lösungen in Gang gesetzt w e r d e n , die in Gesteinen m i t organischen R e s t e n u n d P y r i t , z. B. in S a n d s t e i n e n , zirkulieren. Cu u n d vielleicht a u c h U k ö n n e n P y r i t v e r d r ä n g e n , der v o r h e r das fossile Holz in diesen L a g e r s t ä t t e n e r s e t z t h a t . Eine V e r d r ä n g u n g des P y r i t s d u r c h V-Mineralien w u r d e aber noch nicht b e r i c h t e t . Die Verf. verzichten in weiser S e l b s t b e s c h r ä n k u n g d a r a u f , eine H y p o t h e s e ü b e r die E n t s t e h u n g dieser L a g e r s t ä t t e n zu postulieren, da viele a n d e r e F a k t o r e n , die B e d e u t u n g f ü r die Genese h a b e n k ö n n t e n , in dieser A r b e i t n i c h t b e h a n d e l t wurden.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 BROWN / E r z f ü h r u n g u n d I s o t o p e n

457

BROWN, J . S.

Erzführung und Isotopen1) R e f e r i e r t v o n HERBERT REH, J e n a

Der bisherige S t a n d in der genetischen A u s w e r t u n g der Bleiisotopen ist in zwei n e u e r e n A r b e i t e n dargelegt, in d e m Buch

v o n R . D . RUSSELL & R. M. FARQUHAR: „ L e a d

Iso-

Die v o m Verf. aufgestellten Tafeln lassen erkennen, d a ß sich die p r ä k a m b r i s c h e n Bleierze deutlich v o n d e n p o s t präkambrischen unterscheiden:

topes in Geology", Interscience Publ., New York, 1960, u n d in einer z u s a m m e n f a s s e n d e n B e t r a c h t u n g v o n R. S. CANNON j r . , A . P. PIERCE, . J . C. ANTWEILER & K . L . BÜCK:

„The

d a t e of lead-isotope geology related t o ore genesis", Econ. Geol., 5 6 , 1 —38,1961. D a in der Zwischenzeit noch zahlreiche n e u e I s o t o p e n u n t e r s u c h u n g e n b e k a n n t geworden sind, h a t es der Verf. u n t e r n o m m e n , die z u m Teil w i d e r s p r e c h e n d e n Ergebnisse kritisch zu b e t r a c h t e n u n d f ü r genetische Schlußfolgerungen a u s z u w e r t e n . E r g e h t vor allem v o n großen B l e i l a g e r s t ä t t e n aus, bei denen die G e f a h r v o n V e r u n r e i n i g u n g d u r c h r a d i o a k t i v e s Blei im allgemeinen gering ist. A n a l v s e n m i t weniger als 5 2 , 0 0 % u n d m e h r als 5 2 , 8 0 % 2 0 8 Pb "werden v o n i h m als v e r u n r e i n i g t b e t r a c h t e t , d a dieser Anteil vielfach bei sehr kleinen L a g e r s t ä t t e n u n d vor allem bei solchen in der N ä h e v o n U r a n - u n d T h o r i u m l a g e r s t ä t t e n v o n der N o r m v o n 5 2 , 4 0 % b e t r ä c h t l i c h a b w e i c h t . Lediglich bei einigen p r ä k a m brischen L a g e r s t ä t t e n w u r d e n a u c h 2 0 8 Pb-Anteile v o n 53 bis 5 4 % noch berücksichtigt. Verf. stellt aus d e n v e r f ü g b a r e n U n t e r s u c h u n g s e r g e b n i s s e n zwei kritisch a u s g e w ä h l t e Tabellen m i t Bleiisotopenverhältnissen aus großen B l e i l a g e r s t ä t t e n oder E d e l m e t a l l a g e r s t ä t t e n m i t n e n n e n s w e r t e r B l e i g l a n z f ü h r u n g aus der ganzen W e l t auf. Die eine Tabelle bezieht sich auf L a g e r s t ä t t e n , die in paläozoischen oder j ü n g e r e n Gesteinen a u f t r e t e n , bei denen also m i t g u t e m R e c h t ein postprälcambrisches A l t e r vorausgesetzt werden k a n n , u n d die a n d e r e auf L a g e r s t ä t t e n in p r ä k a m b r i s c h e n Gesteinen, somit höchstwahrscheinlich p r ä kambrisclier E n t s t e h u n g . Die Tabellen sind n a c h d e m Anteil a n 2 0 4 Pb g e o r d n e t . I n den folgenden K o l o n n e n sind die Anteile 208 a n 206 ' 207 P b , die Verhältnisse dieser zu 204 P b , ferner die Verhältnisse der einzelnen Isotopen u n t e r e i n a n d e r und schließlich das Verhältnis 208 P b zu der S u m m e 206 + 207 P b angeführt. Es ist zwar z u t r e f f e n d , d a ß die Ä n d e r u n g der I s o t o p e n v e r h ä l t n i s s e des Bleis d u r c h den Zerfall v o n T h o r i u m u n d U r a n g e s t e u e r t wird u n d in einer V e r d ü n n u n g des u r s p r ü n g lich v o r h a n d e n e n n i c h t r a d i o g e n e n 2 0 4 P b resultiert, jedoch sind die Z u w a c h s r a t e n der radiogenen Bleiisotopen infolge der verschiedenen H a l b w e r t s z e i t e n f ü r die E n t s t e h u n g v o n 207 P b v o n 0,7 Millionen J a h r e n , v o n 206 P b v o n 4,5 Milliarden J a h r e n u n d v o n 208 P b v o n n a h e z u 14 Milliarden J a h r e n noch nicht genau b e k a n n t . Offenbar n i m m t das 2 0 6 P b schneller zu als das 208 P b , so d a ß der Anteil an 206 P b m i t der Zeit stetig ansteigt, w ä h r e n d der v o n 207 P b allmählich z u r ü c k g e h t . Der Anteil v o n 208 P b h a t n u r unwesentlich abg e n o m m e n . I n s g e s a m t h a t die S u m m e der radiogenen Bleianteile m i t der Zeit stetig z u g e n o m m e n u n d deshalb a u c h ihre Verhältnisse zu 2 0 4 Pb. Der Verf. h ä l t v o n d e n Anteilen u n d V e r h ä l t n i s w e r t e n sechs f ü r wertvolle Hinweise auf das Alter der Bleierze: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Anteil 204Pb, Minimalwerte in jüngsten Erzen Anteil 20flPb, Anteil 2t8 Pb, Maximalwerte „ 2 8 ° Pb/2°4Pb, »'Pb/'Mpb, M 'Pb/ M 'Pb,

W e n i g e r zuverlässig sind die 3 V e r h ä l t n i s s e : 1. 2 °'Pb/ 284 Pb, Maximalwerte in jüngsten Erzen 2. M , Pb/""Pb, 3. 208 Pb/ 206 Pb, Minimalwerte „

Die beiden übrigen K o l o n n e n der Tab., der Anteil 2 0 8 Pb u n d das V e r h ä l t n i s 208 Pb/ 2 0 6 + 2 0 7 Pb, sind ziemlich gleichbleibend u n d ergeben lediglich bei ältesten Bleierzen etwas höhere W e r t e . *) Aus: Econ. Geol., 57, S. 673-720 (1962)

1. 20*Pb 2. 206Pb 3. a87 Pb 4. ! "Pb/ 2 0 4 Pb 5. 2 °'Pb/ 204 Pb 6 . 208Pb/207Pb 7. 2»"Pb/208Pb 8 . 208 Pb/ 207 Pb

präkambrische

postpräkambrische

> 1,42% 22 % 24,5 % 17,75% >37,4 % > 1,14% < 2,14% > 2,43%

Es ist b e m e r k e n s w e r t , d a ß das Verhältnis 208pj,/206+207pb ziemlich gleichbleibend bei 1,12 bis 1,14 liegt u n d lediglich bei den ä l t e s t e n Bleierzen bis auf 1,22 ansteigt. Dieses Verhältnis (1,13) wird in der Folge v o m Verf. b e n u t z t , u m Lagers t ä t t e n m i t offenbar v e r u n r e i n i g t e m Blei kritisch u n t e r s u c h e n zu k ö n n e n . So lassen sich die Bleierze des Mississippitales (Wisconsin, S E - u n d SW-Missouri), die d u r c h ein anomales Bleiisot o p e n v e r h ä l t n i s auffallen, d u r c h eine besonders reichliche Z u f u h r v o n Uranblei, besonders 206 Pb, erklären. A u s g e h e n d von einem n o r m a l e n 208 Pb/ 2 0 6 + 2 0 7 P b - V e r h ä l t n i s v o n 1,13 l ä ß t sich berechnen, d a ß n e n n e n s w e r t e Mengen v o n U r a n eine b e t r ä c h t l i c h e Zeit in diesem Bereich v o r h a n d e n gewesen sein müssen, u m zusätzlich 1,5 — 2 % des Gesamtbleis oder 7 — 8 % des 2 0 6 Pb erzeugen zu k ö n n e n . Verf. h ä l t es f ü r wahrscheinlich, d a ß die p o s t p e n n s y l v a n i s c h e n t s t a n d e n e n B l e i e r z v o r k o m m e n das überschüssige 2 0 6 Pb aus mineralisier e n d e n L ö s u n g e n oder aus Ölwässern e n t n o m m e n h a b e n . I n diesem Z u s a m m e n h a n g ist es b e m e r k e n s w e r t , d a ß E r d ö l aus p e n n s y l v a n i s c h e n S e d i m e n t e n in O k l a h o m a außergewöhnlich reich an U r a n u n d Blei ist. Das U r a n d ü r f t e d e m p r ä k a m b r i s c h e n Sockel e n t s t a m m e n . A n h a n d v o n graphischen Darstellungen e r l ä u t e r t Verf. die Vorstellung, d a ß n e b e n einer n o r m a l e n E n t w i c k l u n g der Isotopenverhältnisse, die d u r c h einen deutlichen H i a t u s zwischen p r ä k a m b r i s c h e n u n d p o s t p r ä k a m b r i s c h e n Bleierzen gekennzeichnet ist, auch a n o m a l e Verhältnisse vork o m m e n , die entweder d u r c h V e r u n r e i n i g u n g m i t Uranblei oder m i t T h o r i u m b l e i oder a u c h m i t beiden Bleiisotopen h e r v o r g e r u f e n w e r d e n . Eine Reihe derartiger Fälle werden a u c h rechnerisch b e h a n d e l t . N a c h K o r r e k t u r des ü b e r schüssigen radiogenen Bleis ergeben sich n o r m a l e Isotopenverhältnisse. Es wird noch weiterer U n t e r s u c h u n g e n b e d ü r f e n , ob die v o m Verf. festgestellte Lücke zwischen den W e r t e n f ü r die p r ä k a m b r i s c h e n u n d p o s t p r ä k a m b r i s c h e n Bleierze, die in den graphischen Darstellungen besonders h e r v o r g e h o b e n wird, real ist oder ob sie sich beim Vorliegen weiterer U n t e r suchungsergebnisse noch füllt. V e r d ä c h t i g ist auf j e d e n Fall die T a t s a c h e , d a ß in m a n c h e n regionalen Bereichen die Grenzwerte der I s o t o p e n v e r h ä l t n i s s e p r ä k a m b r i s c h e r Bleie r z l a g e r s t ä t t e n d o r t liegen, wo in a n d e r e n Bereichen bereits die p o s t p r ä k a m b r i s c h e n V o r k o m m e n beginnen. W a h r s c h e i n lich wird sich m i t z u n e h m e n d e n U n t e r s u c h u n g s e r g e b n i s s e n eine kontinuierliche Entwicklungslinie abzeichnen. W e i t e r h i n m u ß die A b l e i t u n g des Verf., d a ß die E r z b i l d u n g ein weltweiter V o r g a n g ist u n d u n a b h ä n g i g v o n orogenetischen u n d m a g m a t i s c h e n Vorgängen v e r l ä u f t , noch sehr g e n a u u n t e r s u c h t u n d belegt w e r d e n . I m m e r h i n scheint die Bleii s o t o p e n u n t e r s u c h u n g bei richtiger A u s w e r t u n g n i c h t n u r eine zeitliche E i n s t u f u n g in großen Zügen zuzulassen, s o n d e r n a u c h Hinweise auf B e s o n d e r h e i t e n der Genese zu geben. Sie ist wahrscheinlich a u c h geeignet, zur F r a g e der regenerierten L a g e r s t ä t t e n wichtige Aussagen zu m a c h e n . Gleichzeitig m i t der A l t e r s e i n s t u f u n g der Nebengesteine der L a g e r s t ä t t e n dürf ten die Ergebnisse der B l e i i s o t o p e n u n t e r s u c h u n g wichtige M e r k m a l e f ü r die genetische D e u t u n g v o n Bleierzl a g e r s t ä t t e n liefern.

Zeitschrift f ü r angewandte Geologie (1963) Heft 9

KÜHN / Geochemische Untersuchungen bei der Kalkerkundung

458

Geothemische Untersuchungen bei der Kalkerkundung südwestlich Elbingerode (Harz)1) W . KUHN, J e n a

1 . Einführung Die pedogeochemische Methode brachte bei Sucharbeiten auf Zinnsteinvererzungen im Kontakt des Granits von P o t t i g a und auf kiesführende Porphyrite des Unterrotliegenden im R a u m Frauenwald beachtliche Ergebnisse. Die gleichartigen Arbeiten zur Abgrenzung einer Oberdevonscholle a m Henneberg bei Weitisberga (THOMÄ 1963) deuten bereits die Möglichkeit an, unter bestimmten Voraussetzungen mittels des Elementhaushalts i m Boden auf den geologischen Untergrund zu schließen. Im R a u m Elbingerode, wo bereits seit mehreren J a h r e n K a l k v o r r ä t e für chemische Großbetriebe erkundet werden, galt es, unter einer Schuttbedeckung von 2—9 m eruptives Gangmaterial im Devonkalk nachzuweisen. Nach den Untersuchungsergebnissen der Geochemie sollte über den Einsatz kostspieliger Schrägbohrungen entschieden und in Verbindung mit geophysikalischen Meßergebnissen Schürfe festgestellt werden. 2 )

2. Geographische und geologische Lage Die pedogeochemischen Arbeiten wurden auf dem für die K a l k e r k u n d u n g 1962 vorgesehenen kahlen S ü d h a n g des Kleinen Hornbergs (516,6 m) südwestlich Elbingerode durchgeführt, der über die Zuflüsse der W a r m e n und Kalten Bode zur Saale—Elbe entwässert wird. Geologisch gliedert sich der Elbingeröder Komplex, der aus kulmischen und ober- bis mitteldevonischen Gesteinen besteht, in vier große Schalsteinsättel und -mulden. Nach ZÖLLICH (1939) handelt es sich um den Büchenberg-, Elbingeröder, Neuwerker und Braunesumpfsattel, auf denen m i t Ausnahme des Neuwerker reger Bergbau auf Eisenerze und P y r i t u m g e h t . Der K e r a t o p h y r k e r n des Elbingeröder Sattels a m Kleinen und Großen Hornberg ist durch mehrere u n b d e u t e n d e Steinbrüche aufgeschlossen. Südlich folgt nach scharfer Grenze der als oberes Mitteldevon k a r t i e r t e Stringocephalenkalk, der in R i c h t u n g R ü b e l a n d von einem R i f f k a l k abgelöst wird, den ERDMANNSDÖKFER dem Iberger Kalk (toi) gleichstellt. Beide chemisch fast 95 % reines C a C 0 3 enthaltenden Gesteine werden als wertvolle Rohstoffe für chemische Großbetriebe und die Hüttenindustrie in zahlreichen großen Brüchen abgebaut. Die sog. Mittelharzer Eruptivgänge, die den gesamten paläozoischen Schichtenkomplex zwischen Wernigerode und Ilfeld mit N—S-Streichen durchziehen, stören die Kalkgewinnung empfindlich und müssen bei der Vorratsberechnung berücksichtigt werden. Die geologische Ausk a r t i e r u n g der steil einfallenden, mehrfach versetzten, nur 10—100 m mächtigen Granitporphyr- und Enstatit') Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 17. 4.1963 s ) Für die geologische Einführung in das Gebiet, verbunden mit gemeinsamen Geländebegehungen, bin ich den Bearbeitern des Objekts, Dipl.Geol. LUTZENS und Dipl.-Min. BRÜNING, ZU Dank verpflichtet.

porphyritgänge von wahrscheinlich rotliegendem Alter wird örtlich durch eine mehrere Meter m ä c h t i g e Schuttbedeckung erschwert. 3. Untersuchungsmethodik Auf Profillinien, die mit Bussole und F l u c h t s t a n g e n senkrecht zum erwarteten Gangstreichen eingemessen worden sind, wurden im 10-m-Abstand Bodenproben entnommen. Jeweils 3—4 Einstiche mit dem 1-m-Bohrstock im Umkreis von 1 —1,5 m vom verpflockten P u n k t bildeten eine Probe. Nach den bisherigen Erfahrungen bei der L a g e r s t ä t t e n e r k u n d u n g wurde die Probenahmetiefe auf 0,5—0,6 m festgesetzt. Festlegung der Profile

U m die A n w e n d b a r k e i t der Methode zu überprüfen, wurden zunächst 100 Proben aus 3 Testprofilen über b e k a n n t e n Gangausstrichen bei unterschiedlicher Schuttbedeckung untersucht. Für das 0,7 k m 2 große Untersuchungsgebiet waren 5 e t w a 1000 m lange Profile mit 150 m Abstand vorgesehen. Sie wurden mit 260° über N eingemessen (Abb. 1). Da die Proben der Profile 1 und 3 k a u m überhöhte Gehalte der Indikatorelemente aufwiesen, konnte auf Profil 2 verzichtet werden, u m den A r b e i t s a u f w a n d herabzusetzen. Aufbereitung der Proben, spektrographisehe Aufnahme und Auswertung

Die Bodenproben wurden im Trockenschrank bei 110 °C von der a n h a f t e n d e n Bodenfeuchtigkeit befreit und auf eine Korngröße < 0 , 1 m m mittels eines Steiligen Siebsatzes abgesiebt. Die feinste F r a k t i o n gelangte nach 3 m i n u t i g e m Homogenisieren i m Porzell anmörse zur A u f n a h m e mit dem F D - U - R a t h e n o w e r Glasspektrographen. Die Abfunkbedingungen w a r e n folgende: Kohlen T 3 ungepulfert, anodischer Gleichstromdauerbogen, Blende 11, Zwischenblende 5, Spaltbreite 9 fx,

Abb. 1. Lage der geochemischen Profile I —III Testprofile, 1 — 5 Prospektionsprofile

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

KÜHN / Geochemische Untersuchungen bei der Kalkerkundung

=£2 Nr. "1

y//y/////y3HBHbIX

nopofl, npocraparomHecH c ceBepa na ior, cpenn cpe^He-

die Untersuchungsproben ein steilerer Abfall nach der Seite der höheren Konzentrationen. D a s M a x i m u m der letztgenannten K u r v e liegt u m f a s t 10 S niedriger. Dieser Kurvenverlauf läßt bereits auf das Nichtvorhandensein größerer Anomalien schließen. Tatsächlich fanden sich im Untersuchungsgebiet, das von zwei P o r p h y r g ä n g e n begrenzt wird, wenige vereinzelte, k a u m über dem Schwellenwert liegende Nickelund K o b a l t g e h a l t e . Sie beschränkten sich ebenso wie die wenigen nachweisbaren Zinkwerte im wesentlichen auf ein welliges L e h m a b b a u g e l ä n d e im Bereich der Profile 4 und 5. Ihr Z u s t a n d e k o m m e n konnte mittels Schurfproben geklärt werden. Da im Untersuchungsgebiet keinerlei N — S streichende Anomalienbereiche a u f t r a t e n , ist von der Oberflächc

HeBOHCKHX

H3U6CTHHK0B

S tringOCephalus.

no

TpeM

OnblTHbIM npO(J>HHHM, 3a^äHHbIM B paftOHaX H3BeOTHMX BblXOROB

JKHJI,

IIOBblllieHHbie

CORepjKaHHH

Ni,

Co

H

Zn

HOKa3ajrn npiiMeHHMOCTb 3Toro MeTOAa. Pe3yjibTaTbi cbeMKH, KOTopue BeoiHCb na njiomas;» B 0,7 K M 2 Ha IOJKHOM CKjioHe B03BbiuieHH0CTH Kjiaimep XopH6epr, noKa3ajiH, ITO coHepmaHHa Ni h CO Tojibno B HeKoTopbix pa3ÖpocaHHbix nyHKTax pacnonomeHbi HeMHoro Bbirne reoxHMHqecKoro $OHa oßjiacTH, HTO CBHfleTejiBCTByeT 0 6 OTCyTCTBHH 3y3HBHbIX JKHJIbHblX IlOpOfl flO r j i y Ö M H b l 10 M .

Summary In the area of Elbingerode (Hartz Mountains) the pedological-geochemical method was used as a mapping aid in the reconnaissance for limestone, and was designed to demonstrate thin, covered intrusive veins trending in a N.-S. direction in the Middle-Devonian Stringocephalus lime by means of appropriate indicator elements. The applicability of the method was shown on three test profiles by increased nickel and cobalt values, as well as by measurable contents of zinc within the area of known vein outcrops. For the area of prospection of 0.7 km 2 at the southern slope of Kleiner Hornberg only isolated high nickel and cobalt values were obtained and hardly exceeded the geochemical subsoil. This means that up to a depth of 10 metres outcropping intrusive vein matter cannot be expected. Literatur AHRENS, L . H . : Q u a n t i t a t i v e speetrochimic analysis of silicates. — P e r g a m o n Press, L o n d o n 1954. ERDMANNSDÖRFER, O.: E r l ä u t e r u n g e n zum geologischen Meßtischblatt Elbingerode, N r . 2379, Berlin 1908. GINSBURG, 1 . 1 . : Versuch einer Ausarbeitung der theoretischen Grundlagen für die geochemische Prospektionsmethode. — Moskau 1957. GOLDSCHMIDT, V. M.: Geochemistry. — Oxford 1954. HAWKES, H . R . : Geocheniical prospecting. — ED. 1\ H . Abelson, New York, J . Wiley & sons, L o n d o n 1959. SCHINDLER, It., H . GRASSMANN & H . FUCHS: Zur Diskussion über Gesetzmäßigkeiten der Elementverteilung. — Wiss.-techn. Informationsdienst des Zentr. Geol. Inst., 2, H . 5, Berlin 1961. SCHRIEI, W . : Geologie des H a r z e s . — Wirtschaftswiss. Ges. z. S t u d i u m Niedersachsens e. V., N . F . , 49, H a n n o v e r 1954. THOMÄ, W . : Über geochemische Untersuchungen der Devonscholle a m Henneberg bei Weitisberga. — Z. angew. Geol., 9, 6, Berlin 1963.

Abb. 5. Verteilung der Elemente Ni und Co a ) im Prospektionsgebiet, b ) auf den Testprofilen über b e k a n n t e m G a n g ausstriche

Abschlußbericht über die geochemische Prospektion i m Bereich des Objekts K a t z m a n n s t a l ( B l a t t Ilmenau, N r . 5331). - V E B Geol. E r k . West, J e n a , 15. 8. 1961, unveröff. Bericht über geochemische Untersuchungen i m R a u m S p a r n b e r g ( B l a t t Hirschberg, N r . 5536). - V E B Geol. E r k . West, J e n a , 31. 3. 1962, unveröff. Bericht über geochemische Untersuchungen i m R a h m e n der K a l k e r k u n d u n g im R a u m Elbingerode, B l a t t Elbingerode, Nr. 2379. - V E B Geol. E r k . West, J e n a 1962.

Zeitschritt für angewandte Geologie (196.'!) Heft 9 2. Eisenerz-Instruktion

462

Instruktion zur Anwendung der „Klassifikation der Lagerstättenyorräte fester mineralischer Rohstoffe" auf Eisenerzlagerstätten der D D R 2. Eisenerz-Instruktion vom 25.4.1963 INHALT 1. Der Rohstoff und seine L a g e r s t ä t t e n in der D D R 2. Die Untersuchung des Rohstoffes und der Lagerstätten 3. Die Einstufung der Vorräte in die Vorratsgruppen und -klassen 4. Festlegungen für die Berechnung und Bilanzierung 5. Die volkswirtschaftliche Bedeutung der Vorräte 6. Anhang 1. Der Rohstoff und seine Lagerstätten in der DDE 1.1. 1.1.1.

Der R o h s t o f f Eisenerz Von den über 360 bekannten eisenhaltigen Mineralen besitzen nur wenige industrielle Bedeutung. 1.1.2. N a c h der mineralogischen Zusammensetzung und den vorherrschenden Eisenmineralen werden a) magnetitische Eisenerze, b) hämatitische oder Roteisenerze, c) goethitische oder Brauneisenerze, d) sideritische (karbonatische) Eisenerze und e) chloritische (silikatische) Eisenerze unterschieden. 1.1.3. Technologisch wird zwischen Eisenerzen unterschieden, die sich a) für den unmittelbaren Einsatz im Hochofen, b) nur nach entsprechender Vorbereitung für den Hochofenprozeß und c) nur für die Verarbeitung im Niederschachtofen eignen. 1.1.4. F ü r die Beurteilung des Rohstoffes sind maßgebend: a) Fe-Gehalt, b) Anteil und Zusammensetzung der Schlackenbildner, c) Gehalt an nützlichen und schädlichen Beimengungen 1 ), d) Korngrößen und Kornverwachsungen, e) Aufbereitbarkeit. 1.1.4.1. Nützliche Beimengungen (z. B. Vanadium, Mangan, Chrom, K o b a l t und Nickel) beeinflussen die Qualit ä t des Roheisens, da sie in den Stahl übergehen und in gewissen Grenzen seine Eigenschaften verbessern können. Schädliche Beimengungen (z. B . Schwefel, Arsen, Zinn, Zink, Blei und Kupfer) beeinflussen die Qualit ä t und den Verarbeitungsprozeß des Roheisens in negativer Richtung. 1.2.

Die E i s e n e r z l a g e r s t ä t t e n Eisenerzlagerstätten können einen oder mehrere Erzkörper (z. B . Eisenerzlager) besitzen. Die Eisenerzlager der D D R lassen sich nach Größe, Form, Lagerung und dem Charakter der Verteilung der maßgebenden Komponenten in mehrere Typen gruppieren, zu deren Untersuchung — nach Art und U m f a n g — ein unterschiedlicher Aufwand erforderlich ist. In der D D R werden drei Typen der Erzkörper unterschieden, die sich nach ihren Lagerungsverhältnissen jeweils in zwei Untertypen gliedern (s. Tabelle 2).

1.2.1.

Typ I Großflächige scliichtartige Erzkörper mit annähernd gleicher Mächtigkeit und relativ gleichbleibender stofflicher Zusammensetzung (Fe-Gehalt, Beimengungen, Schlackenbildner).

Zur Orientierung wird im Anhang dieser Instruktion eine kurze Übersicht über den Einfluß der schädlichen und nützlichen Komponenten gegeben (Tab. 1). Die für jede Komponente angeführten Grenzgehalte sind lediglich Richtwerte, d. h. nicht in jedem Fall gültig.

1.2.2.

T y p II Großflächige schichtartige Erzkörper wechselnder Mächtigkeit und/oder nicht gleichbleibender stofflicher Zusammensetzung, ferner kleine L a g e r des T y p s I. 1.2.3. T y p III Kleinflächige schichtartige Erzkörper wechselnder Mächtigkeit und/oder nicht gleichbleibender stofflicher Zusammensetzung, ferner komplizierte Kör. per absetziger Ausbildung (Stöcke u. ä.). 1.3. Die L a g e r einer L a g e r s t ä t t e können zu einem oder mehreren Typen gehören. I m letzten Falle werden — bei einheitlichem Bohrnetz — in den verschiedenen Lagern unterschiedliche Untersuchungsgrade (d. h. auch Vorratsklassen) erreicht. Teile eines größeren Lagers können verschiedenen Typen angehören. Die Zuordnung zum entsprechenden Erzkörpertyp ist in jedem Fall im geologischen Bericht zur Vorratsberechnung ausreichend zu begründen. 2. Die Untersuchung des Rohstoffes und der Lagerstätten

2.1.

2.1.1.

2.1.2. 2.1.3.

