Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 10, Heft 7 Juli 1964 [Reprint 2021 ed.] 9783112562222, 9783112562215

Citation preview

ZEITSCHRIFT FÜR A N QE WANDTE QEOLOQIE AUS DEM

H E RAUSQE Q EBEN VON DER STAATLICHEN Q E O L O Q I S C H E N UND DER ZENTRALEN DER D E U T S C H E N

KOMMISSION

V O R R AT S K O M M I S S I O N

DEMOKRATISCHEN

REPUBLIK

INHALT

G. Schulze Erste Ergebnisse geologischer tintersuchungsarbeiten im Gebiet der Scholle von Calvörde ( I . Teil) G. Seidel Zur Ausbildung und Genese des Kalilagers StaBfurt im Thüringer Becken E . A. Bars Neue hydrochemische und hydrogeologische UnterBuchungen in erdöl- und erdgasführenden Gebieten H . Kästner Beobachtungen zum Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet J . Zieschang Die Bestimmung der Wasserdurehlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern M. Hannemann Quartärbasis und älteres Quartär in Ostbrandenburg

AKADEMIE - VER LAC? • BERLIN

7

BAND .10 / h e f t J U L I 1964 SEITE 337-392

INHALT W . LUCAS

CONTENTS

COflEPJKAHHE

P r e p a r i n g of t h e Republic's Ani- 337 versary with Great Economic Achievements

Mit h o h e n ökonomischen Erfolgen den J a h r e s t a g der R e p u blik v o r b e r e i t e n

ITojjroTOBHTb

G. SCHULZE

E r s t e Ergebnisse geologischer U n t e r s u c h u n g s a r b e i t e n i m Gebiet der Scholle v o n Calvörde, Teil 1

nepßtie peayjibTaTLi reojioropa3Bc;;oHiitix paöoT B oÖJiacTii fjjioKa KaabBèpjje, MacTb 1

E a r l y Results of Geological E x - 338 p l o r a t o r y W o r k s in t h e BlockF a u l t e d Area of Calvorde, Part 1

G . SEIDEL

Zur A u s b i l d u n g u n d Genese des Kalilagers S t a ß f u r t i m T h ü r i n ger Becken

O pa3BHTim n nponcxoHiseiiHii KajiHftHofi 3ane/KH IIlTac$ypT B TropimrencKOM öacceiine

S t r u c t u r e a n d Genesis of t h e 348 P o t a s h Deposit of S t a s s f u r t in t h e T h u r i n g i a n Basin

E. A . BARS

Neue hydrochemisclie u n d liydrogeologische U n t e r s u c h u n g e n in erdöl- u n d e r d g a s f ü h r e n d e n Gebieten

H o ß u e riiApoxiiMii'iecHne n n i j -

New I l y d r o c h e m i c a l a n d H y d r o geological I n v e s t i g a t i o n s in 353 P e t r o l e u m a n d N a t u r a l Gas Bearing Regions

H . KÄSTNER

Beobachtungen zum Auftreten v o n Kohlenwasserstoffen i m Werrakaligebiet

HaßmoRemiH npoHBjiemia y r jieBOAopoaoB B oöjiacTii p a c npocTpaneiniH Kamiìiiiux cojiett B e p p a

Observations on t h e Occurrence of H y d r o c a r b o n s in t h e W e r r a 359 P o t a s h District

J . ZIESCHANG

Die B e s t i m m u n g der W a s s e r durchlässigkeit v o n Lockergesteinsgrundwasserleitern

Onpeaeneimo

D e t e r m i n a t i o n of t h e P e r m e a b i lity of Loose Material A q u i - 3G4 fers

Q u a r t ä r b a s i s u n d älteres Q u a r t ä r in O s t b r a n d e n b u r g

HIIIKIIHH

M . HANNEMANN

nyßjiHKH

roflOBmimy KpyniitiMH

PecSKOIIO-

Mii'ieciiiiMii ycnexaMH

poreojioriwecKne

nccjieflo-

BamiH B iie$Tera30ii0ciiHx 06JiaCTHX

BOAonpoiumae-

M OCT II BOAOHOCIIHX r0pil30IITOB B p t l X J I b l X n o p o s a x

rpamma

l

ieTBCpTim-

iibix OTjioHtennii H flpeBHue MCTBepTItMHI.ie OTJIOHteHHU B

Q u a t e r n a r y Basis a n d Earlier Q u a t e r n a r y in E a s t B r a n d e n - 370 burg

BOCTOHIIOM B p a n R e n B y p r e M . T . SAMSONOW

A u f g a b e n der L e h r e v o m A u f suchen u n d v o n der E r k u n d u n g der L a g e r s t ä t t e n mineralischer Rohstoffe

3a,ia'in ynoiiHH o n o n c i ; a x ii paaBeaiie MecTopoHtjjeiniii none3iitix ncKonaeMbix

P r o b l e m s t o Be Solved b y t h e Science Dealing w i t h t h e P r o - 377 specting a n d E x p l o r a t i o n of Deposits of Mineral R a w Materials

H . WLNTERHOEF & P . SEIDELMANN

Ü b e r die Q u a l i t ä t v o n B u n t m e tallerzen u n d die R e n t a b i l i t ä t der P r o d u k t i o n

O KA'IECTBE P Y ß UBBTHUX META.I-

T h e Q u a l i t y of N o n - F e r r o u s Metal Ores a n d t h e Profitableness of 379 • their P r o d u c t i o n

Einige U n t e r s u c h u n g e n des Vibrationsbohrprozesses (referiert

HeKOToptie iiccJieaouaiiHH n p o ijecca BHÖpaijiioHHoro 6ypeiiiiH ( P e $ . M . EiixroPH)

Some I n v e s t i g a t i o n s of t h e V i b r a t i o n Drilling Process (Abstract- 380

K

On Copper Slate w i t h Reference t o R e d R o t

A . S. LEWITZKI

v o n M . EICHHORN) J . RENTZSCH & H . LUDWIG

Z u m K u p f e r s c h i e f e r u n t e r besonderer B e r ü c k s i c h t i g u n g der Roten Fäule

JIOB ii o p e H T a S c j i b i i o c T i i

npo-

H3B0SCTBa

Bonpocy MeAHCTbix cjiaimco c ocoßbiM yieTOM Kpaciioft rmum

c d b y M . EICHHOBN)

Besprechungen u n d R e f e r a t e , N a c h r i c h t e n u n d I n f o r m a t i o n e n , K u r z n a c h r i c h t e n

Special

381

386—392

Redaktionsbeirat Prof. Dipl.-Berging. K. B Ü H R I G , Nordhausen — Prof. Dr. O. GEHL, Schwerin — Prof. Dr. H.-L. HECK, Berlin — Prof. Dr. R . H O H L , Halle (Saale) -

Prof. Dr. E. KAUTZSCH, Berlin -

Prof. Dr. E. L A N G E , Berlin

-

Prof. Dr. R. L A U T E R B A C H ,

Leipzig — Dr. R. M E I N H O L D , Freiberg (Sa.) — Dr. G. N O S S K E , Leipzig — | Prof. Dr. O. O E L S N E R | — Prof. Dr. K. PIETZSCH, Freiberg (Sa.) — Dr. H. R E H , Jena — Prof. Dr. H. J. R Ö S L E R , Freiberg (Sa.) — Prof. Dr. A. W A T Z N A U E R , Freiberg (Sa.)

-

Dipl.-Geol. R. W I E N H O L Z , Gommern Die Z E I T S C H R I F T F Ü R A N G E W A N D T E GEOLOGIE berichtet ständig über folgende Arbeitsgebiete: Geologische Grundlagenforschung und

Lagerstättenforschung

/

Methodik

der geologischen Erkundung /

Ökonomie

und Planung der geologischen

Erkundung / Technik der geologischen Erkundung / Geologie und Lagerstättenkunde im Ausland. In der Zeitschrift können alle strittigen Fragen der praktischen Geologie behandelt werden. Die Autoren übernehmen für ihre Aufsätze die übliche Verantwortung.

ZEITSCHRIFT

KOLLEKTIVE

C1"I H r \ J IS

N

CHEFREDAKTION

Dr. K. K A U T E R (Redaktionssekretär) Dr. F. S T A M M B E R G E R Dr. G. T I S C H E N D O R F

Q E \/\//\ N D T E

Dipl.-Berging.-Geol. G. ZI N D L E R

QEOLOQIE

BAND 10 • JULI 1964 • H E F T 7

Mit hohen ökonomischen Erfolgen den Jahrestag der Republik vorbereiten

Der „Tag des deutschen Bergmanns" 1964, der Festtag der Arbeiter, Angestellten, Ingenieure und Geologen der Bergbauindustrie, steht im Zeichen des sozialistischen Wettbewerbs aller Werktätigen zu Ehren des 15. Jahrestages der Gründung unserer Deutschen Demokratischen Republik. Auch in den Betrieben und Institutionen der V V B Feste Minerale und der V V B Erdöl — Erdgas vollbringen die Betriebskollektive vorbildliche Leistungen mit dem Ziel, die vom 5. Plenum des Zentralkomitees der S E D gestellten Aufgaben zur Durchführung der ökonomischen Politik im Jahre 1964 erfolgreich zu lösen. Darin kommt zugleich die moralisch-politische Verbundenheit der Bohrarbeiter, Meister, Ingenieure und Geologen zu ihrem Arbeiter-und-Bauern-Staat sichtbar zum Ausdruck. Die Losung „Dem Volke zum Nutzen — der Republik zu E h r e n " hat zu einem neuen, begeisternden Aufschwung der Werktätigen für den umfassenden Aufbau des Sozialismus in der D D R geführt. Die Arbeiter und Wissenschaftler in den Betrieben der Staatlichen Geologischen Kommission tragen eine hohe Verantwortung für die Durchführung der großen Ziele und Aufgaben unseres Siebenjahrplanes. J e höher die Ergebnisse in der Erkundung solch wichtiger Rohstoffe wie Kalisalze, Braunkohle, Eisenerz sowie Erdöl, Erdgas, Wasser usw. sind und je schneller die Volkswirtschaft unserer Republik die vorhandenen eigenen Ressourcen maximal nutzen kann, um so fester wird die Rohstoffbasis unserer Republik werden. Die Lösung der generellen Aufgabe der Bohrarbeiter und Geologen — eine maximale Verbesserung der Rohstoffbasis der Volkswirtschaft der D D R zur schnelleren Entwicklung der führenden Wirtschaftszweige zu erreichet — erfordert jedoch, besonders jetzt im sozialistischen Wettbewerb zu Ehren des Geburtstages der Republik, eine erhöhte Konzentration auf die Untersuchung der tieferen geologischen Systeme, eine Verbesserung der geologisch-geophysikalischen Erkundungsmethoden und Auswertungsverfahren, eine schnelle Verbesserung der Technologie, der Bohr-, Umbau-, Test- und Förderarbeiten. Dazu ist die systematische 1

Angewandte Geologie, Heft 7/64

Verbesserung der Leitungstätigkeit im Industriezweig, angefangen von der Staatlichen Geologischen Kommission bis zu den Bohrbrigaden, durch zielstrebige Arbeit mit den Menschen, besonders auf den Bohrstellen, eine erstrangige Aufgabe. Diese muß von den Wirtschafts- und Gewerkschaftsfunktionären in gemeinsamer Arbeit gelöst werden. Sie muß ihren Ausdruck darin finden, daß zugleich mit der Mobilisierung der Werktätigen für die Erreichung des wissenschaftlichtechnischen Höchststandes und für die Steigerung der Arbeitsproduktivität die Arbeits- und Lebensbedingungen der Werktätigen systematisch verbessert werden. Zweifellos gibt es hierbei schon gute Ergebnisse, die sich in der erfolgreichen Erfüllung des Volkswirtschaftsplanes, in der Erhöhung der Qualität der Arbeit und Senkung der Kosten sowie in einer verbesserten sozialen und kulturellen Betreuung der Werktätigen zeigen. Ständig wächst die Anzahl der Wohn-, Küchen- und Kulturwagen, die die Arbeits- und Lebensbedingungen der Kumpel erleichtern; neue Wohnsiedlungen entstehen an den Schwerpunkten der Erkundung, und jährlich fahren Tausende Bohrarbeiter und Geologen mit ihren Familien in die Ferienheime des F D G B . Auch auf diese Ergebnisse ihrer Arbeit sind die Werkt a g e n in den geologischen Erkundungsbetrieben und Instituten am „Tag des deutschen Bergmanns" 1964 stolz. Sie wissen, daß ihre Arbeit dazu beiträgt, den Reichtum des Volkes zu mehren. Das alles entspricht den Beschlüssen des 6. FDGB-Kongresses. Das Präsidium des Zentralvorstandes der IG Bergbau— Energie wünscht allen Werktätigen im Bereich des Industriezweigs Geologische Erkundung an ihrem Ehrentag weitere Erfolge in der Arbeit sowie im persönlichen Leben und entbietet ihnen zum „Tag des deutschen Bergmanns" ein herzliches Glückauf! Werner

Lucas

Vorsitzender des Zentralvorstandes der IG Bergbau—Energie

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Hett 7 338

SCHULZE / Scholie von Calvörde

Erste Ergebnisse geologischer Untersuchungsarbeiten im Gebiet der Scholle von Calvörde1) GÜNTER SCHULZE, H a l l e (Saale)

(Vorläufige Mitteilung aus dem V E B Geologische Erkundung West) Vorb e m e r k u n g e n Als Scholle v o n Calvörde wird ein geologischer K o m plex bezeichnet, der keilförmig zwischen dem Flechtinger Höhenzug und der Altmarksenke liegt. Den prätertiären Untergrund dieses Gebietes verhüllen mächtige känozoische Lockermassen. Sein geologischer B a u ist daher in der Vergangenheit nahezu unbekannt geblieben. Zur K l ä r u n g der Stratigraphie und Tektonik begann im J a h r e 1959 auf der Scholle von Calvörde ein Unters u c h u n g s p r o g r a m m mit Hilfe tieferer Bohrungen. Der Nachweis wirtschaftlich bedeutsamer Sylvinitvorkommen im Zechstein gab schon nach kurzer Zeit Anlaß, die ursprünglich weiträumig vorgesehene Tiefensondierung in eine Spezialkartierung des tieferen Untergrundes überzuführen. Sie erstreckt sich auf über 20 Meßtischblätter. In die Auswertung wurden auch ältere Aufschlüsse sowie neuere Erdöl- und Kalisalzbohrungen einbezogen. Obwohl die Untersuchungen noch nicht abgeschlossen sind — insbesondere steht die u m f a s s e n d e Bearbeit u n g der Megafossilien noch aus —, erscheint es angebracht, bereits j e t z t einen ersten Überblick über die erzielten Ergebnisse zu vermitteln. 2 ) Tektonik und prätertiärer U n t e r g r u n d ( A b b . 1 u n d 2) Die Scholle v o n Calvörde stellt eine herzynisch streichende Pultscholle dar, die sich nach N E heraushebt. Sie grenzt im S W mit einer Störung, dem Abbruch von Haldensleben, an den Flechtinger Höhenzug. Dieser A b b r u c h versetzt das präpermische Paläozoikum bzw. Rotliegende des Flechtinger Höhenzuges gegen Zechstein bzw. Trias der Scholle bei Sprunghöhen bis schätzungsweise m a x i m a l 1500 m. Die Dislokation vollzieht sich an einer Hauptverwerfung, die von mehreren Brüchen begleitet sein kann. Sie ist in ihrem Verlauf bis nördlich Rätzlingen durch einige Bohrungen und Drehwaagemessungen HERGERDT

1962;

R.

(R.

HEYNIG,

HEYNIG

&

E.

E.

BEIN

BEIN

&

M.

1963)

im

großen und ganzen festgelegt, ihrem Charakter nach jedoch noch nicht eindeutig geklärt. H. BECK (1935) n i m m t zwischen Hohenwarthe und Haldensleben eine steile Aufschiebung des Flechtinger Höhenzuges auf sein nordöstliches Vorland an. Der Heraushebung des Flechtinger Höhenzuges wird nach T. SCHMIERERS Untersuchungen (1914) auf Mbl. H e l m s t e d t (3732) subherzynes Alter zugeschrieben. Die H a u p t b e w e g u n g soll in der Ilseder oder Wernigeröder

*) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 9. 3.1964 ') An den Arbeiten waren die Herren F. DÖLZ, G. LINDEMANN und H. SCHMIDT wirksam beteiligt. Die stratigraphische Einstufung der Tertiär-, Kreide- und Jurasedimente beruht überwiegend auf mikrofaunistisehen

P h a s e erfolgt sein. Durch F . WlEGERS (1929) werden außerdem spätere postmitteloligozäne Verschiebungen an der Ohretalstörung, einem Teilstück des Haldenslebener Abbruches, belegt. B e d i n g t durch das Abtauchen des Flechtinger Höhenzuges in R i c h t u n g N W verliert seine Nordrandstörung im Streichen nach N W mehr und mehr an Intensität und ist vermutlich bereits auf dem Mbl. Rätzlingen (3532) nur noch im präsalinaren Untergrund als S p r u n g vorhanden. Der B u n t s a n d s t e i n hingegen greift in diesem Abschnitt unter ausgleichender Vermittlung des mobilen Staßfurtsteinsalzes flach sattelartig auf den größten Teil des Flechtinger Höhenzuges über. In einer schmalen Zone (seines Kernes?) beißen unter dem K ä n o z o i k u m auch die Sedimente des Zechsteins selbst aus. Zwischen den känozoischen Ablagerungen und dem Zechstein bzw. Buntsandstein können des weiteren noch wenige Meter O b e r c a m p a n 3 ) vorhanden sein. Vermutlich steht die Überlieferung dieser geringmächtigen Oberkreiderelikte in Z u s a m m e n h a n g mit der A u s l a u g u n g der Zechsteinsalze. Zur Zeit noch unsicher ist die Darstellung des prätertiären Untergrundes im nordöstlichen Vorland des Salzstockes Breitenrode. F ü r die Altbohrungen Buchhorst (Mbl. 3532) werden wenige Meter Gipskeuper unter Pleistozän angegeben. E i n e Verwechslung mit dem B u n t s a n d s t e i n erscheint dabei nicht ausgeschlossen. Der westliche Abschluß der Scholle von Calvörde gegen die F l a c h s s t ö c k h e i m — N e t t g a u e r P l a t t e (G. BEINCKMEIER 1957) ist durch eine rheinisch verlaufende Störungszone gegeben, der die Salzpfeiler J a h r s t e d t und R i s t e d t aufsitzen. Die beiden E k z e m e sind nach geophysikalischen Untersuchungen (M. HERGERDT 1959, D. SCHMIDT 1961) durch eine Salzschwelle verbunden, die von aufgedrungenem Zechsteinsalinar gebildet wird. An den Flanken der Salzbrücke sind zumindest streckenweise Abschiebungen anzunehmen, die sich auch in den Schnitten der Reflexionsseismik bemerkbar machen. D a s herzynische Streichen der Schichten auf der Scholle von Calvörde biegt vor der Störungszone in die rheinische Richtung u m bzw. wird von rheinischen Störungen abgeschnitten. Besser bekannt ist die N E - B e g r e n z u n g der Calvörder Scholle. Sie wird v o m Gardelegener A b b r u c h gebildet, an dem die Gesteinsfolge in Richtung zur vorgelagerten Altmarksenke beträchtlich in die Tiefe abfällt. Die vorherrschende F o r m ist hierbei eine F l e x u r . An der steil einfallenden F l a n k e lagern zwischen dem B u n t s a n d s t e i n und den subhalitischen Gesteinen chloridische Salze des Zechsteins, die auf Grund ihres relativ plastischen Verhaltens im tektonischen Bewegungsablauf wahrscheinlich eine gewisse Pufferwirkung auf die hangende Trias ausübten. Dementsprechend treten Verwerfungen mit deutlichen Verschiebungsbeträgen, an denen sich

B e s t i m m u n g e n v o n H . HAUSMANN, E . WIENHOLZ, I . BACH u n d E . TRÜMPER

sowie auf sporenpaläontologischen Ergebnissen von G. LENK. Allen Bearbeitern sei hiermit gedankt.

s

) Bohrungen Oebisfelde 8 und 9 (Bearb. F. KÖLBEL und W. KRUTZSCH)

SaIzstpck Ristedt

\ \

¡¡2

V

V

\

f l a c h

/

suJ/

° y.

A /* . ] s tröxyk h e i j n

/

J i

Aaizstock.- if gistfimkc r s h iJahrsredt/'"

/

//

x / Hfl

//

4

•KJIOI

/ /

/

ici

ç

« l N e f f ç r a u e r

—-—

(

-oSo.fh "

Îalzsfock Pannefeld P l a U t

(if ï \ \ \ \ \ V V6*«?

rhors^-x

i r-- tus

' 1. Kilo ' ni \ $ m \ ^3'Mannhiuïen \

''i-A \ ^ i\ \ Ut!liliftn
4

\\ /\

Ä4/V -

'

I I

h / \

-

S«1

\

—-

KJ) K y ^ V.y

- -s 7/

.

: ^

— —

-

/t/ /

[ /

/vfc/^

A

0 ^

i

"h

PieistezSn Tertiär

I

|

h,

|

Oberkreiöe

|

itnj

|

Unrerkretde

| jw 1 |

jt

r m

|

Dogger

1 k» 1 Oberer Mittlerer 1 1 k« Unterer Oberer

| mm

Minierer

1 -nw

Unterer

Keuper Keuper Keuper Muscheikiik MuschtHnt Muscheikitk

L-jffl—|

|

Oberer Buntsundstein

1 ™1 MÜH 1

er er

mir

SteinstI.

Buntsandstein

rrr Riintran/irtAin

Obere Folg — -r

Zec h stein gips hut

1 « 1 Ubergjngsschichren 1

|

1" 1

Aller

ijfklus

Lernezyklus

Abb. 2. Schichtenschnitt durch

NE

Abbruch W a n

n

c f

el

d

c

r

Sa

von

A l t m a r k s e n k e

G a r d e l e g e n

t t e l

Profilknick Co 8 projiziert

Co 18 projriifiri-

Cpzi projiziert

-zzizziNl3

1 i

/

i

r

K2-NJ2

—

....

Co 9

ColtE projiziert

T

/

i

^

J

M

^

Roll

Ro10 Roll

i

/L/

krl

^

\

\ \

w\ \ \

\

r - '

\ y

- K

V:

N \ \

\ v

2km

)l '

.v

km .m« .. " •. mu-

r \

lS-il

\

im *

i. |

vir Steinsalz

|

| \

zi

[ |

73

| |

KZ

Leinesteinsalz (mit Flöz Ronnenberg)

Komeg

Grauer Sj Ilten

[

f l t

'

Stißfurt

Srjßfurtsremsafz

tt durch die Scholle von Calvörde

endes

nachgewiesene

Staßfurrzyklus I

aii

| Baslhnhytrit des Staßfurtzyklus bis Kupferschiefer des IVerrazyklus

HaupTanhjrdrit

LSL_ 0*ere_Fo/qe_ Untere Folge

ß

Tai

7T\ >•4

SM™ V. nSK

t

\ ••

i

Ho7

7; "

1/ x

RoS projiziert

/

/

/

vermutete

' f e , .

'

"

7

Störung

Störung

' ( . . - - Z W X

y

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 SCHULZE / Scholle v o n Calvörde

im Subsalinar ein stufenförmiges Absinken vollziehen mag, in den mesozoischen Sedimenten nicht als dominierendes Element auf. In der Nähe des Kulminationsbereiches — der höchsten Erhebung der Schichten auf der Scholle von Calvörde vor dem Abtauchen — und der unmittelbar nordöstlich daran anschließenden Hauptstörung liegt im subhalitischen Gesteinskomplex Bruchtektonik mit Abschiebungscharakter vor. Hier ist auch das durch ein Salzpolster getrennte, darüber befindliche Buntsandsteingewölbe in der Scheitelregion geborsten und durch Abschiebungen zerstückelt. Möglicherweise sind dabei atektonische, auslaugungsbedingte Lagerungsstörungen durch nachgebrochene Triasschollen hervorgerufen worden. Die angetroffenen Abschiebungen im subsalinaren Untergrund vermögen indessen ebensowenig wie nachgewiesene oder latente Verwerfungen im Mesozoikum den flexurartigen Gesamthabitus der Störung entscheidend zu beeinflussen. Zwischen Gardelegen und Klötze wird das Einfallen a m Gardelegener Abbruch etwas flacher. Kräftigere Verwerfungen sind hier sogar im spröde reagierenden Gesteinskomplex unterhalb der Steinsalzlager nicht sehr wahrscheinlich. Ein Teil des Gardelegener Abfalls verschmilzt südöstlich Burg mit dem Störungssystem des Haldenslebener Abbruches. Beide verlaufen von da an unter der Bezeichnung „Abbruch von Wittenberg" weiter in Richtung S E . Die Steilstellung der Schichten am Gardelegener Abbruch und die damit verbundene relative Hebung und Kippung der Scholle müssen in Anbetracht der Lagerungsverhältnisse zwischen dem Coniac und dem Obercampan/Untermaastricht stattgefunden haben. Einmal schließt sich das Coniac noch konkoidant an die aufgerichtete ältere Schichtenfolge an, zum anderen liegt über den Salzaufbrüchen südlich des Abfalles von Gardelegen stellenweise Obercampan/Untermaastricht auf dem Zechsteinsalinar. Die tektonischen Vorgänge bewirkten im Verhältnis zum angrenzenden Gebiet der Altmarksenke in der prätertiären Gesteinsfolge am Gardelegener Abbruch einen stratigraphischen Niveauunterschied von 1500 bis über 3500 m. Postume Aufwölbungen geringeren Ausmaßes sind am Gardelegener Abbruch vom Untereozän bis zum Mitteleoizän durch Schichtausfälle oder -ausdünnungen zu belegen. Weitere Bewegungen, die frühestens nach dem Mitteloligozän wirksam waren, bilden die Ursache für eine Neigung der Tertiärsedimente über dem Abbruch, die VertikaldifTerenzen bis zu knapp 100 m ergibt. Der prätertiäre Untergrund der Scholle von Calvörde besteht im wesentlichen aus triassischen Sedimenten, die überwiegend flach gelagert sind. In geringerem Maße treten gebietsweise auch noch Zechstein, J u r a und höhere Oberkreide auf. Unmittelbar nordöstlich des Flechtinger Höhenzuges liegt eine tiefe Einmuldung, die Bülstringen—Farslebener Mulde. Sie erstreckt sich parallel zum Abbruch von Haldensleben aus dem R a u m Mannhausen (Mbl. 3533) bis in die Gegend südlich Niegripp (Mbl. 3736), wo der Muldenschluß jeweils durch umlaufendes Streichen deutlich erkennbar wird. Wie unter dem Einfluß des herausgehobenen Flephtinger Höhenzuges nicht anders zu

339 erwarten, ist die Mulde asymmetrisch gebaut. Sie besitzt einen relativ steil fallenden Südwestflügel und eine flachere Nordostflanke. Im Muldentiefsten ist bei Bülstringen (Mbl. 3634) Dogger als stratigraphisch jüngste Einheit vorhanden. Zwischen der Bülstringener Mulde und dem Salzstock Zobbenitz befindet sich eine weitere, herzynisch streichende Mulde, deren Kern wahrscheinlich von Oberem Muschelkalk eingenommen wird. An das Einfallen nordöstlich des Flechtinger Höhenzuges anschließend zeigen die Schichten senkrecht zum Generalstreichen ganz allgemein einen allmählichen Anstieg von SW nach N E , um am Abbruch von Gardelegen erneut abzusinken. Infolgedessen findet sich im NE-Teil der Scholle ein sehr breit angelegter schwach nordostvergenter Buntsandsteinsattel, der Wannefelder Sattel, dessen SW-Schenkel ganz flach ansteigt und dessen NE-Flanke — nur untergeordnet durch Verwerfungen abgestuft — steil zur Altmarksenke abfällt. Das nordwestliche Ende des Sattels befindet sich südlich von Breitenfeld (Mbl. 3433), der südöstliche Sattelschluß ist nördlich von Niegripp (Mbl. 3736) zu suchen. Besonders augenfällig ist der breite, durch gewölbeförmigen B a u verursachte Ausstrich des Unteren Buntsandsteins, dessen Ablagerungen hauptsächlich den Sattelkern bilden. In einem am stärksten herausgehobenen Streifen, der sich südwestlich der Hauptstörung des Gardelegener Abbruches hinzieht, kann die Abtragung des aufgewölbten Schichtverbandes bis auf den Zechstein heruntergegriffen haben, so daß im fortgeschrittensten Stadium der Basalanhydrit unmittelbar unter höherer Oberkreide bzw. Tertiär auftritt. Dieser Zechsteinausbiß setzt sich nach NW wahrscheinlich fast bis in die Gegend von Letzlingen fort. Das dargelegte Bauschema des Wannefelder Sattels weicht in der Umgebung der Salzaufbrüche etwas ab, da das aufsteigende Salinar das triassische Deckgebirge allseitig, also auch an der Nordflanke der Diapire angehoben hat. In der Scheitelzone des Sattels ist das Staßfurtsteinsalz teilweise ausgequetscht. Das geringfügige nordwestliche Einschieben der Achse des Wannefelder Sattels auf den Blättern Letzlingen (3534) und Solpke (3433) sowie der Abschluß der Mulde von Bülstringen im Grenzbereich der Meßtischblätter Calvörde/Mieste (3633/3533) führt nordwestlich der beiden Strukturelemente zu fast söhliger bis flachwelliger Lagerung, die das Rötplateau von Miesterhorst (Mbl. 3532) auszeichnet. Das Plateau erstreckt sich nach Westen bis an den gleichfalls nur flach einfallenden Muschelkalk, der sich durch das Umbiegen des Gardelegener Abfalles in die rheinische Streichrichtung im westlichsten Teil der Scholle von Calvörde auf den Buntsandstein auflegt. Die im großen und ganzen ruhigen Lagerungsverhältnisse des Untersuchungsgebietes werden durch drei Zechsteinsalzaufbrüche modifiziert. Von NW nach S E betrachtet, handelt es sich um den fast kreisrunden Salzstock Dannefeld, den Salzstock Zobbenitz und den etwa W — E streichenden Salzstock Colbitz. Die Salzstöcke Breitenrode, Jahrstedt und Ristedt liegen bereits außerhalb der Calvörder Scholle. Die Richtungsänderung des Haldenslebener Abbruches östlich Hohenwarthe und das Abknicken der Gardelegener Störungszone bei Angern—Rogätz bewirken eine flaschenhalsförmige Abschnürung der triassischen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

340 Gesteinsfolge im Raum Schartau—Niegripp—Hohenwarthe (Mbl. 3736), die in ihrer südöstlichen Fortsetzung zum Zusammentreffen der Abbräche von Haldensleben und Gardelegen führt. Der Gesteinsverband des Präsalinars steigt im Anschluß an die Abbruchstaffel von Haldensleben im Untergrund der Calvörder Scholle gewöhnlich mit ca. 7® nach N E an. Obgleich Verwerfungen besonders unter den Salzaufpressungen vermutet werden, besteht bis jetzt kein zwingender Grund, größere Sprünge zu postulieren. Ausnahmen bilden die Störungszone im weiteren Bereich des Gardelegener Abbruches sowie die Störung des subhalitischen Untergrundes östlich Colbitz und am Südrand des Salzstockes Zobbenitz. Die in bestimmten Arealen ermittelten Fließbewegungen und die nachfolgende Subrosion der Evaporite wurden im Süden ausgelöst durch die Heraushebung des Flechtinger Höhenzuges, im Norden durch die Aufwölbung am Gardelegener Abbruch und die damit gekoppelte Schrägstellung der Scholle von Calvörde. Die Auslaugung hat bis in das Tertiär hinein angehalten. Den Beweis dafür liefern die Paläozänvorkommen und die erhöhten Mächtigkeiten des Eozäns über Salzauslaugungsgebieten. Erst die Uberdeckung der zugehörigen Einzugsareale durch wasserstauende Obereozän- oder Rupelsedimente vermochte weitgehend Schutz vor einer fortgesetzten Auflösung der Salze zu bieten. Ausgehend von den Stellen, an denen die abdichtenden Tertiärhorizonte nachträglich wieder beseitigt wurden, ist eine Wiederbelebung der Auslaugungsvorgänge vom Pleistozän an möglich. Stratlgraphie und Fazies Quartär

Das H o l o z ä n spielt im Rahmen dieser Darstellung nur eine untergeordnete Rolle und kann wegen seiner geringen Mächtigkeiten vernachlässigt werden. Das P l e i s t o z ä n fällt morphologisch durch eine Anzahl von Endmoränen auf, die hauptsächlich in NW— SE-Riehtung verlaufen. Sie sind Glieder des großen Endmoränenzuges Fläming—Lüneburger Heide und entsprechen nach der glazialgeologischen Situation den Eisrandlagen des Wartheabschnitts. Im folgenden wird eine Ubersicht über einzelne Areale gegeben, die sich hinsichtlich der Mächtigkeit sowie der Anzahl und Ausdehnung der Geschiebemergel unterscheiden. Im NW-Teil des Untersuchungsgebietes im Bereich der Meßtischblätter Mieste (3533), Solpke (3433), KlötzeOst (3333), Rätzlingen(3532), Kunrau (3432) und KlötzeWest (3332) befindet sich unter einer wechselnd mächtigen warthezeitlichen Kiessandfolge eine Wechsellagerung von Geschiebemergel und Beckenton, die evtl. dem Drentheabschnitt der Saalekaltzeit zuzuordnen ist (vgl. auch W. STEINER 1962). Eine sichere Einstufung läßt sich allerdings noch nicht angeben. Die Mächtigkeit der pleistozänen Ablagerungen dieses Raumes liegt meist bei 50—60 m. Sie steigt in den Endmoränen bis auf weit über 100 m an. Das südöstlich folgende Terrain wird hauptsächlich von der Colbitz—Letzlinger Heide eingenommen. An ihrem Ost- und Südrand lassen sich zwei Geschiebemergelhorizonte ausscheiden, die zusammen max. 40 m erreichen. Sie lagern zumeist gleichfalls unter sandig-kiesigen warthezeitlichen Bildungen.

SCHULZE / S c h o l l e v o n C a l v ö r d e

Beide Geschiebemergel keilen nach dem Innern der Heide zu aus und werden durch Sande und Kiese ersetzt, die noch außerhalb der Endmoränen insgesamt Mächtigkeiten bis zu knapp 80 m erlangen können. Bereits im Raum Colbitz treten die Geschiebemergel nicht mehr in zusammenhängender Verbreitung und in so großer Mächtigkeit auf. Es sind hier in die Sande mehrfach Beckentonablagerungen eingeschaltet. Auf Grund der Florenfunde in den Bohrungen Kesselsol und Schützensol nördlich von Colbitz ordnet F. WIEGERS (1929) den unter den warmzeitlichen Bildungen lagernden Komplex der Elsterkaltzeit und den darüber befindlichen der Saalekaltzeit zu. J . HESEMANN (1939) kommt mit Hilfe von Geschiebezählungen zu einer anderen Einschätzung. Er stellt die warmzeitlichen Bildungen zwischen die Saale- und Warthekaltzeit. Einen weiteren Anhaltspunkt für die Stratigraphie des Pleistozäns bietet die Hundisburger Parkkiesgrube südlich von Haldensleben (Mbl. 3734), die von F. WLEGERS (1905 und 1929) eingehend beschrieben wird. Danach lagern zwischen zwei Geschiebemergeln Flußschotter der Beber. F. WIEGERS stuft letztere auf Grund der Lagerungsverhältnisse und Fossilführung in die ausgehende Holsteinwarmzeit bzw. beginnende Saalekaltzeit ein. Im Gebiet östlich der Elbe, Meßtischblätter Burg (3737), Niegripp (3736) und Möckern (3837), durchsanken mehrere Bohrungen eine durchschnittlich 50—60 m mächtige Pleistozänschichtfolge. Es können 2—3 Geschiebemergelhorizonte auftreten. Für eine Einstufung der Geschiebemergelbänke gibt es z. Z. nur unsichere Anhaltspunkte. Die Pleistozänunterkante liegt in großen Teilen der Scholle von Calvörde bei ¿ O m NN. Im einzelnen scheint in Rinnen und auch flächenhaft eine Ausräumung des präpleistozänen Untergrundes durch Schmelzwasser stattgefunden zu haben, so daß die Pleistozänmächtigkeit bis zu 120 m beträgt. Die Unterkante reicht in diesen Fällen bis zu — 80 m NN hinab. 4 ) Die anfechtbare bisherige Gliederung der Pleistozänablagerungen wird gegenwärtig erneut einer geologischen Bearbeitung unterzogen, die eine Klärung der strittigen stratigraphischen Fragen herbeiführen soll. T e r t i ä r (Abb. 3)

Im Liegenden des Pleistozäns ist das Tertiär fast überall auf der Scholle von Calvörde anzutreffen. Lediglich im südlichsten Teil verläuft ungefähr parallel zum Haldenslebener Abbruch ein ca. 0,5—2,5 km breiter Streifen, der weitestgehend frei von tertiären Bildungen ist. Auch nordwestlich Letzlingen und in der Niegripper Umgebung wurde das Tertiär nicht in jedem Falle erbohrt. Weitere lokal begrenzte Gebiete, in denen die tertiären Sedimente später wieder ausgeräumt wurden, können vorhanden sein. Die stratigraphische Einstufung erfolgte durch Konnektierung der Bohrlochmeßkurven sowie mit Hilfe mikrofaunistischer und sporenpaläontologischer Bestimmungen. Im Untersuchungsgebiet lassen sich ausscheiden: Oberoligozän

Bereich des Asterigerinenhorizontes

4 ) Während der Drucklegung wurden über der Salzbrücke JahrstedtRistedt knapp 400 m Pleistozän (bis zu etwa - 340 m NN) erbohrt.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 SCHULZE / Scholle v o n C a l v ö r d e Mitteloligozän

oberer k a l k i g e r A b s c h n i t t kalkfreier Abschnitt unterer kalkiger Abschnitt Basissande oberer k a l k i g e r A b s c h n i t t kalkfreier Abschnitt unterer schwach kalkiger Abschnitt

Obereozän bzw. E o z ä n 5

M i t t e l e o z ä n (tiefstes E o z ä n 5 bis h ö h e r e s E o z ä n 4?) Oberes Untereozän bzw. Eozän 3 (4-2?) U n t e r e s U n t e r e o z ä n bzw. Eozän 1 Paläozän

Als jüngstes Glied der Folge ist zwischen Klötze und Letzlingen schon dicht nördlich der Scholle von Calvörde das O b e r o l i g o z ä n anzutreffen. Iniolge glazigener Einwirkung tritt es in den Mergelgruben von Wiepke bei Gardelegen zutage. In der Bohrung Letzlingen 2/59 (Mbl. 3534) konnte es im Bereich des Asterigerinenhorizontes nachgewiesen werden. Das Bohrgut besteht aus 8 m grünlichgrauem glaukonitischem Feinsand. Aus ßohrunf Gardelefen 2/S9 Sp

K

Pleistoiän

w vi 30

Mittel -

w

341 Die primäre Mächtigkeit des M i t t e l o l i g o z ä n s ist mit über 130 m anzusetzen. Davon entfallen ca. 55 m auf den oberen kalkigen Abschnitt, ungefähr 20 m auf den kalkfreien Abschnitt, über 40 m auf den unteren kalkigen Abschnitt und rd. 10—25 m auf die sandige Basis. Abgesehen von den glaukonitführenden Basissanden handelt es sich hauptsächlich um schwarzoliv gefärbte Tone, die stellenweise in Schluffe übergehen. Neben der Differenzierung auf Grund des Kalkgehaltes ist ein geringer Glaukonitanteil im kalkfreien Abschnitt bemerkenswert. Vollständig erhaltene Ablagerungen des Rüpels finden sich nur nördlich vom Gardelegener Abbruch im R a u m Letzlingen—Klötze. Südöstlich davon sind die Profile mit Annäherung an die Abbruchzone in zunehmendem Maße oben gekappt. E s fehlt daher auf dem größten Teil der Scholle von Calvörde der Rupelton. Das Tertiär setzt hier unter dem Pleistozän mit dem Rupelbasissand oder häufiger mit dem Obereozän ein. Allein in einem ca. 5—6 km breiten Saum, der sich in parallelem Verlauf südlich des Gardelegener Abbruchs hinzieht, und im R a u m südsüdöstlich des Salzstockes Colbitz ist der Rupelton auf größerer geschlossener Fläche überliefert. E s sind dann allerdings im wesentlichen nur die Sedimente des unteren kalkigen Bereiches vertreten. Wie aus dem gleichbleibenden Abstand bestimmter feinstratigraphischer Horizonte des Rupeltones zur Oberkante der Basissande gefolgert werden kann, weisen die noch verbliebenen Ablagerungen des unteren kalkigen Abschnitts konstante Primärmächtigkeiten auf. Die sandige Basis scheint im Untersuchungsgebiet von ca. 25 m im S E bis auf knapp 10 m im NW auszudünnen.