Die durchgeführten Untersuchungen können nur dann als ausreichend angesehen werden, wenn zuverlässige Angaben über die Menge, die Q u a l i t ä t des Rohstoffes, die hydrogeologischen und abbautechnischen Verhältnisse vorliegen, das heißt, wenn auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse eine einwandfreie Vorratsberechnung und industrielle Einschätzung der L a g e r s t ä t t e möglich ist. Die Erfüllung dieser Forderung wird a m Untersuchungsgrad der L a g e r s t ä t t e gemessen, der sich aus dem Erkundungs- und Erforschungsgrad zusammensetzt. Der E r k u n d u n g s g r a d Zum Erkundungsgrad gehören Art und U m f a n g der durchgeführten Erkundungsarbeiten, ihr spezifischer Umfang, ihre räumliche Verteilung über die Lagerstätte und die Q u a l i t ä t ihrer Durchführung, die Zuverlässigkeit der Lagerstättenbegrenzung (horizontal und vertikal), die Art der Bemusterung und die Q u a l i t ä t ihrer Durchführung sowie die exakte Dokumentation der genannten Arbeiten. Lager des T y p s I und I I a werden hauptsächlich durch Kernbohrungen erkundet; es können Vorräte aller Klassen erreicht werden. Beim L a g e r t y p I I b führen Bohrungen bei wirtschaftlich vertretbarem E r k u n d u n g s a u f w a n d in der Regel nur zu Vorräten bis zur K l a s s e C^ Zur Überführung in höhere Vorratsklassen sind meist bergmännische Arbeiten erforderlich. Beim L a g e r t y p I I I führen Bohrungen bei wirtschaftlich vertretbarem E r k u n d u n g s a u f w a n d in der Regel nur zu Vorräten der Klasse C 2 , zur Uberführung in höhere K l a s s e n werden sie daher gewöhnlich mit Hilfe bergmännischer Arbeiten erkundet, und Bohrungen haben meist nur untergeordnete Bedeutung. Die Wahl des Bohrnetzes (quadratisch, rechteckig, rhombisch, Erkundungslinien usw.) hängt v o m Charakter der Veränderlichkeit der Erzkörper ab. Die Abstände der Bohrungen und bergmännischen Auffahrungen voneinander sind v o m Lagerstättentyp und der angestrebten Vorratsklasse abhängig. Die in T a b . 3 im Anhang angegebenen Richtwerte stützen sich auf die praktische Erkundungserfahrung in der D D R und unterstellen durchschnittliche Verhältnisse. Übergänge von einem T y p zum andern und Abweichungen v o m Durchschnitt werden in

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 9

463

2. Eisenerz-Instruktion

2.1.4.

2.1.5.

2.1.6. 2.1.6.1. 2.1.6.2.

2.1.6.3.

2.1.6.4. 2.1.6.5.

2.1.7

2.2.

2.2.1.

der Praxis häufig angetroffen. Der Erkundungsgeologe ist daher verpflichtet, in jedem Falle (auch bei Übernahme der Richtwerte) nachzuweisen, daß die von ihm gewählten Erkundungsabstände optimal sind. Der Kerngewinn im Erzkörper m u ß mindestens 8 0 % betragen. Bei einem Kerngewinn im Erz von 60 bis 8 0 % können die Bohrungen nur dann zur Vorratsberechnung herangezogen werden, wenn durch geophysikalische Bohrlochmessungen einwandfreie Daten f ü r die Mächtigkeit vorliegen und sich in der Mächtigkeit keine zu beachtenden Gehaltsschwankungen andeuten. Die Qualität k a n n dann nach dem vorhandenen K e r n auf diese Teile der Mächtigkeit extrapoliert werden. Bohrungen mit einem Kerngewinn von weniger als 6 0 % können derzeit — wenn die Geophysik keine qualitativen Daten liefert — zur Berechnung von Vorräten nicht herangezogen werden. H a b e n mehrere benachbarte Bohrungen einen unzureichenden Kerngewinn gem. 2.1.4., so können nach den tatsächlich vorliegenden Unterlagen Mindestvorräte der Klasse C2 (des Teilkerns) gesondert berechnet werden, wenn der vorliegende Teilkern bereits den Bilanzcharakter des Erzes nachweist. In neuen Lagerstätten werden diese Vorräte nicht bestätigt, sondern nur zur Kenntnis genommen. Zur Bemusterung gehören Probenahme, Probenvorbereitung, Probenuntersuchung und Kontrolle der Ergebnisse. Jedes angetroffene Erzlager(-körper) ist getrennt zu bemustern. Die Proben aus Bohrkernen müssen aus der Vollen Mächtigkeit des Lagers entnommen werden. Bei wechselnder Zusammensetzung in der Mächtigkeit ist der Kern zur Untersuchung so aufzugliedern, daß zusammenhängende einzelne, stofflich möglichst einheitliche Sektionen entstehen, deren Probegut gesondert zu analysieren ist. Dabei ist zu beachten, daß die Sektionen lückenlos die ganze Mächtigkeit erfassen. Probenintervalle kürzer als 0,8 m sind nur in seltenen Fällen ökonomisch vertretbar. Die (willkürliche) Übertragung der Untersuchungsergebnisse eines Handstückes (Punktprobe) auf ein bestimmtes Intervall ist unzulässig f ü r die Bestimm u n g von Durchschnittswerten. Die Bemusterung der durch bergmännische Arbeiten aufgeschlossenen Lagerstättenteile erfolgt a m zweckmäßigsten durch Schlitzproben, die das Erzlager in seiner ganzen Mächtigkeit erfassen. W u r d e die Mächtigkeit des Lagers durch die Auffahrung nicht vollständig aufgeschlossen, ist durch kombinierte Probenahme (z. B. Schlitz und Bohrung) der ganze Erzkörper zu erfassen. Als Richtwerte f ü r die Abstände der Probenahmep u n k t e gelten bis auf weiteres die Entfernungen aus Tab. 4 (vgl. Anhang). Die anzuwendende Methode der Probenahme ist auf die Eigenart der Lagerstätte, die erforderliche Genauigkeit und wirtschaftliche Gesichtspunkte abzustimmen. F ü r die ordnungsgemäße D u r c h f ü h r u n g der Bemusterung und die sachliche Richtigkeit der dokumentierten Daten t r ä g t der Unterzeichner der geologischen Dokumente die volle Verantwortung. Der E r f o r s c h u n g s g r a d Zum Erforschungsgrad gehören Untersuchungen der Rohstoffqualität, der technologischen Eigenschaften des Rohstoffes und der bergtechnischen Verhältnisse (einschließlich Hydrogeologie), die geologische Analyse aller Erkundungsergebnisse, die Erforschung der Lagerstättengenese u n d die Ermittlung jener Faktoren, welche die Erzbildung begünstigen und seine Verbreitung kontrollieren. Rohstoffliche Untersuchungen Das Probenmaterial ist chemisch und physikalisch so zu untersuchen, daß eine eindeutige und den Forderungen der Industrie entsprechende quali-

2.2.1.1.

2.2.1.2. 2.2.1.3. 2.2.2.

2.2.3.

2.2.4.

2.2.5.

2.2.5.1.

2.2.5.2.

tative und technologische Kennzeichnung des Rohstoffes möglich ist. Für die chemische Analyse des Probenmaterials gelten folgende allgemeine Festlegungen: a) Für jede Einzelprobe ist die B e s t i m m u n g des FeGehaltes durchzuführen; b) alle übrigen Komponenten können aus Gruppenproben mit maximal fünf, ordnungsgemäß gemischten Einzelproben bestimmt werden; c) in schwerspatführenden Erzkörpern ist B a S 0 4 ebenfalls in jeder Einzelprobe zu bestimmen. Die Zuverlässigkeit der Analysenergebnisse ist durch Kontrollanalysen zu bestätigen. Die Durchführung der Analysenkontrolle und die Auswertung der Kontrollergebnisse h a t nach der Anweisung der ZVK zu erfolgen. Die Bestimmung derRohstoffdichte muß vorhandene Wechselhaftigkeit der Zusammensetzung des Rohstoffes berücksichtigen. Die zuverlässigste Bestimmungsmethode besteht im Abbau eines bestimmten Volumens anstehenden Erzes und seiner Wägung. Die Dichtebestimmung an Bohrkernen ist nur dann zulässig, wenn der Bohrkern durch die Bohrmethode nicht verfälscht wurde. Die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes erfolgt a m zweckmäßigsten gemeinsam mit der Dichtebestimmung. Auf detaillierte Untersuchungen k a n n verzichtet werden, wenn die Feuchtigkeitsgehalte f ü r die Verarbeitung praktisch bedeutungslos sind. Mineralogische und petrographische Untersuchungen müssen vor allem Angaben über Korngrößen, die auftretenden Erzkomponenten und deren Verwachsungen liefern. I m Laufe der E r k u n d u n g sind die hydrogeologischen und bergtechnischen Bedingungen f ü r einen zukünftigen Abbau zu klären. Ihre Kenntnis ist von größter Bedeutung f ü r die Projektierung. Vorratsberechnungen, in denen diese Verhältnisse nicht beschrieben werden, können in der Regel nicht bestätigt werden. Zur hydrogeologischen Kennzeichnung der Lagers t ä t t e gehören: a) Hydrographie der nächsten Umgebung der Lagerstätte, b) Verkarstungen und Schlottenbildungen, c) wasserführende Horizonte, d) wasserführende Störungen und Zerrüttungszonen, e) Beobachtung und Messung der Wasserzuflüsse in den Grubenbauen, f j stattgefundene Wassereinbrüche in fördernde Gruben und ihre Ursachen, g) in alten (abgeworfenen) Grubenbauen zusitzende Wässer. Zur Charakterisierung der bergtechnischen Verhältnisse gehören: a) physikalische Eigenschaften des Erzes und des Nebengesteins, wie Standfestigkeit, Härte, Bohrfähigkeit, Klüftigkeit, Scliüttungskoeffizienten u. a., b) Hinweise und Vorschläge f ü r den Abbau, c) Hinweise und Vorschläge zur günstigsten Abbauf ü h r u n g auf Grund der Qualitätsverteilung des Rohstoffes in der Lagerstätte.

8. Die Einstufung der Vorräte in die Vorratsgruppen und -klassen

Die Einstufung der Vorräte erfolgt nach den Bestimmungen der „Klassifikation der Lagerstättenvorräte fester mineralischer Rohstoffe der D D R " vom 31. 1. 1962. Sie ist f ü r Lagerstättenvorräte an Eisenerzen wie folgt anzuwenden: 3.1. 3.1.1.

E i n s t u f u n g in V o r r a t s g r u p p e n Die Einstufung der ermittelten Vorräte in Bilanzbzw. Außerbilanzvorräte erfolgt auf Grund techniscli-ökonomisch begründeter Konditionen, die von der Staatlichen Plankommission bzw. der von ihr beauftragten Institution bestätigt sein müssen. Vorratsberechnungen ohne Abschrift bestätigter

Zeitschrift für angewandt« Geologie (1963) Heft 9 2. E i s e n e r z - I n s t r u k t i o n

464 K o n d i t i o n e n k ö n n e n v o n der Z V K n i c h t b e s t ä t i g t werden. 3.1.2. V o r r ä t e , bei d e n e n die K o n d i t i o n e n erfüllt sind, w e r d e n als B i l a n z v o r r ä t e eingestuft. V o r r ä t e , bei denen die K o n d i t i o n e n nicht erfüllt sind, die a b e r als z u k ü n f t i g e s O b j e k t einer N u t z u n g b e t r a c h t e t w e r d e n k ö n n e n , werden als A u ß e r b i l a n z v o r r ä t e eing e s t u f t . Mineralvorräte, deren K e n n w e r t e u n t e r der u n t e r e n Berechnungsgrenze f ü r A u ß e r b i l a n z v o r r ä t e liegen, werden in den V o r r a t s b e r e c h n u n g e n nicht erfaßt. 3.1.3. Prognostische V o r r ä t e gemäß § 4 der 2. Vorratsklassifikation werden f ü r größere geologische Einheiten, deren Eisenerz-Höffigkeit e r k a n n t ist, berechnet. 3.1.3.1. Zur U n t e r g r u p p e Delta-1 gehören V o r r ä t e solcher Gebiete, die auf G r u n d regionaler Untersuchungsergebnisse m i t bereits e r k u n d e t e n Flächen verglichen werden k ö n n e n u n d in denen der Rohstoff m i n d e s t e n s in einem P u n k t e nachgewiesen wurde, d. h., f ü r die prognostische V o r r ä t e m i t Hilfe der Methode der Analogie b e r e c h n e t w e r d e n k ö n n e n . 3.1.3.2. Zur U n t e r g r u p p e Delta-2 gehören V o r r ä t e in solchen Gebieten, f ü r die die A n w e n d u n g der Methode der Analogie wegen fehlender U n t e r l a g e n nicht möglich ist u n d die V e r b r e i t u n g des Rohstoffes lediglich auf G r u n d allgemeiner regional-geologischer, stratigraphisch-fazieller, geophysikalischer u. a. U n t e r lagen a n g e n o m m e n wird. 3.2.

E i n s t u f u n g in die V o r r a t s k l a s s e n Die E i n s t u f u n g der V o r r ä t e in die Vorratsklassen erfolgt n a c h d e m U n t e r s u c h u n g s g r a d . Dabei müssen alle i m § 5 der 2. Vorratsklassifikation fester mineralischer Rohstoffe an die jeweiligen Klassen gestellten Bedingungen erfüllt sein. F ü r Eisenerze werden diese Bedingungen wie folgt präzisiert:

3.2.1. K l a s s e A (a) 3.2.1.1. Der betreffende L a g e r s t ä t t e n t e i l (Block) w u r d e n a c h den in T a b . 3 angegebenen R i c h t w e r t e n bzw. in f ü r die Klasse A ausreichenden A b s t ä n d e n e r k u n d e t u n d der Rohstoff u n t e r s u c h t . Die erhaltenen E r k u n d u n g s d a t e n w u r d e n lückenlos ausgewertet. 3.2.1.2. Beim L a g e r t y p l i l a k ö n n e n V o r r ä t e der Klasse A n u r d u r c h bergmännische Arbeiten, v o m T y p M b in der Regel ü b e r h a u p t nicht nachgewiesen werden. Die Blöcke müssen an mindestens drei Seiten aufgeschlossen u n d u n t e r s u c h t sein, das Verhalten der E r z f ü h r u n g in Aufschlußlücken (nichtaufgefahrene Seite des Blockes) darf keine Zweifel h e r v o r r u f e n . 3.2.1.3. Auf G r u n d der vorliegenden Untersuchungsergebnisse sind der K o n d i t i o n nicht entsprechende Qualit ä t e n u n d Mächtigkeiten i n n e r h a l b des Berechnungsblockes (für Bilanzvorräte) nicht zu erwarten. 3.2.1.4. Geologischer Bau, Faziesveränderungen, tektonische S t ö r u n g e n , hydrogeologische u n d bergtechnische Verhältnisse sowie Bereiche m i t zu e r w a r t e n d e n bergtechnischen Schwierigkeiten müssen b e k a n n t sein. 3.2.1.5. Bei d u r c h B o h r u n g e n e r k u n d e t e n V o r r ä t e n liegt der Block im inneren L a g e r s t ä t t e n u m r i ß . 3.2.2. K l a s s e B (b) 3.2.2.1. Der betreffende L a g e r s t ä t t e n t e i l (Block) w u r d e nach den in T a b . 3 angegebenen R i c h t w e r t e n bzw. in f ü r die Klasse B ausreichenden A b s t ä n d e n e r k u n d e t u n d der Rohstoff u n t e r s u c h t . Die erhaltenen E r k u n d u n g s d a t e n w u r d e n lückenlos ausgewertet. 3.2.2.2. Beim L a g e r s t ä t t e n t y p l i l a u n d M b k ö n n e n Vorr ä t e der Klasse B n u r d u r c h bergmännische Arbeiten nachgewiesen werden. Die Blöcke müssen an mindestens zwei Seiten aufgeschlossen u n d u n t e r s u c h t u n d das V e r h a l t e n der E r z f ü h r u n g in A u f schlußlücken b e g r ü n d e t zu folgern sein. 3.2.2.3. I m Vorratsblock müssen die wichtigsten Besonderheiten des geologischen Baus, fazieller V e r ä n d e r u n gen u n d der T e k t o n i k geklärt sein. Die U n t e r suchungsergebnisse müssen eine eindeutige Beurteilung der V o r r ä t e ermöglichen.

3.2.2.4. D u r c h B o h r u n g e n e r k u n d e t e V o r r ä t e liegen in der Regel im inneren L a g e r s t ä t t e n u m r i ß . I n besonders zu b e g r ü n d e n d e n Fällen (naher Sicherheitspfeiler, nachgewiesene Störung) k a n n bei a u s h a l t e n d e r Qualit ä t u n d Mächtigkeit des Rohstoffes ein Grenzstreifen bis z u m halben E r k u n d u n g s a b s t a n d in die gleiche Klasse einbezogen werden. 3.2.3. K l a s s e Cx (c^ 3.2.3.1. Der betreffende L a g e r s t ä t t e n t e i l (Block) w u r d e n a c h den in T a b . 3 angegebenen R i c h t w e r t e n bzw. in den f ü r die Klasse Cj ausreichenden A b s t ä n d e n e r k u n d e t u n d der Rohstoff u n t e r s u c h t . Die E r k u n d u n g s d a t e n w u r d e n lückenlos ausgewertet. 3.2.3.2. Beim L a g e r s t ä t t e n t y p I I I k ö n n e n V o r r ä t e der Klasse Cj bei v e r t r e t b a r e m E r k u n d u n g s a u f w a n d in der Regel n u r d u r c h b e r g m ä n n i s c h e A r b e i t e n n a c h gewiesen werden. Die Blöcke müssen m i n d e s t e n s a n einer Seite aufgeschlossen u n d b e m u s t e r t sein. 3.2.3.3. Aus den U n t e r s u c h u n g s a r b e i t e n m u ß das V e r h a l t e n der P a r a m e t e r u n d wichtigsten E i g e n s c h a f t e n der V o r r ä t e b e g r ü n d e t gefolgert werden k ö n n e n . Die H a u p t s c h w i e r i g k e i t e n eines z u k ü n f t i g e n A b b a u s müssen eingeschätzt werden k ö n n e n . 3.2.3.4. I n U b e r e i n s t i m m u n g m i t § 8.2 der Klassifikation k ö n n e n bei e n t s p r e c h e n d e n geologischen V e r h ä l t nissen im Anschluß a n Vorratsblöcke der Klassen A u n d B V o r r ä t e der Klasse Cx bis auf die H ä l f t e der f ü r diese Klasse festgelegten E r k u n d u n g s a b s t ä n d e extrapoliert werden. Sie liegen in diesen Fällen im Grenzstreifen zwischen dem inneren u n d ä u ß e r e n U m r i ß der L a g e r s t ä t t e . 3.2.3.5. Der äußere U m r i ß wird n a c h den Ergebnissen der auf d e m inneren U m r i ß liegenden E r k u n d u n g s aufschlüsse d u r c h P r o f i l k o n s t r u k t i o n oder a n d e r e Methoden der E x t r a p o l a t i o n gezogen. Bei f o r m a l e n V e r f a h r e n darf der halbe A b s t a n d f ü r die Klasse Cj nicht ü b e r s c h r i t t e n werden. 3.2.4. K l a s s e C 2 (c2) 3.2.4.1. Der betreffende L a g e r s t ä t t e n t e i l (Block) w u r d e n a c h den in T a b . 3 angegebenen R i c h t w e r t e n bzw. in f ü r die Klasse C 2 ausreichenden A b s t ä n d e n e r k u n d e t u n d der Rohstoff in E i n z e l p u n k t e n b e m u s t e r t bzw. w u r d e n zu b e n a c h b a r t e n Blöcken analoge V e r h ä l t nisse u n t e r s t e l l t . Die E r k u n d u n g s d a t e n w u r d e n lücken los ausgewertet. 3.2.4.2. Aus den E r k u n d u n g s e r g e b n i s s e n m u ß hervorgehen, d a ß sich die geologischen Verhältnisse u n d die R o h stoffeigenschaften nicht grundlegend v o n analogen, eingehend u n t e r s u c h t e n V o r r ä t e n unterscheiden. W e n n bei relativ wenigen E r k u n d u n g s d a t e n die erm i t t e l t e n Gehalte n a h e a m industriellen Minimalgehalt liegen, w e r d e n die G e h a l t e u n d die geologischen Verhältnisse in anliegenden Blöcken hinzugezogen, u m über die E i n g r u p p i e r u n g der V o r r ä t e in Bilanzoder A u ß e r b i l a n z v o r r ä t e zu entscheiden. 3.2.4.3. V e r l ä u f t die Blockgrenze eines e r k u n d e t e n C 2 Blockes in der N ä h e einer nachgewiesenen t e k t o nischen S t ö r u n g b e k a n n t e n Verlaufs oder einer a n d e r e n den A b b a u b e g r e n z e n d e n Linie k a n n die Zwischenfläche bei e n t s p r e c h e n d e n geologischen V o r a u s s e t z u n g e n d e m b e t r e f f e n d e n C 2 -Block hinzug e f ü g t werden, w e n n die E r t f e r n u n g zwischen beiden die H ä l f t e der C 2 - E r k u n d u n g s a b s t ä n d e n i c h t ü b e r schreitet. 3.2.4.4. I n U b e r e i n s t i m m u n g m i t § 8.2 der Klassifikation sind bei e n t s p r e c h e n d e n geologischen Verhältnissen im Anschluß an V o r r ä t e der Klassen A bis C l Vorr ä t e der Klasse C 2 bis z u m halben C 2 - E r k u n d u n g s a b s t a n d zu extrapolieren. Sie liegen in diesen Fällen i m Grenzstreifen zwischen dem inneren u n d äußeren U m r i ß der L a g e r s t ä t t e . 3.2.4.5. Der äußere U m r i ß wird n a c h den Ergebnissen der E r k u n d u n g s a u f s c h l ü s s e auf dem inneren U m r i ß durch P r o f i l k o n s t r u k t i o n oder andere M e t h o d e n der E x t r a p o l a t i o n gezogen. Bei f o r m a l e n E n t s c h e i d u n gen darf der halbe A b s t a n d f ü r die Klasse C 2 n i c h t überschritten werden.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Hell 9

465

2. E i s e n e r z - I n s t r u k t i o n i. Festlegungen für die Berechnung und Bilanzierung von Vorräten

5. Die volkswirtschaftliche Bedeutung der Vorräte

4.1.

5.1.

Eisenerze sind g e t r e n n t n a c h R o h s t o f f s o r t e n auszuweisen. Die Gliederung erfolgt n a c h der W E - Z a h l 2 ) u n d d e m Fe-Gehalt. Die ZlMMEEsche W e r t - ( W E ) Zahl gibt — n a c h der chemischen Analyse — das Verhältnis an, das zwischen den N u t z k o m p o n e n t e n F e + Mn u n d den Schlackenbildnern bei einer vorgesehenen Schlackenkennziiler v o n CaO + MgO

Die im K a p i t e l V der 2. Vorratsklassifikation fester mineralischer Rohstoll'e formulierte v o l k s w i r t s c h a f t liche B e d e u t u n g der einzelnen V o r r a t s k l a s s e n u n d ihrer G e s a m t h e i t wird f ü r E i s e n e r z l a g e r s t ä t t e n d u r c h spezielle I n s t r u k t i o n e n u n d W e i s u n g e n der S t a a t lichen Plankommission geregelt. F ü r E n t s c h e i d u n g e n , die d u r c h diese Weisungen nicht b e r ü h r t werden, sind die e n t s p r e c h e n d e n Festlegungen der Vorratsklassifikation m a ß g e b e n d .

5.2.

SiO a + A1 2 0 3 = e r r e c h n e t sich n a c h der

4.2.

4.3.1.

4.3.2.

4.5. 4.6.

4.7.

b e s t e h t . Die W e r t z a h l Formel: _ Fe + 0,5 Mn ' * E —~ 2 (Si0 2 + A ) 2 0 3 - CaO - MgO) + 0,725 B a S 0 4 i + 1ÖÖ Sind in den E r z e n V e r b i n d u n g e n v o n T i t a n , N a t r i u m u n d K a l i u m v o r h a n d e n , so müssen deren Gehalte bei der V e r a r b e i t u n g berücksichtigt werden, da sie einen wesentlichen Einfluß auf die S c h l a c k e n f ü h r u n g haben. Falls die K o n d i t i o n e n keine a n d e r s l a u t e n d e n Grenzw e r t e vorschreiben, sind als B i l a n z v o r r ä t e zu f ü h r e n : a) W E ä 20 u n d Fe-Gehalt ^ 2 0 % b) W E ^ 20 u n d Fe-Gehalt ^ 2 0 % , a b e r nicht ' < 15% c) W E ^ 20 a b e r nicht < 10 u n d Fe-Gehalt ^ 2 0 % . Die B e r e c h n u n g der V o r r ä t e m u ß auf Rissen solchen M a ß s t a b e s erfolgen, d a ß b e n a c h b a r t e Aufschlüsse m i n d e s t e n s 3—5 cm v o n e i n a n d e r e n t f e r n t liegen, a b e r n i c h t kleiner als 1 : 5000 oder 1 : 10000. Kleinere M a ß s t ä b e b e d ü r f e n der ausdrücklichen Z u s t i m m u n g der Z V K . Die in der D D R z. Z. u n t e r s u c h t e n L a g e r s t ä t t e n liegen in technisch erreichbaren Teufen. Sollten in Z u k u n f t tieferliegende L a g e r s t ä t t e n a n g e t r o f f e n werden, ist ihre B i l a n z w ü r d i g k e i t in j e d e m Einzelfalle zu ü b e r p r ü f e n . Allgemein wird festgelegt, d a ß Vorr ä t e bis zu einer Teufe v o n 1200 m als B i l a n z v o r r ä t e u n d v o n 1200—1500 m als A u ß e r b i l a n z v o r r ä t e gef ü h r t werden. L a g e r s t ä t t e n oder ihre Teile, welche in noch größere T e u f e n h i n a b s e t z e n , w e r d e n in die V o r r a t s b e r e c h n u n g e n i m allgemeinen n i c h t einbezogen. I n fraglichen Fällen entscheidet die ZVK. E i s e n e r z v o r r ä t e werden e n t s p r e c h e n d den „ R i c h t linien der Z V K ü b e r F o r m u n d I n h a l t v o n V o r r a t s b e r e c h n u n g e n " in k t ausgewiesen. V o r r a t e in b e f r i s t e t e n Sicherheitspfeilern werden ber e c h n e t u n d in der e n t s p r e c h e n d e n V o r r a t s g r u p p e u n d -klasse gesondert ausgewiesen. V o r r ä t e in sog. ewigen Sicherheitspfeilern werden ber e c h n e t u n d der Z V K m i t g e t e i l t ; jedoch nicht bilanziert. F ü r ewige Sicherheitspfeiler müssen Abschrift e n der e n t s p r e c h e n d e n V e r f ü g u n g e n vorgelegt werden. I n den „ R i c h t l i n i e n der Z V K über F o r m u n d I n h a l t v o n V o r r a t s b e r e c h n u n g e n " wird eine industrielle E i n s c h ä t z u n g n e u e r k u n d e t e r u n d in A b b a u stehender L a g e r s t ä t t e n (Feldesteile) gefordert. Sie u m f a ß t u. a. folgende A n g a b e n : Vorgesehene u n d optimale J a h r e s f ö r d e r u n g , erw a r t e t e L e b e n s d a u e r des Betriebes, U m f a n g der vorgesehenen G r u n d - u n d Nachfolgeinvestitionen, ihre Amortisationszeit, Selbstkosten je t Erz u n d je t Metallinhalt, Vergleich dieser Selbstkosten m i t analogen Betrieben bzw. d e m D u r c h s c h n i t t des Industriezweiges, e r w a r t e t e A b b a u v e r l u s t e , erwartete V e r d ü n n u n g des a n s t e h e n d e n Erzes, w i r t s c h a f t liche A u s w i r k u n g e n v o n Bergschäden u n d G r u n d wasserabsenkungen. Diese D a t e n sind d u r c h den e r k u n d e n d e n Betrieb nötigenfalls bei der z u s t ä n d i g e n V V B oder einem P r o j e k t i e r u n g s b ü r o einzuholen.

2 ) Die Wertzahl ist kein „Werf'maß im üblichen Sinne, sondern eine metallurgische Kennziffer: a) W e < Fe-Gehalt (saures Erz; die W e gibt in diesem Falle den Fe-Gehalt an, der sich nach Zugabe der entspr. kalkigen Zuschläge einstellt. b) W e = Fe-Gehalt (selbstgängiges Erz). c) W e > Fe-Gehalt (basisches Erz).

ZENTRALE VORRATSKOMMISSION MINERALISCHE

FÜR

ROHSTOFFE DER

DDR

Der Vorsitzende Stammberger T a b . 1. Ü b e r s i c h t ü b e r den Einfluß der schädlichen u n d nützlichen K o m p o n e n t e n der Eisenerze auf die Q u a l i t ä t u n d den V e r a r b e i t u n g s p r o z e ß des Roheisens Komponente

Einfluß auf Qualität und Verarbeitungsprozeß

Richtwert für den Gehalt im Roherz

Erschwert die Roheisenerzeugung, da mit größeren Schlackenmengen und höherer Basizität gearbeitet werden muß. Außerdem sind kostspielige Entschwefelungsverfahren außerhalb des Ofens notwendig. Er kann bei der Stahlherstellung nur mit großen Schwierigkeiten entfernt werden. Der Stahl wird dadurch rotbrüchig, so daß die Weiterverarbeitung durch spanlose Verformung sehr schwierig wird (s. auch BaSO,).