Unter dem Mitteloligozän reicht die Mikrofauna mit typischen Obereozänformen bis dicht an die Rupelbasissande heran. Das Unteroligozän, das in jüngster Zeit von W. HINSCH (1963) im Gifhorner Trog ausgehalm ten wurde, ist demzufolge auf der Scholle von Calvörde 30 nach der derzeitigen Untersuchungsbilanz nicht entwickelt. Das O b e r e o z ä n läßt zumindest eine Dreiteilung erkennen. Im oberen, kalkigen Abschnitt herrschen grünlichgraue Schluffe vor. Sie können unterhalb der Rupelbasissande in kalkige Sande übergehen. Den mittleren, kalkfreien Abschnitt bilden dunkelgrünlichgraue glaukonitische Feinsande. Die untere, schwach kalkige Folge wird in ihrem hangenden Teil von dunkelolivgrauen bis grünlichgrauen Feinsanden und in den unteren Partien von gleichfarbigen Schluffen aufgebaut. Die Ablagerungen des Obereozäns keilen beinahe kontinuierlich von N nach S zu aus. Die Mächtigkeit beträgt im NW des Arbeitsgebietes etwa 90 m und geht im S E bis auf unter 5 m zurück. Das M i t t e l e o z ä n besteht aus bräunlich gefärbten glaukonitführenden Fein- bis Grobsanden. Häufig sind Fein- bis Mittelkiesgerölle eingebettet. Die Geröllführung reicht teilweise bis in die basalen Schichten des Obereozäns hinein. Der mitteleozäne Sand umfaßt ganz im NW der Scholle von Calvörde ca. 20 m und fehlt im Fgg? E S P EI3* E S * E 3 « [13 ? südöstlichsten Teil völlig. Die Mächtigkeitsabnahme des Sandhorizontes erfolgt allerdings nicht stetig von N A b b . 3. B o h r l o c h m e ß k u r v e n u n d v e r e i n f a c h t e L i t h o l o g i e des T e r t i ä r s nach S, da zwischen den Salzstöcken Dannefeld und Zobbenitz 5 m und im anschließenden Gebiet bis östlich des 1 — Ton, 2 — Schluff, 3 — Sand, 4 — kalkige u. dolomitische Konkretionen, Salzstockes Colbitz erneut höhere Mächtigkeiten bis zu 5 - Gerolle, 6 - CaCO,-Gehalt, 7 - Glaukonit; Sp - Eigenpotentialkurve (nach links negativ, nach rechts positiv); N — Widerstandskurve ca. 15 m ermittelt wurden. (nach rechts zunehmender Widerstand) ¡0

so %

2

oli£ozän

Angewandte Geologie, Heit 7/64

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heit 7

342 D a s O b e r e U n t e r e o z ä n bauen hauptsächlich bräunlichgraue Schluffe auf. Stellenweise ist ein schwacher Glaukonit- und selten ein ganz geringer Kalkgehalt wahrnehmbar. Mitunter sind Kalksandsteinbänkchen eingeschaltet. In südlicher Richtung werden die schluffigen Bildungen in zunehmendem Maße durch schwarzbraune Sande ersetzt. Nur ganz im NW der Scholle von Calvörde erreicht das Obere Untereozän knapp 40 m. Sonst beträgt die Mächtigkeit im größten Teil des Arbeitsraumes zwischen den Salzaufbrüchen Dannefeld und Colbitz um 20 m. Abweichungen davon treten in solchen Gebieten auf, in denen Salzabwanderungen und vor allem -auslaugungen stattgefunden haben. Hier ist oftmals eine etwas größere Sedimentanhäufung kennzeichnend. Generell betrachtet, ist auch für das Obere Untereozän ein Mächtigkeitsrückgang von N nach S festzustellen. Als dessen Folge keilen seine Ablagerungen über der Bülstringen—Farslebener Mulde aus. Das U n t e r e U n t e r e o z ä n ähnelt in seiner lithologischen Ausbildung dem Oberen Untereozän, ist jedoch auch in den nördlichen Anteilen des Untersuchungsraumes überwiegend feinsandig entwickelt. Charakteristisch für den tieferen Abschnitt sind eingelagerte Kalksandstein- bzw. Kalkschluffsteinbänkchen. Die größte Mächtigkeit des Unteren Untereozäns findet sich gleichfalls im nordwestlichsten Zipfel des bearbeiteten Gebietes mit 40 m. Sie nimmt von da aus bei hauptsächlich E — W verlaufenden Isopachen in Richtung nach S ab. Ebenso wie beim Oberen Untereozän sind meistenteils auch eine erhöhte Sedimentdicke des Unteren Untereozäns über Salzauslaugungs- und -abwanderungsgebieten und das Auskeilen über der Bülstringen—Farslebener Mulde erkennbar. Das P a l ä o z ä n wird durch grauschwarze kalkfreie Feinsande, Schluffe und Tone repräsentiert. Kennzeichnend ist eine fast durchgehende kohlige Verunreinigung. Die Sedimente des Paläozäns sind nur da erhalten geblieben, wo im Untergrund eine kräftige Salzauslaugung wirksam war. Die Mächtigkeiten sind daher schwankend. Mit Sicherheit konnten bislang max. über 60 m Paläozän nachgewiesen werden. E s umfaßt marine bis brackis'ch beeinflußte Sedimente mit Eislebener Bild, d. h. vom tiefsten Paläozän (z. T. Dan?) bis hinauf zum Hannoverschen und Antweiler Bild, das dem höheren Paläozän entspricht (vgl. W. KRUTZSCH 1957 und 1960). K r e i d e (Abb. 4) Oberkreide

Die in großen Teilen der Altmarksenke verbreiteten Oberkreideablagerungen treten auch am Gardelegener Abbruch auf. Nachgewiesen wurden Santon, Coniac, Turon und Cenoman. Auf der Scholle von Calvörde selbst liegen über dem Top der Salzaufbrüche gelegentlich Sedimente mit Oebisfelder Bild — nach-W. KEUTZSCH (1957, 1960) etwa O b e r c a m p a n bis U n t e r m a a s t r i c h t —, deren Erhaltung bzw. Entstehung eindeutig subrosiven Vorgängen zu verdanken ist. Diese Bildungen erreichen im Höchstfalle knapp 60 m. Sie sind teils mariner, teils festländischer Herkunft und setzen sich im oberen Abschnitt aus dunkelgrauen Sanden und Schluffen zusammen. Nicht selten sind Einschaltungen braunkohleführender Lagen von wenigen Dezimeter Stärke und nur vereinzelt etwas Glaukonit anzutreffen.

SCHULZE / Scholle von Calvörde Im unteren Profilabschnitt können die Sande zu Feinsandsteinen verfestigt sein und einige Meter Kalkstein auftreten. Die aufgeschlossene wahre Mächtigkeit des S a n t o n / C o n i a c beträgt wenigstens 420 m. Davon entfallen zumindest 300 m auf das Santon und höchstwahrscheinlich mehr als 120 m auf das Coniac. Der hangende Anschluß zum Untercampan konnte nicht hergestellt werden. An Hand der bisher durchgeführten ausschließlich mikrofaunistischen Untersuchungen ist es noch nicht gelungen, die Stufen und Teilstufen exakt zu trennen. Die paläontologische Bearbeitung, von der weitere Ergebnisse zu erhoffen sind, ist noch im Gange. Das Santon/Coniac besteht im R a u m Burg—Dolle . aus grünlichgrauen kalkigen Schlußsteinen (Mergelsteinen). An größeren Einlagerungen fallen im höheren Mittel- bis Obersanton (in Abb. 4 nicht mehr erfaßt!) in Abständen von 5—60 m Kalkfeinsandsteinbänke mit meist 10—14 m, gelegentlich aber auch nur 2 m Stärke auf. Die Schluff- und Sandsteine sind häufig etwas glaukonitisch. Vereinzelt finden sich auch kleine Kohlepartikel. Im Abschnitt Mittelsanton bis Oberconiac treten die mächtigen Sandsteineinschaltungen 1 anscheinend zurück. Das gleiche gilt für den Grenzbereich Oberconiac/Unterconiac. Erst im sicheren Unterconiac liegen wieder dickere Kalksandsteinbänke vor, die mit Annäherung an das Turon stark überwiegen und im tiefsten Abschnitt Gerölle führen. Die Umgebung von Letzlingen ist demgegenüber durch eine fazielle Entwicklung gekennzeichnet, in der sich die Nachbarschaft zum Festland deutlicher bemerkbar macht. Hinweise dafür liefern vor allem zahlreiche konglomeratische Einschaltungen mit Rollerzlagern sowie das Dominieren der Sandsteine gegenüber dem Mergelsteinanteil. Bei den Konglomerathorizonten handelt es sich um kalkige Fein- bis Grobsandsteine, die in wenige Dezimeter bis über 5 m mächtigen Abschnitten Gerölle einschließen. Im allgemeinen ist der klastische Hauptbestandteil der Sandsteine Quarz. Mehr oder weniger häufig sind Glaukonit und Fossilreste. Untergeordnet kommt Feldspat vor. Das Bindemittel ist meist kalkig, daneben aber auch schwach tonig. Die Sedimente lassen einen zyklischen Aufbau erkennen, der mehrfache Regressionen und Transgressionen des Oberkreidemeeres widerspiegelt. Die lithologische Ausbildung der Oberkreide im Gebiet zwischen Gardelegen und Klötze ist noch unbekannt. Obgleich durch den paläontologischen Befund bisher nicht umfassend bestätigt, wird angenommen, daß die Grenze des T u r o n s gegen.das Coniac etwa bei dem Einsetzen hellgrauer bis weißer Kalksteine unterhalb der schon erwähnten, z. T. geröllführenden Kalksandsteine zu legen ist. Die wahre Mächtigkeit des Turons beträgt in der Umgebung von Klötze etwa 270 m, im Gebiet Burgstall ca. 100 m und bei Burg knapp 40 m. Auch für das C e n o m a n ist eine Mächtigkeitsabnahme in gleicher Richtung offenkundig. Hierfür können zugrunde gelegt werden: mehr als 80 m Cenoman bei Klötze, ca. 60 m bei Uchtspringe und rd. 30 m bei Burg. Die nur mikrofaunistisch gestützte Liegendbegrenzung des Cenomans ist petrofaziell bei dem Verschwinden der Kalksteine und Einsetzen dunkler Tonmergelsteine des Oberalbs gezogen worden.

Z e i t s c h r i f t f ü r a n g e w a n d t e Geologie, B d . 10 ( 1 9 6 4 ) H e f t 7 S g h t j l z e / Scholle v o n

343

Galvörde

Obere

Obere Kreide (Aus Bohrung- Letzlingen 1/&1)

Kreide

Untere Kreide (Aus Bohrung Gardeleycn 2/S9)

(Aus ßohrun? XogStz 3/61 ) „

e

£

M

te-

__ _

se

H

bis

SO-

San fon

IOIO 30

Mittelalb Sa nron g l

no-

und

no

»'^e-Unr;?-

Mittelalb

Coniac

m W ' r : : Ä Apf Untere Teile des Apt u. obere Teile des Barremc nicht aufgeschlossen

i,.:.^:,,^Mus

200210-

f

p

f

•

I

í

Bohrung letiìingen 1/60) (Aus Bohrung Klötze-Osi 1/61 )

*

220210-

5

v & k

'Lager

i*-.v.ätv.

C'

2W-

2SO2BO270290-

(Aus Bohrung Letzlingen 6/60) C

N

290100-

l'jylt-f

"lager D

110-

12ß110-

ito1SS¡sonano no m

Tu ron

tto120-

Í10HOHOH0-

i n a *

Pri^i 1 ^ 1 s

mms

; »¡.\n

m w

¡00510A b b . 4. B o h r l o c h m e ß k u r v e n u n d v e r e i n f a c h t e L i t h o l o g i e der K r e i d e 1 — Konglomerat, 2 — Rollerz, 3 — Konglomerat mit Basalzement, 4 — Sandstein, 5 — Kalksandstein, 6 — Schiufrstein, 7 — Tonstein, 8 — Mergelstein, 9 — Kalkstein, 10 — Einfallen am Kern, 11 — CaC0 3 -Gehalt; G — Gammakurve (nach links abnehmende Intensität), N — Widerstandskurve (nach rechts zunehmender Widerstand)

2*

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

344 I m R a u m Burgstall—Burg, aus dem allein Bohrkernmaterial vorlag, besteht das Turon ebenso wie das Cenoman aus dichten Kalksteinen. Eine Schichtung ist häufig durch mehr oder weniger deutlich begrenzte Tonmergelstein- bzw. Mergelsteinpartien erkennbar. Die ausgebrachten Kalksteine des höheren Oberturons und Mittelturons sowie des Cenomans zeigen hellgraue und weiße Farben. Im Unterturon treten darüber hinaus, zumeist in raschem Wechsel, bunte Farbtöne auf, die Anklänge an die Rotpläner-Fazies bekunden. Unterlireide

Während in der Gegend von Klötze wahrscheinlich mehr als 500 m Unterkreide, davon rd. 30 m Wealden, abgelagert wurden, nimmt die Mächtigkeit im Vorfeld des Gardelegener Abbruches nach S E schnell ab. Sie beträgt bei Gardelegen vermutlich kaum mehr als 150 m. E s wurden an dieser Stelle, neben wenigen Metern Wealden, Sedimente des Ober- bis Mittelalbs und des Unteralbs bis hinunter zum Apt mit über 120 m wahrer Mächtigkeit aufgeschlossen. Die zutage gebrachten tieferen Partien des Wealdens, oberhalb des Serpulits, bauen sich aus schwarzen Schiuffsteinen auf, die in graue Mergelsteine übergehen können. Vereinzelt sind dichte Kalksteinbänke bis zu einigen Dezimetern Stärke eingebettet. Typisch sind Muschelpflaster, schillreiche Horizonte und Kohleflitter. Das O b e r - bis M i t t e l a l b wird überwiegend von grauen und grauschwarzen Tonsteinen gebildet, die auf Grund ihres Kalkgehaltes auch als Tonmergelsteine angesprochen werden können. Gelegentlich ist ein geringer Glaukonitanteil vorhanden. I m U n t e r a l b t r i t t schwarzgrüner glaukonitischer Feinsand auf. Die darunter folgenden Tonmergelsteine des A p t s , von denen lediglich die hangenden 10 m zur Verfügung standen, sind wegen ihres Glaukonitanteils schwach grün gefärbt. Zwischen Burgstall und Burg ist nur noch Alb mit ca. 2 0 — 3 0 m vorhanden. Wealden ließ sich in diesem Gebiet bereits nicht mehr nachweisen. E t w a 25 m biostratigraphisch nicht eindeutig ausgewiesenes B a r r e m e und über 70 m sicheres O b e r e s H a u t e r i v e von der Tenuis- bis unter die Hildesiensezone standen aus dem Untergrund östlich von Klötze zur Verfügung. Der untere Abschnitt des Barremes setzt sich aus mehrere Meter starken, dunkelgrauen, meist etwas glaukonitführenden Feinsandsteinen zusammen, die verschiedentlich in Kalkfeinsandstein übergehen können. Außerdem sind bis zu einigen Metern mächtige, kalkige Schiuffsteine mit etwas dunklerer Farbtönung vorhanden. Das Obere Hauterive unterscheidet sich in den hangenden 60 m vom soeben skizzierten Barreme lediglich durch einen stellenweise stärkeren Tonanteil und durch das Fehlen bzw. Zurücktreten der Sandsteine und des Glaukonits. Bei den unteren 12 m handelt es sich um grauen, gelegentlich olivgefärbten Kalkfeinsandstein, an dessen Stelle an der Basis des Aufschlusses Kalkstein auftritt. In den oberen Partien des Kalksandsteins sind eisenhydroxydumkrustete braune Pseudo-Ooide erwähnenswert. J u r a (Abb. 5)

Die Gesteine des J u r a s lagern am Gardelegener Abbruch und im Zentrum der Mulde von Bülstringen. Die

SCHULZE / S c h o l l e v o n Calvörde

Gliederung der angetroffenen Schichten erfolgte nach paläontologischen Kriterien sowie mittels der Bohrlochgeophysik. Malm