1% S für eine optimale Verhüttung im Hoch- oder Niederschachtofen

Geht bei der Verhüttung fast vollständig in das Roheisen über, Zur Zeit bei der Stahlherstellung fast nicht zu entfernen. As führt zur Kaltbrüchigkeit und verschlechtert die Schweißbarkeit. Bereits 0,1% As im Stahl wirkt sich äußerst schädlich aus.

0,1% des FeGehaltes an As

Löst sich im Roheisen und geht in den Stahl über; es erhöht die Sprödigkeit des Stahles.

0,05% des FeGehaltes an Sn

Verdampft im unteren Teil des Hochofenschachtes bei Verhüttung Znhaltiger Erze und kondensiert in den höher gelegenen Zonen wieder. Der Zn-Dampf dringt in die Fugen des Mauerwerkes ein und zerstört es. Das kondensierende Zink setzt sich als ZnO ab und wirkt zerstörend auf das Steinmaterial und fördert die Ansatzbildung im Ofen. Außerdem ruft das metallische Zink im Gichtstaub Selbstentzündung hervor.

0,3% des FeGehaltes an Zn

Blei

Sammelt sich im Hochofen unter dem Roheisen an und kann durch Zerstören der Gestellausmauerung durchbrechen, so daß der Ofen außer Betrieb gesetzt wird. Höhere Bleigehalte verlangen besondere Einrichtungen zum Ablassen, z. B. einen Bleiabstrich unter dem Roheisenabstrich.

0,1% Pb

Kupfer

Ist für viele Stahlsorten unerwünscht und schädlich bei höheren Gehalten, wenn keine Entkupferung des Roherzes vor der Verarbeitung erfolgt.

0,2% des FeGehaltes an Cu

Zinn

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

466

2. Eisenerz-Instruktion

(Fortsetzung Tab. 1)

BaSOa

Mangan

g, Chrom to da w

a

Kobalt, Nickel

Richtwert für den Gehalt im Roherz

Einfluß auf Qualität und Verarbeitungsprozeß

Komponente Phosphor

Tab. 2 Die Erzkörpertypen

Geht bei der Verhüttung zu 95% in das Roheisen über und wird etwa im. selben Verhältnis angereichert wie das Eisen. Kann sich sowohl schädlich als auch nützlich auf die Stahlqualität auswirken. Eisenerze mit geringem P-Gehalt werden bei der Thomasroheisenherstellung aus wirtschaftlichen Gründen möglichst nicht eingesetzt, da sonst phosphorhaltige Minerale besonders zugesetzt werden müssen. Zu hohe P-Gehalte im Stahl (0,05%) führen zur Erhöhung der Festigkeit und Streckgrenze sowie zur Verschlechterung der Zähigkeitswerte (Kaltbrüchigkeit). Bei Edelstahlen erfolgt Anlaßversprödung durch hohen Phosphoranteil. Bei Stahl für spanabhebende Verformung und bei Gußeisen mit guter Fließbarkeit (Kunstguß) sind höhere Phosphorgehalte notwendig.

2% des Fe-Gehaltes (für Erzeugung von Thomasroheisen) 0,15% des FeGehaltes (für Erzeugung von Spiegeleisen und Ferro-Mangan) an P

Führt zur Erhöhung der Schlackenviskosität und damit zur Erhöhung des metallischen Eisenverlustes mit der Schlacke. Im übrigen siehe unter Schwefel.

Bei Verwachsungen des Erzes mit BaSO, soll der Gesamt-Schwefel« Gehalt des Erzes nicht mehr als 1% des FeGehaltes betragen

tektonisch nicht oder geringfügig gestört, ruhige Lagerungsverhältnisse -

tektonisch gestört, stark verfaltet, komplizierte Lagerungsverhältnisse

Große schichtartige Lager mit annähernd gleicher Mächtigkeit und stofflicher Zusammensetzung

Ia

Ib

Große schichtartige Lager mit wechselnder Mächtigkeit und / oder stofflicher Zusammensetzung; kleine schichtartige Lager des Typs I

IIa

IIb

Kleine schichtartige Lager mit wechselnden Mächtigkeiten und/ oder stofflicher Zusammensetzung 1 ); und stockartige Körper unregelmäßiger Form und absetziger Ausbildung

lila

Illb

Ausbildung des Erzkörpers ^ ^ ^

Roherze mit Gehalten über 1% Mn werden als Manganträger angesehen. Bei der Erzeugung von Roheisen geht Mn je nach Ofenführung zu 3 0 - 6 0 % in das Roheisen über; ein möglichst konstanter Mangangehalt ist anzustreben.

1,3% Mn (für die Erzeugung von Thomasroheisen) 3% Mn für die Erzeugung von Stahleisen

Geht bei der Verhüttung zu 90% in das Roheisen über. Höhere Chromgehalte im Roheisen sind nur erwünscht bei naturlegiertem Gießereiroheisen. Für Stahleisenherstellung sind Cr- Gehalte nachteilig, da der Stahlherstellungsprozeß erschwert wird.

0,15% des FeGehaltes an Cr

Gehen bei der Verhüttung zu 90% in das Roheisen über und veredeln den Stahl. Bei höheren Gehalten an Co und Ni ist die Technologie der Verarbeitung des Roherzes zu ändern. Höhere Co- und Ni-Gehalte im Roherz wirken sich bei der Herstellung von Kohlenstoffstählen schädlich aus.

0,15% des FeGehaltes an Co und Ni

Art der Erkundungsarbeiten

A

Tab. 4. Richtwerte für die Probenabstände in bergmännischen Rauen

Tab. 5.

B

Maximal

Komponente

zulässige Abweichungen analysen Gehalt im Erz [%]

Phosphor über „ „ „ Schwefel

bis 0,1 „ 0,5 „ 1,0 „ 2,0 0,03 0,05 0,10 0,20

von 1 „ 2 „ 5 „ 10 Gesamteisen

bis „ „ „ „

0,1 0,5 1,0 2,0

1 2 5 10 25

bei

Eisenerz-

zulässige Differenz [%] 0,003 0,02 0,04 0,06 0,1 0,004 0,008 0,012 0,024 0,05 0,08 0,10 0,20 0,35

bis 50 über 50

0,2 0,3

bis 10 30 über 30

0,20 0,30 0,40

3 bis 4 „ 6' „ 8 „

4 a 8 10

0,13 0,14 0,17 0,20

von „ „ „

c,

cs

CaO

0,10-0,50 0,50-2,00 2,00-5,00

0,05 0,10 0,15

MgO

0 , 1 0 - 1,00 1,00- 3,00 3 , 0 0 - 5,00 5,00-10,00 über 10,00

0,07 0,15 0,18 0,20 0,25

SiOa

0,20- 0,50 0 , 5 0 - 2,00 2,00- 5,00 5,00-10,00 10,00-20,00 über 20,00

0,03 0,06 0,10 0,15 0,20 0,50

200

400

800

1600

Bohrungen

100

200

400

800

IIa

Bohrungen

100

200

400

800

IIb

Bohrungen Bergm. Arbeiten

_

—

100

200

200 400

400 800

_

_

50

100

Bohrungen Bergm. Arbeiten

20-50 20-30 10-20

Mangan(II)-Oxyd

Bohrungen

Illb

max. Abstand in m

I II III

Eisen(II)-Oxyd

Ib

Bohrungen Bergm. Arbeiten

Lagerstättentyp

Aluminiumoxyd

Ia

III a

LagerungsVerhältnisse

*) Gangartige Erzkörper werden wie schichtartige oder komplizierte Körper nach ihrer Ausbildung (Mächtigkeit und Absetzigkeit) und Tektonik' behandelt und einem der vorgenannten Typen zugeordnet.

Tab. 3. Richtwerte für den Abstand der Erkundungsarbeiten Typ

^ ^ ^

-

200

-

_

_

-

50

100

200 400 100 200

Zeitschritt für angewandte Geologie (1963) Helt 9

Autorenkollektiv / Auch die Geologie muß rechnen

467

Auch die Geologie muß rechnen1) (Die L a g e r s t ä t t e n - E r k u n d u n g s m e t h o d e n müssen vervollkommnet werden) K . SATPAJEW, W . KREJTER & W . KOSERENKO,

Die Vervollkommnung bereits eingeführter und das Suchen nach neuen, wirksameren Methoden zur Erk u n d u n g mineralischer Rohstoffe u n d zur komplexen N u t z u n g der Naturschätze gehören zu den wichtigsten wissenschaftlich-technischen Problemen. Das k o m m t auch im P r o g r a m m unserer Partei zum Ausdruck. Die E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe k a n n in folgende G r u n d e t a p p e n eingeteilt werden: Prognose, Aufsuchen, Vorerkundung, Exploitationserkundung und geologische Betreuung der in Betrieb befindlichen Bergwerke. J e d e dieser E t a p p e n u m f a ß t ihrerseits einen Komplex von Untersuchungen. Zum Beispiel sind f ü r eine zuverlässige Prognose erforderlich: vollwertige geologische und metallogenetische K a r t e n , geochemische, mctallometrische und geophysikalische Daten sowie andere Untersuchungen. Die geologischen H a u p t faktoren, die die Prozesse der Bildung und Verteilung der Lagerstätten innerhalb eines untersuchten Bezirks bedingen, werden n u r auf Grund einer eingehenden Analyse aller dieser Materialien ermittelt. Als Ergebnis werden auf der prognostischen K a r t e diejenigen Bezirke ausgeschieden, in denen vordringliche Sucharbeit e n d u r c h z u f ü h r e n sind. Die Schlußfolgerungen und E m p f e h l u n g e n zur geologischen Prognose müssen unbedingt auf der Analyse und Verallgemeinerung konkreter F a k t e n und nicht etwa auf spekulative, ausgedachte Hypothesen aufbauen. Das lehren uns die E r f a h r u n g e n der sowjetischen Gelehrten bei der Zusammenstellung metallogenetischer prognostischer K a r t e n . Mit Hilfe solcher K a r t e n war es möglich, H u n d e r t e neue Buntmetall- u n d Eisenvererzungen sowie Erze seltener Metalle zu entdecken. Diese K a r t e n f a n d e n breite Anerkennung bei den praktisch tätigen Geologen. Bei der Zusammenstellung solcher K a r t e n geht es nicht immer glatt v o n s t a t t e n . Das Ergebnis ist, daß n u r ein geringer Teil von den geologischen E r k u n d u n g s betrieben b e n u t z t wird. Uns fehlt noch die notwendige P l a n m ä ß i g k e i t in der Zusammenstellung prognostischer K a r t e n . Es fehlt auch die erforderliche Abstimm u n g zwischen den verschiedenen Organisationen, die auf diesem Gebiet arbeiten. Solche K a r t e n sind oft von ihrer natürlichen Grundlage, den geologischen und geophysikalischen K a r t e n , losgelöst. Bei der D u r c h f ü h r u n g von Sucharbeiten werden derzeit die Methoden der metallometrischen • Schnellb e m u s t e r u n g vielerorts eingeführt. Gewöhnlich l ä u f t sie parallel m i t der geologischen Kartierung großer Flächen. In verschiedenen Fällen wurden m i t dieser Met h o d e neue wichtige Lagerstätten entdeckt, insbesondere in Zentralkasachstan. Diese Bemusterung m u ß jedoch in Bezirken mit unterschiedlichem geologischem Bau, klimatischen Zonen u n d Landschaften differenziert mit verschiedenen Verfahren durchgeführt werden. E s müssen gründliche Untersuchungen vorgenommen werAus: „Prawda", 30. 5. 1963. Übers.: M". WDLZEK. Berlin

Moskau den, u m diese Methoden zu präzisieren und sie schneller in die Praxis der industriellen geologischen Tätigkeit einzuführen. Als Ergebnis der Sucharbeiten werden gewöhnlich Lagerstätten entdeckt und ihre geographische Lage erkundet. D a m i t aus ihrer Zahl diejenigen Lagerstätten ausgewählt werden können, die die größte Gewähr bieten, industriell n u t z b a r zu sein, m u ß m a n die charakteristischen geologischen Merkmale einer wirklich industriellen Lagerstätte dieses Typs sowie die Ökonomik des betreffenden mineralischen Rohstoffs kennen. Zur Lösung dieser Aufgabe müssen die erfahrensten Fachleute herangezogen werden. Leider wird diese Forderung in der Praxis oft ignoriert. Dadurch ist die Wahl eines E r k u n d u n g s o b j e k t s oft zufällig, was zu u n n ü t z e r Verausgabung bedeutender Mittel f ü h r t . Zum Beispiel wurde der Kupfersandstein von Atbasar und Minussinsk ohne vorausgegangene erforderliche Untersuchungen erkundet. Im Ergebnis wurden Millionen Rubel unnötig ausgegeben. Die E r k u n d u n g ist die teuerste u n d daher außerordentlich verantwortungsreiche E t a p p e im Zyklus der praktischen geologischen Arbeiten. Sie ermöglicht die industrielle Einschätzung einer Lagerstätte, die somit aus einer geologischen Kategorie in eine der Wirtschaft übergeht. Besonders verantwortungsreich ist die E t a p p e der Vorerkundung. In ihr werden die wesentlichsten geologisch-ökonomischen Besonderheiten der Lagerstätte festgestellt. Das ermöglicht den Vergleich des untersuchten Objekts mit analogen Lagerstätten des Landes. Das ist wichtig f ü r die richtige Entscheidung, ob die weitere, viel kostspieligere, eingehende Erk u n d u n g der betreffenden Lagerstätte durchgeführt werden soll. Viele neuzeitliche Untersuchungsmethoden, besonders die geophysikalischen, erbringen sehr gute Grundlagen f ü r eine erste Einschätzung von Lagerstätten. Als Beispiel können hier die magnetometrischen Arbeiten angeführt werden, die sich in der Praxis bewährt haben. Mit ihnen wurden Eisenerz- und einige andere Lagers t ä t t e n exakt umgrenzt. Manchmal werden jedoch magnetometrisch umgrenzte Erzlager zusätzlich noch mit einem ungerechtfertigt dichten Netz von E r k u n dungsbohrungen überzogen. Dies stellt einen unnötigen A u f w a n d an materiellen und finanziellen Mitteln dar und f ü h r t zu Zeitverlusten. Bei der vorläufigen industriellen Einschätzung einer Lagerstätte und der W a h l ihrer weiteren E r k u n d u n g s methode brauchen die Geologen die Hilfe hochqualifizierter E x p e r t e n . E r h a l t e n sie zur Zeit eine solche? Leider nicht. Dadurch geschieht es nicht selten, d a ß viele wenig dringliche Lagerstätten gleich in das Stadium der eingehenden E r k u n d u n g übergehen. Auf diese Weise werden bedeutende staatliche Mittel blockiert. F ü r die Lösung der sehr komplizierten Probleme einer eingehenden E r k u n d u n g und E x p l o i t a t i o n e r k u n d u n g m u ß der Geologe alle Daten der Geologie,

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

468

SHDANOW / Erdöl- und Erdgaslagerstätten und ihre Vorräte

Geophysik und Geochemie, der physikalisch-mathematischen und technischen Wissenschaften heranziehen. Aber auch hier kann m a n ohne Konsultierung erfahrener Spezialisten nicht auskommen. D a s Problem der Prognose, des Aufsuchens und der E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe ist im wesentlichen eine Synthese und der Höhepunkt der modernen geologischen Wissenschaft. Wie sieht es in der Praxis mit der Bearbeitung dieses Problems aus? E s muß gesagt werden, daß diesem Problem bei uns ganz offensichtlich nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt wird. Die geologischen Institute der Akademie der Wissenschaften der U d S S R , die Institute vieler Akademien der Unionsrepubliken und sogar des Staatlichen Geologischen Komitees der U d S S R standen bisher abseits bei der Bearbeitung von Problemen der Suche und E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe. Auch die Ausbildung der geologischen K a d e r ist für diese Zwecke schlecht vorbereitet. E s genügt zu bemerken, daß die Lehre über die Methoden der Prognose, des Aufsuchens und Erkundens mineralischer Rohstoffe im P r o g r a m m der geologischen Wissenschaften überhaupt fehlt.

liehen S t u d i u m s durch die Fachleute dieses Sektors werden. Die Wirksamkeit der geologischen Kartierung, der Such- und Erkundungsarbeiten wird dadurch ohne Zweifel in vielen Fällen erhöht werden. Zur Zeit haben sich viele F r a g e n angesammelt, die nur mit Hilfe der Lehre über die Prognose, das Aufsuchen und die E r k u n d u n g von L a g e r s t ä t t e n richtig gelöst werden können. Die wichtigste unter ihnen ist die Zusammenstellung objektiver, komplexer, metallogenetischer, prognostischer K a r t e n für so wichtige Gebiete wie Ural, K a s a c h s t a n , Sibirien, Mittelasien, K a u kasus, Ukraine und die Kolahalbinsel. Die vorteilhafteste Reihenfolge der verschiedenen Such- und Erkundungsarbeiten muß für die Bedingungen der einzelnen Erzregionen festgelegt werden. Vor den Wissenschaftlern steht hierbei die Aufgabe der Anwendung der mathematischen Analyse.

Diese F r a g e n treten besonders scharf im Lichte der Beschlüsse des November-Plenums des Z K der K P d S U hervor. Die unkoordinierte Arbeit der verschiedenen wissenschaftlichen Institutionen und der praktisch arbeitenden geologischen Organisationen führt zu unnützen Ausgaben und zur Verzögerung bei der E n t deckung von Naturschätzen mit wirksamsten Mitteln. Die Worte des Genossen N. S. CHRUSCHTSCHOW, daß die Wissenschaft näher an die Produktion herangebracht werden muß, müssen die Hauptlinie der weiteren E n t wicklung in der Geologie bestimmen. Die Zeit ist gekommen, in welcher der wichtigste Zweig der geologischen Wissenschaft — die Lehre über die Prognose, über das Aufsuchen und die E r k u n d u n g von L a g e r s t ä t t e n mineralischer Rohstoffe — in unserem L a n d e neu gestaltet werden muß. Das von sowjetischen Geologen gesammelte einzigartige Unterlagenmaterial muß zum Gegenstand eines systematischen und gründ-

Das Leben erfordert die Schaffung spezieller L a b o ratorien und Gruppen für die theoretische Ausarbeit u n g des Problems der Prognose, des Aufsuchens und der E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe. Sie sollten zweckmäßigerweise innerhalb der geologischen wissenschaftlichen Institute eingerichtet werden. E s ist sehr wichtig, daß die entsprechenden Lehrstühle in allen geologischen Hochschulen erweitert und durch Aspiranturen die Ausbildung wissenschaftlicher K a d e r für das Aufsuchen und Erkunden mineralischer Rohstoffe verstärkt werden. Durch die vereinten K r ä f t e von Geologen, Geophysikern und Geochemikern der wissenschaftlichen Forschungsinstitute, der Hochschulen und der praktisch arbeitenden Institutionen müssen die rationellsten Formen der Organisation von Kollektiven für die Bearbeitung der Probleme der Prognose, des Aufsuchens u n d der E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe gefunden werden. Zweifellos wird die schnellste Lösung dieser A u f g a b e n die Wirksamkeit der geologischen Such- und Erkundungsarbeiten verstärken und die Termine für die Vorratserweiterungen bei allen Arten mineralischer Rohstoffe verkürzen.

SHDANOW, M. A . , U d S S R

Zur Einschätzung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten und zur Berechnung ihrer Vorräte 1 ' Referiert von KTJKT KAITTER, Berlin

Verf. stellt fest, daß in den letzten J a h r e n umfangreiche Arbeiten zur Einschätzung prognostischer Vorräte an Erdöl und E r d g a s in der Sowjetunion ausgeführt wurden. Dennoch sind auf diesem Gebiet noch große wissenschaftliche Probleme zu lösen, u m zu einer möglichst genauen Schätzung zu gelangen. Die weiteren Arbeiten laufen in zwei H a u p t r i c h t u n g e n : l ) Originaltitel: Die wichtigsten Ergebnisse und Aufgaben bei der Einschätzung von Erdöl- und Gaslagerstätten und bei der Berechnung der Erdöl- und Gasvorräte. Aus: „Neues aus der Erdöl- und Gastechnik", Geologie, Nr. 1, S. 60 - 62, Moskau 1962. "Übers.: W. MEYER

1. Beurteilung der Perspektiven über das gesamte Gebiet der U d S S R auf der Grundlage besonders sorgfältig erarbeiteter Kriterien. 2. Berechnung und Neuberechnung bereits festgestellter Vorräte durch eine Präzisierung der Berechnungsmethoden und Projektierung neuer Methoden zur exakteren Bestimmung der Parameter. Geologischerseits stehen neben der Stratigraphie und Lithologie vor allem F r a g e n der Tektonik im Vordergrund. Mit ihr stehen die Lithologie der Sedimente und die Anreicherung organischer Substanzen in ihnen ebenso im Z u s a m m e n h a n g wie die Bildung von Dis-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

468

SHDANOW / Erdöl- und Erdgaslagerstätten und ihre Vorräte

Geophysik und Geochemie, der physikalisch-mathematischen und technischen Wissenschaften heranziehen. Aber auch hier kann m a n ohne Konsultierung erfahrener Spezialisten nicht auskommen. D a s Problem der Prognose, des Aufsuchens und der E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe ist im wesentlichen eine Synthese und der Höhepunkt der modernen geologischen Wissenschaft. Wie sieht es in der Praxis mit der Bearbeitung dieses Problems aus? E s muß gesagt werden, daß diesem Problem bei uns ganz offensichtlich nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt wird. Die geologischen Institute der Akademie der Wissenschaften der U d S S R , die Institute vieler Akademien der Unionsrepubliken und sogar des Staatlichen Geologischen Komitees der U d S S R standen bisher abseits bei der Bearbeitung von Problemen der Suche und E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe. Auch die Ausbildung der geologischen K a d e r ist für diese Zwecke schlecht vorbereitet. E s genügt zu bemerken, daß die Lehre über die Methoden der Prognose, des Aufsuchens und Erkundens mineralischer Rohstoffe im P r o g r a m m der geologischen Wissenschaften überhaupt fehlt.

liehen S t u d i u m s durch die Fachleute dieses Sektors werden. Die Wirksamkeit der geologischen Kartierung, der Such- und Erkundungsarbeiten wird dadurch ohne Zweifel in vielen Fällen erhöht werden. Zur Zeit haben sich viele F r a g e n angesammelt, die nur mit Hilfe der Lehre über die Prognose, das Aufsuchen und die E r k u n d u n g von L a g e r s t ä t t e n richtig gelöst werden können. Die wichtigste unter ihnen ist die Zusammenstellung objektiver, komplexer, metallogenetischer, prognostischer K a r t e n für so wichtige Gebiete wie Ural, K a s a c h s t a n , Sibirien, Mittelasien, K a u kasus, Ukraine und die Kolahalbinsel. Die vorteilhafteste Reihenfolge der verschiedenen Such- und Erkundungsarbeiten muß für die Bedingungen der einzelnen Erzregionen festgelegt werden. Vor den Wissenschaftlern steht hierbei die Aufgabe der Anwendung der mathematischen Analyse.

Diese F r a g e n treten besonders scharf im Lichte der Beschlüsse des November-Plenums des Z K der K P d S U hervor. Die unkoordinierte Arbeit der verschiedenen wissenschaftlichen Institutionen und der praktisch arbeitenden geologischen Organisationen führt zu unnützen Ausgaben und zur Verzögerung bei der E n t deckung von Naturschätzen mit wirksamsten Mitteln. Die Worte des Genossen N. S. CHRUSCHTSCHOW, daß die Wissenschaft näher an die Produktion herangebracht werden muß, müssen die Hauptlinie der weiteren E n t wicklung in der Geologie bestimmen. Die Zeit ist gekommen, in welcher der wichtigste Zweig der geologischen Wissenschaft — die Lehre über die Prognose, über das Aufsuchen und die E r k u n d u n g von L a g e r s t ä t t e n mineralischer Rohstoffe — in unserem L a n d e neu gestaltet werden muß. Das von sowjetischen Geologen gesammelte einzigartige Unterlagenmaterial muß zum Gegenstand eines systematischen und gründ-

Das Leben erfordert die Schaffung spezieller L a b o ratorien und Gruppen für die theoretische Ausarbeit u n g des Problems der Prognose, des Aufsuchens und der E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe. Sie sollten zweckmäßigerweise innerhalb der geologischen wissenschaftlichen Institute eingerichtet werden. E s ist sehr wichtig, daß die entsprechenden Lehrstühle in allen geologischen Hochschulen erweitert und durch Aspiranturen die Ausbildung wissenschaftlicher K a d e r für das Aufsuchen und Erkunden mineralischer Rohstoffe verstärkt werden. Durch die vereinten K r ä f t e von Geologen, Geophysikern und Geochemikern der wissenschaftlichen Forschungsinstitute, der Hochschulen und der praktisch arbeitenden Institutionen müssen die rationellsten Formen der Organisation von Kollektiven für die Bearbeitung der Probleme der Prognose, des Aufsuchens u n d der E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe gefunden werden. Zweifellos wird die schnellste Lösung dieser A u f g a b e n die Wirksamkeit der geologischen Such- und Erkundungsarbeiten verstärken und die Termine für die Vorratserweiterungen bei allen Arten mineralischer Rohstoffe verkürzen.

SHDANOW, M. A . , U d S S R

Zur Einschätzung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten und zur Berechnung ihrer Vorräte 1 ' Referiert von KTJKT KAITTER, Berlin

Verf. stellt fest, daß in den letzten J a h r e n umfangreiche Arbeiten zur Einschätzung prognostischer Vorräte an Erdöl und E r d g a s in der Sowjetunion ausgeführt wurden. Dennoch sind auf diesem Gebiet noch große wissenschaftliche Probleme zu lösen, u m zu einer möglichst genauen Schätzung zu gelangen. Die weiteren Arbeiten laufen in zwei H a u p t r i c h t u n g e n : l ) Originaltitel: Die wichtigsten Ergebnisse und Aufgaben bei der Einschätzung von Erdöl- und Gaslagerstätten und bei der Berechnung der Erdöl- und Gasvorräte. Aus: „Neues aus der Erdöl- und Gastechnik", Geologie, Nr. 1, S. 60 - 62, Moskau 1962. "Übers.: W. MEYER

1. Beurteilung der Perspektiven über das gesamte Gebiet der U d S S R auf der Grundlage besonders sorgfältig erarbeiteter Kriterien. 2. Berechnung und Neuberechnung bereits festgestellter Vorräte durch eine Präzisierung der Berechnungsmethoden und Projektierung neuer Methoden zur exakteren Bestimmung der Parameter. Geologischerseits stehen neben der Stratigraphie und Lithologie vor allem F r a g e n der Tektonik im Vordergrund. Mit ihr stehen die Lithologie der Sedimente und die Anreicherung organischer Substanzen in ihnen ebenso im Z u s a m m e n h a n g wie die Bildung von Dis-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

SHDANOW / Erdöl- und Erdgaslagerstätten und ihre Vorräte

469

kordanzen, klüftigen Speichern und Erdölfallen. Nur anhand einer eingehenden geotektonischen Untersuchung können die wichtigsten Gesetzmäßigkeiten in der Verteilung und Anordnung von Erdöl und Erdgas in bestimmten Gebieten erkannt werden. Wichtig ist weiterhin eine Untersuchung der generell möglichen Typen von Lagerstätten und Fallen in einem Bezirk wie auch eine begründete Darstellung der Verteilung von Kohlenwasserstoffen entsprechend der strukturellen Lage, der Lithologie, der Tiefe und anderer Faktoren. In diesem Zusammenhang spielen Fragen der Paläogeographie, der Paläoklimatologie, der physiko-geologischen Entwicklungstendenzen, der biochemischen' Prozesse usw. eine bedeutende Rolle. B e i der Anfertigung von Mächtigkeitskarten ist besonderer W e r t auf die Fragen der Richtung und des Charakters der Veränderlichkeit in der Mächtigkeit von Schichten zu legen. Auf diese Art können Zonen auskeilender Speicher und Diskordanzen festgelegt und abgegrenzt werden. Der Charakter der Speicher ist insbesondere hinsichtlich der sie begrenzenden, abdeckenden und abdichtenden Schichten festzulegen. Die allgemein gültigen Kennzeichen erleichtern die Zuordnung zu bestimmten Erdölund Erdgasakkumulationszonen. Sie sind häufig gebunden: in Geosynklinalgebieten an randliche und periphere Teile von Faltenzügen, auf Tafeln an großtektonische Aufwölbungszonen, oft auch an die peripheren Zonen von Depressionen, wie auch an den Saum von Randsenken. Die geochemischen Kriterien für eine perspektivische Einschätzung sind zur Zeit noch nicht genügend ausgearbeitet und geklärt. Die meisten Sedimentgesteine enthalten dispers verteiltes Bitumen. Disperses Erdöl dagegen ist weit weniger bekannt. Die Frage der Grenzkonzentration von dispersem Bitumen, das an Gesteine gebunden bleibt und nicht migriert, ist noch nicht untersucht worden. Über eine perspektivische Einschätzung der Erdöl-Gasführung auf Grund des Kohlenstoffverhältnisses (carbon ratio) bestehen widersprechende Meinungen. Als dringliche Frage steht das Problem direkter geochemischer Suchmethoden im Vordergrund.

mäßigkeit in der Verteilung und Anordnung von ErdölErdgaslagerstätten können hydrogeologische und paläohydrogeologische Untersuchungen sein, wenn diese Beobachtungen sich über ein gesamtes hydrodynamisches System erstrecken. Bei der Vorratsberechnung herrscht im Augenblick noch die Volumenmethode vor. Die statistische Methode und die Materialbilanz treten zurück. Erstere wird vornehmlich für die Berechnung von Restvorräten (Lager ohne Randwasserdruck) angewandt oder in Fällen (Lager ohne Randwasserdruck), in denen einige Parameter für die Anwendung der Volumenmethode fehlen. Die Methode der Materialbilanz ist bei mittelgroßen und ausgedehnten Speichern mit veränderlicher Lithologie nicht gut anwendbar. Die recht einfach erscheinenden Ausdrücke der Volumenformel bergen erhebliche Schwierigkeiten in der Fixierung einzelner Parameter in sich. Zum Beispiel ist es nötig, um den Umfang der erdölgesättigten Gesteine festzustellen, die erdölführende Fläche und die effektive erdölgesättigte Mächtigkeit zu finden. Hierzu ist in erster Linie erforderlich, die Lage des Wasser— Erdöl-Kontakts zu bestimmen. Bis heute ist es indessen unklar, was man als Oberfläche des W a s s e r — Ö l - K o n t a k t s ansehen soll, was die sogenannte Ubergangszone darstellt und welcher Teil davon zum Erdöllager gehören muß. Die Methoden und Apparate, die zur Bestimmung des Wasser—Ol- (und des Gas — Wasser-) K o n t a k t s Verwendung finden, müssen verbessert werden. Weitere bisher nur unvollkommen gelöste Probleme sind: die Aussonderung der erdölgesättigten Intervalle insbesondere bei Karbonatspeichern und die Bestimmung der Porosität unter Schichtbedingungen ohne Kern. Des weiteren ist die Frage nach den Grenzen der Porosit ä t , die bei der Aussonderung der abbauwürdig erdölführenden Elemente eines Beckens berücksichtigt werden muß, nur gering untersucht. Die gewöhnlich angenommene Grenze für die Ölsättigung der Speicher von 1 0 % ist nicht begründet. Wenig erforscht sind fernerhin die Speichereigenschaften von Kluftgesteinen.

Von besonderer Wichtigkeit für die perspektivische Einschätzung der Erdöl-Gasführung ist die Chemie der Wässer, d. h. ihr Gehalt an bestimmtenKomponenten, vor allem Ionen, Salzen und gelösten Gasen. Naphthensäuren weisen unmittelbar auf einen nicht allzu entfernten Kont a k t mit Erdöl hin. Der Jodgehalt spielt ebenfalls eine wichtige Rolle.GünstigeKennziffern sind nicht selten chemische Reaktionsprodukte zwischen Erdöl und wassergelösten Salzen und Sulfatreduktionen, so daß sulfatfreie Wässer sowie Calcium- und Bromchloride bei entsprechenden Verhältnissen auftreten können. B e i dem Vorliegen anderer günstiger Bedingungen können auch Alkali-, Natriumbicarbonat- und Chlorcalciumwässer wie auch Wässer mit gelösten Gasen (Methan, Äthan, Propan, Butan) und die Gase höherer gesättigter Kohlenwasserstoffe als Indikatoren dienen. In solchen Fällen sind die entsprechenden Anomalien mit dem geologischen B a u eines Gebiets in Zusammenhang zu bringen. Von großem Nutzen bei der Aufdeckung der Gesetz-

Ein wichtiges noch offenstehendes Problem ist das der Gas- und Olsättigungskoeffizienten und der Methode für ihre Bestimmung unter Schichtbedingungen. Es sind sowohl Fernbeobachtungsapparaturen für die Bohrlochwand wie auch Apparate zum Kernen und zur Kernentnahme unter Schichtbedingungen intensiv zu entwickeln. * E s fehlen noch zuverlässige Methoden zur Bestimmung des Ölabgabekoeffizienten entsprechend den Speichereigenschaften der Schicht, der Lagerenergie, der Eigenschaften des Erdöls im Lager, des Gases, des Wassers und der beiderseitigen Wechselbeziehungen, des Abbauregimes, der Bohrlochdichte usw. E s gibt zur Zeit noch keine exakte Methodik zur Bestimmung des Olabgabefaktors in erschöpften Lagerabschnitten. Bei der Berechnung von Gaslagerstätten spielt neben der Volumen- die Druckabfallmethode eine gewisse Rolle. Die wichtigste Frage hierbei ist die exakte Feststellung der Schichtdrücke sowie ihre systematische Messung mit einwandfreien, überprüften Manometern. Diese und ähnliche Fragen stellen schwerwiegende, schnell zu lösende Aufgaben für eine erfolgreiche weitere Entwicklung der sowjetischen Erdöl- und Gasindustrie dar.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Helt 9

470

MILITZBK/ Prinzip und Ergebnisse ingenieur-geophysikalischer Untersuchungen, Teil II

Prinzip und Ergebnisse ingenieur-geophysikalischer Untersuchungen Grund- und Straßenbau und Bauwerksüberwachung, Teil I I 1 ) ( V e r ö f f e n t l i c h u n g N r . 16 der A r b e i t s s t e l l e f ü r P r a k t i s c h e G e o p h y s i k der D e u t s c h e n A k a d e m i e der W i s s e n s c h a f t e n z u B e r l i n , F r e i b e r g / S a . , L e i t e r : P r o f . Dr. O. MEISSER) HEINZ MILITZER, F r e i b e r g / S a .

Alle bisher dargestellten Untersuchungsmethoden dienen letztlich dem Ziel, die Standsicherheit der Bauwerke experimentell zu begründen, eventuelle Satzungen und Veränderungen unter dem Bauwerk richtig vorauszusehen und ihnen, wenn nötig, wirkungsvoll und rechtzeitig zu begegnen. Dabei wurde als Ursache möglicher Veränderungen des Baugrundes lediglich die Auflast durch das Bauwerk vorausgesetzt. Zusätzlich mögliche Veränderungen im Baugrund durch impulsförmige Erschütterungen und dynamische Beanspruchungen blieben unberücksichtigt. Durch die Entwicklung der gewerblichen Sprengtechnik und durch die ständig wachsende Ausdehnung der Bergbau- und Steinbruchbetriebe ist die Frage der Wirkung der durch Sprengungen verursachten Bodenerschütterungen auf Bauwerke immer wichtiger geworden. Hinzu kommt, daß durch die Inbetriebnahme großer Maschinen mit umlaufenden oder hin- und hergehenden Maschinenteilen die Fundamente und der Untergrund ständig dynamisch beansprucht werden, so daß bleibende Veränderungen im Baugrund und Ermüdungserscheinungen in den Baumaterialien zu Rißbildungen und Schäden Anlaß geben können. Damit wird die gleiche Problematik angedeutet, die in den erdbebengefährdeten Gebieten mit einem großen Aufwand zur Erforschung der zwischen Baugrund und dynamisch beanspruchtem Bauwerk wirksamen Zusammenhänge zwingt, damit durch die Entwicklung geeigneter Bauweisen der Auswirkung solcher Naturkatastrophen, wie sie Erdbeben darstellen können, weitgehend vorgebeugt wird. In diesem Zusammenhang ist auch die Erarbeitung von Karten der Seismizität, wie sie für Deutschland v o n HILLER u n d SFONHEUEB hergestellt w u r d e n , nicht

nur Sache der Erdbebenforschung, sondern diese Karten sind gleichzeitig eine auf dem Sektor der Erschütterungsmeßtechnik wichtige Grundlage für ingenieur-geophysikalische Arbeiten. Darauf aufbauend umfassen spezielle Untersuchungen den örtlichen Besonderheiten angepaßte geologisch-geophysikalische Komplexuntersuchungen und erstrecken sich auf: 1. die U n t e r s u c h u n g der l o k a l e n B e s o n d e r h e i t e n des U n t e r g r u n d e s m i t d e m Ziel, die geologischen u n d eventuell a u c h die h y d r o g e o l o g i s c h e n V e r h ä l t n i s s e i m B e a r b e i t u n g s r a u m u n d der n ä h e r e n U m g e b u n g z u k l ä r e n . D a b e i sind seitens der G e o p h y s i k i m wesentlichen die A r b e i t s m e t h o d e n e r f o l g v e r s p r e c h e n d , die i m L a u f e der bisherigen A u s f ü h r u n gen geschildert wurden; 2. die U n t e r s u c h u n g der eigentlichen U r s a c h e n d u r c h S c h w i n g u n g s m e s s u n g e n a n d e n M a s c h i n e n , d y n a m i s c h beanspruchten Fundamenten und benachbarten Bauwerken; ') Fortsetzung des Beitrages auä Heft 8/1963, S. 424 ff.

•

3. die U n t e r s u c h u n g der bereits v o r h a n d e n e n A u s w i r kungen und getroffenen Gegenmaßnahmen durch Setzungsm e s s u n g e n m i t t e l s S c h l a u c h w a a g e oder o p t i s c h e r Nivellements.

Dabei kommt zunächst der Schwingungsmessung selbst die größte Bedeutung zu. Wird die erzwungene Bodenbewegung in erster Annäherung durch eine Sinusschwingung dargestellt, so gilt für deren zeitlichen Verlauf die Beziehung A = A 0 sin 2Trft A = Amplitude f — Frequenz t = Zeit.

Die durch eine Schwingung hervorgerufene dynamische Beanspruchung kann aber bestenfalls nur für sehr niedrige Frequenzen allein durch Betrachtung der Amplitude erfaßt werden, sondern muß im allgemeinen den zeitlichen Verlauf der Bodenbewegung berücksichtigen. Wird deshalb von der obenangegebenen Beziehung die erste und zweite zeitliche Ableitung gebildet, so ergeben sich für die Maximalgeschwindigkeit v m a x bzw. für die Maximalbeschleunigung b m a x der Bodenbewegung nachfolgende Ausdrücke: Vmax = 27tA 0 • f [cm s~ l ] bmax =

4TT2A0 • f 2 [ c m s " 2 ] .

Daraus ist ersichtlich, daß wegen der quadratischen Abhängigkeit der Schwingbeschleunigung von der Frequenz Schwingungen mit hohen Frequenzen gegenüber niederfrequenten Schwingungen bevorzugt und überbewertet werden. Zugleich aber ist die Dehnung, die in einem schwingungsbeanspruchten Material auftritt, proportional der Schwingungsgeschwindigkeit, und es zeigen sich bekanntlich dann Zerstörungserscheinungen, wenn die Dehnung jene Grenze überschreitet, bei der sich die plastische Deformation durch Rißbildungen äußert. Deshalb wird heute, durch Erfahrungswerte begründet, fast ausnahmslos die Schwinggeschwindigkeit als Meßgröße zur Beurteilung der Schädlichkeit von Erschütterungen auf Bauwerke bevorzugt. Es gibt nun eine ganze Reihe aus dieser Meßgröße abgeleitete Beurteilungsmaßstäbe, die nicht alle miteinander übereinstimmen und teilweise zu recht unterschiedlichen Ergebnissen führen. Diese Abweichungen betragen oft eine ganze Größenordnung, so daß man daraus erkennt, daß es beim Koordinieren oder Gewinnen von Erschütterungsmaßstäben vorerst um das Festlegen von Größenordnungen geht. Hinzu kommt, daß ein Gebäude schwingungstechnisch so kompliziert ist, daß nach dem augenblicklichen Erkenntnisstand umfassende Zusammenhänge noch nicht dargestellt werden können und eine allgemein verbindliche Normung bestimmter

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 MILITZER / P r i n z i p u n d Ergebnisse ingenieur-geophysikalischer U n t e r s u c h u n g e n , Teil I I 471

Abb. 24. E x p e r i m e n t a l b a u t e n f ü r S c h w i n g u n g s u n t e r s u c h u n g e n in J a p a n . ( A u f n a h m e n aus d e m P r i v a t b e s i t z v o n H e r r n Prof. Dr. 0 .

Schädlichkeitsgrenzen nicht zweckmäßig erscheint. In j e d e m Fall m ü s s e n die U n t e r g r u n d v e r h ä l t n i s s e , die B a u w e r k s k o n s t r u k t i o n , das verwendete B a u m a t e r i a l u n d der B a u w e r k s z u s t a n d bei der E i n s c h ä t z u n g möglicher S c h a d e n w i r k u n g e n auf B a u w e r k e g e b ü h r e n d b e r ü c k sichtigt u n d vereinfachte Maßstäbe zur Schadenbeurteil u n g s o g e w ä h l t w e r d e n , d a ß sie m i t d e n b i s h e r i g e n E r f a h r u n g e n nicht im Widerspruch stehen u n d deren Stuf u n g d e n p r a k t i s c h e n A n f o r d e r u n g e n e n t s p r i c h t . F ü r die F e s t l e g u n g d e r S t u f u n g h a t sich, s o w o h l d u r c h d i e E r f a h r u n g b e g r ü n d e t als a u c h a u s A h n l i c h k e i t s b e t r a c h t u n g e n der M e c h a n i k abgeleitet, die T a t s a c h e b e w ä h r t , d a ß S c h w i n g u n g e n g l e i c h e r G e s c h w i n d i g k e i t als a n n ä h e r n d gleichwertig e m p f u n d e n w e r d e n . E i n e Vergrößerung der Schwinggeschwindigkeit u m das l,6fache ist bereits deutlich w a h r z u n e h m e n . Deshalb wird häufig, s o w o h l s u b j e k t i v b e t r a c h t e t als a u c h i m H i n b l i c k a u f z u e r w a r t e n d e W i r k u n g e n , e i n V e r h ä l t n i s v o n 1 , 6 als z w e c k m ä ß i g e r S t u f e n s p r u n g in den B e u r t e i l u n g s m a ß stäben eingeführt. E s ist relativ, w e n i g p r o b l e m a t i s c h , die E i n w i r k u n g solcher S c h w i n g u n g e n auf B a u w e r k e zu b e u r t e i l e n , die auf zeitlich b e g r e n z t e A u s l ö s e v o r g ä n g e wie Sprengu n d R a m m a r b e i t e n oder dgl. z u r ü c k z u f ü h r e n sind. W e r d e n dagegen Bauwerke oder F u n d a m e n t e durch u m l a u f e n d e oder hin- u n d hergehende Maschinenteile s t ä n d i g d y n a m i s c h b e a n s p r u c h t , so i s t z u s ä t z l i c h ein Z e i t f a k t o r zu berücksichtigen, der f ü r bleibende Verä n d e r u n g e n i m B a u g r u n d oder für Ermüdungserschein u n g e n in den B a u m a t e r i a l i e n eine e n t s c h e i d e n d e Rolle spielt. In solchen Fällen ist eine besonders eingehende A n a l y s e des U n t e r s u c h u n g s m a t e r i a l s erforderlich, u m den oft sehr verborgenen Z u s a m m e n h a n g zwischen Ursache und W i r k u n g aufzudecken. Dabei m u ß zwangsl ä u f i g d i e A r b e i t s w e i s e so k o m p l e x sein, w i e i n n a c h s t e h e n d e m B e i s p i e l a u s g e f ü h r t w e r d e n soll. I n einem K r a f t w e r k , das in q u a r t ä r e n A b l a g e r u n g e n g e g r ü n d e t war, t r a t e n e t w a ein J a h r n a c h I n b e t r i e b n a h m e b e a c h t e n s w e r t e R i ß b i l d u n g e n an den F u n d a m e n t e n u n d d e n t r a g e n d e n K o n s t r u k t i o n e n einiger K o h l e m ü h l e n auf. Diese R i ß b i l d u n g e n w u r d e n auf ungleichmäßige Setzungen zur ü c k g e f ü h r t , als deren Ursache z u m Teil F e i n m a t e r i a l a u s w a s c h u n g e n d u r c h ü b e r g r o ß e Grundwassergeschwindigkeit e n angesehen w u r d e n . U m diese ungleichmäßigen S e t z u n g e n zu u n t e r b i n d e n , w u r d e n z u n ä c h s t i m Bereich g r ö ß t e r Schadenwirkung Zementinjektionen vorgenommen. Zur Kontrolle des W i r k u n g s g r a d e s dieser B o d e n v e r g ü t u n g s a r b e i t e n u n d zur Ü b e r p r ü f u n g noch v o r h a n d e n e r S e t z u n g s v o r g ä n g e

MEISSEE)

d i e n t e n S c h l a u c h w a a g e m e s s u n g e n im Gesamtbereich des Fundamentkellers. Überraschenderweise ergaben die Schlauchwaagemessungen, d a ß d u r c h die Verpressungsa r b e i t e n z u n ä c h s t keine Beruhigung, sondern eine Bel e b u n g der Bewegungsvorgänge in F o r m zusätzlicher H e b u n g e n a u f t r a t (Abb. 25). Bei einem Meßintervall v o n 14 T a g e n k o n n t e n bereits eindeutige Bewegungszentren m i t H e b u n g s - bzw. S e n k u n g s b e t r ä g e n v o n m a x i m a l + 1 2 , 0 m m bzw. —3,0 m m nachgewiesen w e r d e n . Gleichermaßen ließen die in der Folgezeit m e h r f a c h d u r c h g e f ü h r t e n Schlauchw a a g e m e s s u n g e n schon n a c h Ablauf v o n a c h t W o c h e n eine völlige U m k e h r der Bewegungsvorgänge e r k e n n e n . Offenbar liegt die Ursache f ü r diese E r s c h e i n u n g in einer Ü b e r l a g e r u n g der Setzungen m i t den d u r c h die V e r p r e s s u n g s a r b e i t e n erz w u n g e n e n H e b u n g e n u n d ist keinesfalls d u r c h eine Niveauä n d e r u n g des Bezugsbolzens zu erklären. Der geologische B e f u n d e r b r a c h t e im U n t e r s u c h u n g s gebiet vorwiegend pleistozäne u n d holozäne Ablagerungen, in d e n e n d u r c h Pegelbohrungen z u s a m m e n h ä n g e n d e Schluflschichten m i t M ä c h t i g k e i t e n zwischen 0,5 u n d 3,5 m u n d in Tiefen zwischen 1,0 u n d 5,5 m a n g e t r o f f e n w u r d e n . A u ß e r d e m ergab sich aus Pegelmessungen ein G r u n d w a s s e r gefälle zwischen 3,5 u n d 5°/ 00 m i t E x t r e m w e r t e n v o n 2,5 bis 6,7°/ 00 . . U n t e r Z u g r u n d e l e g u n g der gleichfalls e r m i t t e l t e n D u r c h lässigkeitsbeiwerte m i t 1 • 1 0 - 3 bis 4 • 1 0 - 4 m s - 1 u n d u n t e r Vorgabe eines n u t z b a r e n P o r e n v o l u m e n s v o n ca. 2 5 % w u r d e n die Grenzwerte der G r u n d w a s s e r s t r ö m u n g s g e s c h w i n d i g keit i m U n t e r s u c h u n g s b e r e i c h v o n MILDE ZU 2,32 bis 0,35 m / T a g errechnet. Diese a u ß e r o r d e n t l i c h geringen Grundwassergeschwindigkeiten sind t y p i s c h f ü r pleistozäne Grundwasserleiter, so d a ß die a n den F u n d a m e n t e n b e o b a c h t e t e n ungleichmäßigen Setzungen wahrscheinlich im wesentlichen d u r c h die setzungsempfindlichen Schichten des . U n t e r g r u n d e s b e g ü n s t i g t u n d d u r c h die u m l a u f e n d e n K o h l e m ü h l e n ausgelöst w u r d e n . F ü r eine q u a n t i t a t i v e vom 12.10 SO Üs 27.10 60 '

FJ1

R J | Senkungen

0

S

10m

A b b . 25. K u r v e n gleicher B o d e n b e w e g u n g (mm) f ü r die B e o b a c h t u n g s z e i t r ä u m e v o m 12. 10. bis 27. 10. 1960 u n d 16. 12. 1960 bis 28. 2. 1961 n a c h S c h l a u c h w a a g e m e s s u n g e n in einem F u n d a m e n t k e l l e r [aus O. MEISSER U. a. 1963)

Zeitschrift für angewandte Geologie (196B) Heft 9

472

MILITZER/ Prinzip und Ergebnisse ingenieur-geophysikalischer Untersuchungen, Teil II

Analyse der schon komplex vermuteten dynamischen Beanspruchung großer Bauwerks- und Fundamentteile durch die in Betrieb befindlichen Mühlen, Turbinen und Pumpen schien eine getrennte dynamische Untersuchung in den Frequenzbereichen < 50 Hz und > 50 Hz sinnvoll. Damit wurde angestrebt, a) die dynamische Beanspruchung der Bauwerksteile und Fundamente zu erfassen, die im wesentlichen durch die mit einer mittleren Arbeitsfrequenz von 17 Hz laufenden Kohlemühlen ausgelöst wird. Erfahrungsgemäß führen solch relativ niederfrequente Bodenbewegungen bevorzugt zu Setzungen und bleibenden Deformationen des Untergrundes; b) den Einfluß höherfrequenter Schwingungsanteile auf Bauwerke und Fundamente zu ermitteln, die besonders auch in Baumaterialien zu Ermüdungserscheinungen und demzufolge zu Rißbildungen Anlaß geben können. Um ein generelles Bild über die Frequenzverteilung im gesamten Untersuchungsbereich zu erhalten, wurden die registrierten Bodenbewegungen auf Magnetband gespeichert und einer elektronischen Frequenzanalyse unterzogen, wie aus Abb. 27 ersichtlich ist. Bei laufend durchgeführten Bodenvergütungsarbeiten konnten die dynamischen Untersuchungen in größeren Zeitabständen (Oktober i960, Mai 1961, Februar 1962) wiederholt und verglichen werden (Abb. 28). Aus dem Vergleich ergibt sich, daß sich der Wirkungsbereich der dynamischen Beanspruchung im Laufe der Jahre mit Ausnahme einer Mühle erweitert hat, in deren unmittelbarer Umgebung besonders intensiv Boderivergütungsarbeiten durchgeführt wurden. In Verbindung mit dem Ergebnis der Frequenzanalyse (Abb. 29) muß festgestellt werden, daß sich im Laufe der vergangenen J a h r e auch der Wirkungsbereich der dynamischen Beanspruchung für Schwingungsanteile mit Frequenzen > 50 Hz in sämtlichen drei Raumrichtungen wesentlich erweitert hat (Abb. 30). Auf Grund dieses Untersuchungsbefundes konnte eindeutig nachgewiesen werden, daß die durchgeführten Bodenvergütungsarbeiten nicht in vollem Maße den erwarteten Nutzen gebracht haben, sondern die Einführung einer wirksamen Schwingungsisolierung empfohlen werden mußte. Diese konkreten Schlußfolgerungen waren die Folge einer sukzessiven Einengung der möglichen Schadenursachen und nur möglich durch eine komplexe Arbeitsweise und zusammenfassende Betrachtung aller Untersuchungsergebnisse. Das vorstehend Dargelegte umfaßt charakteristische Ergebnisse komplex-geophysikalischer Arbeiten, deren

Abb. 26. Darstellung der Grundwasserisohypsen in m über N N ( n a c h G. MILDE)

Abb. 27. Beispiel einer Frequenzanalyse der aufgenommenen Bodenbeschleunigung in den drei Raumrichtungen bei dynamischen Fundamentuntersuchungen im Frequenzb e r e i c h > 5 0 H z ( a u s O. MEISSEK U. a . 1 9 6 3 ) Z = Vertikalkomponente; H|| und H l = Horizontalkomponenten der registrierten Bodenbewegungen

Methodik heute so weit durchgebildet ist, daß sie eine wirkungsvolle Unterstützung für die Baugrunduntersuchung und die Bauwerksüberwachung bieten. Dabei wurde auf die Darstellung der Entwicklungstendenzen und jener Verfahren verzichtet, über deren Nutzanwendung die Diskussion noch nicht abgeschlossen ist. Aber auch bei dem gegenwärtigen Stand muß festgestellt werden, daß die Geophysik als „Neue Technik" einen breiten Anwendungsbereich im gesamten Bauwesen finden kann, und zwar a) in der B a u g r u n d u n t e r s u c h u n g durch den Einsatz hammerschlag- und hochfrequenzseismischer Verfahren zur Abgrenzung unterschiedlich schallharter Lockergesteine, in der Wassererkundung und zur Uberprüfung der Gleichförmigkeit von Schüttböden; durch den Einsatz geoelektrischer Verfahren zur Unterstützung dieser Arbeiten, zur Korrelation und Einsparung notwendiger Bohrungen im Straßenbau sowie zur Klärung spezieller Fragen an wasserbaulichen Vorhaben; durch den Einsatz radiometrischer Dichte- und Wassergehaltsbestimmung an Lockerböden im gesamten Grundund Straßenbau, im Wasserbau an Deichen und Dämmen zur Homogenitätsüberprüfung, im Braunkohlenbergbau und in der Landwirtschaft; durch den Einsatz von Ultraschall- und Bodenvibratormessungen auf Festgesteinen zur Bestimmung dynamischer E-Moduln und schließlich durch geothermische Messungen im Wasserbau; b) in der B a u w e r k s ü b e r w a c h u n g durch Setzungsmessungen mittels Schlauchwaage an Talsperren, Stein- und Erddämmen sowie Großbauten; durch Erschütterungsmessungen an industriellen Bauanlagen und durch Ultraschall- und Vibratormessungen zur Bestimmung elastischer Kennwerte des Massenbetons, von Straßen und Betondecken. Damit geht das Streben der angewandten Geophysik über die klassischen Aufgaben in der Suche nach Erdöl, Erdgas, Erzen und Salzen sowie ihre Anwendung auf bergbauliche Probleme über und unter Tage hinaus,

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 MILITZBB

/ Prinzip und Ergebnisse ingenieur-geophysikalischer Untersuchungen, Teil II

u m das g e s a m t e Gebiet der I n g e n i e u r t e c h n i k überall da m i t zu b e f r u c h t e n , wo p h y s i k a l i s c h e P r o b l e m e v o n B o d e n u n d B a u w e r k s t a t i s c h oder d y n a m i s c h auf experim e n t e l l e r G r u n d l a g e einer p r a k t i s c h e n L ö s u n g z u g e f ü h r t w e r d e n m ü s s e n . Dieses B e m ü h e n ist in der g e s a m t e n i n t e r n a t i o n a l e n F a c h w e l t besonders in der SU u n d den U S A zu b e o b a c h t e n . In den U S A w e r d e n v o r w i e g e n d seismische u n d geoelektrische A r b e i t e n f ü r b a u t e c h nische Zwecke i m T u n n e l - u n d S t r a ß e n b a u sowie bei der E r k u n d u n g g e r i n g m ä c h t i g e r L o c k e r s c h i c h t e n eingesetzt. In der SU wird in vorbildlicher Weise die ingenieurgeophysikalische F o r s c h u n g s t ä t i g k e i t auf b r e i t e r G r u n d lage d u r c h das A k a d e m i e i n s t i t u t f ü r P h y s i k der f e s t e n E r d e in M o s k a u u n d Tbilissi g e f ö r d e r t , u n d die Ergebnisse w e r d e n in der P r a x i s des B a u w e s e n s u m f a s s e n d g e n u t z t . Große Gebiete speziell in den seismisch a k t i v e n Bereichen w u r d e n u n t e r Z u h i l f e n a h m e geophysikalischer U n t e r s u c h u n g s v e r f a h r e n ingenieurgeologisch k a r t i e r t , r a d i o m e t r i s c h e Dichte- u n d W a s s e r g e h a l t s b e s t i m m u n gen w e r d e n zur U n t e r s t ü t z u n g b o d e n m e c h a n i s c h e r U n t e r s u c h u n g e n a n vielen industriellen G r o ß b a u s t e l l e n d u r c h g e f ü h r t , u n d die Ergebnisse einer ausgefeilten Ers c h ü t t e r u n g s m e ß t e c h n i k h a b e n wesentlich m i t zur E r a r b e i t u n g m o d e r n e r G e s i c h t s p u n k t e f ü r aseismische B a u t e n b e i g e t r a g e n . Aber a u c h die in der D D R in den l e t z t e n J a h r e n auf d e m Gebiet der I n g e n i e u r g e o p h y s i k erzielten E r g e b n i s s e lassen uns b e g r ü n d e t feststellen, d a ß die G e o p h y s i k eine w i r k s a m e wissenschaftliche u n d ö k o n o m i s c h e U n t e r s t ü t z u n g f ü r unsere B a u v o r h a b e n b i e t e t . D e s h a l b ist es notwendig, d a ß bei k ü n f t i g e n Qualifizierungslehrgängen f ü r Ingenieurgeologen auch die Möglichkeit einer geophysikalischen Hilfe m i t ber ü c k s i c h t i g t wird (R. KÖHLER 1963). Gerade d u r c h die enge u n d v e r s t ä n d n i s v o l l e Z u s a m m e n a r b e i t zwischen Ingenieurgeologen, B a u f a c h m a n n u n d G e o p h y s i k e r w a r es doch möglich, die vielen kleinen u n d großen P r o b l e m e zu b e a r b e i t e n , die sich in den S e n k u n g s g e b i e t e n E r d e b o r n , der Mansfelder Mulde u n d im W e r r a g e b i e t e r g a b e n . E i n Ingenieurgeologe u n d ein B a u f a c h m a n n , der h e u t e n o c h bei der L ö s u n g seiner A u f g a b e n auf die Mithilfe der G e o p h y s i k v e r z i c h t e t , wird sich m o r g e n doch m i t i h r

473

55 £

deschleunigungssrnpltfuden

(relativ}

I

I/

^m!