Der Malm tritt im Gebiet Klötze—Gardelegen mit 270 bis 230 m auf. E s sind hier belegt Portland 6 — 1 , Mittelkimmeridge, Unterer Korallenoolith und Obere Heersumer Schichten. Das P o r t l a n d 6 besitzt eine Mächtigkeit von ca. 50 m und rekrutiert sich im wesentlichen aus Mergelund Tonsteinen. Daneben sind dichte Kalksteine, Schillkalke und untergeordnet Schiuffsteine vorhanden. Die Sedimente sind durchweg grau, partienweise auch grüngrau, sehr selten oliv und bräunlich gefärbt, ganz vereinzelt auch schwach bräunlich und rötlich gefleckt. Die Ton- und Schluffsteine sind zumeist etwas kalkig. Der Mergelstein ist häufig durch dunklere Tonsteinlamellen oder Kalkstein- bzw. Schluffsteinlagen feinschichtig. Der Kalkstein liegt entweder in F o r m dichter, bis 1,6 m starker Bänke vor oder ist durch Mergelstein-, Tonstein- oder Schillkalklagen geschichtet und selten geflasert. Die Mächtigkeit des P o r t l a n d s 5 beträgt etwa 90 m. Seine Hauptgesteine bilden Kalkmergelstein, Mergelstein und Tonmergelstein. Nur in den hangenden 4,5 m treten einzelne Kalksteinbänke auf. Die oberen 20 m sind hellgrau bis grau, partienweise auch graugrün und oliv gefärbt. In den liegenden 70 m sind daneben bräunliche und rötliche Partien vorhanden. Stellenweise fallen einzelne olivbraune bis rötliche Flecken ins Auge. Eine Differenzierung zwischen feiner- und gröberkörnigem Material bewirkt mitunter eine Feinschichtung der Mergelsteine. Das P o r t l a n d 4 ist etwa 2 m stark. Es besteht aus weißen bis dunkelgrauen Kalksteinen. Der Kalkstein ist durch dünne hellgraue Schillkalklagen sowie dunkelgraue Tonlagen und -flasern teilweise feinschichtig. Stellenweise ist Glaukonit in kleinen Nestern angereichert. Das P o r t l a n d 3 — 1 erreicht eine Mächtigkeit von 45 m und besteht hauptsächlich aus Mergelsteinen. Die hangenden 12 m zeigen eine graue und graugrüne Farbe. In diesem Bereich ist das Gestein mitunter schwach bräunlich gefleckt. Von 12—45 m treten dunkelbraune bis rotbraune Farben, in den unteren 12 m vereinzelt graulila Farbtöne hinzu. Der Mergelstein ist stellenweise durch dunkelgraue tonige Lamellen u n d ' Lagen geschichtet. Das M i t t e l - und ( U n t e r - ? ) K i m m e r i d g e ist etwa 12 m mächtig und setzt sich hauptsächlich aus Kalkstein und Dolomit zusammen. Die teilweise porösen Kalksteine zeigen eine hellgraue bis olivbraune Färbung. Die Mächtigkeit des U n t e r e n K o r a l l e n o o l i t h s beträgt ca. 11 m. E r wird repräsentiert durch charakteristische hellgraue sowie fahlbraune oolithische Kalksteine und durch grobe hellgraue Schillkalke. Außerdem treten zwei graue, stellenweise olivbraune und rötlich gefleckte, ca. 0,8 m messende Oolithbänke mit Kalkooiden und Mergelsteinlagen auf. Weiterhin sind einzelne graue bis dunkelgraue tonige, stark kalkige Schiuffsteinbänke bis ca. 25 cm Dicke vorhanden. In einzelnen Partien ist ein schwach bituminöser Geruch wahrnehmbar.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 SCHULZE / Scholle v o n C a l v ö r d e

345

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

346 Die O b e r e n H e e r s u m e r S c h i c h t e n besitzen eine Mächtigkeit von ca. 16 m und bestehen aus grauen Tonmergelsteinen. Gegenüber der Umgebung von Gardelegen ist nach Klötze zu eine Mächtigkeitsreduktion des Portlands 4 — 1 zu konstatieren. Auch geht die Schichtdicke des Unteroxfords etwas zurück. Im Bereich Unterer Korallenoolith/Obere Heersumer Schichten schieben sich Sandsteine ein. Ein schneller Mächtigkeitsschwund macht sich von Gardelegen aus in Richtung S E bemerkbar. Schon bei Uchtspringe (Mbl. 3435) entfallen auf den Malm lediglich rd. 70 m, bei Burgstall sind im wesentlichen nur noch die Heersumer Schichten vorhanden. Nordwestlich und südöstlich Burg dürfte der Malm am Gardelegener Abbruch bereits vollständig fehlen. Dogger

Die Gesamtmächtigkeit des Doggers ist längs des Gardelegener Abbruches im Raum Burgstall—Gardelegen mit ca. 270 bis 290 m anzusetzen. Südlich davon ist auf der Scholle von Calvörde nur im Zentrum der Mulde von Bülstringen Dogger alpha der Abtragung entgangen. Der D o g g e r z e t a (Ornatenschichten) umfaßt rd. 32 m. Die hangenden 10 m dieses Komplexes bestehen aus grauen und olivfarbenen Mergelsteinen. Vereinzelt sind ihnen Feinsandflasern, -nester und -schmitzen eingeschaltet. Auffallend sind in zwei Bänken gehäuft auftretende dunkelbraune Eisenerzooide. Die eisenerzführenden Horizonte werden von ca. 3 0 — 4 0 % Eisenhydroxydooiden und ca. 6 0 — 7 0 % Bindemittel aufgebaut. Die stratigraphische Stellung dieser nahezu fossilleeren eisenerzführenden Lager ist nur insoweit geklärt, als sie sich zwischen Heersumer Schichten und Ornatenschichten befinden. Nach mikropaläontologischen Untersuchungen gehören die Eisenoolithhorizonte Ax und A 2 höchstwahrscheinlich noch in die Heersumer Schichten. Die unteren 22 m des Doggers zeta werden von wenige Dezimeter mächtigen Tonstein- und Schluffsteinpaketen im Wechsel aufgebaut. Sie sind durch eine einförmige graue, schwach grünliche Farbe gekennzeichnet und durchweg kalkig. Der D o g g e r e p s i l o n 7 (Makrocephalenschichten) besteht aus mehr als 7 m grauen, gelegentlich schwarzbraunen Mergelsteinen. An der Grenze zum Dogger epsilon 6 sind braune Eisenerzooide vorhanden. Der D o g g e r e p s i l o n 6 (AspidoidesSc.hichten) mißt bis zu 19 m. E r setzt mit einer ca. 1,5 m starken Mergelsteinpartie ein. Diese birgt wie die Mergelsteine des Doggers epsilon 7 gleichfalls braune Eisenerzooide (Lager B j und B 2 ). Daran anschließend folgt eine ca. 1 m dicke Kalksteinbank grauer Färbung, die dunkelbraune Eisenerzooide führt und von Mergelsteinflasern und -nestern durchzogen wird. Die ca. 16 m mächtige, darunter folgende Partie des Doggers epsilon 6 wird von grauen kalkigen Schlußsteinen aufgebaut. Sie sind durch Schmitzen stellenweise feinsandig. Sporadisch treten in diesem Abschnitt Eisenerzooide auf, die sich bis in den Cornbrash-Sandstein fortsetzen. Etwa 6,5 m über der Basis der As/u¿oides-Schichten ist eine zweite, ca. 1 m starke Kalksteinbank eingeschaltet. Der D o g g e r e p s i l o n 5 (Württembergicus-'ücb.ichten) läßt sich in zwei lithologisch unterschiedliche Einheiten

SCHULZE / S c h o l l e v o n C a l v ö r d e

teilen. Die hangenden ca. 23,5 m liegen in CornbrashFazies vor und werden von grauen, schwach bräunlichen Kalksandsteinen aufgebaut. Den Kalksandstein durchziehen dünne Tonsteinflasern. Die eingelagerten Eisenerzooide sind vor allem auf den Schichtflächen und z. T. nesterartig angereichert. Bei ca. 4,5 m unter der Grenze Dogger epsilon 6/5 befindet sich eine etwa 1,5 m dicke, grauschwarze, stark kalkige Schluffsteinbank. Die liegenden ca. 17,5 m der Württernbergicus-?>ch\chXtTi bestehen aus dunkelgrauen bis grünlichgrauen Mergelsteinen. Der starke Sandgehalt dieses Gesteins ist in Form von Schlieren und dünnen, häufig zerrissenen Lagen konzentriert. Weiterhin sind Schillbänkchen zu verzeichnen. Toneisensteingeoden und -lagen können teilweise eine Dicke bis 0,3 m erreichen. Etwa 14 m über der Basis der Württembergicus-Schichten befindet sich ein etwa 1,50 m mächtiger Horizont, der aus einer Wechsellagerung von Mergelsteinen und grünlichgrauen bis bräunlichen Sandsteinen besteht. Hier sind untergeordnet auch kleine Eisenerzkörnchen enthalten. Die Gesamtstärke des D o g g e r s e p s i l o n 4 — 1 ( P a r /cmsom-Schichten) beläuft sich auf etwa 58 m. Die Oberen Parkinsoni-Schichten mit einer Mächtigkeit von etwa 36 m setzen mit einem ca. 9 m umfassenden grauen, z. T . auch grünlichgrauen Mergelsteinhorizont ein. E r ist von flasrigen Sandlagen und Toneisensteingeoden durchsetzt. Dieser Mergelsteinhorizont wird von einem Tonmergelsteinbereich abgelöst, dessen Mächtigkeit ca. 10 m beträgt. Die Färbung wechselt zwischen grau, dunkelgrau, grünlichgrau und dunkelolivgrau. Die liegenden 17 m der Oberen Parkinsoni-Schichten werden von grauen Tonstein- und Tonmergelsteinpaketen in Wechsellagerung aufgebaut. Eingeschaltet sind hellere, sandig-schluffige Schmitzen. Eine ähnliche Ausbildung weisen die ca. 22 m umfassenden Unteren ParkinsoniSchichten auf. Im Hangenden des D o g g e r s g a m m a konnten die Ubergangsschichten D o g g e r e p s i l o n / d e l t a 2 (Parfttrcsorci-/Garantianenschichten) ausgehalten werden. Dieser nur rd. 3,5 m starke Horizont wird von grauem bis dunkelgrauem sehr stark sandigem Mergelstein gebildet, der von einer rd. 0,5 m stärken dunkelgrauen Tonsteinpartie unterlagert wird. Unter den fraglichen Garantianenschichten setzt direkt der D o g g e r g a m m a (Sonninienschichten) ein. E r wird lediglich von 3,5 m dunkelgrauen Mergelsteinen und Tonmergelsteinen repräsentiert. Für den D o g g e r b e t a (Ludwigienschichten) wurde eine Mächtigkeit von mehr als 60 m ermittelt. Die hangenden 6 m bestehen aus grau und oliv gefärbtem, schwach kalkigem Tonstein, der vereinzelt Toneisensteinlagen führt. Das Gestein gehört in die Discitesj Concava-Subzonen. Diese werden von 18 m grauen, olivgrauen, graugrünen und braunen Tonsteinen unterlagert. Vereinzelt sind Feinsandlagen und -schlieren zu verzeichnen. Den untersten Meter bildet ein grauer, stark sandiger Mergelstein. Die liegenden 36 m des Doggers beta sind folgendermaßen ausgebildet: Der obere ca. 26 m mächtige Abschnitt wird von hellgrauem bis weißem kalkfreiem Feinsandstein verkörpert. E r ist von Schluffsteinflasern und Tonsteinlagen durchsetzt. Die darunter folgenden ca. 10 m bauen sich aus hellgrauen bis dunkelgrauen kalkfreien Tonsteinen auf.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 SCHULZE / Scholle v o n Calvörde

Sie werden von etwas heller gefärbten Schlußstein- und Feinsandsteinflasern durchzogen. An der Basis des Doggers beta ist eine ca. 2 m starke Partie mit erhöhtem Sandgehalt zu verzeichnen. Der D o g g e r a l p h a (Opalinum-Schichten) ist wahrscheinlich knapp 70 m mächtig und lithologisch sehr einheitlich ausgebildet. Er besteht aus einem grünschwarzen bis schwarzen teilweise kalkfreien Tonstein. Vereinzelt sind Feinsandsteinschmitzen eingelagert. Nicht unerwähnt bleiben sollen Toneisensteingeoden und max. 0,5 m starke Toneisensteinlagen. Etwa 37 m unter der Basis des Doggers beta befindet sich eine etwa 0,7 m starke hellgraue bis weiße Feinsandsteinbank. Zwischen Gardelegen und Klötze schrumpfen die Ornatenschichten. Die gleiche Tendenz ist bei den Makrocephalenschichten festzustellen. Vom Dogger delta 2 bis in den Dogger gamma besteht im gesamten Untersuchungsgebiet (einschließlich der südlichen Altmarksenke) eine weitverbreitete Schichtlücke. Der Dogger gamma, der auf dem Mbl. Rogätz (3636) nur rd. 4 m umfaßt, schwillt nach NW bis auf etwa 25 m im Gebiet des Mbl. Klötze-Ost (3433) an. Etwa von Angern aus ist in Richtung S E mit einem schnellen Ausdünnen des Doggers zu rechnen, da seine Sedimente im Gebiet von Burg nicht mehr anzutreffen sind. Lias

In der Mulde von Bülstringen sind insgesamt etwa 270 m Lias vorhanden. Ähnlichen oder nur unbedeutend höheren Werten begegnet man im nordöstlichen Vorland der Seholle von Calvörde zwischen Lindstedt (Mbl. 3435) und Tangerhütte (Mbl. 3536). Deutliche Grünfärbungen lassen sich im Gebiet südlich von Burgstall im Lias zeta und epsilon beobachten. In der Bülstringener Mulde sind der Lias epsilon und delta mit Ausnahme seines unteren Teiles grünlich gefärbt. Grüne Farben zeigen auch die basalen Schichtglieder des Lias alpha. Der L i a s z e t a (Oberes Toarce) ist in den Aufschlüssen 20—50 m mächtig. Er besteht aus dunkelgrauen, bräunlichgrauen und olivgrauen Tonsteinen. Dabei weisen die oberen Meter nur schwachen, die unteren Meter dagegen einen etwas steigenden Kalkgehalt auf. Die Tonsteine besitzen deutliche Feinschichtung im Millimeterbereich, die durch olivgraue, bräunlichgraue und weißgraue Feinsandsteinlagen hervorgerufen wird. Der Lias zeta 1 fehlt in der Mulde von Bülstringen. Die Abgrenzung gegen den Dogger alpha und Lias epsilon konnte auch durch Megafossilien untermauert werden, da zahlreiche, gut erhaltene Exemplare der Ammonitengattungen Iiarpoceras, Grammoceras und Dumortieria sowie einzelne Belemniten und Muscheln vorhanden sind. Entscheidend für die stratigraphische Einstufung war der Nachweis des Ammoniten Grammoceras striatulum (Sow.), des Leitfossils für Lias zeta 2. Außerdem wurde noch Grammoceras radians (REIN.) ( = Grammoceras fallaciosum BAYLE), eine Charakterform des Lias zeta, gefunden. Das Leitfossil für Lias epsilon, Iiarpoceras lythense (YOUNG & BIRD), tritt dicht unter Grammoceras striatulum (Sow.) auf. Es muß daher geschlossen werden, daß Lias zeta 1 ausfällt. Der L i a s e p s i l o n (Unteres Toarce) scheint am Gardelegener Abbruch südlich Burgstall geringmächtig zu

347 sein. Er ist auch in den wenigen restlichen Aufschlüssen der südlichen Altmarksenke unter 10 m und in der Bülstringener Mulde höchstens 14 m stark. Während in den oberen 7 m dunkelolivgraue Tonsteine vorliegen, sind die unteren 7 m als gleichfarbige Mergelsteine entwickelt. Ein etwas steigender Feinsandanteil kommt gegenüber dem Lias zeta dadurch zum Ausdruck, daß die auch hier vorhandene Feinschichtung teilweise in Wechsellagerung übergeht. Die Ton- und Feinsandsteine sind überwiegend kalkig. Bemerkenswert ist ein schwacher Bitumengehalt, der deutlich erkennen läßt, daß es sich bei diesen Sedimenten um das Äquivalent des Posidonienschiefers NW-Deutschlands handelt. Die Abtrennung des Lias epsilon erfolgte durch fehlende Mikrofauna und das Auftreten von Megafossilien. Als Leitfossilien wurden die Ammoniten Dactylioceras commune (Sow.) und Harpoceras lythense (YOUNG & BIRD) nachgewiesen. Vom L i a s d e l t a (Oberes Pliensbach) sind in der Bülstringener Mulde und auf großen Flächen des südlichen Teils der Altmarksenke etwa 100 m überliefert. Der Lias delta baut sich im wesentlichen aus einförmigen, grauen bis dunkelgrauen, gelegentlich auch olivbis bräunlichgrauen, untergeordnet graugrünlichen Tonsteinen auf. Die Feinschichtung ist, wie eben beschrieben, meist gut ausgeprägt, der Kalkgehalt wechselhaft. Nicht selten sind sog. Toneisensteine. Auffällig erscheinen einzelne Faserkalklagen, deren Stärke sich im Millimeterbereich bewegt. Etwa 28 m über der Basis wurde grauer feinkörniger, schillreicher Kalksandstein von etwa 0,5 m Stärke angetroffen. Die Einstufung in den Lias delta ist durch das Auftreten von Amaltheus margaritatus MoNTF. gesichert. Der L i a s g a m m a (Unteres Pliensbach) fehlt in der Mulde von Bülstringen. Auch im Gebiet Lindstedt— Tangerhütte werden nicht einmal 20 m erreicht. Die Abgrenzung des L i a s b e t a (Lotharing) ist nicht eindeutig, da Megafossilien nur in Form unbestimmbarer Bruchstücke auftreten und eine typische Mikrofauna äußerst selten ist. Repräsentiert wird die im erwähnten Untersuchungsgebiet etwa 30—45 m mächtige Sedimentfolge durch gleichförmige dunkelgraue bis grauschwarze Ton- und Schiuffsteine, die nur geringen Kalkgehalt aufweisen. Feinsandsteine fehlen fast völlig. An der Oberkante konnte etwa 3 m grauer bis dunkelgrauer Mergelstein erbohrt werden: Im L i a s a l p h a (Sinemur—Hettange) treten Feinsandsteine stark in den Vordergrund. Teilweise erreichen die Sandsteinpakete Mächtigkeiten bis zu 5 m. Zwischen den Sandsteinbänken sind oftmals graue bis dunkelgraue Ton- bzw. Schiuffsteine zur Ablagerung gekommen, deren Schichtung durch hellere, z. T. flasrige Feinsandsteinlagen hervorgerufen wird. Die größte Mächtigkeit erreichen die Schluff- und Tonstein-Zwischenmittel mit 10 m von 10—30 m über der Basis. Mitunter wurde Tonstein in Wechsellagerung mit Feinsandstein angetroffen. Während der Kalziumkarbonatgehalt sehr niedrig ist, reichert sich Glimmer auf Schichtflächen oftmals stark an. Erwähnt werden muß, daß die Sandsteine in den unteren 20—25 m überwiegend von dunkelgrüngrauer Farbe sind. Im restlichen Profilabschnitt weisen sie dagegen durchweg graue und hellgraue Farbtöne auf. Die Schluff- und Tonsteine sind in den unteren 20—25 m ebenfalls grünlich gefärbt.