Abb. 29. Summe der relativen Beschleunigungsamplituden als Funktion der Frequenz über den Komponenten H||, H j . und Z (parallel und senkrecht zur Längsachse des Gebäudes, Vertikalkomponente) 1 — Summe prozentualer Überlagerungsanteile, 2 — Summe maximaler Beschleunigungsamplituden Ordinateneinheit:

Maximale Beschleunigungsamplitude 100% (aus O. MEISSER U. a. 1963)

je

Meßpunkt

b e s c h ä f t i g e n müssen. Der W i e n e r B a u e x p e r t e SINGER schrieb 1932: „ O b e r s t e s Ziel der B a u g r u n d g e o l o g i e ist das E r k e n n e n u n d V e r m e i d e n v o n Schwierigkeiten. A u f g a b e des G r u n d b a u e s ist es, jene Schwierigkeiten, d e n e n m a n n i c h t ausweichen k a n n , zu ü b e r w i n d e n . " D a z u b i e t e t die Geophysik im R a h m e n der aufgezeigt e n Möglichkeiten ihre Hilfe m i t d e m Ziel an, die Wissens c h a f t l i c h k e i t u n d die W i r t s c h a f t l i c h k e i t der A r b e i t i m B a u w e s e n u n d in allen d a m i t v e r b u n d e n e n Teildisziplinen zu e r h ö h e n . Messungen Oktober 1960

Messungen Oktober 19G0

UL-O•

D D D D •

C• D

•

• d

•

G

D

C p O

'0

D

a

Messungen Ma! Ì961

D cPt? • • Q •

0\0

0

OgJMl

pS?' • •

Messungen feönjat -f$6i

—

° D

d

»

C> j O

V

d

\J°

d

D

/

\

v

-10

/—-

d

Messungen Februar *9S2

n

Abb. 28. Linien gleicher absoluter Schwinggeschwindigkeiten v (mm s - 1 ) in der Vertikalkomponente für Frequenzen
50 Hz

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Helt 9 474

PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / E r f a s s u n g d e s G r u n d w a s s e r h a u s h a l t s i m P a r t h e g e b i e t

Herrn Prof. Dr. 0 . M E I S S E R und unserem Kollektiv danke ich an dieser Stelle, daß mir in so großzügiger Weise auch bisher unveröffentlichtes Material des Instituts für Angewandte Geophysik und der Arbeitsstelle für Praktische Geophysik, Freiberg, zu benutzen gestattet wurde.

Zusammenfassung Anhand umfangreichen experimentellen Materials werden jene Verfahren der geophysikalischen Baugrunduntersuchung und Bauwerksüberwachung kritisch zusammengestellt, die nach jahrelanger Erprobung als Teilergebnisse aus der Grundlagenforschung herausgelöst werden können und zwecks Einführung in den Routinegebrauch zur Diskussion vorgelegt werden. Dabei werden betont, die Einsatzmöglichkeiten der Seismik, Geoelektrik und Radiometrie zur Untersuchung rolliger und bindiger Böden herausgearbeitet. Beim Talsperrenund Straßenbau hat sich für die Ermittlung von Kennwerten in situ die Vibratortechnik hervorragend bewährt. Hinsichtlich der Bauwerksüberwachung werden Methodik und Aussagekraft von Senkungs- und Erschütterungsmessungen aufgezeigt.

Pe3iOMe Ha

Literatur EIFE, K . H . : Die Bestimmung des Raumgewichts von Böden u n d Gesteinen durch Gamma-Strahlen. — Freiberger Forsch.-H. C 61 (1959). HOHL, R . : Beitrag zur Methodik ingenieurgeologischer K a r t e n . — Z. angew. Geol., H . 6, S. 2 7 2 - 2 7 7 (1960). KÖHLER, R . : Fünf J a h r e Ingenieurgeologie. — Z. angew. Geol., H . 11/12, S. 5 6 5 - 5 7 1 ( 1 9 5 7 ) .

— Die Ingenieurgeologie im Baugeschehen der D D R . — Bergakademie, H . 12, S. 7 0 4 - 7 0 5 (1959). — Kurzlehrgänge zur Qualifizierung f ü r Ingenieurgeologen. — Wiss.Techn. Informationsdienst des Zentr. Geol. Inst., 4, 1, S. 6—11 (1963). KÖHLER, R., & A. THOMAS: Über den Stand der ingenieurgeologischen Kartierung in der D D R . - Z. angew. Geol., H . 2/3, S. 8 6 - 9 4 (1958). — Vorläufer moderner Baugrundkarten. — Z. angew. Geol., H . 2, S. 81 bis 84 (1960). MEISSER, O.: Setzungsmessungen im V E B Feinzink Freiberg. — I n s t i t u t f ü r Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg (Unveröffentlichtes Gutachten 1959). — Praktische Geophysik. — Verl. Theodor Steinkopff, Dresden u n d Leipzig 1964. MEISSER, O . G . MILDE, H . G A S T & CH.OELSNER: G e o p h y s i k a l i s c h e U n t e r -

0CH0Be

KpHKTHiecKH

iiccJieAOBaHHH

oSnmpHoro

cocTaBJi6HH

onwTHoro

Maiepnajia

6MJIH

Te cnoco6u reoIFLHX r p y H T O B . N P H CTpOGHHH NJIOTHH H HOpOr BHÖpaTOpH a n T e x H H K a a a n a B b m a r o m n e c H jjamiLie RJIH ycTaHOBJ I 6 H H H noKa3aTeneö r p y H T O B H ropHwx n o p o « B HeHapyIIieHHOM

their introduction as routine procedures. In this respect the use of seismology, geoelectrics and radiometry for the investigation of cohesive and non-cohesive soils is particularly emphasized. In dam and road construction vibrating is a proved method for determining in-situ characteristics. As for building supervision, the technique and force of evidence of subsidence and vibration measurements are shown.

II0JI0JK6HMH.

H o

OTHOIIieHHK)

KOHTpO.iia

iKeHHÄ o c B e m a r o T C H MeTO«HKa H c T e n e H b H 3 M e p e H H Ö onycKaiiHa a coTpnceHHH.

coopy-

HajjeiKHocni

Summary Based on comprehensive experimental data a critical review is given of methods of geophysical soil investigation and building supervision, which after trials lasting for years can be eliminated as partial results from basic research, and can be presented as a matter of discussion with reference to

suchungen an Flußdeichen bei Boizenburg u n d Lenzen. — I n s t i t u t f ü r Angew. Geophys. d. Bergakademie Freiberg (Unveröffentlichtes Gutachten 1962.)

MEISSER, O . & H . MILITZER: S e i s m i s c h - e l e k t r i s c h e U n t e r s u c h u n g e n

und

Schlauchwaagebeobachtungen im Bereiche des Topographischen Dienstes Dresden. — I n s t . f. Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg (Unveröff. Gutachten 1959-1961). — Statische u n d dynamische Vergleichsmessungen an Probefundamenten u n d a m anstehenden Gebirge im Talsperrenbau. — Freiberger Forsch.H., Reihe C (im Druck).

MEISSIR, O . H .

MILITZER & G . PORSTENDORFER: E l e k t r i s c h e u n d s e i s -

mische Baugrunduntersuchungen im Aufbaugebiet des VEB Zinkhütte Freiberg. — I n s t . f. Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg (Unveröff. Gutachten 1957). MEISSER, O. & J . SCHÖN: Seismische Untersuchungen in Labor u n d Gelände an Lockergesteinen. — Diplomarbeit (Inst. f. Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg) (auszugsweise im Druck). MEISSER, O. & P . HABERLAND: Nahseismische Untersuchungen mit einem Bodenvibrator. — Diplomarbeit (Inst, f ü r Angew. Geophys. der Bergakad. Freiberg 1962, unveröffentlicht). MEISSER, 0 . , H . MILITZER & G . MILDE: G e o p h y s i k a l i s c h - g e o l o g i s c h e K o m -

plexuntersuchungen an Gioßfundamenten. — Bergakademie (im Druck). MILITZER, H . : Einige Ergebnisse der Vibratortechnik in der Ingenieurgeophysik. — Geophys. Prospecting (im Druck). — Entwicklung u n d Erprobung eines amplituden- u n d frequenzvariablen Bodenvibrators f ü r nahseismische Untersuchungen. — Habilitationsarbeit (Arbeitsstelle f ü r Praktische Geophysik, Freiberg 1962 (im Druck). Werbeprospekt der United Geophysical Corporation. Geophysical Prospecting 10 (1962) 4. . Scintillators, low level counting installations, nucleonic instruments. — Nuclear enterprises (G. B.) L t d . (Katalog Oktober 1962).

Untersuchungen zur Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet1) HANS-HEINRICH PRETSCHOLD, H a l l e , RÜDIGER SPENGLER, H a l l e , & ERNST-MANTRED WIEDENROTH, B e r l i n

Unter diesem Thema laufen seit 1959 drei Forschungsaufträge, die v o m Institut für Wasserwirtschaft Berlin und der Wasserwirtschaftsdirektion Saale—Weiße Elster in Halle (Saale) bearbeitet werden. Außer den Arbeiten, über die im folgenden berichtet wird, sind eine bodenkundliche Kartierung, die Untersuchung des Bodenund Grundwasserhaushalts sowie der Beziehungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflüssen vorgesehen. Das Arbeitsgebiet umfaßt das ca. 370 km 3 große Einzugsgebiet der Parthe, des letzten Zuflusses der Pleiße, das sich v o n Leipzig nach SE erstreckt. Es setzt sich aus kuppigem Porphyrhügelland im Osten, aus Endmoränengebiet — im Süden die sandige, morphologisch wenig wirksame Wachau—Grimmaer Eisrandlage, im Norden 1

) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 20. 2.1963

dagegen das kuppige Tauchaer Endmoränengebiet — und der dazwischen eingebetteten, schwach mit Grundmoräne und Löß verhüllten Naunhofer Schotterebene der pleistozänen Mulde zusammen. Im Gegensatz zum stark industrialisierten benachbarten Bornaer Revier und der Großstadt Leipzig herrscht die agrarische N u t z u n g vor. R u n d 15% der Fläche sind bewaldet. Die Grundwasserleistung der mittelpleistozänen Muldeschotter wird seit 1887 bzw. 1895 v o n den Wasserwerken I und II der Stadt Leipzig in Naunhof mit rd. 4 0 0 0 0 m 3 /Tag genutzt. Die Untersuchungen dienen nicht nur der unmittelbaren Grundlagenforschung (Bemessung weiterer Grundwasserfassungsanlagen), sondern auch der Erarbeitung geeigneter Untersuchungsmethoden und Darstellungsnormen.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Helt 9 474

PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / E r f a s s u n g d e s G r u n d w a s s e r h a u s h a l t s i m P a r t h e g e b i e t

Herrn Prof. Dr. 0 . M E I S S E R und unserem Kollektiv danke ich an dieser Stelle, daß mir in so großzügiger Weise auch bisher unveröffentlichtes Material des Instituts für Angewandte Geophysik und der Arbeitsstelle für Praktische Geophysik, Freiberg, zu benutzen gestattet wurde.

Zusammenfassung Anhand umfangreichen experimentellen Materials werden jene Verfahren der geophysikalischen Baugrunduntersuchung und Bauwerksüberwachung kritisch zusammengestellt, die nach jahrelanger Erprobung als Teilergebnisse aus der Grundlagenforschung herausgelöst werden können und zwecks Einführung in den Routinegebrauch zur Diskussion vorgelegt werden. Dabei werden betont, die Einsatzmöglichkeiten der Seismik, Geoelektrik und Radiometrie zur Untersuchung rolliger und bindiger Böden herausgearbeitet. Beim Talsperrenund Straßenbau hat sich für die Ermittlung von Kennwerten in situ die Vibratortechnik hervorragend bewährt. Hinsichtlich der Bauwerksüberwachung werden Methodik und Aussagekraft von Senkungs- und Erschütterungsmessungen aufgezeigt.

Pe3iOMe Ha

Literatur EIFE, K . H . : Die Bestimmung des Raumgewichts von Böden u n d Gesteinen durch Gamma-Strahlen. — Freiberger Forsch.-H. C 61 (1959). HOHL, R . : Beitrag zur Methodik ingenieurgeologischer K a r t e n . — Z. angew. Geol., H . 6, S. 2 7 2 - 2 7 7 (1960). KÖHLER, R . : Fünf J a h r e Ingenieurgeologie. — Z. angew. Geol., H . 11/12, S. 5 6 5 - 5 7 1 ( 1 9 5 7 ) .

— Die Ingenieurgeologie im Baugeschehen der D D R . — Bergakademie, H . 12, S. 7 0 4 - 7 0 5 (1959). — Kurzlehrgänge zur Qualifizierung f ü r Ingenieurgeologen. — Wiss.Techn. Informationsdienst des Zentr. Geol. Inst., 4, 1, S. 6—11 (1963). KÖHLER, R., & A. THOMAS: Über den Stand der ingenieurgeologischen Kartierung in der D D R . - Z. angew. Geol., H . 2/3, S. 8 6 - 9 4 (1958). — Vorläufer moderner Baugrundkarten. — Z. angew. Geol., H . 2, S. 81 bis 84 (1960). MEISSER, O.: Setzungsmessungen im V E B Feinzink Freiberg. — I n s t i t u t f ü r Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg (Unveröffentlichtes Gutachten 1959). — Praktische Geophysik. — Verl. Theodor Steinkopff, Dresden u n d Leipzig 1964. MEISSER, O . G . MILDE, H . G A S T & CH.OELSNER: G e o p h y s i k a l i s c h e U n t e r -

0CH0Be

KpHKTHiecKH

iiccJieAOBaHHH

oSnmpHoro

cocTaBJi6HH

onwTHoro

Maiepnajia

6MJIH

Te cnoco6u reoIFLHX r p y H T O B . N P H CTpOGHHH NJIOTHH H HOpOr BHÖpaTOpH a n T e x H H K a a a n a B b m a r o m n e c H jjamiLie RJIH ycTaHOBJ I 6 H H H noKa3aTeneö r p y H T O B H ropHwx n o p o « B HeHapyIIieHHOM

their introduction as routine procedures. In this respect the use of seismology, geoelectrics and radiometry for the investigation of cohesive and non-cohesive soils is particularly emphasized. In dam and road construction vibrating is a proved method for determining in-situ characteristics. As for building supervision, the technique and force of evidence of subsidence and vibration measurements are shown.

II0JI0JK6HMH.

H o

OTHOIIieHHK)

KOHTpO.iia

iKeHHÄ o c B e m a r o T C H MeTO«HKa H c T e n e H b H 3 M e p e H H Ö onycKaiiHa a coTpnceHHH.

coopy-

HajjeiKHocni

Summary Based on comprehensive experimental data a critical review is given of methods of geophysical soil investigation and building supervision, which after trials lasting for years can be eliminated as partial results from basic research, and can be presented as a matter of discussion with reference to

suchungen an Flußdeichen bei Boizenburg u n d Lenzen. — I n s t i t u t f ü r Angew. Geophys. d. Bergakademie Freiberg (Unveröffentlichtes Gutachten 1962.)

MEISSER, O . & H . MILITZER: S e i s m i s c h - e l e k t r i s c h e U n t e r s u c h u n g e n

und

Schlauchwaagebeobachtungen im Bereiche des Topographischen Dienstes Dresden. — I n s t . f. Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg (Unveröff. Gutachten 1959-1961). — Statische u n d dynamische Vergleichsmessungen an Probefundamenten u n d a m anstehenden Gebirge im Talsperrenbau. — Freiberger Forsch.H., Reihe C (im Druck).

MEISSIR, O . H .

MILITZER & G . PORSTENDORFER: E l e k t r i s c h e u n d s e i s -

mische Baugrunduntersuchungen im Aufbaugebiet des VEB Zinkhütte Freiberg. — I n s t . f. Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg (Unveröff. Gutachten 1957). MEISSER, O. & J . SCHÖN: Seismische Untersuchungen in Labor u n d Gelände an Lockergesteinen. — Diplomarbeit (Inst. f. Angew. Geophys. der Bergakademie Freiberg) (auszugsweise im Druck). MEISSER, O. & P . HABERLAND: Nahseismische Untersuchungen mit einem Bodenvibrator. — Diplomarbeit (Inst, f ü r Angew. Geophys. der Bergakad. Freiberg 1962, unveröffentlicht). MEISSER, 0 . , H . MILITZER & G . MILDE: G e o p h y s i k a l i s c h - g e o l o g i s c h e K o m -

plexuntersuchungen an Gioßfundamenten. — Bergakademie (im Druck). MILITZER, H . : Einige Ergebnisse der Vibratortechnik in der Ingenieurgeophysik. — Geophys. Prospecting (im Druck). — Entwicklung u n d Erprobung eines amplituden- u n d frequenzvariablen Bodenvibrators f ü r nahseismische Untersuchungen. — Habilitationsarbeit (Arbeitsstelle f ü r Praktische Geophysik, Freiberg 1962 (im Druck). Werbeprospekt der United Geophysical Corporation. Geophysical Prospecting 10 (1962) 4. . Scintillators, low level counting installations, nucleonic instruments. — Nuclear enterprises (G. B.) L t d . (Katalog Oktober 1962).

Untersuchungen zur Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet1) HANS-HEINRICH PRETSCHOLD, H a l l e , RÜDIGER SPENGLER, H a l l e , & ERNST-MANTRED WIEDENROTH, B e r l i n

Unter diesem Thema laufen seit 1959 drei Forschungsaufträge, die v o m Institut für Wasserwirtschaft Berlin und der Wasserwirtschaftsdirektion Saale—Weiße Elster in Halle (Saale) bearbeitet werden. Außer den Arbeiten, über die im folgenden berichtet wird, sind eine bodenkundliche Kartierung, die Untersuchung des Bodenund Grundwasserhaushalts sowie der Beziehungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflüssen vorgesehen. Das Arbeitsgebiet umfaßt das ca. 370 km 3 große Einzugsgebiet der Parthe, des letzten Zuflusses der Pleiße, das sich v o n Leipzig nach SE erstreckt. Es setzt sich aus kuppigem Porphyrhügelland im Osten, aus Endmoränengebiet — im Süden die sandige, morphologisch wenig wirksame Wachau—Grimmaer Eisrandlage, im Norden 1

) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 20. 2.1963

dagegen das kuppige Tauchaer Endmoränengebiet — und der dazwischen eingebetteten, schwach mit Grundmoräne und Löß verhüllten Naunhofer Schotterebene der pleistozänen Mulde zusammen. Im Gegensatz zum stark industrialisierten benachbarten Bornaer Revier und der Großstadt Leipzig herrscht die agrarische N u t z u n g vor. R u n d 15% der Fläche sind bewaldet. Die Grundwasserleistung der mittelpleistozänen Muldeschotter wird seit 1887 bzw. 1895 v o n den Wasserwerken I und II der Stadt Leipzig in Naunhof mit rd. 4 0 0 0 0 m 3 /Tag genutzt. Die Untersuchungen dienen nicht nur der unmittelbaren Grundlagenforschung (Bemessung weiterer Grundwasserfassungsanlagen), sondern auch der Erarbeitung geeigneter Untersuchungsmethoden und Darstellungsnormen.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / E r f a s s u n g des Grundwasserhaushalts im P a r t h e g e b i e t

475

Pflanzensoziologische Kartierung des Parthegebiets ERNST-MANFRED WIEDENROTH, Halle/Saale

Innerhalb der Forschungsaufgabe „Ermittlung der Grundwasserneubildung" fällt auch der Pflanzensoziologie eine bedeutsame Rolle zu. Denn neben der Oberflächengestalt, der Geologie und den Bodenverhältnissen ist es besonders auch die Vegetation, die das Bild der Landschaft bestimmt und einen bedeutsamen Faktor im Landschaftshaushalt, speziell auch im Wasserhaushalt, darstellt. Definitionen Eine kurze Definition einiger wichtiger Begriffe sei vorangestellt. Die Pflanzensoziologie ist die Lehre von den Pflanzengesellschaften und ihren Wechselbeziehungen zum Standort. Eine Pflanzengesellschaft ist ein Typus von Pflanzenbeständen, unabhängig von ihrer systematischen Stellung. Ihre Grundeinheit ist die Assoziation. „Die einzelnen Assoziationen unterscheiden sich voneinander durch eine jeweils spezifische charakteristische Artengruppenkombination, deren besondere Eigenart in dem Auftreten bzw. Fehlen bezeichnender ökologischer, arealtypischer oder vegetationsdynamischer Arten oder Artengruppen besteht. Zu der charakteristischen Artengruppenkombination gehören dabei alle Arten, die in jeder Untereinheit der so abgegrenzten Assoziation gleichmäßig vertreten sind, gleichviel ob sie in anderen Gesellschaften auftreten oder nicht" (R. SCHUBERT & E . G . MAHN 1 9 5 9 ) . D e r S t a n d o r t i s t

die

„Gesamtheit der auf die Entwicklung und das Gedeihen von Pflanzen wirkenden Umweltbedingungen, die am Wuchsort einer bestimmten Pflanze bzw. eines Pflanzenbestandes gegeben sind" (ELLENBERG 1958). Auf die engen Wechselbeziehungen zwischen Pflanzengesellschaft und Standort weist insbesondere ELLENBERG (1958) hin. Aus dem Gesagten ergeben sich die Anwendungsmöglichkeiten der Pflanzensoziologie auf Wasserwirtschaft und Geologie. 31ethodik Nach gründlicher Geländebegehung wurden als homogen erkannte Pflanzenbestände nach der Aufnahmemethode

von

BRAUN-BLANQUET

(1951)

erfaßt.

Es wurde für jede Art die Artmächtigkeit nach einer siebenteiligen Skala geschätzt (unter Artmächtigkeit verstehen wir eine Kombination von Häufigkeit und Deckung). Die Größe der Aufnahmefläche beträgt bei Acker und Grünland in der Regel 50 m 2 , bei Wald 400 m 2 . Ahnlich aufgebaute Pflanzenbestände wurden miteinander verglichen und ihre charakteristische Artengruppenkombination vegetationsstatistisch herausgearbeitet. Außer der pflanzensoziologischen Bearbeitung wurde den Bodenuntersuchungen besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Für alle Gesellschaften wurden charakteristische Bodenprofile aufgenommen und im Laboratorium untersucht, wobei es besonders darauf ankam, die ganze Variationsbreite der Bodenbildungen unter den einzelnen Gesellschaften zu erfassen. Im Laboratorium wurden Korngrößenanalysen, pH-Untersuchungen und gegebenenfalls Humusbestimmungen durchgeführt.

Die Kartierung wurde auf Grund der im Gebiet erarbeiteten Vegetationsgliederung durchgeführt. Es wurden zunächst fünf Spezialgebiete im Maßstab 1:5000 kartiert, die so ausgewählt wurden, daß alle im Untersuchungsgebiet vorkommenden Landschaftsformen erfaßt wurden. Als Unterlagen dienten die Katasterkarten 1:5000 sowie die Kartender Forsteinrichtung. Das Gelände wurde in etwa 50 m Abstand begangen, und die Vegetationseinheiten wurden sofort in die Feldkarte eingetragen. Die Ackerflächen wurden in der stehenden Frucht kartiert. Bei der Spezialkartierung wurde nur die Vegetation, nicht aber die Geländeform berücksichtigt. Die Spezialkartierung wurde durchgeführt, 1. u m eine genaue K e n n t n i s des Vegetationsmosaiks in den verschiedenen L a n d s c h a f t s f o r m e n zu erhalten, 2. um die erarbeitete Vegetationsgliederung auf ihre p r a k tische Verwendbarkeit zu prüfen, 3. u m gegebenenfalls mögliche Vereinfachungen für die Gesamtkartierung zu erproben.

Unter Berücksichtigung der dabei gewonnenen Erkenntnisse wurde das gesamte 366 km 2 große Einzugsgebiet der Parthe kartiert. Als Unterlage dienten Meßtischblattvergrößerungen im Maßstab 1:10000. Die Vegetationskarte wurde dann auf den endgültigen Maßstab 1:25000 verkleinert. Neben der Vegetation wurde bei dieser Kartierung auch die Geländeform stärker berücksichtigt. Um die Übersichtlichkeit zu wahren bzw. um die Fläche überhaupt bewältigen zu können, mußte bei der Gesamtkartierung 1 : 2 5 0 0 0 etwas generalisiert werden. Die Signatur einer Vegetationseinheit bedeutet hier nicht, daß die Fläche ausschließlich von dieser Vegetationseinheit eingenommen wird, sondern daß sie auf ihr vorherrscht. Von der Vegetationskarte 1:25000 wurde die „Karte der Versickerungsmöglichkeiten" abgeleitet. Die Versickerungsmöglichkeiten wurden, um keine noch nicht vorhandene Genauigkeit vorzutäuschen, in einer nur fünfteiligen Skala ausgedrückt. Versickerungsmöglichkeiten: sehr gut gut mäßig gut schlecht sehr schlecht

Eine derartige Einteilung deckt sich auch weitgehend mit der bei der Wasserstufenkarte üblichen (R. TTJXEN 1954). Für jede Vegetationseinheit wurde die Aussage über die Versickerungsmöglichkeiten nach folgenden Kriterien getroffen: Pflanzengesellschaften sind Zeiger des von ihnen besiedelten Bodens. Die Böden lassen je nach Bodentyp und Bodenart unterschiedliche Versickerungen zu. Pflanzengesellschaften sind Zeiger für die Höhe des Grundwassers, soweit dieses im Wurzelraum ansteht oder der Wurzelraum zumindest zeitweise noch von dem Kapillarsaum des Grundwassers erreicht wird. Tiefer liegendes Grundwasser wird von der Vegetation nicht angezeigt. Daraus ergibt sich auch die unterschiedliche Aussagekraft verschiedener Gesellschaften hinsichtlich des Grundwasserstandes je nach ihrer Wurzeltiefe. Wurzeluntersuchungen sind daher notwendig und wurden, wo noch nicht vorhanden, im Rahmen der Unter-

Zeitschrift f ü r angewandte Geologie (1963) Heft 9 PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet

476

suchungen durchgeführt, und zwar bei Ackerunkrautgesellschaften. Pflanzengesellschaften sind Zeiger für stauende Bodenschichten im Wurzelraum, die eine Versickerung erschweren. Pflanzengesellschaften beeinflussen die oberirdischen Abflußverhältnisse außerordentlich stark. In einem n a t u r n a h e n W a l d z. B. versickert bei gleicher Oberflächengestaltung ein erheblich größerer Teil des Niederschlages als auf einer Weidefläche. Pflanzengesellschaften sind selbst Wasserverbraucher. Die Kenntnis ihres Wasserbedarfs, teilweise abhängig von der Substanzproduktion, ist notwendig zur Beurteilung des Wasserhaushaltes eines Standortes. Auf Grund dieser Ergebnisse, die neben der Veget a t i o n weitgehend die Oberflächenformen, die Geologie und die Angaben der landwirtschaftlichen Bodenschätzung bzw. der forstlichen S t a n d o r t s k a r t i e r u n g berücksichtigten, wurde die „ K a r t e der Versickerungsmöglichkeiten" gezeichnet, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit noch etwas generalisiert werden m u ß t e . Der H a u p t v o r t e i l pflanzensoziologischer Untersuchungen liegt darin, daß es möglich ist, mit geringem A u f w a n d in verhältnismäßig kurzer Zeit große Gebiete flächenmäßig zu erfassen. Im R a h m e n der durchgeführten Untersuchungen wurden Gesellschaften der drei H a u p t v e g e t a t i o n s f o r m a t i o n e n Wald, Grünland und Acker bearbeitet.