Zeitschrift tür angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

SEIDEL / Kalilager S t a ß f u r t

348 Nicht selten lassen sich kohliges Pflanzenmaterial und Fossilreste finden. Bleiglanz ist an vereinzelten Stellen in F o r m von B u t z e n eingelagert. Ungefähr in der Mitte des Profils zeigen die Sandsteine bituminösen Geruch. E t w a 71 und 41 m über der Basis befindet sich jeweils eine bis 10 cm dicke Kalksteinbank. Die Grenze z u m Oberen K e u p e r konnte anhand v o n Sporen festgelegt werden. E s ergibt sich für den L i a s alpha in der Bülstringener Mulde eine Mächtigkeit von

rd. 90 m. Die Werte für die südliche Altmarksenke können d a v o n nach oben und unten abweichen. B e m e r k t sei noch, daß die sog. Toneisensteine sowohl im L i a s alpha als auch im L i a s beta vorkommen. Im Vergleich zu dem betrachteten Gebiet geht die Gesamtmächtigkeit des L i a s hauptsächlich durch Schichtausfälle erheblich in Richtung Mbl. B u r g (3737) zurück, wo nur noch L i a s delta und alpha in einer S t ä r k e von jeweils unter 60 m bzw. u m 70 m entwickelt sind. (Fortsetzung s. nächstes H e f t )

Zur Ausbildung und Genese des Kalilagers Staßfurt im Thüringer Becken1) GERD SEIDEL, J e n a

[Mitteilung aus dem V E B Geologische Erkundung West, Betriebsabteilung Jena) Einleitung Seit mehreren Jahrzehnten b a u t m a n bereits Kalisalze im Thüringer Becken ab. T r o t z d e m gibt es nach wie vor unterschiedliche Meinungen über die Genese der

Kalisalze

1959,

A . BAAR

(s. u. a . 1960,

E . STOLLE 1 9 5 9 , R . LÄNGBEIN

H . BORCHERT

1961,

G. SEIDEL

1961, E . STOLLE 1963). Verf. (1963 a) hatte Gelegenheit, sich eingehend mit der geologischen Entwicklungsgeschichte des Thüringer Beckens zu beschäftigen. Hier sollen die Paläogeographie, Tektonik und A u s l a u g u n g des Thüringer Beckens mit der Ausbildung sowie Verbreitung 'der Kalisalze verglichen werden, u m A u s s a g e n über die Genese der Kali-, salze machen zu können. Die laufende Ü b e r p r ü f u n g der genetischen Vorstellungen durch neue geologische Erkenntnisse ist die Grundvoraussetzung für eine Verbesserung der Erkundungskonzeption. Ausbildung des K a l i s a l z l a g e r s Staßfurt D a s Kalilager S t a ß f u r t besitzt eine teils durch die Paläogeographie, teils durch die Auslaugung bestimmte Verbreitungsgrenze. Die nördliche Verbreitungsgrenze (s. Abb. 1) verläuft von Wiehe über Rottleben, Großwerther, östlich an D u d e r s t a d t und südlich an Worbis vorbei bis in die Gegend von Martinfeld bei Heiligens t a d t . Diese Grenze ist größtenteils gebunden an die A u s l a u g u n g s v o r g ä n g e a m Roßlebener Sattel, an die Finnestörung i. w. S., an den K y f f h ä u s e r , an den Harz, an den Duderstädter Sattel, an den Leinefelder Sattel und an einen Sättel bei Martinfeld. Westlich des Martinfelder und Duderstädter Sattels setzt das Kalilager an einer N — S verlaufenden Auslaugungsgrenze wieder ein. D a s Fehlen des Kalilagers bei R a s t e n b e r g ist an die starke Aufwölbung und Störung der Schichten gebunden und als Auslaugungssenke zu erklären. Südlich des Harzes zeigt das Kalilager zum Teil eine primäre Verbreitungsgrenze (s. A b b . 1). So beginnt eine primäre Verbreitungsgrenze nördlich Hachelbich bei Sondershausen, springt s t a r k nach Eingang des Manuskripts in der Redaktion; 28.11. 63

Süden bis zur Hainleite vor und verläuft nördlich von Sondershausen bis nach Hain. Nordwestlich von Großfurra tritt ebenfalls wieder eine A u s b u c h t u n g nach Süden auf. Nördlich der Schächte Hain verlaufen Auslaugungs- und Verbreitungsgrenze wenige Kilometer parallel. Westlich d a v o n liegt die primäre Verbreitungsgrenze wieder im intakten Salzgebirge. Weitere s t a r k zerlappte Vertaubungsgebiete a m nördlichen Verbreitungsrand befinden sich bei Großbodungen ( B l a t t Worbis) und Worbis. Die südliche Verbreitungsgrenze ist ausschließlich eine primäre Grenze. Sie v e r l ä u f t von B a d B i b r a über den Ettersberg, nördlich an E r f u r t , L a n g e n s a l z a und Mühlhausen vorbei bis in die Gegend von K ü l l s t e d t Westlich des Auslaugungsgebietes von Martinfeld biegt die Verbreitungsgrenze nach N u m und verläuft bis in die Gegend von Göttingen. In A b b . 1 ist nur dort eine Zerlappung der Grenze zu erkennen, wo mehrere Bohrungen niedergebracht wurden. Der scheinbar geradlinige Verlauf in den anderen Gebieten wird durch die geringe Aufschlußdichte vorgetäuscht. In den Vertaubungsgebieten k o m m t noch linsenartig verarmtes H a r t s a l z in einer E n t f e r n u n g bis zu 8 k m v o m eigentlichen Verbreitungsrand vor. Diese linsenartigen Vorkommen sind in der Regel nicht bauwürdig. E s treten in R i c h t u n g zum R a n d e halitische, halitisch-anhydritische und halitisch-anhydritisch-tonige Vertaubungen auf. S t a r k tonige Vertaubungen zeigten sich in Bohraufschlüssen bei Großbodungen (R. LANGBEIN 1961, E . STOLLE 1962), Hachelbich und F r a n k r o d a . Bisher konnte in keinem Gruben- oder Bohraufschluß bei Vorhandensein von Leinesteinsalz (also bei sicher i n t a k t e m Salzgebirge) eine rein anhydritische V e r t a u b u n g gefunden werden. Auch aus diesem Grunde ist die Deut u n g des Sangerhäuser Anhydrites als Vertaubungsäquivalent des Kalilagers S t a ß f u r t unwahrscheinlich (W. JUNG 1958). An die Verbreitungsgrenze schließt sich f a s t ausnahmslos ein wenige Meter bis 10 k m breiter Hartsalzs a u m an. E r ist mehr oder weniger s t a r k v o n Ver-

Zeitschrift tür angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

SEIDEL / Kalilager S t a ß f u r t

348 Nicht selten lassen sich kohliges Pflanzenmaterial und Fossilreste finden. Bleiglanz ist an vereinzelten Stellen in F o r m von B u t z e n eingelagert. Ungefähr in der Mitte des Profils zeigen die Sandsteine bituminösen Geruch. E t w a 71 und 41 m über der Basis befindet sich jeweils eine bis 10 cm dicke Kalksteinbank. Die Grenze z u m Oberen K e u p e r konnte anhand v o n Sporen festgelegt werden. E s ergibt sich für den L i a s alpha in der Bülstringener Mulde eine Mächtigkeit von

rd. 90 m. Die Werte für die südliche Altmarksenke können d a v o n nach oben und unten abweichen. B e m e r k t sei noch, daß die sog. Toneisensteine sowohl im L i a s alpha als auch im L i a s beta vorkommen. Im Vergleich zu dem betrachteten Gebiet geht die Gesamtmächtigkeit des L i a s hauptsächlich durch Schichtausfälle erheblich in Richtung Mbl. B u r g (3737) zurück, wo nur noch L i a s delta und alpha in einer S t ä r k e von jeweils unter 60 m bzw. u m 70 m entwickelt sind. (Fortsetzung s. nächstes H e f t )

Zur Ausbildung und Genese des Kalilagers Staßfurt im Thüringer Becken1) GERD SEIDEL, J e n a

[Mitteilung aus dem V E B Geologische Erkundung West, Betriebsabteilung Jena) Einleitung Seit mehreren Jahrzehnten b a u t m a n bereits Kalisalze im Thüringer Becken ab. T r o t z d e m gibt es nach wie vor unterschiedliche Meinungen über die Genese der

Kalisalze

1959,

A . BAAR

(s. u. a . 1960,

E . STOLLE 1 9 5 9 , R . LÄNGBEIN

H . BORCHERT

1961,

G. SEIDEL

1961, E . STOLLE 1963). Verf. (1963 a) hatte Gelegenheit, sich eingehend mit der geologischen Entwicklungsgeschichte des Thüringer Beckens zu beschäftigen. Hier sollen die Paläogeographie, Tektonik und A u s l a u g u n g des Thüringer Beckens mit der Ausbildung sowie Verbreitung 'der Kalisalze verglichen werden, u m A u s s a g e n über die Genese der Kali-, salze machen zu können. Die laufende Ü b e r p r ü f u n g der genetischen Vorstellungen durch neue geologische Erkenntnisse ist die Grundvoraussetzung für eine Verbesserung der Erkundungskonzeption. Ausbildung des K a l i s a l z l a g e r s Staßfurt D a s Kalilager S t a ß f u r t besitzt eine teils durch die Paläogeographie, teils durch die Auslaugung bestimmte Verbreitungsgrenze. Die nördliche Verbreitungsgrenze (s. Abb. 1) verläuft von Wiehe über Rottleben, Großwerther, östlich an D u d e r s t a d t und südlich an Worbis vorbei bis in die Gegend von Martinfeld bei Heiligens t a d t . Diese Grenze ist größtenteils gebunden an die A u s l a u g u n g s v o r g ä n g e a m Roßlebener Sattel, an die Finnestörung i. w. S., an den K y f f h ä u s e r , an den Harz, an den Duderstädter Sattel, an den Leinefelder Sattel und an einen Sättel bei Martinfeld. Westlich des Martinfelder und Duderstädter Sattels setzt das Kalilager an einer N — S verlaufenden Auslaugungsgrenze wieder ein. D a s Fehlen des Kalilagers bei R a s t e n b e r g ist an die starke Aufwölbung und Störung der Schichten gebunden und als Auslaugungssenke zu erklären. Südlich des Harzes zeigt das Kalilager zum Teil eine primäre Verbreitungsgrenze (s. A b b . 1). So beginnt eine primäre Verbreitungsgrenze nördlich Hachelbich bei Sondershausen, springt s t a r k nach Eingang des Manuskripts in der Redaktion; 28.11. 63

Süden bis zur Hainleite vor und verläuft nördlich von Sondershausen bis nach Hain. Nordwestlich von Großfurra tritt ebenfalls wieder eine A u s b u c h t u n g nach Süden auf. Nördlich der Schächte Hain verlaufen Auslaugungs- und Verbreitungsgrenze wenige Kilometer parallel. Westlich d a v o n liegt die primäre Verbreitungsgrenze wieder im intakten Salzgebirge. Weitere s t a r k zerlappte Vertaubungsgebiete a m nördlichen Verbreitungsrand befinden sich bei Großbodungen ( B l a t t Worbis) und Worbis. Die südliche Verbreitungsgrenze ist ausschließlich eine primäre Grenze. Sie v e r l ä u f t von B a d B i b r a über den Ettersberg, nördlich an E r f u r t , L a n g e n s a l z a und Mühlhausen vorbei bis in die Gegend von K ü l l s t e d t Westlich des Auslaugungsgebietes von Martinfeld biegt die Verbreitungsgrenze nach N u m und verläuft bis in die Gegend von Göttingen. In A b b . 1 ist nur dort eine Zerlappung der Grenze zu erkennen, wo mehrere Bohrungen niedergebracht wurden. Der scheinbar geradlinige Verlauf in den anderen Gebieten wird durch die geringe Aufschlußdichte vorgetäuscht. In den Vertaubungsgebieten k o m m t noch linsenartig verarmtes H a r t s a l z in einer E n t f e r n u n g bis zu 8 k m v o m eigentlichen Verbreitungsrand vor. Diese linsenartigen Vorkommen sind in der Regel nicht bauwürdig. E s treten in R i c h t u n g zum R a n d e halitische, halitisch-anhydritische und halitisch-anhydritisch-tonige Vertaubungen auf. S t a r k tonige Vertaubungen zeigten sich in Bohraufschlüssen bei Großbodungen (R. LANGBEIN 1961, E . STOLLE 1962), Hachelbich und F r a n k r o d a . Bisher konnte in keinem Gruben- oder Bohraufschluß bei Vorhandensein von Leinesteinsalz (also bei sicher i n t a k t e m Salzgebirge) eine rein anhydritische V e r t a u b u n g gefunden werden. Auch aus diesem Grunde ist die Deut u n g des Sangerhäuser Anhydrites als Vertaubungsäquivalent des Kalilagers S t a ß f u r t unwahrscheinlich (W. JUNG 1958). An die Verbreitungsgrenze schließt sich f a s t ausnahmslos ein wenige Meter bis 10 k m breiter Hartsalzs a u m an. E r ist mehr oder weniger s t a r k v o n Ver-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 SEIDEL / K a l i l a g e r S t a ß f u r t

349 Höhe 3, L a n g e n s a l z a 21, R o k kensußra 2 (Bl. Ebeleben) bis z u m Grubengebäude von Volkenroda—Pöthen. Westlich davon setzt er sich fort über die B o h r u n g H o r s m a r (Bl. Mühlhausen) nördlich der B o h r u n g K ü l l s t e d t und südlich von Birkenfelde vorbei bis westlich v o m Schacht K ö nigshall— Hindenburg. Auf Grund der geringen Aufschlußdichte im südlichen H a r t s a l z s a u m k a n n nicht entschieden werden, ob hier, wie im nördlichen Hartsalzstreifen, ebenfalls geringe Breiten von wenigen Metern auftreten.

An den nördlichen und südlichen H a r t s a l z s a u m schließt sich in der Regel ein wenige Meter bis 4 k m breiter Mischs a l z s a u m mit bauwürdigem H a r t s a l z an. Im N E - T e i l des Thüringer Beckens tritt ein zu-' sammenhängendes Carnallititvorkommen (s. A b b . 1) Abb. 1. Verbreitung und Fazies des Kalisalzflözes Staßfurt im Thüringer Becken auf, das von den Ortschaf1 — Carnallitit, 2 — Mischsalz, 3 — Hartsalz, 4 — Vertaubung ten Göllingen, Heldrungen, Rastenberg, Markvippach, Döllstädt und B a d Tenntaubungs- und Carnallititlinsen durchsetzt. N a c h den stedt begrenzt wird. Dieses zum Teil durch Auslaugung E r f a h r u n g e n aus den Grubenbauen können die örtbegrenzte Vorkommen setzt sich primär bis in das lichen Vertaubungen bis zu 5 0 % des H a r t s a l z s a u m e s südöstliche Harzvorland und ins Subherzyne Becken einnehmen. E s ist nicht immer einwandfrei möglich, fort (s.~a. J . L Ö F F L E R 1960). Von diesem erzgebirgisch örtliche v o n regionalen Vertaubungen zu trennen. Die streichenden H a u p t g e b i e t zweigt bei Greußen ein Mächtigkeit des Hartsalzes schwankt zwischen 0 und herzynisch streichendes Carnallititgebiet ab. E s ver20 m. In A b b . 1 werden diejenigen Aufschlüsse in den l ä u f t über die Bohrungen Glückauf I I I , Ebeleben, H a r t s a l z s a u m einbezogen, in denen bauwürdiges HartNeu-Sollstedt 8 und Beberstedt ( B l a t t Niederorschel). salz auftritt. Als Mindestmächtigkeit des Hartsalzes wurden 2 m bei Vorhandensein der „ a n z u b a u e n d e n Im Bereich des Duderstädter, Leinefelder sowie B a n k " von ebenfalls 2 m angenommen. Der DurchMartinfelder Sattels ist der Carnallitit abgelaugt. P r i m ä r schnittsgehalt an K 2 0 b e t r ä g t in den ausgehaltenen stand der Carnallitit v o m Thüringer Becken mit dem Bohrungen mindestens 1 3 % . Carnallitit der Bohrung Holzerode in Verbindung. I m Thüringer Becken k a n n m a n einen nördlichen E i n Verbindungsglied zwischen beiden Carnallititund einen südlichen H a r t s a l z s a u m unterscheiden. Der v o r k o m m e n stellt das Profil Birkenfelde (westl. Heinördliche H a r t s a l z s a u m verläuft von der B o h r u n g ligenstadt) dar, in dem gerade noch bauwürdiges HartHachelbich über die B o h r u n g B e r k a 2 (beide B l a t t salz neben m ä c h t i g e m Carnallitit angetroffen wurde. Sondershausen) bis nördlich von Großfurra (Bl. SchernVon dem herzynischen Carnallititvorkommen des berg). Der H a r t s a l z s a u m weist eine Breite von 1 — 2 k m Thüringer Beckens zweigt östlich von Bleicherode ein auf. Carnallititvorkommen ab, das im Norden bis z u m Auslaugungsrand reicht. Westlich d a v o n zeigt der stark gewellte HartsalzDer Carnallitit besitzt im Thüringer Becken eine. s a u m nur noch eine geringe Breite von m a x . 400 m. Der Mächtigkeit von 0—50 m. Besonders große Mächtignördlich Pustleben (Bl. Nordhausen-Süd) durch die keiten treten östlich von Bleicherode auf. A u s l a u g u n g abgeschnittene H a r t s a l z s a u m setzt bei T r e b a wieder ein und verläuft über Bleicherode und Im Hangenden und zum Teil auch im Liegenden Obergebra bis nach Brehme. Dieser H a r t s a l z s a u m ist wird der Carnallitit in der Regel von einer mehrere sehr s t a r k zerlappt und z u m Teil wegen zu geringer d m breiten H a r t s a l z b a n k begleitet. Diese Hartsalze Breite unbauwürdig. E . S T O L L E (1963) stellt verschiekönnen lokal linsenartig anschwellen. dene H a r t s a l z v o r k o m m e n dieses Gebietes auch als Genese Inseln dar. Die Fazies des Kalilagers k a n n durch folgende F a k Der südliche H a r t s a l z s a u m v e r l ä u f t von den Schächten Georg-Unstrut über die Bohrungen B r a u n s r o d a toren beeinflußt werden: Paläogeographie, Frühdia(Bl. E c k a r t s b e r g a ) , R a m s l a (Bl. Neumark), F a h n e r genese, Tektonik und Auslaugung. 3

Angewandte Geologie, H e f t 7/64

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

350

SEIDEL / Kalilager Staßfurt

I m Thüringer Becken treten nach Auswertung von Mächtigkeits- und Fazieskarten (G. SEIDEL 1963 a) mehrere Schwellen und Tröge auf. Die Westgrenze des Thüringer Beckens bildet die Eichsfeldschwelle als ein Teil der Hunsrück-OberharzSchwelle. I m S E wird die Grenze des Thüringer Beckens durch die sogenannte Ostthüringische Schwelle bedingt. Diese Schwelle ist an den Schwarzburger Sattel sowie die Ziegenrücker Mulde geknüpft. Die SE-Grenze des Thüringer Beckens wird teilweise (z. B . im höheren Zechstein) von einer flach erzgebirgisch verlaufenden Linie gebildet, die etwa dem heutigen Zechsteinausstrich zwischen Saalfeld und Gera folgt. Zwischen der NW- und SE-Grenze des Thüringer Beckens liegt die sogenannte Thüringische Senke. Diese Thüringische Senke hat in der Regel ihre Tiefenlinie im Saaletrog. Die Ruhla.-Kyffhäuser-Sch welle und die Saar-Selke-Zone treten nur untergeordnet in E r scheinung. Oft bildet die Ruhla-Kyflhäuser-Schwelle nur eine Vorstufe der Eichsfeldschwelle.

liegt daher nahe, eine primäre Bildung von Carnallitit und Hartsalz anzunehmen. Carnallitit stellt demnach eine Bildung von stärker konzentrierten Laugen des Beckeninnern und Hartsalz von weniger konzentrierten Laugen am Beckenrand dar. Die Abscheidung von Staßfurtsteinsalz, unterem Hartsalzfuß, Carnallitit, oberem Hartsalzfuß und Decksteinsalz wird als eine zyklische Abfolge angesehen (s. G. RICHTER-BEBNBUBG 1955 a).