Besonderheiten der pflanzensoziologischen Kartierung Es soll noch auf einige Unterschiede der pflanzensoziologischen K a r t i e r u n g gegenüber der geologischen

und topographischen K a r t i e r u n g hingewiesen werden. Die Pflanzengesellschaften befinden sich in stetiger E n t wicklung, sowohl hinsichtlich ihrer Zusammensetzung als auch in bezug auf die von ihnen besiedelte Fläche. Insbesondere die Gesellschaften landwirtschaftlich gen u t z t e r Flächen werden sehr häufig durch die Bearbeit u n g so s t a r k verändert, daß die Zuordnung zu ihrer Ausgangsgesellschaft nicht immer erkennbar bleibt. Dazu k o m m t , daß sich die Grenze zwischen zwei Gesellschaften n u r selten genau festlegen läßt, da meist ein i breiter Übergangssaum v o r h a n d e n ist. Aus dem Gesagten ergibt sich eine Reihe von Schwierigkeiten bei der kartographischen Darstellung, die bei der geologischen und topographischen K a r t e n a u f n a h m e nicht auftreten. Die pflanzensoziologische K a r t i e r u n g des Parthegebietes und die von ihr abgeleitete „ K a r t e der Versickerungsmöglichkeiten" stellt einen Beitrag zur Frage der relativen Grundwassererneuerung dar. In bezug auf die zahlreichen anderen Anwendungsmöglichkeiten pflanzensoziologischer Untersuchungen sei auf eine Publikation des Verfassers in den „Mitteilungen des I n s t i t u t s f ü r W a s s e r w i r t s c h a f t " , 14, 1961, verwiesen. „ H ä u f i g wird die Tatsache, daß die Soziologie Gesamtwirkungen erfaßt, nicht aber deren Einzelursachen, als eine Schwäche dieser Disziplin a u f g e f a ß t . Tatsächlich liegt aber hierin gerade die Stärke der Soziologie. Sie leistet das, was keinerlei Meßverfahren leisten k a n n , nämlich die Synthese, die sichere Aussagen über den S t a n d o r t e r l a u b t " (E. KLAPP in der Diskussion auf der T a g u n g der Zentralstelle f ü r Vegetationskartierung a m 22. und 23. Oktober 1953 in Stolzenau).

Hydrogeologische Spezialkartierung des Parthegebiets HANS-HEINRICH PRETSCHOLD, H a l l e / S a a l e

1. Vorbemerkung

der

Das hydrogeologische Kartenwerk ist eine der Grundlagen f ü r die E r m i t t l u n g der Grundwassererneuerung. Gleichzeitig sollen bei der hydrogeologischen Spezialk a r t i e r u n g im Maßstab 1 : 2 5 0 0 0 E r f a h r u n g e n in der Kartierungsmethode gesammelt u n d Darstellungsnormen erarbeitet werden. Grundlage f ü r die Methodik der hydrogeologischen Spezialkartierung ist zur Zeit das hydrogeologische K a r t e n w e r k von Nordrhcin-

BERG 1 9 6 1 ) .

Westfalen

(BREDDIN

u n d KARRENBERG). A u f

diesen

Arbeiten u n d denjenigen von MICHEL („Hydrogeologie des Weißelsterbeckens", 1960) wird a u f g e b a u t .

2. Die wichtigsten Anforderungen an die hydrogeologische Spezialkarte

Grundwasserleiter

dargestellt

werden

(KABREN-

Hydrologische Anforderungen

Neben den hydrogeologischen gebührt den rein hydrologischen Grundlagen, wie Grundwasserhöhengleichen, Grundwasserflurabstände, Differenzenkarten und Grundwassernutzungen, besondere Beachtung. Nur wenn eine möglichst vollkommene Synthese zwischen den hydrogeologischen u n d den hydrologischen Grundlagen bei der Darstellungsmethodik gefunden wird, sind die hydrogeologischen Spezialkarten bei der praktischen Arbeit verwendbar. Insbesondere wird das hydrogeologische K a r t e n w e r k von BREDDIN (1954 u n d 1960) den Wünschen der Wasserwirtschaftler nach einer anschaulichen Darstellung der Hydrogeologie gerecht.

Hydrogeologische Anforderungen V o n NÖRING ( 1 9 4 9 ) , GRAHMANN ( 1 9 5 4 u n d 1 9 5 8 ) , B R E D D I N ( 1 9 5 4 u n d 1 9 6 0 ) , KARRENBERG ( 1 9 5 8 u n d

1961) sowie HOPPE (1961a und 1961b) wurden die allgemeinen Grundsätze, die bei der hydrogeologischen Kartierung zu beachten sind, festgelegt. In jeder hydrogeologischen Spezialkarte sollen die Lagerung, die Verbreitung, die petrographische Beschaffenheit sowie die G r u n d w a s s e r f ü h r u n g einschließlich Hydrochemie

3. Die Darstellungsmethodik W ä h r e n d bei der Übersichtskartierung geologischen Kenntnisse in einer oder in z u s a m m e n g e f a ß t werden können, ist bei k a r t i e r u n g ein umfassendes K a r t e n w e r k I n A n l e h n u n g a n BREDDIN u n d

alle hydrozwei K a r t e n der Spezialerforderlich.

KABRENBERG

werden

f ü r das Parthegebiet folgende sechs H a u p t k a r t e n hergestellt :

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 0 PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet Die hydrogeologische Profilkarte E i n z e l s c h n i t t e in 1 bis 2 k m A b s t a n d , die etwa im H a u p t s t r e i c h e n der S c h i c h t e n verlaufen, werden in der B i l d e b e n e entsprechend ihrer L a g e auf dem Meßtischb l a t t angeordnet. D a m i t Einzelheiten im hydrogeologischen S c h n i t t noch e r k e n n b a r sind, werden die Höhen im M a ß s t a b 1 : 1 0 0 0 gezeichnet. In den Profilen werden die hydrogeologisch-faziellen Verhältnisse, die hydraulischen Verbindungen der Grundwasserstockwerke sowie die S t r a t i g r a p h i e in schwarzen Zeichen, j e d o c h die Durchlässigkeit der Gesteine farbig angegeben. Die hydrogeologische Grundrißkarte Die V e r b r e i t u n g der Grundwasserleiter, die petrographischen Faziesgrenzen und die hydraulischen Verbindungen der Grundwasserstockwerke werden in verschiedenen b r a u n e n Linien ausgewiesen. Die Sohl- und Dachflächen der Grundwasserleiter werden in Isohypsen m i t b r a u n e r F a r b e entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu den Grundwasserstockwerken 1, 2, oder 3 dargestellt. B e i horizontaler Lagerung werden Kreise und Höhena n g a b e n der Sohl- oder Dachflächen verwendet. Die M ä c h t i g k e i t der Grundwasserleit.e>? erscheint in 5 bis 6 F a r b h e l l i g k e i t s s t u f e n , und zwar 0 bis 5 m, 5,1 bis 10 m, 10,1 bis 20 m, 20,1 bis 30,1 m , 3 0 , 1 bis 4 0 m und 40,1 bis 6 0 m. Die F a r b e n geben gleichzeitig die Durchlässigkeit der Gesteine wieder. Die hydrogeologische Karte Sie b e s t e h t aus den Isohypsenplänen des Grundwasserspiegels (-druckes) bei hohem und niedrigem Grundwasserstand sowie den zugehörigen Grundwasserflura b s t ä n d e n . Die Linien sind schwarz. Im grauen F a r b t o n wird im B e r e i c h des Grundwasserspiegels eine abged e c k t e K a r t e der Gesteinsarten gezeichnet, deren Durchlässigkeit m i t den gleichen F a r b e n wie bei den ersten K a r t e n t y p e n c h a r a k t e r i s i e r t wird. Alle Wasserfassungss t a n d o r t e und Grundwassermeßstellen werden in die K a r t e eingetragen. Karte der Einheiten mit weitgehend gleichem Einsickerungsvcrraögen (der Niederschläge u. a.) E s werden 5 Abstufungen vorgeschlagen: sehr gut durchlässig gut durchlässig mäßig durchlässig schwach durchlässig undurchlässig

blaugrün meergrün grün hellgrün hellrot

Hyrtrochemische Karte In S ä u l e n d i a g r a m m e n werden alle wichtigen chemischen B e s t a n d t e i l e des Grundwassers punktförmig, j e d o c h die Grundwasserhärte flächenhaft in F a r b e n angegeben. B e i Grundwasserstockwerken werden F a r b schraffen verwendet. Die Grundwasserhöfligkeitskarte B e i den hydrogeologischen Ü b e r s i c h t s k a r t e n wird die d u r c h s c h n i t t l i c h e B r u n n e n l e i s t u n g pro T a g bei B r u n n e n üblicher B a u a r t und bei erträglichen» Grundwasserabsenkung als Maß der Grundwasserhöffigkeit bezeichnet. E s ist selbstverständlich, d a ß auch das Grund-

477

wassereinzugsgebiet und die Möglichkeit zur Grundwasserneubildung bei der Festlegung der hydrogeologischen E i n h e i t e n gleicher Grundwasserhöffigkeit m i t berücksichtigt werden. Die A n g a b e der Ergiebigkeit der hydrogeologischen E i n h e i t e n in 1 s/km 2 ist in U b e r s i c h t s k a r t e n und Spezialk a r t e n noch nicht möglich, weil dafür eine gewässerkundliche K a r t i e r u n g der oberirdischen Grundwasserabflüsse in den Vorflutern und der Quellen in den T r o k k e n m o n a t e n Voraussetzung ist. Diese Grundlagen können zur Zeit nicht geschaffen werden. Die Grundwasserhöffigkeit soll deshalb vorerst noch auf die Ergiebigkeit von Einzelbrunnen und auf die relative Grundwassererneuerung (s. K a r t e der relativen Grundwassererneuerung) bezogen werden. 4.

Darstellungsnormen

(in Anlehnung an BREDDIN und KAHRENBERG) Die Darstellung der hydrogeologischen Verhältnisse in mehreren K a r t e n b l ä t t e r n erfordert eine gute Abstimmung der Signaturen und F a r b e n aufeinander. E s wird vorgeschlagen, d a ß bei der k a r t e n m ä ß i g e n Darstellung die Topographie in Graudruck und die geologisch-petrographischen Grundlagen, z. B . t e k t o n i s c h e Störungen und die S y m b o l e für die Gesteinsarten, schwarz erscheinen. Die Signaturen der verschiedenen Gesteinsarten entsprechen im allgemeinen den R i c h t l i n i e n der D I N 4 0 2 2 , D I N 4 0 2 3 und D I N 4 2 2 0 . Die Signaturen für die L o c k e r gesteinsarten müssen vor allem die geringen B e i m e n gungen von Schluff und Feinsand bzw. Mittelsand berücksichtigen. Die von BREDDIK (1954) vorgeschlagene E i n t e i l u n g der Korngrößengruppen wurde deshalb übern o m m e n . Die F a r b e n für die Durchlässigkeit der Gesteine werden in Anlehnung an GRAHMANN (1958) wie folgt gewählt: sehr gut durchlässig (k-Wert 5 • 10~4 m/s) sehr gute Ergiebigkeit gut durchlässig (k-Wert 1 bis 5 • 10~4 m/s) gute Ergiebigkeit mäßig durchlässig (k-Wert 10~5 m/s) mäßige Ergiebigkeit wenig durchlässig (k-Wert 10~6 m/s) geringe Ergiebigkeit undurchlässig (k-Wert 10~8 m/s) Grundwasserstauer grundwasserfreie Gesteine

blau graublau orange rot violett gelb

Die Zeichen für die Verbreitungsgrenzen der Grundwasserleiter, die ebenfalls zwecks besserer Übersicht farbig angelegt werden, sind nach Grundwasserstockwerken zu ordnen. Zur K e n n z e i c h n u n g der Grundwasserstockwerke sind F a r b a b s t u f u n g e n von ocker bis r o t b r a u n vorgesehen. 5. Die hydrogeologische Kartierungsmethodik Die hydrogeologische Auswertung von S c h i c h t e n verzeichnissen ist eine der H a u p t a u f g a b e n . Die meisten Bohrungen im P a r t h e g e b i e t wurden nicht von Geologen aufgenommen. Die allgemeine Stratigraphie der Schichtenverzeichnisse wurde an H a n d älterer wissenschaftlicher Veröffentlichungen, insbesondere nach GRAHMANN (1925), und nach den E r l ä u t e r u n g e n zu den Meßt i s c h b l ä t t e r n Brandis, Naunhof, Liebertwolkwitz und

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 478

PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH

/ Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet

Hydrogeologische Übersicht, Grundwasserleiter des Parthegebiets

I

II

Grundwasserhöffigkeit, spezif. Ergiebigkeit 1/s m

Stratigraphie

Mächtigkeit im)

IH

Holozän

1-2

IjtD

Drenthe

10 bis 20 (bis 40)

Mittelsand u. Mittelkies im Wechsel

gut io-4

' LI H

Drenthe

bis 8 10 bis 25

sandiger Kies und Grobsand

gut 3 bis 5 • 10~4

!KB

Drenthe

ca. 1

sandiger Kies

gut 10~~4

IRF

Frührißglazial Interglazial

I KT

Frühpleistozän

ca. 5 (bis 8)

sandiger Kies

gut bis mäßig 10~4 bis 10~ 5

ca. 0,5 bis 2

IIMÌ

Miozän

15 5 bis 20

Mittel- bis Feinsand, scharf toniger Sand

mäßig 10~6

ca. 0,1

HOF

Ober- u. Mitteloligozän

30 bis 50 (60)

toniger Feinsand bis Mittelsand, selten Grobsand

mäßig bis schwach (selten gut) 10~ s bis 10-«

ca. 0,1 bis 0,5

obere Meeressande 1 Pödelwitzer Sande untere Meeressande J (nach METER)

HOBL

Mitteloligozän

10 (bis 15)

kiesiger Mitteibis Grobsand

gut bis mäßig 10~4 bis 10~ s

ca. 0,1 bis 2

fluviatile Fazies

HOB2

Mitteloligozän

10 (bis 20)

Grobsand bis Grobkies

gut 1 bis 5 • 10~4

ca. 1 bis 5

Grundwass.stockwerke

Eozän

Petrographie

Mittelsand bis Grobkies

Untoroligozän

gut (lO" 4 )

-

-

ca. 5 bis 6 -

Geologische Entstehung (nach GRAHKANN) und lokale Bezeichnung

fluviátil, Aueschotter Tauchaer Endmoräne (Deckgeschiebesande), glazi« fluviátil. Sommerfelder Endmoräne, Klingaer Endmoräne, glazifluviatil Wachauer Endmoräne, Grethener—Grimmaer Geschiebesande (Rückzugsbildungen), glazifluviatil Basalschotter (Rückzugsbildungen), glazifluviatil

Grobsand, Feinkies sehr gut (gut) 8 bis 15 (Mittelw.) 15 bis 25 Mittelkies, steinig Muldeschotter u. Göselschotter, 7 * IO" 1 (3 bis 17) (2 bis 26) Grobkies

4 bis 5 tonige Feinsande (2 bis 10)

III

IIIK4

Durchlässigkeit k (m/s)

Obis 5

tonige Feinsande

mäßig — schwach 10" 1 bis 10~5 schwach io- f i

Leipzig-Ost aufgestellt. Die Unterlagen des V E B Geologische E r k u n d u n g Süd u n d des P K B Kohle Leipzig waren z. T. eine gute Grundlage. In den Gebieten, wo keine hydrogeologischen D a t e n u n d geologischen Bohrungen v o r h a n d e n waren, wurden Bohrungen zur Klär u n g der hydrogeologischen u n d hydrologischen Verhältnisse niedergebracht. Insgesamt wurden bisher 15 Bohrungen im Gebiet Althen—Beucha—Brandis u n d 24 Bohrungen südlich Belgershain—Lindhardt— Steudtnitz neu abgeteuft. Es wurde d a m i t gleichzeitig ein umfangreiches hydrologisches Sondernetz eingerichtet.

6. Vorläufige Ergebnisse der hydrogeologischen Kartierung des Parthegebiets Es ist an dieser Stelle nicht möglich, auf die zahlreichen hydrogeologischen, hydrologischen, hydrochemischen u n d z u m Teil auch geologischen Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen einzugehen. Es seien deshalb n u r die hydrogeologisch wichtigsten kurz angeführt.

Großpösnaer fluviátil

Fluß,

fluviátil

Brandis-Polenz-Terrasse,

fluviátil, terrestrisch zwischen Brandis u. Machern südöstlich Leipzig

Belgershainer Schichten oder Thierbacher Schichten (nach MEYER)

-

fluviátil, Mittel zwischen Flöz y und Flöz IV

-

Mittel zwischen Flöz IV und Flöz I I sandige Mittel zwischen den 4 Flözen des Weißelsterbeckens gleich G 3 bis G 1 (nach MICHEL 1960)

a n d e r e n Verlauf, als bisher angenommen. Die f r ü h r i ß glazialen Muldeschotter lassen eine deutliche zyklische Sedimentation in drei, z. T. auch vier Abfolgen erkennen. Auf grobe bis steinige, z. T. nur feinkörnige Kiese folgen schwach kiesige Mittel- bis Grobsande, die wiederu m von Schluffen z. T. überdeckt werden. Durch Erosionszeiten, vor allem nach jedem Sedimentationszyklus, wurden die mehr oder weniger flächenhaft verbreiteten Schluß- und Tonlinsen sowie z. T. auch die Sande wieder zerstört. Der 1. s t a r k sandige Sedimentationszyklus ist fast ausschließlich in tiefen Rinnen abgelagert worden 1 ). Der 2. u n d 3. zeichnet sich durch sehr grobe blockreiche Schotter und der 4. durch eine m a r k a n t e weit verbreitete Mittel- bis Grobsandlage an der Basis u n d durch rinnenförmige mächtige Schluffablagerungen 2 ) im H a n g e n d e n aus. Die mitteloligozänen Sande u n d Kiese im Bereich der fluviatilen Fazies zerfallen deutlich in eine durch f e t t e Tone getrennte gröbere Abfolge im Liegenden u n d eine feinere Abfolge im H a n g e n d e n des Tonhorizontes. Der östliche R a n d dieser Faziesausbildung k o n n t e näher festgelegt werden.

Geologische Ergebnisse

Das von E I S S M A N N (mündliche Mitteilung) v e r m u t e t e frührißglaziale Alter des Grimma—Leipziger Muldelaufes k o n n t e in zahlreichen neuen Bohrungen durch Feuersteinfunde in den tiefsten Schichten belegt werden. Der altpleistozäne Muldelauf h a t d e m n a c h einen

*) Nach vorläufigen pollenanalytischen Untersuchungen der hangenden Schluffe durch ERD (mündliche Mitteilung) ist holsteininterglaziales Alter wahrscheinlich. Dafür sprechen auch die Porphyrzersatzrelikte in der Sandfraktion. a ) Nach neueren Untersuchungen sind die stark kalkhaltigen, humosen, tonigen Bänderschluflfe und -feinsande wahrscheinlich dem Eem-Interglazial zuzuordnen.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Helt 9 PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet 479 Hydrogeologische Ergebnisse

Zusammenfassung

E s werden i m Parthegebiet drei Grundwasserstockwerke unterschieden

Es wurden die wichtigsten Anforderungen an ein hydrogeologisches Kartenwerk erläutert. Dieses soll aus sechs Hauptkarten bestehen, und zwar der hydrogeologisclien Profilkarte, der hydrogeologisohen Grundrißkarte, der hydrologischen Karte, der Karte der relativen Grundwassererneuerung (Durchlässigkeit der Deckschichten), der hydrochemischen Karte und der Grundwasserhöffigkeitskarte. Die DIN-Normen sind die Grundlage für die Darstellung der Gesteine. Die Durchlässigkeit der Grundwasserleiter, deren Mächtigkeit und Verbreitung sowie die Durchlässigkeit der Deckschichten über dem Grundwasserspiegel werden in Farben angegeben. Im Parthegebiet werden drei Grundwasserstockwerke unterschieden. Der wichtigste Grundwasserleiter sind die frührißglazialen Muldeschotter, die hydrogeologisch bisher am besten untersucht sind. Besondere hydrogeologische Bedeutung haben noch die mitteloligozänen Belgershainer Schichten.

1. dasjenige des Pleistozäns und Pliozäns, 2. dasjenige des Miozäns und Oligozäns und 3. dasjenige des Eozäns. D a s dritte Grundwasserstockwerk h a t keine Bedeutung. In der Tabelle werden die Grundwasserleiter, und zwar ihre petrographische Ausbildung, Mächtigkeit, Durchlässigkeit und stratigraphische Stellung, kurz charakterisiert. Die an gestörten Bodenproben der frührißglazialen Muldeschotter ermittelten kf-Werte von 4 — 5 , 5 • 10~ 4 m/s stimmen gut mit dem mittleren kf-Wert von 7 • 10~ 4 m/s überein, der mit Hilfe hydrologischer Berechnungen ermittelt wurde. Die mittlere Porosität der gleichen Schotter b e t r ä g t für etwa 50 Proben 0,3. I n s g e s a m t wurden bisher etwa 120 Proben bei lockerer und dichter L a g e r u n g auf kf-Wert und Porosität untersucht. Die Korngrößenverhältnisse in diesem wichtigsten Grundwasserleiter wurden ebenfalls weitgehend geklärt. Hydrologische Ergebnisse Zur E r g ä n z u n g des vorhandenen Grundwassermeßnetzes wurden 110 Meßstellen neueingerichtet. D a s Grundwassergefälle im Bereich der rißglazialen Muldeschotter b e t r ä g t 1 bis 2% 0 . D a s Grundwassergefälle südlich der W a s s e r f a s s u n g Ost bei Naunhof, d a s nach A. THIEM (1881) 1,5% 0 vor Inbetriebnahme der F a s s u n g betragen h a t , wuchs auf 3%0 innerhalb des Absenkungstrichters an. Die Grundwasserfließrichtungen zwischen Naunhof und Althen werden i m Grundwasserisohypsenplan deutlich sichtbar. Die unterirdischen Grundwasserscheiden fallen nicht g a n z m i t den oberirdischen Wasserscheiden der Parthe z u s a m m e n . E s wurden deshalb Spezialuntersuchungen vor allem i m P a r t h e — G ö s e l - G e b i e t z w i s c h e n P o m ß e n und Otterwisch durchgeführt. Zwischen Grethen und Grimm a sollen die hydraulischen Beziehungen zwischen Mulde und P a r t h e noch näher untersucht werden. Die hydraulischen Verhältnisse im 2. Grundwasserstockwerk (Belgershainer Schichten) sind noch weitgehend unklar. Die bisherigen Untersuchungen ergeben, daß die von Süden nach Norden nördlich der E u l a in den Belgershainer Schichten fließenden Grundwässer mit dem Grundwasserstockwerk 1 zwischen K ö h r a und Eicha in hydraulischer Verbindung stehen. E i n westlicher Grundwasserabfluß in d a s Pleißegebiet ist ebenfalls möglich.

Pe3K>Me IIpHBOHHTCH BajKHeäume TpeÖOBaHHH K rllApOJIOrKHeCKHM KapTaM. OHK AOJIHfflbl OXBaTblBaTb UieCTB rJiaBHMX HHCTOB, npencTaBJieHHtix KapToft rHnporeojiormiecKHx npo$HJieß, KapToit rHAporeoJioriraecKHx OCHOB, rHApojioriMecKOit KapToii, KapTOfi OTnocHTejibHoro H0B00ßpa30BaHHH rpyHTOBHX BOA («apTOä BOßonpoHHijaeMOCTH noKpOBHHX OTJlOHteHHÜ), rHUpOXHMHieCKOß KapTOÜ H KapTOÜ B03M0JKH0Ü aoßbIHH rpyHTOBHX BOAÜOpOABI H306pamai0TCH B COOTBeTCTBHH C HOpMäMH A H H . IIp0HHu;aeM0CTb BOAOHOCHMX R0PH30HT0B, n x MONJHOCTB H

pacnpocTpaHeHHe, a TaioKe ripommaeMocTb noKpoBHbix OTJLOJKEHHFT Has 3epKanoM rpyHTOBbix BOA H306pa»tai0TCH B KpacKax. B oßjiacTH p. IlapTe PA3JINQAIOTCH TPH BOAOHOCHHX 3Tama. BamHe0ume BOAOHOCHbie ropH30HTbi nptiypoqeHM K amiioBHajibHbiM raneiHHKaM p. MYJIBSE HiuKHepuccKoro ojieneHeHna, nanSonee xopomo H3yieHHbiM B rHAporeojioraqecitOM oTHoraeHHH. OcoSeHHoe rHAporeojiormecKoe 3HaieHHe HMeioT Taume EenbrepcxaöncKiie CJIOH cpeAHero oraroiteHa. Summary The most important demands to be satisfied by a hydrological volume of maps are discussed. It is intended to consist of the following six chief maps: hydrogeological profile map, map of relative horizontal-section map, hydrological map, hydrogeological ground-water renewal (permeability of confining beds), hydrochemical map and probably ground-water bearing map. The representation of rocks is based an German Standard Specifications. The permeability of the aquifers, their thickness and distribution, as well as the permeability of confining beds above the ground-water level are indicated in colours. In the area of the river Parthe three ground-water storeys are distinguished. The most important aquifer are the early Riss Interglacial trough gravels, which have had the best investigation so far from a hydrogeological point of view. The Middle Oligocene beds of Belgershain are still of a particular hydrogeological importance.