An herzynischen Linien treten der Thüringer Wald sowie seine nordöstliche Vorsenke und der Harz mit seiner südwestlichen Vorsenke mehr oder weniger stark in Erscheinung. Die herzynischen Elemente bewirken oft eine Heraushebung bzw. Versenkung der erzgebirgischen Elemente und die erzgebirgischen Elemente eine Heraushebung bzw. Versenkung der herzynischen Elemente. Zwischen Harz und dem S E - R a n d des Thüringer Beckens geht die Thüringische Senke in der Regel ohne deutliche paläogeographisclie Grenze in das südöstliche Harzvorland über.

Von verschiedenen Autoren werden die lokalen Vertaubungsinseln im Hartsalzsaum als sekundäre Bildungen angesehen. Aus anderen chemischen und klastischen Sedimenten sind jedoch auch linsenartige Einlagerungen eines anderen Sedimentes bekannt, die man nur durch unterschiedliche Sedimentation deutet. So treten z. B . verarmte Hartsalzlinsen bis 8 k m entfernt vom eigentlichen Hartsalzsaum im Steinsalz auf, die zweifellos primär durch unterschiedliche Laugenkonzentration entstanden sind. Weiterhin könnte man die Vertaubungsinseln im Hartsalz wesentlich einfacher durch die oben beschriebenen frühdiagenetischen Prozesse erklären als durch Erdölbegleit- oder Gipswässer. Zahlreiche Autoren erklären die Faziesdifferenzierung durch Metamorphoselaugen, die während der saxonischen Tektonik mobilisiert worden sind. Nach Verf. (SEIDEL 1963 a) ergibt sich folgender Ablauf der tektonischen Bewegungen in der Thüringer Mulde (s. Abb. 2). Zuerst erfolgte (wahrscheinlich in der jungkimmerischen Faltung) ein normalherzynischer Zerrungsakt. Dabei kam es zur Ausbildung der herzynischen Störungszonen als Zerrungsform und zur Aufgliederung des Thüringer Beckens in leistenartige Schollen, die mehr oder weniger gegeneinander verkippten. Zum Teil wurden durch diesen Zerrungsakt variszisch oder älter angelegte Störungszonen wieder belebt und pausten sich ins Deckgebirge durch.

Die Faziesverteilung im Kalilager Staßfurt ist an einen Teil dieser Elemente gebunden. So t r i t t das große erzgebirgisch streichende Carnallititgebiet von Günthershall— Döllstädt—Markvippach—Rastenberg im Bereich des Saaletroges auf. Das herzynisch streichende Carnallititgebiet von Greußen—Ebeleben—Beberstedt ist an die Südharzvorsenke gebunden. An der Eichsfeldschwelle ist nur eine Einengung, aber keine Unterbrechung des Carnallititgebietes festzustellen. E s setzt sich bis zur Bohrung Holzerode nördlich von Göttingen fort. Die Verbreitung des Carnallititgebietes bei Bleicherode (s. a. E . STOLLE 1959, 1962) ist möglicherweise durch die Saar-Selke-Zone bedingt. Im S E zeigt die Verbreitungsgrenze des Kalilagers eine Bindung an den N W - H a n g der Ostthüringischen Schwelle und im S W an die sich dort heraushebende Thüringische Senke. Die Kyflhäuser-Schwelle engt das große erzgebirgische Carnallititgebiet ein. Der weitere Verlauf der südlichen Verbreitungsgrenze ist an den Südrand der Südharzvorsenke gebunden. Im Norden wird der Verlauf der primären Verbreitungsgrenze von der Harzuntiefe bestimmt (s.a. E.STOLLE 1 9 5 9 , 1 9 6 2 , R . LANGBEIN 1 9 6 1 , G. S E I D E L 1 9 6 1 ) .

Parallel zur Verbreitungsgrenze verlaufen der südliche und nördliche Hartsalz- und Mischsalzsaum. Der Hartsalz- und Mischsalzsaum sind an die gleichen paläogeographischen Elemente gebunden wie die Verbreitungsgrenze. Für die Verbreitung der Kalisalze werden von den meisten Autoren paläogeographische Faktoren angenommen. Der Hartsalz- sowie Mischsalzsaum sind an die Verbreitungsgrenze und damit an die gleichen paläogeographischen Elemente wie diese gebunden. E s

Carnallitit kann seitlich von Hartsalz und Steinsalz vertreten werden. Weiter randlich wird das Steinsalz von Anhydrit und Ton durchsetzt. Der Ton stellt zweifellos eine Anschwemmung dar. Gegen Ende des Zechsteins 2 haben die (durch erweiterte Frischwasserzuflüsse) verdünnten Laugen die bereits abgelagerten Kalisalze zum Teil umgewandelt. Solche Frischwasserzuflüsse nimmt R . LANGBEIN (1961) vor allem randlich an. Die frühdiagenetischen Vorgänge sind weitgehend an die Paläogeographie gebunden, so daß es kaum möglich ist, primäre und frühdiagenetische Prozesse zu unterscheiden.

Auf Grund des Einsinkens der Schichten senkrecht zur herzynischen Richtung entstanden Spannungen senkrecht zur erzgebirgischen Richtung, Diese verhältnismäßig geringen Spannungen belebten diejenigen alten erzgebirgischen Störungen des gefalteten Untergrundes, über denen nur ein geringmächtiges Deckgebirge abgelagert wurde. So entstanden die erzgebirgischen Ausweitungsformen im östlichen Thüringer Becken. Durch den normalherzynischen Zerrungsakt wurde die saxonische Thüringische Mulde angelegt. Danach folgte ein normalerzgebirgischer Pressungsakt, der die erzgebirgischen Sättel und Mulden schuf. Am E n d e der Kreidezeit waren die Schichten des Thüringer Beckens in den subherzynischen Phasen einer normalherzynischen Pressung ausgesetzt.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 SEIDEL / K a l i l a g e r S t a ß f u r t

351 Der normalherzynische Pressungsakt überprägte größtenteils die herzynischen Zerrungsformen und schuf die herzynischen Sättel und Mulden bzw. bewirkte einen A n b a u an die erzgebirgischen Einengungsformen (s. a. A b b . 2). Während der normalherzynische Zerrungsakt entscheidend für die Anlage der Thüringer Mulde war, fand durch den normalherzynischen P r e s s u n g s a k t eine weitere Ausgestaltung s t a t t . Die erzgebirgisch und rheinisch streichenden Zerrungs- und Pressungsformen treten an Zahl und S t ä r k e weit hinter den erzgebirgischen zurück. Die rheinischen Störungen des Ohmgebirges sind wahrscheinlich ebenfalls während der subherzynen P h a s e gebildet worden. Diese Abschiebungen schuf ein gesonderter Zerrungsakt. F ü r die K l ä r u n g der Genese der Kalisalze wäre zu untersuchen, ob das H a r t s a l z an b e s t i m m t e tektonische Elemente gebunden ist. D a jedoch in der Paläogeographie und Tektonik des Thüringer Beckens herzynische und erzgebirgische E l e m e n t e vorherrschen, kann diese F r a g e nur bedingt beantwortet werden. Im Gebiet der erzgebirgisch streichenden Sättel (vgl. Abb. 1 und 3) treten teils Carnallitit (Ostteil des Sprötauer Gewölbes), teils Hartsalz (Ostteil des ForstbergSattels) und teils Vertaubung (Ostteil des EttersbergSattels) auf. Die Finnestörung verläuft ebenfalls ohne Einwirkung senkrecht durch alle Faziesgrenzen. Im Gebiet der Schlotheimer Störungszone tritt H a r t s a l z mit örtlichen Vertaubungen auf. Die Ilmtalstörungszone verl ä u f t vorwiegend im Vertaubungsgebiet. D a r a u s kann m a n keinen Einfluß des nor-

Abb. 2. Schematische Darstellung der Kräfte und Bewegungen im Thüringer Becken 1. tektonischer A k t : Zerrung in normalherzynischer Richtung u n d wahrscheinlich dadurch hervorgerufene Zerrung in normalerzgebirgisclier Richtung; 2. tektonischer A k t : Pressung senkrecht zur fiacherzgebirgischen R i c h t u n g ; 3. tektonischer A k t : Pressung senkrecht zur herzynischen Richtung durch einen im westlichen Thüringer Becken gegen N E und einen im östlichen Thüringer Becken gegen SW gerichteten Schub; a — Verwerfung, nachgewiesen und v e r m u t e t ; b — Sattelachse, c — Muldenachse, d — Vergenz von Überschiebungen, Sätteln u n d Mulden 3*

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

SEIDEL / Kalilager Staßfurt

352

Abb. 3. Teufenlage des Kaliflözes Staßfurt im Thüringer Becken

stens ebensoviel Carnallitit wie Hartsalz auf. Das gleiche trifft auch für die Ubergangsfaziesgebiete Hauptdolomit— Stinkschiefer zu. Weiterhin wird z. B . die Mächtigkeit des Werra- und Basalanhydrits für die vorhandene Laugenmenge und Stärke der Umwandlung verantwortlich gemacht. Das primär als Gips ausgefällte Sulfat soll während der saxonischen Bewegungen zu Anhydrit umgewandelt worden sein und die freiwerdenden Laugen abgegeben haben. Auf der Eichsfeldschwelle und bei Roßleben treten nur ein geringmächtiger Werra- und Basalanhydrit auf, und trotzdem ist neben Carnallitit auch Hartsalz entwickelt. Zwischen Nordhausen und Fahner Höhe zeigen der Werra- und Basalanhydrit sehr große Mächtigkeiten. Der Anhydritwall kreuzt sämtliche Faziesgrenzen und verläuft etwa zur Hälfte durch Carnallititgebiete.

1 — Teuienlage ca. 900 m u. G., 2 — Teufenlage ea. 1200 m u. G., 3 — Isohypsen Unterkante Grauer Salzton unter NN"

malherzynischen Zerrungs- oder Pressungsaktes an den Störungszonen auf die Faziesdifferenzierung im Kalilager Staßfurt ablesen. Das gleiche gilt für die herzynisch streichenden Sättel sowie Mulden, die in allen Faziesbereichen auftreten und diese zum Teil durchkreuzen. Auch die rheinisch streichende Ohmgebirgsgrabenzone verlief primär durch Vertaubung, Hartsalz, Mischsalz und Carnallitit. In den Grubengebäuden treten am Ubergang von Carnallitit zu Hartsalz oft Störungen auf. Man nimmt deshalb zum Teil an, daß an diesen Störungen die Metamorphosewässer bevorzugt zirkulierten und den primär abgeschiedenen Carnallitit in Hartsalz umgewandelt haben. Dieser Befund ist jedoch auch geomechanisch zu erklären, indem sich die tektonischen Spannungen bevorzugt an Faziesgrenzen entladen haben. E . STOLLE (1957) konnte in den Grubengebäuden des Südharzkalireviers nachweisen, daß die Faziesdifferenzierung fast ausschließlich prätektonisch erfolgte. Von verschiedenen Autoren werden die Mächtigkeiten einiger Horizonte für die Laugenmenge und Möglichkeit einer Laugenwanderung erörtert. So sollen von der Mächtigkeit des Staßfurtdolomites die Menge der Erdölbegleitwässer und die Stärke der Metamorphose des Carnallitits abhängen. Im geringmächtigen Stinkschiefergebiet müßten deshalb Carnallitit und im Hauptdolomitgebiet Hartsalz vorkommen. Uber der Stinkschieferfazies kommt z. B . jedoch im Schacht GeorgUnstrut Hartsalz vor. Im Südharzgebiet tritt über dem hier sehr mächtigen Hauptdolomit flächenmäßig minde-

A. BAAK (1960) macht die Mächtigkeit des Staßfurtsteinsalzes für die Möglichkeit einer Laugenwanderung aus dem Werraanhydrit, Hauptdolomit und bzw. oder Basalanhydrit verantwortlich für die Faziesdifferenzierung. Am Roßlebener Sattel t r i t t ein ca. 4 0 0 — 5 0 0 m mächtiges Staßfurtsteinsalz auf, und trotzdem ist dort auch Hartsalz entwickelt. Andererseits besitzt das Staßfurtsteinsalz auf der Eichsfeldschwelle sehr geringe Mächtigkeiten und zeigt neben Hartsalz- auch Carnallititentwicklung. Zum Teil wird auch die fehlende Schichtung im unteren Teil des Staßfurtsteinsalzes vom Südharzkalirevier als Beweis für die Laugenwanderung angesehen. Auf der Eichsfeldschwelle ist das ungeschichtete Steinsalz nicht entwickelt, obwohl darüber teilweise 'Hartsalz auftritt. Dieses ungeschichtete Steinsalz hat sich nach den neueren Bohrergebnissen als ein stratigraphischer Horizont erwiesen (G. SEIDEL 1961b). Es t r i t t auch auf, wenn darunter die bis 200 m mächtige, zum Teil geschichtete Anhydritregion entwickelt ist. Wie aus den Erörterungen hervorgeht, haben diese Faktoren keinen Einfluß auf die Faziesdifferenzierung gehabt. Auch wenn man eine Kombination der obengenannten Faktoren als besonders günstige Konstellation zur Bildung von Hartsalz ansieht, kann man keine Gesetzmäßigkeiten in der Faziesverteilung feststellen. Zwischen der Auslaugung und der großräumigen Faziesdifferenzierung lassen sich ebenfalls keine Gesetzmäßigkeiten erkennen. Wie aus Abb. 1 hervorgeht, schneidet die Auslaugungsgrenze sämtliche Faziestypen des Kalilagers Staßfurt. Zusammenfassend ergibt sich, daß lediglich Zusammenhänge zwischen der Paläogeographie und Fa-

Zeitschrift lür angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 BARS

/ Neue hydrochemische und hydrogeologische Untersuchungen

ziesdifferenzierung im Kalilager S t a ß f u r t zu e r k e n n e n sind. Man m u ß d a h e r f ü r das Kalilager S t a ß f u r t eine p r i m ä r e bis f r ü h d i a g e n e t i s c h e F a z i e s d i f f e r e n z i e r u n g annehmen.

Zusammenfassung Es wurden die Verbreitung und fazielle Ausbildung des Kalilagers Staßfurt auf Grund des derzeitigen Kenntnisstandes beschrieben. Die großräumige Faziesverteilung im Kalilager ist lediglich von der Paläogeographie und nicht von der Tektonik oder Auslaugung abhängig. Daraus ergibt sich eine primäre bis frühdiagenetische Faziesdifferenzierung im Kalilager Staßfurt des Thüringer Beckens. PeBioMe H a o c H O B a H H H c o B p e i u e H H o r o y p o B H H 3HaHHH o i m c b i BaioTCH pacnpocTpaHerae H tfiamiajiBHoe pa3BHTHe KajiiiÄHOÄ 3ajientH niTacij)ypT. PernoHajibHoe paenpoC T p a H e H H e $AI;HIL K a j i H ö H o f i 3ANE?KH 3aBHCHT TOJIBKO OT n a n e o r e o r p a $ H H , a n e OT TÖKTOHIIKH h j i h OT B H m e j i a H H B a IIHfl. M s 3 T o r o c n e n y e T n e p B O T H a n n o p a i m e f l H a r e H e T H >iecKaH aiinaJii>Hafl s m j ) ( | ) e p e H i i H a i i H f l K a j i n t o o f t 3ajie>KH IIlTaciJiypT T i o p H H r e H C K o r o ß a c c e ö H a .

Summary On the basis of the present status of knowledge a description is given of the distribution and facies of the potash deposit of Stassfurt. The large-area facies distribution in the deposit only depends on palaeogeographical and not tectonic or leaching conditions. The result is a primary up to early diagenetic facies distribution in the Stassfurt deposit of the Thuringian basin.

353

Literatur BAAR, A.: Entstehung u n d Gesetzmäßigkeiten der Fazieswechsel im älteren Kalilager a m westlichen Südharz unter besonderer Berücksichtigung des Kaliwerkes Bismarekshall. - Kali, 38/1944, S. 1 7 5 - 1 8 1 , 1 8 9 - 1 9 7 , 2 0 7 - 2 1 1 ; und 39/1945, S. 3 - 6 . — Über die fazielle Entwicklung der Kalilagerstätte des Staßfurtflözes. - N . Jb. Geol. Paläont., Abh., 111, 1 1 1 - 1 3 5 , Stuttgart 1960. BORCHERT, H . : Ozeane Salzlagerstätten. — Verlag Gebr. Borntraeger, Berlin 1959. HOPPE, W.: Die Kali- u n d Steinsalzlagerstätten des Zechsteins in der D D R , Teil 1: Das Werra-Gebiet. - Freiberger Forsch.-H.. C 97, 1 - 1 6 6 , Berlin 1960. JUNG, W . : Zur stratigraphischen Stellung des Sangerhäuser Anhydrits (Zechstein 2). - Z. angew. Geol., 4, 8, 3 7 7 - 3 7 8 , Berlin 1958. LANGBEIN, R . : Untersuchungen an Salztonen des Zechstein i m SüdharzKalirevier. — Diss., Jena 1961 (Manuskript, erscheint i n Chemie der Erde, Bd. 23). LÖFFLER, J . : Primäre Sedimentationsunterschiede i m Zechstein 2 u n d 3. - Geologie, 9, 7 6 8 - 7 7 7 , Berlin 1960. ÜICHTEK, G.: Zur vergleichenden Stratigraphie des Zechsteins in Mitteldeutschland. - Kali, 35, 12, S. 194, 1941; und 36, 1, S. 4, Halle 1942. RICHTER-BERNBURG, G.: Über salinare Sedimentation. — Z. deutsch, geol. Ges., 105, 5 9 3 - 6 4 5 , Hannover 1955 (a). — Stratigraphische Gliederung des deutschen Zechsteins. — Z. deutsch, geol. Ges., 105. 8 4 3 - 8 5 4 , Hannover 1955 (b). SEIDEL, G.: Zur Kalierkundung i m Thüringer Becken. — Z. angew. Geol., 7, 1 7 8 - 1 8 1 , Berlin 1961 (a). — Zur Stratigraphie des Zechsteins u n d Buntsandsteins im Südharz-Kalirevier. - Geologie, 10, 9 5 2 - 9 7 2 , Berlin 1961 (b). — Zur geologischen Entwicklungsgeschichte des Thüringer Beckens. — UnveröfT. Manuskript, V E B Geol. Erkundung West, B A Jena, 1963 (a). — Zur Endlaugenversenkung i m Südharzkalirevier. — Akten des V E B Geol. Erkundung West, B A Jena, 1963 (b) (unveröff.). STOLLE, E.: Disharmonische Abscherungsbewegungen der Hangendschichten des Kalilagers Staßfurt i m Südharz-Kalirevier.. — Dissertation, Jena 1957. — Die Entstehung der Kalisalzlagerstätten unter besonderer Berücksichtigung des Südharzgebietes. — Vortrag geol. Ges. D D K , Sektion Jena, November 1959. — Zur Fa ziesdifferenzierung i m Südharz-Kalirevier. — Ber. geol. Ges. D D E , 6, 2 6 6 - 2 8 7 , Berlin 1962 (a). — Zur stratigraphischen Gliederung des Kaliflözes Staßfurt im SüdharzGebiet. - Werksakten Bleicherode 1962 (b). — Zur Hartsalzerkundung i m Kalisalzlager Staßfurt unter besonderer Berücksichtigung des Südharzgebietes. — Z. angew. Geol., 9, 3 — 14, Berlin 1963. TINNES, A.: Die ältere Salzfolge Mitteldeutschlands unter besonderer Berücksichtigung des Unstrutgebietes. — Archiv Lagerstättenforsch., H. 38, Berlin 1928.

Neue hydrochemische und hydrogeologische Untersuchungen in erdöl- und erdgasführenden Gebieten1) E . A . BARS,

Moskau

Die Bedeutung des hydrogeologischen Faktors bei der Bildung, Erhaltung und Zerstörung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten wird heute allgemein anerkannt. Das Studium der Bewegungsbedingungen der Wässer und die Erkenntnis von gesetzmäßigen Veränderungen ihrer chemischen Zusammensetzung (Salz- und Gasgehalt), sowohl im stratigraphischen Profil als auch innerhalb einer Schicht, gehören heute als selbständiger Teil mit zum Komplex der Such- und Erkundungsarbeiten in jedem beliebigen geologischen Gebiet. Die Untersuchungsergebnisse werden in Mineralisationskarten, in Karten gleicher piezometrischer Niveaus, in Karten hydrochemischer Zonalität und in Form unterschiedlicher hydrogeologischer Profile dargestellt. Als Grundlage für solche Karten und Profile dienen Strukturkarten, tektonische Schemata, lithologofazielle Karten und andere geologische Unterlagen. In den letzten J a h r e n wurden auf dem Gebiet der Hydrochemie und Hydrogeologie der erdöl- und erdgasführenden Gebiete mehrere neue Arbeitsrichtungen eingeschlagen, die wesentlich zur Erweiterung unserer Vorstellungen über die Rolle der Tiefenwässer für die Erhaltung der Erdöllagerstätten beigetragen haben.

J ) Als Vortrag gehalten auf dem Berg- u. Hüttenmännischen Tag, Freiberg (Sa.) 1963. • • •. Eingang des Manuskripts i n der Redaktion; 3 , 1 . 1 9 6 4

Als eine solche neue Richtung in der Hydrochemie gilt die Untersuchung des Gehalts und der Zusammensetzung der im Wasser gelösten organischen Stoffe. Es handelt sich dabei um eine der weniger intensiv erforschten Komponenten des Wassers; aber gerade die organischen Stoffe haben eine direkte Beziehung zur stofflichen Zusammensetzung des Erdöls. In der Hydrogeologie der erdöl- und erdgasführenden Gebiete zeichnen sich zwei neue Arbeitsrichtungen a b : 1. Die regional-hydrogeologische Untersuchung großer artesischer Becken, in denen Erdöl- und Erdgasakkumulationen nachgewiesen wurden. Solche Becken sind in der Erdölgeologie unter dem Begriff „erdöl- und erdgasführendes Becken" bekannt. Die Erdöl- und Erdgasführung beschränkt sich nur auf die inneren Teile des artesischen Beckens. Die Tiefenwässer dieses Beckenteils sind durch ein besonderes Redoxpotential und durch weitgehende Stagnation gekennzeichnet. Diese Faktoren bedingen auch die spezifische chemische Zusammensetzung der Wässer in den beckentiefsten Teilen gegenüber den Tiefenwässern in anderen Teilen oder Zonen ein und desselben artesischen'Beckens. 2. Die paläohydrogeologische Analyse in den erdöl- und erdgasführenden Gebieten. Mit dieser Methode ist es möglich, die Strömungsverhältnisse und Entlastungsgebiete der Tiefenwässer während der verschiedenen Etappen der geologischen Entwicklungsgeschichte und damit die Bedingungen für eine Erdöl- und Erdgasakkumulation zu rekonstruieren.

Zeitschrift lür angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 BARS

/ Neue hydrochemische und hydrogeologische Untersuchungen

ziesdifferenzierung im Kalilager S t a ß f u r t zu e r k e n n e n sind. Man m u ß d a h e r f ü r das Kalilager S t a ß f u r t eine p r i m ä r e bis f r ü h d i a g e n e t i s c h e F a z i e s d i f f e r e n z i e r u n g annehmen.

Zusammenfassung Es wurden die Verbreitung und fazielle Ausbildung des Kalilagers Staßfurt auf Grund des derzeitigen Kenntnisstandes beschrieben. Die großräumige Faziesverteilung im Kalilager ist lediglich von der Paläogeographie und nicht von der Tektonik oder Auslaugung abhängig. Daraus ergibt sich eine primäre bis frühdiagenetische Faziesdifferenzierung im Kalilager Staßfurt des Thüringer Beckens. PeBioMe H a o c H O B a H H H c o B p e i u e H H o r o y p o B H H 3HaHHH o i m c b i BaioTCH pacnpocTpaHerae H tfiamiajiBHoe pa3BHTHe KajiiiÄHOÄ 3ajientH niTacij)ypT. PernoHajibHoe paenpoC T p a H e H H e $AI;HIL K a j i H ö H o f i 3ANE?KH 3aBHCHT TOJIBKO OT n a n e o r e o r p a $ H H , a n e OT TÖKTOHIIKH h j i h OT B H m e j i a H H B a IIHfl. M s 3 T o r o c n e n y e T n e p B O T H a n n o p a i m e f l H a r e H e T H >iecKaH aiinaJii>Hafl s m j ) ( | ) e p e H i i H a i i H f l K a j i n t o o f t 3ajie>KH IIlTaciJiypT T i o p H H r e H C K o r o ß a c c e ö H a .

Summary On the basis of the present status of knowledge a description is given of the distribution and facies of the potash deposit of Stassfurt. The large-area facies distribution in the deposit only depends on palaeogeographical and not tectonic or leaching conditions. The result is a primary up to early diagenetic facies distribution in the Stassfurt deposit of the Thuringian basin.

353

Literatur BAAR, A.: Entstehung u n d Gesetzmäßigkeiten der Fazieswechsel im älteren Kalilager a m westlichen Südharz unter besonderer Berücksichtigung des Kaliwerkes Bismarekshall. - Kali, 38/1944, S. 1 7 5 - 1 8 1 , 1 8 9 - 1 9 7 , 2 0 7 - 2 1 1 ; und 39/1945, S. 3 - 6 . — Über die fazielle Entwicklung der Kalilagerstätte des Staßfurtflözes. - N . Jb. Geol. Paläont., Abh., 111, 1 1 1 - 1 3 5 , Stuttgart 1960. BORCHERT, H . : Ozeane Salzlagerstätten. — Verlag Gebr. Borntraeger, Berlin 1959. HOPPE, W.: Die Kali- u n d Steinsalzlagerstätten des Zechsteins in der D D R , Teil 1: Das Werra-Gebiet. - Freiberger Forsch.-H.. C 97, 1 - 1 6 6 , Berlin 1960. JUNG, W . : Zur stratigraphischen Stellung des Sangerhäuser Anhydrits (Zechstein 2). - Z. angew. Geol., 4, 8, 3 7 7 - 3 7 8 , Berlin 1958. LANGBEIN, R . : Untersuchungen an Salztonen des Zechstein i m SüdharzKalirevier. — Diss., Jena 1961 (Manuskript, erscheint i n Chemie der Erde, Bd. 23). LÖFFLER, J . : Primäre Sedimentationsunterschiede i m Zechstein 2 u n d 3. - Geologie, 9, 7 6 8 - 7 7 7 , Berlin 1960. ÜICHTEK, G.: Zur vergleichenden Stratigraphie des Zechsteins in Mitteldeutschland. - Kali, 35, 12, S. 194, 1941; und 36, 1, S. 4, Halle 1942. RICHTER-BERNBURG, G.: Über salinare Sedimentation. — Z. deutsch, geol. Ges., 105, 5 9 3 - 6 4 5 , Hannover 1955 (a). — Stratigraphische Gliederung des deutschen Zechsteins. — Z. deutsch, geol. Ges., 105. 8 4 3 - 8 5 4 , Hannover 1955 (b). SEIDEL, G.: Zur Kalierkundung i m Thüringer Becken. — Z. angew. Geol., 7, 1 7 8 - 1 8 1 , Berlin 1961 (a). — Zur Stratigraphie des Zechsteins u n d Buntsandsteins im Südharz-Kalirevier. - Geologie, 10, 9 5 2 - 9 7 2 , Berlin 1961 (b). — Zur geologischen Entwicklungsgeschichte des Thüringer Beckens. — UnveröfT. Manuskript, V E B Geol. Erkundung West, B A Jena, 1963 (a). — Zur Endlaugenversenkung i m Südharzkalirevier. — Akten des V E B Geol. Erkundung West, B A Jena, 1963 (b) (unveröff.). STOLLE, E.: Disharmonische Abscherungsbewegungen der Hangendschichten des Kalilagers Staßfurt i m Südharz-Kalirevier.. — Dissertation, Jena 1957. — Die Entstehung der Kalisalzlagerstätten unter besonderer Berücksichtigung des Südharzgebietes. — Vortrag geol. Ges. D D K , Sektion Jena, November 1959. — Zur Fa ziesdifferenzierung i m Südharz-Kalirevier. — Ber. geol. Ges. D D E , 6, 2 6 6 - 2 8 7 , Berlin 1962 (a). — Zur stratigraphischen Gliederung des Kaliflözes Staßfurt im SüdharzGebiet. - Werksakten Bleicherode 1962 (b). — Zur Hartsalzerkundung i m Kalisalzlager Staßfurt unter besonderer Berücksichtigung des Südharzgebietes. — Z. angew. Geol., 9, 3 — 14, Berlin 1963. TINNES, A.: Die ältere Salzfolge Mitteldeutschlands unter besonderer Berücksichtigung des Unstrutgebietes. — Archiv Lagerstättenforsch., H. 38, Berlin 1928.

Neue hydrochemische und hydrogeologische Untersuchungen in erdöl- und erdgasführenden Gebieten1) E . A . BARS,

Moskau

Die Bedeutung des hydrogeologischen Faktors bei der Bildung, Erhaltung und Zerstörung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten wird heute allgemein anerkannt. Das Studium der Bewegungsbedingungen der Wässer und die Erkenntnis von gesetzmäßigen Veränderungen ihrer chemischen Zusammensetzung (Salz- und Gasgehalt), sowohl im stratigraphischen Profil als auch innerhalb einer Schicht, gehören heute als selbständiger Teil mit zum Komplex der Such- und Erkundungsarbeiten in jedem beliebigen geologischen Gebiet. Die Untersuchungsergebnisse werden in Mineralisationskarten, in Karten gleicher piezometrischer Niveaus, in Karten hydrochemischer Zonalität und in Form unterschiedlicher hydrogeologischer Profile dargestellt. Als Grundlage für solche Karten und Profile dienen Strukturkarten, tektonische Schemata, lithologofazielle Karten und andere geologische Unterlagen. In den letzten J a h r e n wurden auf dem Gebiet der Hydrochemie und Hydrogeologie der erdöl- und erdgasführenden Gebiete mehrere neue Arbeitsrichtungen eingeschlagen, die wesentlich zur Erweiterung unserer Vorstellungen über die Rolle der Tiefenwässer für die Erhaltung der Erdöllagerstätten beigetragen haben.

J ) Als Vortrag gehalten auf dem Berg- u. Hüttenmännischen Tag, Freiberg (Sa.) 1963. • • •. Eingang des Manuskripts i n der Redaktion; 3 , 1 . 1 9 6 4

Als eine solche neue Richtung in der Hydrochemie gilt die Untersuchung des Gehalts und der Zusammensetzung der im Wasser gelösten organischen Stoffe. Es handelt sich dabei um eine der weniger intensiv erforschten Komponenten des Wassers; aber gerade die organischen Stoffe haben eine direkte Beziehung zur stofflichen Zusammensetzung des Erdöls. In der Hydrogeologie der erdöl- und erdgasführenden Gebiete zeichnen sich zwei neue Arbeitsrichtungen a b : 1. Die regional-hydrogeologische Untersuchung großer artesischer Becken, in denen Erdöl- und Erdgasakkumulationen nachgewiesen wurden. Solche Becken sind in der Erdölgeologie unter dem Begriff „erdöl- und erdgasführendes Becken" bekannt. Die Erdöl- und Erdgasführung beschränkt sich nur auf die inneren Teile des artesischen Beckens. Die Tiefenwässer dieses Beckenteils sind durch ein besonderes Redoxpotential und durch weitgehende Stagnation gekennzeichnet. Diese Faktoren bedingen auch die spezifische chemische Zusammensetzung der Wässer in den beckentiefsten Teilen gegenüber den Tiefenwässern in anderen Teilen oder Zonen ein und desselben artesischen'Beckens. 2. Die paläohydrogeologische Analyse in den erdöl- und erdgasführenden Gebieten. Mit dieser Methode ist es möglich, die Strömungsverhältnisse und Entlastungsgebiete der Tiefenwässer während der verschiedenen Etappen der geologischen Entwicklungsgeschichte und damit die Bedingungen für eine Erdöl- und Erdgasakkumulation zu rekonstruieren.

Zeitschrift lür angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 354

BÄKS

/ Neue hydrochemische und hydrogeologisclie Untersuchungen

Die Bedeutung der Untersuchung der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe für die Erdölsuche und -erkundung

auszusagen, d a ß i m Maße der A n n ä h e r u n g a n die E r d ö l l a g e r s t ä t t e der Gehalt a n organischen S t o f f e n in den Tiefenwässern z u n i m m t , w a s d u r c h die E r h ö h u n g des Gehalts a n organischem Kohlenstoff, a n n e u t r a l e n K o h l e n w a s s e r s t o f f e n u n d a n N a p h t h e n s ä u r e n bewiesen w e r d e n k a n n . E s k o n n t e nachgewiesen w e r d e n , d a ß die organischen Stoffe in den T i e f e n w ä s s e r n sehr kompliziert a u f g e b a u t sind u n d sich u n t e r a n d e r e m aus folgenden B e s t a n d t e i l e n z u s a m m e n s e t z e n : verschiedenen organischen Säuren, organischen Basen, n e u t r a l e n Kohlenwasserstoffen, Stoffen h u m o s e r H e r k u n f t , P h e n o l e n . Die Z u s a m m e n s e t z u n g der in d e n T i e f e n w ä s s e r n gelösten organischen Stoffe ist a b h ä n g i g v o m T y p der Wässer, d. h. v o m Gehalt der in d e n W ä s s e r n gelösten m i n e r a l i s c h e n Salze, v o n der Z u s a m m e n s e t z u n g der Öle u n d Gase, m i t d e n e n die W ä s s e r in B e r ü h r u n g k a m e n , v o n der T e m p e r a t u r der Wässer, v o n ihrer G a s s ä t t i g u n g sowie v o n a n d e r e n F a k t o r e n . Abgesehen v o n der komplizierten Z u s a m m e n s e t z u n g der in d e n T i e f e n w ä s s e r n gelösten organischen Stoffe u n d der Vielfalt der F a k t o r e n , die diese bedingen, wird die U n t e r s u c h u n g d a d u r c h erschwert, d a ß die organischen Stoffe in sehr kleinen Mengen in den W ä s s e r n e n t h a l t e n sind (in der Größeno r d n u n g v o n einigen Z e h n e r n Milligramm p r o Liter) u n d die in großen Mengen in d e n W ä s s e r n gelösten m i n e r a lischen Salze, vor allem Chloride, s t ö r e n d bei der A n a lyse wirken.

Schon seit Ende des vergangenen Jahrhunderts ist das Vorkommen von gelösten organischen Säuren in Tiefenwässern bekannt. Diese Säuren bezeichnete m a n als Naphthensäuren, und ihre Bestimmung ist für den Geologen nichts Außergewöhnliches. Jedoch in den 30er Jahren unseres Jahrhunderts wurde es offensichtlich, daß die Bezeichnung nur bedingt richtig ist; denn in Wirklichkeit stellen diese früher als Naphthensäuren bezeichneten Produkte ein kompliziertes Gemisch verschiedener organischer Verbindungen dar. Daraus ergibt sich die Schlußfolgerung, daß die damals angewandten Analyseverfahren zur Bestimmung von Naphthensäuren nicht exakt sein konnten und ein Vergleich der damals erhaltenen Werte mit heutigen nicht möglich ist. Ungefähr in der Mitte der 50er Jahre wuchs das Interesse, die Bedeutung der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe näher zu untersuchen. Jetzt gibt es schon eine Reihe von Veröffentlichungen und darunter sogar Bücher, die sich mit der Untersuchung dieser Komponente im Wasser befassen, in denen die Analysenmethoden und die Interpretation der bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse beschrieben werden. Weiterhin wird in diesen Arbeiten die Bedeutung der Untersuchung der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe für die Klärung einiger theoretischer Fragen der Erdölgeologie unterstrichen. Dazu gehören solche wichtigen Probleme wie die Erdölgenese, die Klärung der Bildungsbedingungen von Erdöl- und Erdgaslagerstätten sowie der Beziehungen zu den direkten Erdöl- und Erdgasanzeichen, die für die Erdölsuche bedeutungsvoll sein können. Die Bedeutung des Studiums der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe wird auch von einigen ausländischen Forschern hervorgehoben, so z. B. erklärt BAKER (USA) die Bildung der Erdöl- und Erdgaslagerstätten mit Hilfe organischer Kolloide in den Tiefenwässern, die die Erdölkohlenwasserstoffe transportieren.