Aufgaben und Meßverfahren zur Ermittlung der Grundwasserneubildung RÜDIGER SPENGLER, H a l l e / S a a l e

Die pflanzensoziologische, hydrogeologische und bodenkundliche K a r t i e r u n g ermöglicht die Einteilung in Gebiete etwa gleicher Versickerungsmöglichkeit. Fünf der wesentlichsten dieser hydrologischen Einheiten werden mittels Versickerungsmessungen geeicht. Die Grundwasserneubildung wird hier als Durchsickerung zylindrischer Monolithe von 1 m 2 Auffangfläche u n d 125 cm

bzw. 205 cm Höhe, also 1,25 bzw. 2,05 m unter Geländeoberkante, täglich gemessen. B a u und Wirkungsweise der verwendeten Versickerungsmesser 1 ) lassen sich a m besten a n h a n d einiger Bilder v o m E i n b a u schildern: Zur seitlichen Begren*) Diese Bezeichnung wird allgemein der als „nicht wägbare Lysimeter" vorgezogen.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 9

480

PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / Erfassung des Grundwasserhaushalts im Parthegebiet angeglichen wird; von ihr führt eine R o h r l e i t u n g zum Meßschacht, die zur Verhinderung von Kondenswasserbildung durch einen H a h n verschlossen ist. Die konstruktiven Merkmale der Zylinder gehen auf FRIEDRICH (1958) zurück, die K o n s t r u k t i o n der Ablauforgane s t a m m t von CHARDABELLAS (1960). Der E i n b a u wird von drei B r u n n e n b a u e r n der P G H W a s s e r b a u „ H e r m a n n D r e c h s l e r " , T r e b n i t z bei Gera, durchgeführt. Die W a h l des beschriebenen B a u t y p s läßt sich durch das Abwägen seiner Vor- und Nachteile b e g r ü n d e n : F ü r die Lösung vieler F r a g e n — wie hier zur B e s t i m mung der Grundwasserneubildung oder zur E r m i t t l u n g der aktuellen Verdunstung längerer Z e i t a b s c h n i t t e — reichen Versickerungsmesser an Stelle der weitaus kostspieligeren L y s i m e t e r vollkommen aus. Der beschriebene T y p h a t eine weitgehend definierte Oberfläche, m i ß t ein ungestörtes Bodenprofil, h a t nur unwesentliche künstliche Temperatureinflüsse, da sich die O b e r k a n t e des Stahlzylinders 3 5 cm unter F l u r befindet, und d a m i t geringe R a n d e f l e k t e , die durch die E i n f e t t u n g der Zylinderinnenwand weiter herabgesetzt sind. Der Monolith kann zusammen m i t seinem U m l a n d ungehindert landwirtschaftlich genutzt werden. D a m i t ist eine normale Durchwurzelung gesichert, und es werden für unsere K u l t u r l a n d s c h a f t r e p r ä s e n t a t i v e W e r t e erzielt. D a nach UHLIG (1954) der Einfluß der Verdunstung nur bis ca. 1 , 6 0 m unter Geländeoberkante reicht, sind durch den S t a u an der B o d e n p l a t t e keine zusätzlichen Verdunstungsverluste zu befürchten (die flachen Versickerungsmesser m i t der B o d e n p l a t t e 1,25 m unter F l u r dienen hauptsächlich zur Lösung dynamischer F r a g e n , wie E r m i t t l u n g der Sickergeschwindigkeit).

zung der Monolithe dient ein Zylindermantel aus 4- bzw. 6 - m m - S t a h l b l e c h m i t einer Höhe von 1700 bzw. 9 0 0 m m und einem Innendurchmesser von 1128 — der einer Auffangfläche von 1 m 2 entspricht — , dessen unterer R a n d zu einer Schneide an der Innenseite leicht angeschrägt ist. E r wird durch zunehmende Belastung (Abb. 1) und seitliches A b g r a b e n — an der Monolithwand m i t Messern — senkrecht a b g e t e u f t , bis sich seine O b e r k a n t e 3 5 cm unter F l u r befindet. D a m i t der Stahlzylinder besser über den E r d k e r n gleitet, wird auf seine Innenseite Mineralfett aufgetragen. Kiese, die sich in der S c h n i t t fläche befinden, werden e n t n o m m e n und durch kleinkörniges Material ersetzt, so daß das Gefüge auch a m R a n d des Monolithen nicht gestört wird. Zur T r e n n u n g des E r d k e r n s von seiner Unterlage wird mittels eines E i n s c h i e b r a h m e n s , der an L a s c h e n des Stahlzylinders befestigt und gegen die B a u g r u b e abgesteift wird, eine angeschärfte B o d e n p l a t t e m i t Handwinden daruntergeschoben (Abb. 2). N a c h d e m die B o d e n p l a t t e m i t dem Stahlzylinder v e r s c h r a u b t ist, werden beide miteinander dicht verschweißt. U n t e r die B o d e n p l a t t e , die im Verhältnis 1 : 1 1 mit 2 0 - m m - L ö c h e r n versehen ist, wird anschließend eine F i l t e r w a n n e dicht v e r s c h r a u b t (bzw. bei den letzten Geräten geschweißt). In der W a n n e befindet sich ein umgekehrtes F i l t e r , dessen oberste Lage dem Material des Monolithentiefsten

Nachteilig ist, daß die Verdunstung n i c h t in kurzen Zeiträumen gemessen werden k a n n und i m F o r s t die Versickerung eines „ W a l d e s ohne B ä u m e " gemessen wird; der anteilige Transpirationswasserverbrauch, der dem W u r z e l r a u m unter und neben den Versickerungsmessern e n t n o m m e n wird, m u ß anderweitig b e s t i m m t werden.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 9 PRETSCHOLD, SPENGLER & WIEDENROTH / E r f a s s u n g d e s G r u n d w a s s e r h a u s h a l t s i m P a r t h e g e b i e t

481

Bei der Auswertung soll besonderes Augenmerk auf die Belange der Wasserbewirtschaftung gelegt werden, sollen Grenz- und Schwellenwerte des Wasserdargebotes in ihrer zeitlichen Verteilung zur Festlegung von Grenzwerten seiner Nutzung in den bestehenden und geplanten Wasserwerken dienen. Als Beitrag zur Wasserhaushaltsforschung soll die Dynamik der Grundwasserneubildung durch die Beobachtung der beteiligten Faktoren verfolgt und die Puflerstellung des Bodenwasserhaushaltes zwischen kosmischem Wasserhaushalt und Grundwasserhaushalt untersucht werden. Zusammenfassung

Abb. 3

Die Unterschiede in der Versickerung von parallel beobachteten Monolithen, die auf die vorwiegend bahnenförmige Versickerung im Wurzelraum zurückzuführen sind, zeigen folgende Werte: Die mittlere Versickerung der Wiese setzt sich aus Einzelsummen von 8 8 % und 112% zusammen. Beim Acker ist die Streuung — wohl auch auf Grund der größeren durch den Einbau bedingten Austrocknung — vorläufig noch höher. Sie reicht für das Winterhalbjahr 1962 von 62 bis 160%Im einzelnen wurden folgende Anlagen errichtet (Abb. 1): 1. Ackerland auf Löß- und pseudovergleytem Geschiebelehm über pleistozänem Muldeschotter westlich Naunhof. Eingebaut wurden im Sommer und Herbst 1961 drei tiefe und ein flacher Versickerungsmesser. Es versickerten im hydrologischen Winterhalbjahr 1962 161 mm = 6 3 % vom Niederschlag. 2. Eichen-Hainbuchen-Mischwald auf gleicher geologischer Unterlage und genetisch gleichartigem — aber in den obersten Horizonten wesentlich lockererem — Boden westlich Naunhof. Eingebaut wurden im Herbst und Frühwinter 1961 je ein tiefer und ein flacher Versickerungsmesser. Die Messungen haben im April 1962 begonnen. 3. Wiese in der Partheaue nördl. Naunhof auf vergleytem Auelehm über Schluffen der frührißglazialen Mulde 2 ). Eingebaut wurden zwei flache Versickerungsmesser. Es versickerten im hydrologischen Winterhalbjahr 1962 235 mm = 8 4 % vom Niederschlag (der durch Schneeverwehungen um mindestens 40—50 mm erhöht wurde). Zur Vervollständigung des Meßprogramms werden 1962/63 auf der Geschiebesandhochfläche westlich Pomßen und auf den Sanden im Norden des Parthegebietes noch je eine Station errichtet werden. Gleichzeitig mit den Versickerungsmessungen wird der Witterungsablauf erfaßt. Die flächenhafte Verallgemeinerung der Meßwerte — Karte der mittleren Grundwasserneubildung und ihrer Schwankung, Jahresgang der Grundwasserneubildung und seine Abhängigkeit vom Witterungsablauf u. a. — soll anhand der Betriebsdaten der Leipziger Wasserwerke I und II in Naunhof überprüft werden; Einflüsse der Uferfiltration werden durch zwei Abflußmeßstellen in der Parthe überwacht. •) PRETSCHOLD, H . - H . , m ü n d l i c h e M i t t e i l u n g

Die v i e l f ä l t i g e n V e r f a h r e n z u r E r m i t t l u n g des G r u n d w a s s e r d a r g e b o t e s w e r d e n a u f ein d u r c h die W a s s e r v e r s o r g u n g weilgehend erschlossenes Beispielsgebiet a n g e w a n d t und sollen d a b e i auf die B r a u c h b a r k e i t f ü r g r o ß r ä u m i g e U n t e r s u c h u n g e n ü b e r p r ü f t w e r d e n . I n s b e s o n d e r e sollen d u r c h die p f l a n z e n s o z i o l o g i s c h e , die b o d e n k u n d l i c h e u n d die h y d r o g e o l o g i s c h e K a r t i e r u n g G e b i e t e e t w a gleicher G r u n d w a s s e r neubildung ermittelt werden. Die a n g e w e n d e t e M e t h o d i k der p f l a n z e n s o z i o l o g i s c h e n K a r t i e r u n g wird e r l ä u t e r t . E s w i r d die M e t h o d i k der A u f n a h m e n d a r g e s t e l l t u n d auf die Z u s a m m e n h ä n g e z w i s c h e n P f l a n z e n d e c k e u n d G r u n d w a s s e r n e u b i l d u n g hingewiesen. D i e h y d r o g e o l o g i s c h e K a r t i e r u n g e r f o r d e r t die A u f s t e l l u n g v o n D a r s t e l l u n g s n o r m e n f ü r den M a ß s t a b 1 : 2 5 0 0 0 u n d die S c h a f f u n g einer h y d r o g e o l o g i s c h e n K a r t i e r u n g s m e t h o d e für den mitteldeutschen R a u m . N a c h E r l ä u t e r u n g der ang e w e n d e t e n N o r m e n u n d M e t h o d e n w u r d e n die g e o l o g i s c h e n u n d h y d r o g e o l o g i s c h e n E r g e b n i s s e der b i s h e r i g e n U n t e r suchungen mitgeteilt. F ü n f der a u s g e s c h i e d e n e n G e b i e t e w e r d e n m i t t e l s V e r s i c k e r u n g s m e s s u n g e n a n M o n o l i t h e n v o n 1 m 2 A u f f a n g f l ä c h e bei gleichzeitiger E r f a s s u n g des W i t t e r u n g s a b l a u f e s geeicht. Z u r i l ä c h e n m ä ß i g e n V e r a l l g e m e i n e r u n g der Meßwerte sollen u . a . auch Betriebsdaten von Wasserwerken herangezogen werden. Die A r b e i t e n sollen z u r K l ä r u n g der B e z i e h u n g e n z w i s c h e n kosmischem und Grundwasserhaushalt beitragen und eine o p t i m a l e W a s s e r b e w i r t s c h a f t u n g i m Parthegebiet ermöglichen. Pe3H»Me B BHÖpaHHOil oßjiacTH, x o p o u i o BCKpHTOft B o j i o 3 a 6 o p HfclMH

COOpymeHHHMH,

HTOÖLT

npOBepHTb

npHMeHHJIHCh

pa3HI>ie

MeTOflbl

onpeReJieHHH np0H3B0HCTBeHHbix 3 a n a c o B nos3eMHbix b o h , HX

npHrOflHOCTb

BJW

perHOHajIBHHX

HCCJieAOBaHHö. B q a e T H o e r a npHBJieKajiocb K a p T H p o B a m i e pacTHTejibHbix accoipiaijHM h noHB h rnnporeo-nornHecKoe KapTHpoBäHHe, c iiejibio BbmejiemiH 0,n;HHaK0Bbix n o ycjiOBHHM HOB006pa30BaHiia rpyHTOBMx b o r oßjiacTen. 06-bHCHHeTCH npHMeiiaeMan MeTOflHKa KapTHpoBaHHH pacTHTejibHbix accoimamiii. H s j i a r a e T c n MeTojyiKa C M M ™ H yKa3biBaioTCH CBJMH Me/Kfly pacTHTeJibHRM n0Kp0B0M H yCJTOBHHMH H0B006pa30BaHHH rpyHTOBblX BOß. r n p , p o r e o j i o r n q e c K o e KapTHpoBaHne nyntflaeTCH B cocTaBjienirn HopM K3o6pa;KeHnfl r j i h KapT MacniTa6a 1 : 2 5 0 0 0 h B

pa3pa6oTKe

BaroiH

RUH

jvreTOÄHKH

CpeflHeö

Kaprapo-

riiflporeojiorHHecKoro

FEPMAHHH.

06T>HCHHB

NPHMEHHEMBIE

HopMbi H MeTOflbi, aBTop cooßmaeT reoJiorHHecKHe H r i m p o reoJiorHHecKHe pe3yjibTaTbi npoBe«eHHbix nccnejiOBaHHil. Ü H T b H3 B b m e J i e u H H x o ß n a c T e i i a T a j i o i m p y i o T C H CTBOM 3 a i w e p a H H ( f m j i b T p a q n n B M O H O J i H T a x c njiomaßbio necKHx TaTOB

B

Im

2

,

npoijeccoB. Haßo

M.

np.

npri eine

HaHHbie B o n o 3 a 6 o p o B . PaÖOTM

ßOJIJKHbl

0flH0Bpei«eHH0M

^JIH iraomajiHoro npHBnenaTb

CnOCOÖCTBOBaTb

nocpeji;-

BonocöopHoit

yneTe

KJiHMaTit-

oßoömeHHa

pe3yjib-

aKcnnyaTaqnoHHbie BbIHCHeHMIO

CBH3eft

M e J K H y KOCMHHeCKHM p e t f i H M O M H S a M H C O M r p y H T O B b l X BOfl H C R e j i a T b B03M0JKH0Ö O n T H M a j I b H y i O 3 K C n j i y a T a i i H I O TOBblX BOR B OÖJiaCTM p .

rpyH-

IlapTe.

Summary T h e m a n i f o l d m e t h o d s for t h e d e t e r m i n a t i o n of t h e g r o u n d w a t e r offer are a p p l i e d t o a n a r e a e x e m p l a r y of b e i n g e x t e n -

Zeitschrift für angewandt« Geologie (1963) Heft 9 RADTKE / E r g e b n i s s e aus d e m R a u m der ö s t l i c h e n L a u s i t z

482 s i v e l y o p e n e d b y t h e w a t e r s u p p l y . T h e y are i n t e n d e d for a n e x a m i n a t i o n w i t h reference t o their s u i t a b i l i t y in largearea i n v e s t i g a t i o n s . Plant-sociological, p e d o l o g i c a l and h y d r o geological m a p p i n g in particular will help t o d e t e r m i n e areas of a p p r o x i m a t e l y equal n e w g r o u n d w a t e r . T h e t e c h n i q u e a p p l i e d t o p l a n t - s o c i o l o g i c a l m a p p i n g is d i s c u s s e d a n d includes t h e d r a w i n g t e c h n i q u e as well as a n a c c o u n t of t h e relationship b e t w e e n t h e c o v e r i n g of p l a n t s a n d t h e f o r m a t i o n of n e w ground w a t e r . H y d r o g e o l o g i c a l m a p p i n g requires t h e e s t a b l i s h m e n t of r e p r e s e n t a t i o n s t a n d a r d s for the scale of 1 : 2 5 000 a n d t h e a v a i l a b i l i t y of a h y d r o g e o l o g i c a l m a p p i n g m e t h o d for t h e Central G e r m a n area. A f t e r discussing t h e s t a n d a r d s a n d m e t h o d s u s e d i n m a p p i n g operations, geological a n d h y d r o geological results h i t h e r t o o b t a i n e d in t h e i n v e s t i g a t i o n s are given. F i v e of t h e areas e l i m i n a t e d are t e s t e d b y m e a n s of infiltration m e a s u r e m e n t s of m o n o l i t h s w i t h a r e c e i v i n g area of 1 square meter, w i t h s i m u l t a n e o u s d e t e r m i n a t i o n of t h e a t m o s p h e r i c conditions. O p e r a t i n g d a t a f r o m w a t e r w o r k s will be i n c l u d e d in t h e generalization of area t e s t v a l u e s . T h e article will c o n t r i b u t e t o t h e e x p l a n a t i o n of relations e x i s t i n g b e t w e e n t h e c o s m i c a n d g r o u n d - w a t e r resources, a n d will e n a b l e a n o p t i m u m w a t e r e c o n o m y in t h e area of t h e river Parthe.

Literatur BRAÜN-BLANQUET, J . : Pflanzensoziologie. — Wien 1951. BREDDIN, H.: Bin neuartiges hyilrogeologisches Kartenwerk für die südliche Niederrheinische Bucht. — Z. deutsch, geol. Ges., Bd. 106, 1954, Hannover 1956. BEEDDIS, H . , A. KEIL & H . DIELER: D a s n e u e hydrogeologische

Karten-

werk der Wasserwirtschaftsverwaltung von INordrhein-Westfalen. — Deutsche gewässerkundliche Mitteilungen, Sonderheft 1960, Koblenz. CHAÄDABELLAS.P.: Versiekerungsmesser (nach Dr. W. FRIEDRICH), geänderter Entwurf. — Unveröff. Zeichnungen vom Januar 1960.

ELLENBERG, H.: Über die Beziehungen zwischen Pflanzengesellschaft, Standort, Bodenprofll und Bodentyp. — Angewandte Pflanzensoziologie, 15, Stolzenau (Weser) 1958. FRIEDRICH, W. : Beschreibung der Konstruktion und des Einbaues eines Versickerungsmessers in gewachsenem Boden (Lysimeter). — Masch.sehr, der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, Nov. 1958. GRAHMANN, 11. : Diluvium und Pliozän in Nordwestsachsen. — Abh. der Math.-Physik. Klasse Sachs. Akad. Wiss., Band 39, Leipzig 1925. — Die Grundwasservorkommen im Gebiete der Deutschen Bundesrepublik, ihre Nutzung und ihre kartographische Darstellung. — U. G. G. J. Assemblée générale de Rome, 1954, tome I I I ; Publication Nr. 37 de l'Association Internationale d'Hydrologie scientifique. , — Die Grundwässer in der Bundesrepublik Deutschland und ihre Nutzung. — Remagen 1958. HOPPE, W. : Hydrogeologische Karten des Thüringer Beckens. — Wiss. Zeitschrift der Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar, VIII. Jg., 1961[a], H. 1. — Hydrogeologische Karten des Weißelsterbeckens. — Architektur und Bauwesen Weimar, VIII. Jg., 1961[b], Heft 2. HRABOWSKI, K. : Zur Methodik der hydrogeologischen Spezialkartierung im Flachland. - Z. angew. Geol., 3, Berlin 1957. HRABOWSKI, K . , E . FITZNER & W . GÜRUENS : D i e h y d r o g e o l o g i s c h e S p e z i a l -

kartierung (1:25000), dargestellt am Beispiel des Meßtischblattes Senftenberg. — Wasserwirtschaft — Wassertechnik, 8. Jg., 1958. KARRENBERG, H. : Die hydrogeologischen Kartenwerke des Geologischen Landesanites Nordrhein-Westfalen. — Z. deutsch, geol. Ges., 113, Hannover 1961. NÖRINH, F.: Grundsätzliches betreffend hydrogeologische Karten. — Z. deutsch, geol. Ges., 101, Hannover 1949. PRETSCHOLD, H.-H. : Geohydrologische Untersuchungen im Räume A l t h e n Zweenfurth—Beucha und Brandis. — Abschluß- und Ergebnisbericht WWD Saale-Weiße Elster, Halle 1961. SCHUBERT, R . & E . G . MAHN : V e g e t a t i o n s k u n d l i c h e U n t e r s u c h u n g e n i n d e r

mitteldeutschen Ackerlandschaft, I. Die Pflanzengesellschaften der Gemarkung Friedeburg/Saale. — Wiss. Zeitschrift der Martin-LutherUniversität Halle, Naturwiss. Reihe, 1959. SPENGLER, R. : Wasserhaushalt und Wasserwirtschaft im Parthegebiet. — Wiss. Zeitschrift der Karl-Marx-Univ. Leipzig, Math.-Nat.-Reihe, 1963, H. 1. TÜXEN, R.: Pflanzengesellschaften u. Grundwasserganglinien. — Angew. Pflanzensoz. Stolzenau/Weser, 8, 1954. UHLIG, S. : Berechnung der Verdunstung aus klimat. Daten. — Mitt. d. Dt. Wetterdienstes, Nr. 6, Bad Kissingen 1954. WIEDENROTH, E.-M.: Pflanzensoziologische Kartierung des Einzugsgebietes der Parthe und ihre Auswertung in bezug auf die relative Grundwassererneuerung. — Forschungsbericht.

Geologisch-lagerstättenkundlidie Ergebnisse aus dem Raum der östlichen Lausitz1) HORST RADTKE, B e r l i n

Einleitung I m Zuge der p l a n m ä ß i g e n wirtschaft

der

Deutschen

E n t w i c k l u n g der

Demokratischen

w u r d e n in d e n l e t z t e n J a h r e n durch die

Volks-

Republik

Braunkohlen-

industrie eine größere Anzahl v o n Trocken- und mehrere S p ü l k e r n b o h r u n g e n i m R a u m der Kohlenfelder südlich

v o n der b e w e g t e n Morphologie des F a l t e n b o g e n s f a n d sich besonders in den zahlreichen, durch bergmännische Arbeiten geschaffenen künstlichen Aufschlüssen ein r e i c h e s B e t ä t i g u n g s f e l d f ü r d e n G e o l o g e n . S o i s t es n i c h t v e r w u n d e r l i c h , d a ß der F a l t e n b o g e n in der L i t e r a t u r einen breiten R a u m e i n n i m m t . Das südlich hieran an-

d e s L a u s i t z e r G r e n z w a l l e s i n s L i e g e n d e d e s 2. L a u s i t z e r Flözhorizontes u n d z u m Teil bis ins prätertiäre Gebirge niedergebracht.

Bei

stättenkundlichen

der

komplexen

Auswertung

der

schleife

geologisch-lagerErgebnisse

I i1 i I

' ' - -'-o'Haièn'

1

I IMiiclon»"^

dieser

B o h r u n g e n i m V E B P K B „ K o h l e " , Berlin, k o n n t e n für den des

Bereich

der

Trebendorfer

Wroclaw—Magdeburger

Hochfläche

Urstromtales

und eine

neuer Ergebnisse g e w o n n e n werden, die i m

Teile

°Mühlrose

Reihe

folgenden -^Neustadt/Spree

auszugsweise mitgeteilt werden.

I IX ,/fa I U M

Die Trebendorfer Hochfläche

1

, / /

1

ijv

1 , - ! ' ! I I

WeiHkeifiel

D a s landschaftlich reizvolle Gebiet der Aufpressungsund

Aufschüttungsendmoräne

des

Muskauer

Falten-

b o g e n s gilt seit J a h r z e h n t e n n i c h t nur als beliebte Ausflugs-

und

Erholungsgegend,

sondern

erregte

Nochten .

auch

durch den dort u m g e h e n d e n Bergbau Aufmerksamkeit. Derzeitig

werden

die z u m Teil oberflächennahen,

Bereich

der

legenen

Sanderfläche

südlich

des

Muskauer

vorhandenen

Faltenbogens

im

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 10.1.1963

/ e / y

8

5 km

ge-

Braunkohlenvor-

k o m m e n im Tagebau „Frieden" abgebaut.

150^1 E S j 2 r r n s [ ¿ 2 3 4 Q

Abgesehen

A b b . 1. L a g e p l a n 1 — Ablagerungen des Holozäns; 2 — Endmoräne des Muskauer Faltenbogens; 3 — Hochflächen; 4 — Sanderflächen; 5 — Talsedimente; 6 — Lage der Schichtenschnitte A —E; 7 — Graben von Weißwasser und Brucherscheinungen von Mühlrose (nur Schichtenschnitt D); 8 — Begrenzung der Ausräumungszone zu den Kohlenfeldern Nochten und Weißwasser-Süd

Zeitschrift für angewandt« Geologie (1963) Heft 9 RADTKE / E r g e b n i s s e aus d e m R a u m der ö s t l i c h e n L a u s i t z

482 s i v e l y o p e n e d b y t h e w a t e r s u p p l y . T h e y are i n t e n d e d for a n e x a m i n a t i o n w i t h reference t o their s u i t a b i l i t y in largearea i n v e s t i g a t i o n s . Plant-sociological, p e d o l o g i c a l and h y d r o geological m a p p i n g in particular will help t o d e t e r m i n e areas of a p p r o x i m a t e l y equal n e w g r o u n d w a t e r . T h e t e c h n i q u e a p p l i e d t o p l a n t - s o c i o l o g i c a l m a p p i n g is d i s c u s s e d a n d includes t h e d r a w i n g t e c h n i q u e as well as a n a c c o u n t of t h e relationship b e t w e e n t h e c o v e r i n g of p l a n t s a n d t h e f o r m a t i o n of n e w ground w a t e r . H y d r o g e o l o g i c a l m a p p i n g requires t h e e s t a b l i s h m e n t of r e p r e s e n t a t i o n s t a n d a r d s for the scale of 1 : 2 5 000 a n d t h e a v a i l a b i l i t y of a h y d r o g e o l o g i c a l m a p p i n g m e t h o d for t h e Central G e r m a n area. A f t e r discussing t h e s t a n d a r d s a n d m e t h o d s u s e d i n m a p p i n g operations, geological a n d h y d r o geological results h i t h e r t o o b t a i n e d in t h e i n v e s t i g a t i o n s are given. F i v e of t h e areas e l i m i n a t e d are t e s t e d b y m e a n s of infiltration m e a s u r e m e n t s of m o n o l i t h s w i t h a r e c e i v i n g area of 1 square meter, w i t h s i m u l t a n e o u s d e t e r m i n a t i o n of t h e a t m o s p h e r i c conditions. O p e r a t i n g d a t a f r o m w a t e r w o r k s will be i n c l u d e d in t h e generalization of area t e s t v a l u e s . T h e article will c o n t r i b u t e t o t h e e x p l a n a t i o n of relations e x i s t i n g b e t w e e n t h e c o s m i c a n d g r o u n d - w a t e r resources, a n d will e n a b l e a n o p t i m u m w a t e r e c o n o m y in t h e area of t h e river Parthe.

Literatur BRAÜN-BLANQUET, J . : Pflanzensoziologie. — Wien 1951. BREDDIN, H.: Bin neuartiges hyilrogeologisches Kartenwerk für die südliche Niederrheinische Bucht. — Z. deutsch, geol. Ges., Bd. 106, 1954, Hannover 1956. BEEDDIS, H . , A. KEIL & H . DIELER: D a s n e u e hydrogeologische

Karten-

werk der Wasserwirtschaftsverwaltung von INordrhein-Westfalen. — Deutsche gewässerkundliche Mitteilungen, Sonderheft 1960, Koblenz. CHAÄDABELLAS.P.: Versiekerungsmesser (nach Dr. W. FRIEDRICH), geänderter Entwurf. — Unveröff. Zeichnungen vom Januar 1960.

ELLENBERG, H.: Über die Beziehungen zwischen Pflanzengesellschaft, Standort, Bodenprofll und Bodentyp. — Angewandte Pflanzensoziologie, 15, Stolzenau (Weser) 1958. FRIEDRICH, W. : Beschreibung der Konstruktion und des Einbaues eines Versickerungsmessers in gewachsenem Boden (Lysimeter). — Masch.sehr, der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, Nov. 1958. GRAHMANN, 11. : Diluvium und Pliozän in Nordwestsachsen. — Abh. der Math.-Physik. Klasse Sachs. Akad. Wiss., Band 39, Leipzig 1925. — Die Grundwasservorkommen im Gebiete der Deutschen Bundesrepublik, ihre Nutzung und ihre kartographische Darstellung. — U. G. G. J. Assemblée générale de Rome, 1954, tome I I I ; Publication Nr. 37 de l'Association Internationale d'Hydrologie scientifique. , — Die Grundwässer in der Bundesrepublik Deutschland und ihre Nutzung. — Remagen 1958. HOPPE, W. : Hydrogeologische Karten des Thüringer Beckens. — Wiss. Zeitschrift der Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar, VIII. Jg., 1961[a], H. 1. — Hydrogeologische Karten des Weißelsterbeckens. — Architektur und Bauwesen Weimar, VIII. Jg., 1961[b], Heft 2. HRABOWSKI, K. : Zur Methodik der hydrogeologischen Spezialkartierung im Flachland. - Z. angew. Geol., 3, Berlin 1957. HRABOWSKI, K . , E . FITZNER & W . GÜRUENS : D i e h y d r o g e o l o g i s c h e S p e z i a l -

kartierung (1:25000), dargestellt am Beispiel des Meßtischblattes Senftenberg. — Wasserwirtschaft — Wassertechnik, 8. Jg., 1958. KARRENBERG, H. : Die hydrogeologischen Kartenwerke des Geologischen Landesanites Nordrhein-Westfalen. — Z. deutsch, geol. Ges., 113, Hannover 1961. NÖRINH, F.: Grundsätzliches betreffend hydrogeologische Karten. — Z. deutsch, geol. Ges., 101, Hannover 1949. PRETSCHOLD, H.-H. : Geohydrologische Untersuchungen im Räume A l t h e n Zweenfurth—Beucha und Brandis. — Abschluß- und Ergebnisbericht WWD Saale-Weiße Elster, Halle 1961. SCHUBERT, R . & E . G . MAHN : V e g e t a t i o n s k u n d l i c h e U n t e r s u c h u n g e n i n d e r

mitteldeutschen Ackerlandschaft, I. Die Pflanzengesellschaften der Gemarkung Friedeburg/Saale. — Wiss. Zeitschrift der Martin-LutherUniversität Halle, Naturwiss. Reihe, 1959. SPENGLER, R. : Wasserhaushalt und Wasserwirtschaft im Parthegebiet. — Wiss. Zeitschrift der Karl-Marx-Univ. Leipzig, Math.-Nat.-Reihe, 1963, H. 1. TÜXEN, R.: Pflanzengesellschaften u. Grundwasserganglinien. — Angew. Pflanzensoz. Stolzenau/Weser, 8, 1954. UHLIG, S. : Berechnung der Verdunstung aus klimat. Daten. — Mitt. d. Dt. Wetterdienstes, Nr. 6, Bad Kissingen 1954. WIEDENROTH, E.-M.: Pflanzensoziologische Kartierung des Einzugsgebietes der Parthe und ihre Auswertung in bezug auf die relative Grundwassererneuerung. — Forschungsbericht.

Geologisch-lagerstättenkundlidie Ergebnisse aus dem Raum der östlichen Lausitz1) HORST RADTKE, B e r l i n

Einleitung I m Zuge der p l a n m ä ß i g e n wirtschaft

der

Deutschen

E n t w i c k l u n g der

Demokratischen

w u r d e n in d e n l e t z t e n J a h r e n durch die

Volks-

Republik

Braunkohlen-

industrie eine größere Anzahl v o n Trocken- und mehrere S p ü l k e r n b o h r u n g e n i m R a u m der Kohlenfelder südlich

v o n der b e w e g t e n Morphologie des F a l t e n b o g e n s f a n d sich besonders in den zahlreichen, durch bergmännische Arbeiten geschaffenen künstlichen Aufschlüssen ein r e i c h e s B e t ä t i g u n g s f e l d f ü r d e n G e o l o g e n . S o i s t es n i c h t v e r w u n d e r l i c h , d a ß der F a l t e n b o g e n in der L i t e r a t u r einen breiten R a u m e i n n i m m t . Das südlich hieran an-

d e s L a u s i t z e r G r e n z w a l l e s i n s L i e g e n d e d e s 2. L a u s i t z e r Flözhorizontes u n d z u m Teil bis ins prätertiäre Gebirge niedergebracht.

Bei

stättenkundlichen

der

komplexen

Auswertung

der

schleife

geologisch-lagerErgebnisse

I i1 i I

' ' - -'-o'Haièn'

1

I IMiiclon»"^

dieser

B o h r u n g e n i m V E B P K B „ K o h l e " , Berlin, k o n n t e n für den des

Bereich

der

Trebendorfer

Wroclaw—Magdeburger

Hochfläche

Urstromtales

und eine

neuer Ergebnisse g e w o n n e n werden, die i m

Teile

°Mühlrose

Reihe

folgenden -^Neustadt/Spree

auszugsweise mitgeteilt werden.

I IX ,/fa I U M

Die Trebendorfer Hochfläche

1

, / /

1

ijv

1 , - ! ' ! I I

WeiHkeifiel

D a s landschaftlich reizvolle Gebiet der Aufpressungsund

Aufschüttungsendmoräne

des

Muskauer

Falten-

b o g e n s gilt seit J a h r z e h n t e n n i c h t nur als beliebte Ausflugs-

und

Erholungsgegend,

sondern

erregte

Nochten .

auch

durch den dort u m g e h e n d e n Bergbau Aufmerksamkeit. Derzeitig

werden

die z u m Teil oberflächennahen,

Bereich

der

legenen

Sanderfläche

südlich

des

Muskauer

vorhandenen

Faltenbogens

im

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 10.1.1963

/ e / y

8

5 km

ge-

Braunkohlenvor-

k o m m e n im Tagebau „Frieden" abgebaut.

150^1 E S j 2 r r n s [ ¿ 2 3 4 Q

Abgesehen

A b b . 1. L a g e p l a n 1 — Ablagerungen des Holozäns; 2 — Endmoräne des Muskauer Faltenbogens; 3 — Hochflächen; 4 — Sanderflächen; 5 — Talsedimente; 6 — Lage der Schichtenschnitte A —E; 7 — Graben von Weißwasser und Brucherscheinungen von Mühlrose (nur Schichtenschnitt D); 8 — Begrenzung der Ausräumungszone zu den Kohlenfeldern Nochten und Weißwasser-Süd

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9 RADTKE I E r g e b n i s s e a u s d e m R a u m der ö s t l i c h e n L a u s i t z

483

SW

NE

34460 246'

975:

236

i rnnxt MIIIII 1111 nTiTTTTm^il

C3

Will• U EZ

10853

mindel ? -vortektonischen" Bautzener Elbelaufes bedeckt, die a m Schweren B e r g bei Weißwasser aufgeschlossen sind. Während K . GENIESEE eine westliche Fließrichtung des altpleistozänen Elbelaufes angibt, konnte im genannten Aufschluß bei erneut durchgeführten Schüttungsmessungen in Ubereinstimmung mit A. G. CEPEK (1958) eine nordnordöstliche Schüttungsrichtung ermittelt werden. Die Elbekiese zeigen im erwähnten Aufschluß keinerlei Anzeichen glazigener Schub- und Druckbeanspruchung. Die Lagerungsverhältnisse des auf der gesamten Hochfläche verbreiteten hellen Tonhorizontes des oberen Teiles der R a u noer Schichten 2 ) (Flaschenton) stellt zuerst R . CRAMER ( 1 9 2 8 )

RNNN

15953

156

2285

140 120 100 80

^ p r n T S S ^

2095

9953

mmiTTiTTimiTTiTTiiimmnin; n

als

groß-

räumige A u f s a t t e l u n g m i t geringer Amplitude dar. Neue Profilkonstruktionen bestätigen die Angaben und vermitteln gleichzeitig einen Einblick in die Ursachen der L a g e r u n g s f o r m : Reaktivierung saxonischer Störungszonen, hier im Z u s a m m e n h a n g m i t der v o n F . KÖLBEL (1958) be-

schriebenen S t r u k t u r von Mulkwitz, die zu einfacher - 40 Bruchtektonik führte. L 20 Gleichzeitig konnte nachgewiesen werden, daß die 500 m 10 Braunkohlenfelder Nochten und Weißwasser-Süd Abb. 2. Schichtenschnitte A — E nicht durch eine AusräuZeichenerklärung für die Abb. 2 mungszone, sondern durch 1 — Fein- und Mittelsand; 2 — Grobsand; 3 — Fein- bis Grobkies; 4 — Gerolle; 5 — Geschiebemergel; 6 — Schluff, allgem.; 7 — Braunkohle; 8 — Ton; 9 — Störung; 10 — Unterkante des Pleistozäns, nur südlich einen Grabenbruch geder Verbreitung des Flaschentonhorizontes dargestellt. I — Flaschentonhorizont; II — 1. Lausitzer trennt werden (Abb. 1). Flözhorizont (Oberflöz); I I I — Oberbegleiter; IV — 2. Lausitzer Flözhorizont (Unterflöz) D a s bedeutet das Vorhandensein mehrerer Millionen Tonnen Rohbraunschließende Gebiet dagegen unterlag bisher einer wenikohle, die es näher zu erkunden gilt. Hierbei wird ger intensiven Bearbeitung. auch die Art der Flözabsenkung näher b e s t i m m t I m Gegensatz zu der bis zu 180 m mächtigen pleistowerden können. Die Senkungen des 2. Lausitzer Flözzänen Schichtenfolge im präelstereiszeitlich angelegten horizontes betragen in dem herzynisch streichenden Bahrener (Zungen-) Becken im Hinterland des MusGraben v o n Weißwasser bis zu 35 m, einem Wert, wie k a u e r F a l t e n b o g e n s (H. RADTKE 1961) wird d a s Terer auch bei den übrigen, mehrfach in der L a u s i t z betiär auf der unmittelbar südlich des Faltenbogens k a n n t gewordenen gleichartigen Störungen (H. AHRENS gelegenen Trebendorfer Hochfläche nur von gering& D . LOTSCH 1 9 6 0 , b e i G . V I E T E 1 9 6 1 a u n d 1 9 6 1 b , mächtigen Sedimenten eiszeitlichen Alters überdeckt. H. RADTKE 1961, 1962 bisher unveröffentlicht) geTeilweise fehlen sie f a s t völlig. N a c h K . GENIESER (1958) ist d a s „ g e s a m t e über der 160-m-Höhenlinie liegende Gebiet der H o c h f l ä c h e " von Kiesen des „früh') Gliederung des Tertiärs nach W. KRUTZSCH & D. LOTSCH (1960) -

1

m

60

»

V

-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 9

RADTKE / Ergebnisse aus dem Raum der östlichen Lausitz

484 messen wurde. Die Ränder der Horstscholle sind sowohl nach dem Graben von Weißwasser als auch nach den Brucherscheinungen bei Mühlrose hin schwach geneigt. Geringe Verbiegungen des 2. Lausitzer Flözhorizontes lassen sich bis in den Flaschentonhorizont verfolgen. Gleichzeitig finden die hierzu von G. VIETE (1962) aufgeworfenen F r a g e n ihre Beantwortung. Z u r B a s i s der Talsedimente und des Pleistozäns W r o c l a w — M a g d e b u r g e r Urstromtal

im

Bei der Erörterung der Entwicklung des Wroclaw— Magdeburger Urstromtales (im folgenden Lausitzer Urstromtal genannt) erwägt K . ELZE (1932) die Möglichkeit, daß der T a l z u g bereits während der ersten Zwischeneiszeit dem Abfluß nach Westen dienstbar war. O. HELPAP (1935) nennt für die Benutzung dieses Talzuges als Urstrom die Wässer der P r i m k e n a u e r — K o t z e nauer R a n d l a g e ( V R Polen). Auf eine präwarthestadiale Anlage des Tales weist auch A. HUI/TZSCH (1959) hin. G. VIETE (1960) r ä u m t einerseits die Möglichkeit ein, daß das Tal schon den Schmelzwässern der Elstereiszeit diente bzw. von ihnen angelegt wurde, fordert aber andererseits — falls die Talentstehung erst in die Saalezeit fällt — hierfür eine tektonische Anlage im Zuge posthumer Bewegungen im Bereich des Lausitzer Hauptabbruches. Im Kohlenfeld Nochten k a n n für den Nordteil des Lausitzer Urstromtales eine tektonische Mitwirkung bei der T a l a u s g e s t a l t u n g nachgewiesen werden. Der im Hangenden des hellen Tonhorizontes lagernde Geschiebemergel, der wahrscheinlich der Saalevereisung im engeren Sinne zugeordnet werden kann, weist im Bereich der Brucherscheinungen bei Mühlrose unterschiedliche Mächtigkeiten a u f : Sie sind an der tiefer abgesunkenen Südwestseite geringer als an der höher gelegenen Nordostseite (Abb. 2). Die Mächtigkeiten der im Hangenden auftretenden Schmelzwasserkiese verhalten sieh zu denen des Geschiebemergels umgekehrt proportional. Die Senkungserscheinungen lebten somit während der Abschmelzperiode des Warthe- oder Saaleeises im engeren Sinne (eine genauere E i n s t u f u n g muß zur Zeit noch unterbleiben) nochmals auf und ermöglichten den hier nach Westen abfließenden Schmelzwässern die rinnenförmige Erosion des Geschiebemergels bzw. eine seitliche, „ s t e i l " ansteigende Begrenzung der Pleistozänbasis a m Nordrand des Urstromtales. Postwarthestadiale Absenkungen wurden nicht mehr beobachtet. Die südöstliche Fortsetzung der bei Mühlrose staffeiförmig angeordneten Abbrüche läßt sich durch schwachwellige Schichtenverbiegungen mit großer Wellenlänge und geringer Amplitude belegen. Aus dem Muldentiefsten steigt hier die Pleistozänbasis sehr schnell u m 40 m, d. h. v o m Hangenden des sogenannten Oberbegleiters (Zwischenflöz nach W. MEHNER 1960) bis zur Oberkante von Erosionsresten des Flaschentonhorizontes, an. Die Basis der warthestadialen Talsedimente wird in den meisten Fällen von tertiären Schichten oder Geschiebemergel gebildet. Häufig wird das Tertiär bzw. der Geschiebemergel von einer Geröllschicht überlagert, die ein Aufarbeitungsprodukt des Mergels darstellt. Aus zahlreichen Bohrungen wurden Grobkiese und gröbere K o m p o n e n t e n mit „ t o n i g e n " Beimengungen aus den

Tab. Durchschnittliche Höhenlage der Pleistozänbasis, der Oberkante des Interstadials und der Talsandoberkante in den einzelnen Braunkohlenfeldern (Höhenangaben in m NN) Kohlenfeld bzw. Teilfeld Pechern Reichwalde-Nord Nochten-Süd Bärwalde-Nord Ortschaft Boxberg Glückauf III/IV Burghammer Bluno Skado Koschen Sedlitz

Pleistozänbasis

Interstadial

Talsandoberkante

80-100 90-95 85 95-100 Ausräumungszone 81-85 80-85 80

122-1-23 128 118-119 121-123 123-126 119 112 105-107 103-104 103 101

132 134-136 125 127-128 129-130 123-125 118-119 111-113 100-108 107-108 106

-

70-80 85

entsprechenden Teufen bekannt, die als nicht vollständig ausgewaschener Geschiebemergcl zu betrachten sind. Einzigartig aufgeschlossen war der Ü b e r g a n g Geröllsohle—Geschiebemergel a m schwenkenden E n d e des T a g e b a u e s Koschen (August 1962): Anreicherungen von in T a l s a n d eingebetteten Gerollen — allmähliche A b n a h m e der sandigen K o m p o n e n t e n zugunsten des abgespülten Geschiebemergelmaterials — Geschiebemergel. Letzterer wies auch in seinen oberen Partien (ca. 0,5 m) Anreicherungen von Geschieben auf. Selbstverständlich können Gerolle in solchen Gebieten, in denen das bindige Material des Mergels vollständig weggespült ist, durch die glazifluviatilen Wässer über geringe E n t f e r n u n g transportiert worden sein, ein Vorgang, den M. HANNEMANN (1961) an Geröllsohlen aus dem Berliner Urstromtal analysiert hat. Verfolgt m a n die tiefsten Stellen der Pleistozänbasis (ohne Ausräumungszonen) im Urstromtal von der Neiße nach Westen bis ungefähr nach Senftenberg, so findet m a n im Bereich der einzelnen Kohlenfelder die aus der Tabelle ersichtlichen Werte (Durchschnittswerte). Diese Ubersicht führt zu der Feststellung, daß auf einer L ä n g e v o n rund 60 k m k a u m ein Gefälle besteht. Als Erklärung hierfür sind hauptsächlich die von der Verbreitung des Inlandeises abhängigen eustatischen Schwankungen während der Anlage der Erosionsbasis heranzuziehen. Entscheidend ist jedoch, daß über die genannte E n t fernung hinweg eine oft mehrere Kilometer breite Rinne mit einer k a u m gegliederten Basis existiert, wie sie nur durch die Erosion fließender Wässer geschaffen sein kann. E s ist sehr wahrscheinlich, daß der im Urstromtal, z. B . im Bereich der Kohlenfelder S k a d o , Glückauf I I I , Bärwalde und Nochten im Liegenden der warthestadialen Talsedimente vorhandene Geschiebemergel bzw. dessen Erosionsreste der Saalevereisung i m ' engeren Sinne zugeordnet werden können, zumal diese vereinzelt von glazifluviatilen Sanden und Kiesen unterlagert werden. Würde besagter Geschiebemergel in das Elsterglazial eingestuft, müßten dessen liegende Kiese und Sande zur Abschmelzperiode einer älteren Vereisung gerechnet werden, wofür jedoch keinerlei Anhaltspunkte vorhanden sind. Interstadiale A b l a g e r u n g e n Torf- und F a u l s c h l a m m a b l a g e r u n g e n sowie die in ihnen enthaltene Flora und F a u n a aus dem ehemaligen T a g e b a u „ M a r g a " bei Senftenberg beschreiben K . KEIL-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 9

485

RADTKE / E r g e b n i s s e aus dem R ä u m der östlichen L a u s i t z HACK ( 1 9 2 7 / 2 8 ) u n d F . F I R B A S & R . GRAHMANN ( 1 9 2 8 ) .

K . ELZE (1932, S. 29) erwähnt auf B l a t t Lohsa (4652) in einer Teufe von mehr als 5 m „zusammenhängende Massen von tonig-kiesigen" Sanden, die als Hinweis auf das Interstadial anzusehen sind, zumal Elze überwiegend die Ergebnisse von Handspülbohrungen zur Verfügung standen. Aus dem Raum Rothenburg/OL. wurden durch D. STEDING (1962) interstadiale Ablagerungen unter bis zu 12 m mächtigen warthestadialen Talsanden bekannt (Horka-Interstadial). D. STEDING ist im Zusammenhang mit der Diskussion systematischer Fragen geneigt, das Horka- mit dem GerdauInterstadial zu vergleichen, betont aber, daß eine derartige Parallelisierung noch unsicher ist; auf Grund der Lagerungsverhältnisse im Raum Horka—Rothenburg/ OL. würde sich ergeben, „daß das Gerdau-Interstadial nach der Lamstädter Phase folgte". Nach der Auswertung von mehreren Trocken- und einigen Spülkernbohrungen mit geophysikalischer Bohrlochmessung konnten gleichartige Ablagerungen im gesamten Raum des Lausitzer Urstromtales von Senftenberg bis zur Neiße (Kohlenfeld Pechern) nachgewiesen werden. Inwieweit sich dieser Horizont über das Arbeitsgebiet hinaus nach Westen und Osten ausdehnt, kann im Rahmen des vorliegenden Aufsatzes nicht gesagt werden. Ostlich Senftenberg setzen sich die interstadialen Ablagerungen aus mehreren (bis zu vier) Lagen zusammen, von denen jedoch oft nur eine erhalten ist. Der petrographische Bestand dieses Horizontes ist unterschiedlich; es wurden Schluffe und Tone, teilweise Pflanzenhäcksel führend, sowie Torf und Mudde angetroffen. Die im Tagebau Glückauf I I I auftretenden, bis zu 10 cm mächtigen Anreicherungen von Sumpferz wirken sich für den Abraumbetrieb erschwerend aus. Die Gesamtmächtigkeit des Interstadialhorizontes einschließlich der die bindigen und Torflagen trennenden Feinsande beträgt z. B . am schwenkenden Ende des genannten Tagebaues unmittelbar südlich des alten Reichsbahnkörpers 1,5 m. Aus Bohrungen bei Boxberg (A. MERTEN 1962, unveröffentlicht) und dem Nordteil des Kohlenfeldes Bärwalde sind sogar mehrere Meter zu nennen. Die durchschnittliche Höhenlage des Interstadials, bezogen auf dessen angetroffene oberste Bank in m NN, zeigt die Tabelle. In Baugruben im Raum des künftigen Kraftwerks Boxberg wurden die oberen Lagen unter 5,5 m mächtigem Feinsand erschürft, am Südwestrand des Feldes Nochten fielen sie der Erosion der Spree zum Opfer. Zwei freundlicherweise von Herrn K. ERD (ZGI), pollenanalytisch untersuchte Proben aus dem Südteil des Feldes Bärwalde, entnommen aus einer der unteren Lagen des hier nicht vollständig erhaltenen Horizontes, enthielten überwiegend umgelagertes Tertiärmaterial, sichere Quartärformen fehlen. Die Untersuchung weiterer Proben ist noch nicht abgeschlossen. Besteht nun zwischen dem Horka-Interstadial D. STEDINGS und den vom Verf. geschilderten Ablagerungen zwischen Senftenberg und Pechern (Neiße) ein Zusammenhang, was nach den erwähnten Lagerungsverhältnissen wahrscheinlich ist, so ergäbe sich unter Berücksichtigung der Stellung der Lamstädter Phase nach STEDING, daß die warthestadialen Talsedimente über größere Flächen hinweg Mächtigkeiten von 4 bis 6 m

erreichen und überwiegend aus Komponenten der Feinund Mittelsandfraktion bestehen. Die Mächtigkeiten der Talsedimente über dem Interstadial wachsen dort rapide an, wo von diesem nur die unterste Bank erhalten ist und gefunden werden konnte; sie erreichen in solchen Fällen besonders östlich der Spree Werte von 10 m und mehr. Hierbei wird die Tonschicht des öfteren'direkt von Kiessanden überlagert (z. B . Südteil des Feldes Bärwalde). Mehrmals ließ sich innerhalb der Talsedimente eine rhythmische Sedimentationsfolge ermitteln, wobei der obere Zyklus i im Niveau des Interstadialhorizontes beginnt. Wie aus der Tabelle hervorgeht, nimmt die Mächtigkeit der Talsande allgemein von West nach Ost im Hangenden des Interstadials kontinuierlich um wenige Meter zu, was bei dem nach Westen gerichteten Abfluß der Schmelzwässer den normalen Bedingungen entspricht. Im Zusammenhang mit der Stratigraphie der Spreeterrassen stufen F . FIRBAS & R. GRAHMANN die von ihnen untersuchten Torflager, die auf Grund ihrer Lagerungsverhältnisse mit den bisher beschriebenen bindigen Lagen und Torfschichten parallelisiert werden können, in das Ausklingen des Warthe-Vorstoßes ein und weisen einen Klimarhythmus zu dieser Zeit nach. Gleichzeitig wird festgestellt, daß die Auffüllung des Urstromtales nach dem Höhepunkt des Warthe-Vorstoßes „hauptsächlich in F o r m . v o n Feinsanden noch eine Zeitlang fortdauerte". Die Gültigkeit dieser Feststellung bezüglich der Überlagerung der Schluff-TorfSchichten durch Komponenten der Fein- und Mittelsandfabrikation kann nach dem bisherigen Stand der Arbeiten auf größere Teile des östlich Senftenberg gelegenen Talgebietes übertragen werden. In diesen hangenden Fein- und Mittelsanden setzt sich der floristisch nachgewiesene Klimarhythmus fort: Kryoturbationen sind in Aufschlüssen bis ca. 2 m unter der Grasnarbe zu verfolgen. Schwach kryogen beeinflußte, vereinzelt kreuzgeschichtete Sande wechsellagern zum Teil mit solchen, in denen die taschenförmige Ausbildung besonders eindrucksvoll ist; Eiskeile bis zu 3 m Länge sind zu beobachten.

Zusammenfassung Aus den L a g e r u n g s v e r h ä l t n i s s e n im B e r e i c h der T r e b e n dorf er Hochfläche und Teilen des W r o c l a w — Magdeburger U r s t r o m t a l e s wird u n t e r A u s w e r t u n g v o n T r o c k e n - und einigen Spülkernbohrungen, die i m R a u m der Kohlenfelder südlich des L a u s i t z e r Grenzwalles zum Teil bis ins p r ä t e r t i ä r e Gebirge n i e d e r g e b r a c h t wurden, der Schluß gezogen, daß das L a u s i t z e r U r s t r o m t a l bereits den W a s s e r m a s s e n des a b t a u e n d e n E l s t e r eises als Abfluß zur V e r f ü g u n g s t a n d . Die weitere A u s g e s t a l t u n g des Tales erfolgte sowohl durch das Eis der Saalezeit im engeren Sinne als a u c h durch dessen Schmelzwässer sowie durch die des W a r t h e - V o r s t o ß e s . A n der A u s g e s t a l t u n g w a r e n in der nördlichen Hälfte b r u c h t e k t o n i s c h e V o r g ä n g e und Verbiegungen des prätertiären Untergrundes beteiligt. H i e r v o n zeugt der „ s t e i l e " Anstieg der Pleistozänbasis im T a l im R a u m des Kohlenfeldes N o c h t e n im Gegensatz zu derem allmählichem Anstieg im Süden (z. B . Kohlenfeld Reichwalde). Die w a r t h e s t a d i a l e n T a l s e d i m e n t e stellen anteilmäßig die g r ö ß t e n Mächtigkeiten des Pleistozäns im U r s t r o m t a l dar. Der in ihren oberen P a r t i e n zwischen Senftenberg und dem Kohlenfeld P e c h e r n nachgewiesene I n t e r stadialhorizont g e s t a t t e t es, die v o n F . FIRBAS & R . GRAHMANN (1928) gewonnenen s t r a t i g r a p h i s c h e n Ergebnisse v o n der T y p u s l o k a l i t ä t nach Osten bis zur Neiße zu ü b e r t r a g e n .

Zeitschrift f ü r angewandte Geologie (1963) H e f t 9 MEISSNER / D i e K o h l e n t o n s t e i n e v o n

486 Pe3ioMe Mcn0Jib30BaHHeM pe3yjibTaTOB c y x n x H HGCKOJIBKHX KOJIOHKOBBIX CKBajKHH C npOM&IBKOft, I i p o S y p e H H B I X B p a i i o n e y r o n b H b i x njiomaAett »Hfflee .JlymHUKoro n o r p a HHHHOrO BaJia OTiaCTH n o AOTpeTHHHHX ropHHX n o p o j j , H3 y c n o B H i i 3 a n e r a H H H n o p o p ; B p a f i O H e T p e B e H n o p i J o K o r o n n o c K o r o p b H H ynacTKOB B p o n ; i i a B C K O — M a r n e B y p r c K O f i R p e B H e f i n o n H H b i flejiaeicn BHBOH, *ITO M a c c w BOA T a K i i n e r o S j i b C T e p c K o r o J i b f l a y w e n c n o j i B 3 0 B a j i n J l y H t H q K y i o npeBHK>K) n o j i H H y B KaiecTBe n y m CTOKa. flajiineiiiiiee (fiopMHpOBaHHe HOJIHHLI COBepuiaJIOCb KaK n o « B03RefiCTBHeM n b n a 3 a a j i e c K o r o BPEMEHH B y3K0M CMHCJie, T a n H T a i o m n x BOA 3 T o r o j i b f l a , a T a K « e T a i o m n x BOA B a p T a c K o r o H a c T y n a n H H . B c e B e p H o i t nojiOBHHe y i a c T B O B a n n nponeccw p a 3 p M B H O i t TeKTOHHKH H H 3 r n 6 b l AOTpeTHMHOTO OCHOBaHHH B $OpMHpOBaHHH HOJIHHH. 0 6 9T0M CBIlfleTejILCTByeT „ K p y T o f t " n o A i e M 0CH0BaHHH i r a e f t c T O i j e H a B R o j m n e pafioHa y r o J i b H o f i i m o m a R n H o x T e H , B O T J i m n e OT e r o HHTeHCHBHoro n o A ' b e M a n a l o r e ( H a n p . B y r o j i f c i i o i i m i o maAH P e f t x B a J i b A e ) . ^ o J i n n H b i e o c a n K H B a p T a c K o i l CTaAHH no

HX

KONHQECTBY

COCTABJIHWT

KpynHefimne

MOMTIOCTH

r u i e f i c r o i j e H a B s p e n n e i i FLOJIMIE. BbiHBJieHHbiii B H X B e p x HHX y i a c T K a x Mem%y 3 e H $ T e H 6 e p r H I l e x e p H C K O H y r o n t Hoii n n o m a A b w MemoTaAHanEHbiii ropH30HT n03B0JiHeT p a c n p o c T p a H e H H e n o j i y i e H H b i x i > . OHPSACOM H P . T P A M A H O M ( 1 9 2 8 ) C T P A T H R P A $ H H E C K H X P E 3 Y N B T A T 0 B OT MECTHOCTH

TnnoBoii

Ha B O C T O K AO p e K H H e f t c c e .

Summary B y e v a l u a t i n g of d r y a n d s u m e w e t c o r e b o r i n g s p a r t l y s u n k i n t h e a r e a of t h e c o a l f i e l d s s o u t h of t h e L u s a t i a n f r o n t i e r - w a l l a s f a r a s t h e p r e - T e r t i a r y - m o u n t a i n r a n g e , i t is c o n c l u d e d f r o m t h e m u t u a l r e l a t i o n s i n t h e a r e a of t h e T r e b e n d o r f p l a t e a u a n d p a r t s of t h e W r o c l a w — M a g d e b u r g i c e - m a r g i n a l v a l l e y t h a t t h e valley w a s a l r e a d y used as a n outflow b y t h e w a t e r m a s s e s of t h e m e l t i n g E l s t e r i c e . T h e f u r t h e r s h a p i n g of t h e v a l l e y w a s c a u s e d b y b o t h t h e i c e of t h e S a a l e g l a c i a l e p o c h in t h e n a r r o w e r sense a n d its m e l t w a t e r s , as well as b y t h o s e of t h e W a r t h e p u s h . I n t h e n o r t h e r n h a l f p r o c e s s e s f r a c t u r e a n d d e f o r m a t i o n s of t h e p r e - T e r t i a r y s u b s o i l t o o k p a r t i n t h e s h a p i n g of t h e v a l l e y , a s is s h o w n b y t h e „ s t e e p " r i s e of t h e P l e i s t o c e n e b a s i s i n t h e v a l l e y i n t h e c o a l f i e l d a r e a of N o c h t e n , u n l i k e its g r a d u a l rise in t h e s o u t h (for e x a m p l e i n t h e c o a l f i e l d of R e i c h w a l d e ) . T h e p r o p o r t i o n a l l y l a r g e s t t h i c k n e s s e s of t h e P l e i s t o c e n e i n t h e i c e - m a r g i n a l v a l l e y are presented b y the W a r t h e stadia! valley sediments. T h e

Doberlug

i n t e r s t a d i a l h o r i z o n s h o w n in their u p p e r p a r t s b e t w e e n S e n f t e n b e r g a n d t h e c o a l f i e l d of P e c h e r n p e r m i t s t h e t r a n s f e r of s t r a t i g r a p h i e r e s u l t s o b t a i n e d b y F . F I R B A S & R . GRAHMANH ( 1 9 2 8 ) i n a n e a s t w a r d d i r e c t i o n f r o m t h e t y p e l o c a l i t y as f a r as t h e river Neisse. Literatur AHRENS, H . & D. LOTSCH: Tektonische Bewegungen im Tertiär Ost- und Südbrandenburgs. — Vortrag, gehalten auf der 7. Jahrestag.