Bestimmung und Bedeutung der einzelnen Komponenten der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe Gewöhnlich wird die e l e m e n t a r e Z u s a m m e n s e t z u n g der in d e n T i e f e n w ä s s e r n gelösten organischen Stoffe, d. h. d e r Gehalt a n o r g a n i s c h e m Kohlenstoff u n d organis c h e m Stickstoff, b e s t i m m t . F e r n e r u n t e r s u c h t m a n das A u s g a n g s p r o d u k t auf seinen Gehalt a n N a p h t h e n s ä u r e n , Phenolen, Fettsäuren, Aminosäuren, Kohlenwasserstoffen, S u l f o s ä u r e n u n d a n d e r e n V e r b i n d u n g s g r u p p e n . Von B e d e u t u n g sind a u c h solche K o m p o n e n t e n der G r u p p e n z u s a m m e n s e t z u n g wie die n e u t r a l e n u n d s a u r e n H a r z e . Als wichtiges z u s a m m e n f a s s e n d e s K r i t e r i u m f ü r die B e s t i m m u n g der Z u s a m m e n s e t z u n g d e r in d e n Tief e n w ä s s e r n gelösten organischen Stoffe m u ß die Bestimm u n g der O x y d a t i o n s f ä h i g k e i t d e r organischen Stoffe bei V e r w e n d u n g unterschiedlicher O x y d a t i o n s m i t t e l angesehen w e r d e n . J e d e r F o r s c h e r w ä h l t selbst die a n z u w e n d e n d e A n a l y s e n m e t h o d e u n d die zu b e s t i m m e n d e n K r i t e r i e n aus, d. h. eine oder m e h r e r e der o b e n a n g e f ü h r t e n K o m p o nenten. E i n e einheitliche M e t h o d i k w u r d e bisher noch n i c h t a u s g e a r b e i t e t ; d e n n die U n t e r s u c h u n g e n auf diesem Gebiet w e r d e n erst seit k u r z e r Zeit s y s t e m a t i s c h d u r c h g e f ü h r t , so d a ß die vorliegenden Ergebnisse n o c h n i c h t zu allgemeinen S c h l u ß f o l g e r u n g e n b e r e c h t i g e n . T r o t z dieser E i n s c h r ä n k u n g ist es a b e r möglich, aus d e n E r gebnissen bereits abgeschlossener Forschungsarbeiten

D e s h a l b e m p f i e h l t es sich, die organischen Stoffe aus den W ä s s e r n m i t Hilfe v o n Lösungs- u n d Adsorptionsm i t t e l n oder d u r c h E r h i t z e n m i t W a s s e r d a m p f zu Beginn der Analyse abzuscheiden. E r s t d a n a c h ist es möglich, die U n t e r s u c h u n g n a c h verschiedenen V e r f a h r e n f o r t zusetzen. Auf die A b s c h e i d e m e t h o d i k u n d auf den weiteren Verlauf der A n a l y s e der organischen Stoffe werde ich n i c h t weiter eingehen, da es d a r ü b e r eine Reihe v o n Veröffentlichungen gibt. Ich w e r d e n u r etwas n ä h e r die K r i t e r i e n e r l ä u t e r n , die m a n im M o s k a u e r Ins t i t u t f ü r Geologie u n d B r e n n s t o f f g e w i n n u n g f ü r die Tabelle 1. Mengenvergleich der in den Schichtwässern gelösten organischen Stoffe einiger Erdöllagerstätten, dargestellt durch die Verhältnisse

Lagerstätten

Uchta, Omra (Gas, Komi, ASSR) Kasankowka (Baschkirien) Kinsebulatowo (Baschkirien) Anastasiewsko-Troickoje (Gas, Krasnodarer Region) Anastasiewsko-Troickoje Anastasiewsko-Troickoje Anastasiewsko-Troickoje Ocha (Sachalin)

Ocha (Sachalin)

Nebit-Dag (Westturkmenien) Nebit-Dag (Westturkmenien) Tscheleken (Westturkmenien)

2Joli

Perm

und

wasserführender Horizont

2J d

°

'-'org Jod 0 2 Perm

0«Jod C

org

Devon, Schicht l v ATtinsk-Stufe Artinsk-Stufe

15,74 11,18 22,25

20,00 3,70 4,55

Pont I Pont III Mäot I V Mäot VI Tertiär, 12. Unterhorizont, Abbaublock X I Tertiär, 7. U.-Horizont, Abbaublock XI Unt. Abt. der pliozänen Rotfolge Unt. Abt. der pliozänen Rotfolge Unt. Abt. der pliozänen Rotfolge

26,45 14,12 2,40 4,40

25,00 14,30 3,44 4,00

20,00

4,76

8,19

5,55

3,40

3,57

5,00

4,35

3,60

4,54

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (19C4) Heft 7 BARS / N e u e hydrochemische und hydrogeologische

Untersuchungen

Tabelle 2. Phenolgehalte in wäßrigen Auszügen aus Erdölen des Kubangebiets, Torf und Braunkohlen Lagerstätten

Horizont

Cholmsk Zybsa-Glubokij J a r (Scheitel u. Südflanke) Zybsa-Glubokij J a r (abgesenkte Nordflanke) Wostotschno-Sewersk Nowo-Dimitrii Nowo-Dimicrii Nowo-Dimitrii Torf aus Redkino (Gebiet Kalinin) Braunkohle von Bogoslowo (Moskauer Gebiet)

Dichte Erdöl g/cm5

/o

Phenole mg/1

Harz

Kumsk (Eoz.)

0,943

28,0

Spuren

Kumsk

0,947

43,5

Spuren

Kumsk Kumsk Kumsk Kumsk Maikop I

0,860 0,823 0,829 0,825 0,807.

20,0 15,0 15,0 12,5 6,0

2,00 4,10 4,00 6,70 8,20

-

3. TJnt.-Horiz. C-Folge

-

-

0,16

-

-

0,06

Untersuchung als erdöl- und erdgasanzeigende Indikatoren ausgewählt hat. In der ersten Zeit wurden von den Mitarbeitern des Instituts folgende Kriterien auf ihre Verwendung als Indikatoren untersucht: organischer Kohlenstoffgehalt (Corg), Gehalt an organischem Stickstoff, getrennt nach stabiler und mobiler Form (N 0 rg), Oxydationsfähigkeit der organischen Stoffe mit P e r m a n g a n a t Op crrnaD g ana t 2 ), Oxydationsfähigkeit der organischen Stoffe mit Perjodsäure oder Kaliumjodat Ojod 3 ) sowie die Verhältnisse dieser Komponenten untereinander:

N0rg

0.Jod

Ojod

^ stabil

Op e r m a n g a n a t

C0rg

N m0 bj]

Mittels solcher Kriterien l ä ß t sich die q u a l i t a t i v e und q u a n t i t a t i v e Zusammensetzung der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe in ihrer Gesamtheit charakterisieren (Tab. 1). Im einzelnen kann m a n durch die B e s t i m m u n g des Verhältnisses Oj 0 d ZU Opermanganat und der Beziehung Oj 0 d zu Corg das Vorhandensein oder Fehlen stark reduzierter Verbindungen in den Wässern nachweisen. S t a r k reduzierte Verbindungen lassen sich nur durch starke Oxydationsmittel, wie es z. B. Kaliumj o d a t ist, oxydieren. Zur weiteren Vervollkommnung der Untersuchungsmethodik der in Wässern gelösten organischen Stoffe zog man später als neue Kriterien noch den Gehalt an Naphthensäuren und Phenolen hinzu, für deren Bestimmung neue empfindlichere Analysenverfahren ausgearbeitet werden mußten. Aus den jeweiligen Verhältnisgrößen der einzelnen Kriterien untereinander, wie sie weiter oben angeführt wurden und wie sie in wäßrigen Auszügen aus Erdölen verschiedenen Alters, aus Torf und Braunkohle bestimmt worden sind, l ä ß t sich die Schlußfolgerung ableiten, daß aus dem Erdöl bedeutend mehr reduzierte organische Stoffe in das W a s s e r gelangen als aus Torf und Braunkohle. Dafür sprechen die Untersuchungsergebnisse von mehr als 700 Wasserproben verschiedener Erdöl- und Erdgaslagerstätten der U d S S R . Trotz der verschiedenartigen Zusammensetzung der Erdöle und Wässer und ungeachtet des unterschiedlichen Alters der Speichergesteine in den untersuchten L a g e r s t ä t t e n zeichneten sich

355

die ausgewählten Kriterien für die Auszüge aus Erdölen durch höhere W e r t e gegenüber denen aus Torf und Braunkohle deutlich ab (Tab. 2). Als ein besonders günstiges Kriterium für Erdöllagerstätten erwies sich das Verhältnis von O j 0 ¿ zu C or g, da alle gemessenen W e r t e im Bereich von 3,5 bis 6,0 liegen und sich hinreichend von den Werten der Wässer aus Gaslagerstätten, die durch die Größenordnung 15—20 charakterisiert werden, unterscheiden. Als Beispiel dazu sei die sprunghafte Veränderung der Größe solcher Kriterien im stratigraphischen Profil einer L a g e r s t ä t t e i m Kuban-Gebiet angeführt. In Tab. 1 wird dies durch die W e r t e für Gasvorkommen aus pontischen und für Erdöl aus mäotischen Ablagerungen sehr anschaulich illustriert. Die Erdöl- und Erdgaslagerstätten des Kubangebietes sind aus den Ablagerungen des Tertiärs und der Kreide bekannt. Dort erwies sich der Stickstoffgehalt der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe als ein interessantes Kriterium. Der Gehalt an organischem Stickstoff in den Wässern steigt bei gleichzeitiger Verringerung der Dichte und des Harzgehaltes der Öle an und ist dem Gehalt an organischem Kohlenstoff umgekehrt proportional (Tab. 3). Ein solcher Zusammenhang gestattet es, Voraussagen über den Charakter der anzutreffenden Öle zu machen. Man k a n n damit feststellen, ob es sich u m leichte oder schwere Öle handeln wird. Es konnte ferner beobachtet werden, daß sich im Maß der Annäherung an die Erdöl- oder Erdgaskontur einer Lagerstätte sowohl der Gehalt der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe als auch die Größe des Verhältnisses von Oj 0 ( j zu Op erman ganat erhöhen. Für das Kubangebiet k a n n auch der Gehalt an Phenolen in den Wässern als ein weiteres Kriterium betrachtet werden. Durch die Untersuchung wäßriger Auszüge aus Bohölen konnte nachgewiesen werden, daß die Wässer stark mit Phenolen angereichert sind. Interessant ist dabei vor allem, daß ebenso wie beim Stickstoff eine Abhängigkeit zur Dichte und zum Harzgehalt der Erdöle besteht. Mit steigendem Phenolgehalt nehTabelle 3. Vergleich der Gehalte an organischem Stickstoff in den Schichtwässern mehrerer Horizonte einiger Erdöllagerstätten des Kubangebiets Lagerstätten

N •"org Dichte Harze 0/ mg/1 Erdöl /o

C:N

Anmerkung

100,52 19,00 24,90 15,29 15,08

Sohlenwasser Sohlenwasser Sohlenwasser Randwasser Randwasser

a) W ä s s e r des K u m s k - H o r i z o n t s (Eozän) Zybsa-Glubokij J a r Zybsa-Glubokij J a r Nowo-Dimitrii Wostotschno-Sewersk Nowo-Dimitrii

0,287 0,700 0,742 0,259 0,350

0,947 0,860 0,827 0,875 0,829

43,5 20,0 17,5 26,0 17,0

b) W ä s s e r des I. M a i k o p - H o r i z o n t s (Oligozän) Asfaltowaja Gora (Asphaltberg) Schirokaja Balka (Breite Schlucht) Dysclx Dysch

0,182

0,846

17,0

19,12

Sohlenwasser

0,210 0,546 0,368

0,842 0,817 0,817

14,5 3,5 3,5

30,29 28,58 38,47

Sohlenwasser Sohlenwasser Randwasser

c) W ä s s e r des II. M a i k o p - H o r i z o n t s (Oligozän) *> + 3 ) O = Oxydationsfähigkeit in Milligramm O • pro Liter

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 BARS / Neue hydrochemische und hydrogeologische

356

Tabelle 4. Phenolgehalte in den Wässern der Erdöllagerstätten des Kubangebiets Lagerstätten

Georgie-Afipsk Dysch Kljutsch Nowo-Dimitrii Wostotschno-Sewersk

Horizont

Dichte g/cm2

Phenole mg/1

Sarmat Maikop I Maikop I Maikop I I Eozän (Kumsk-H.)

Gas 0,817 0,825 0,832 0,875

0,125 13,33 11,63 14,00 1,36

m e n Dichte u n d H a r z g e h a l t des Öls a b (Tab. 3 u. 4). U n t e r s u c h u n g e n d i r e k t e r L a g e r s t ä t t e n w ä s s e r aus E r d ö l l a g e r s t ä t t e n zeigten, d a ß b e d e u t e n d e P h e n o l k o n z e n t r a t i o n e n (bis zu 14 Milligramm pro Liter) a u f t r e t e n k ö n n e n , die besonders an W ä s s e r v o n Leichtöl- u n d K o n d e n s a t l a g e r s t ä t t e n g e b u n d e n sind (Tab. 4). Die W ä s s e r des K u b a n g e b i e t s sind s c h w a c h mineralisiert u n d gehören z u m H y d r o k a r b o n a t - T y p (nach S l I L m ) . In d e n s t a r k mineralisierten W ä s s e r n v o m Chlork a l z i u m - T y p (nach STJLIN) aus den paläozoischen Schicht e n des W o l g a - U r a l - G e b i e t s ist der Gehalt a n organischen Stoffen b e d e u t e n d niedriger als in den W ä s s e r n des K u b a n g e b i e t e s . E b e n s o u n t e r s c h e i d e n sich die W ä s s e r sowohl in i h r e r q u a n t i t a t i v e n als a u c h q u a l i t a t i v e n Zus a m m e n s e t z u n g . I m W o l g a - U r a l - G e b i e t sind die in den W ä s s e r n gelösten organischen Stoffe n i c h t sauer wie im K u b a n g e b i e t , sondern n e u t r a l oder basisch. Das Vork o m m e n b e s t i m m t e r V e r b i n d u n g s g r u p p e n ist sehr s t a r k v o m unterschiedlichen Mineralisationsgrad der Wässer a b h ä n g i g u n d l ä ß t sich d u r c h die unterschiedliche L ö s u n g s f ä h i g k e i t der einzelnen V e r b i n d u n g s g r u p p e n u n t e r den gegebenen B e d i n g u n g e n erklären. Mit d e m Ansteigen des Mineralisationsgrads u n d der T e m p e r a t u r der W ä s s e r i m Bereich v o n Erdöllagers t ä t t e n e r h ö h t sich a u c h der Gehalt s t a r k r e d u z i e r t e r s t a b i l e r S t i c k s t o f i v e r b i n d u n g e n in d e n Tiefenwässern. Die u n b e s t ä n d i g e n S t i c k s t o f i v e r b i n d u n g e n sind f ü r die k ä l t e r e n W ä s s e r , *d. h. l ü r W ä s s e r m i t T e m p e r a t u r e n u n t e r 50°C, u n d f ü r die W ä s s e r der G a s l a g e r s t ä t t e n v o n B e d e u t u n g . A u c h f ü r das W o l g a - U r a l - G e b i e t b e s t ä t i g t e sich die Schlußfolgerung, d a ß die Menge der in den T i e f e n w ä s s e r n gelösten organischen Stoffe i m Maß der A n n ä h e r u n g a n die E r d ö l - oder E r d g a s k o n t u r einer L a g e r s t ä t t e a n s t e i g t (Tab. 3). Bisher s p r a c h e n wir n u r ü b e r die U n t e r s u c h u n g v o n T i e f e n w ä s s e r n in bereits b e k a n n t e n erdöl- u n d erdgasf ü h r e n d e n Gebieten. Von uns w u r d e n a b e r a u c h solche U n t e r s u c h u n g e n a n mesozoischen W ä s s e r n des z e n t r a l e n Teils der Westsibirischen T i e f e b e n e d u r c h g e f ü h r t . D o r t w a r e n bis v o r k u r z e m noch keine E r d ö l l a g e r s t ä t t e n b e k a n n t . D a h e r w a r es f ü r uns besonders i n t e r e s s a n t , die A n w e n d u n g s m ö g l i c h k e i t e n u n d A u s s a g e k r a f t der v o n u n s g e w ä h l t e n u n d u n t e r s u c h t e n K r i t e r i e n f ü r die E r d ölsuche in einem bisher n o c h wenig erdölgeologisch u n t e r s u c h t e n Gebiet zu ü b e r p r ü f e n . E s w u r d e n die W ä s s e r aus drei wichtigen w a s s e r f ü h r e n d e n Schichtenfolgen des J u r a s , des Valendis u n d a u s d e m A p t — C e n o m a n u n t e r s u c h t u n d K a r t e n u n d Profile z u s a m m e n g e s t e l l t , d e n e n solche K r i t e r i e n wie der Gehalt a n organischem Kohlenstoff, die O x y d a t i o n s f ä h i g k e i t m i t P e r j o d s ä u r e oder K a l i u m j o d a t u n d der P h e n o l g e h a l t z u g r u n d e liegen. D u r c h diese U n t e r s u c h u n g e n k o n n t e einerseits festgestellt w e r d e n , d a ß sich r e d u z i e r t e organische

Untersuchungen

Stoffe u n d vor allem die Phenole in den W ä s s e r n aus J u r a u n d Valendis anreichern u n d die Z u s a m m e n s e t z u n g der organischen Stoffe der Wässer aus d e m J u r a im wesentlichen n i c h t v o n der der Valendiswässer abweicht. Andererseits l ä ß t sich eine deutliche A b n a h m e der K o n z e n t r a t i o n der organischen Stoffe u n d a u c h eine unterschiedliche q u a l i t a t i v e Z u s a m m e n s e t z u n g der W ä s ser des A p t — C e n o m a n gegenüber d e n e n aus J u r a u n d Valendis b e o b a c h t e n . Die Z u s a m m e n s e t z u n g der organischen Stoffe in d e n A p t — C e n o m a n - W ä s s e r n ist d e m chemischen A u f b a u v o n H u m u s v e r b i n d u n g e n sehr n a h e . W e i t e r h i n zeigen diese U n t e r s u c h u n g e n eine n i c h t gleichm ä ß i g e Verteilung der e r m i t t e l t e n W e r t e f ü r die einzelnen K r i t e r i e n in jeder Schichtenfolge, sondern diese W e r t e n e h m e n i n n e r h a l b der Schichtenfolgen in einer ganz b e s t i m m t e n R i c h t u n g zu. E i n e solche Z u n a h m e ist a u c h deutlich auf d e n v o n u n s z u s a m m e n g e s t e l l t e n K a r t e n zu sehen (Abb.). E s soll hierbei e r w ä h n t w e r d e n , d a ß schon a c h t Mon a t e n a c h A b s c h l u ß der F o r s c h u n g s a r b e i t e n in d e m obeng e n a n n t e n Gebiet die E r d ö l l a g e r s t ä t t e Megion e n t d e c k t w o r d e n ist. A u c h i m K u b a n g e b i e t h a b e n sich einige Voraussagen b e s t ä t i g t . Zur V e r v o l l k o m m n u n g dieser S u c h m e t h o d i k w u r d e n a u c h noch a n d e r e K r i t e r i e n m i t in die U n t e r s u c h u n g einbezogen, die sich aus der chemischen Z u s a m m e n s e t z u n g der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe ableiten lassen. Als ein solches neues K r i t e r i u m k a n n m a n das V e r h ä l t n i s der O x y d a t i o n s f ä h i g k e i t der m i t Chlorof o r m e x t r a h i e r t e n Stoffe z u r O x y d a t i o n s f ä h i g k e i t der m i t A k t i v k o h l e a d s o r b i e r t e n Stoffe (Eluate) v e r w e n d e n . Dieses Verhältnis ist in W ä s s e r n , die aus der N ä h e v o n E r d ö l l a g e r s t ä t t e n s t a m m e n , u m eine G r ö ß e n o r d n u n g h ö h e r als in j e n e n W ä s s e r n aus u n p r o d u k t i v e n Schichten (Tab. 5 u. 6). W e i t e r e K r i t e r i e n m ö c h t e ich n i c h t m e h r besprechen, doch es sei h i n z u g e f ü g t , d a ß m a n in j e d e m geologisch zu u n t e r s u c h e n d e n Gebiet a u ß e r den g r u n d l e g e n d e n Kriterien, die sich aus d e m V o r k o m m e n gelöster organischer Stoffe in den Tiefenwässern ergeben, n o c h a n d e r e erg ä n z e n d e K r i t e r i e n in die U n t e r s u c h u n g einbeziehen k a n n , die d u r c h die geologischen u n d hydrogeologischen E i g e n h e i t e n eines j e d e n Gebiets b e s t i m m t w e r d e n . Die bisher d u r c h g e f ü h r t e n F o r s c h u n g s a r b e i t e n e r l a u b e n es, die S c h l u ß f o l g e r u n g zu ziehen, d a ß h e u t e schon ausreichende K e n n t n i s s e ü b e r die Mengen u n d die q u a l i t a t i v e n E i g e n s c h a f t e n der in den Tiefenwässern gelösten organischen Stoffe in erdöl- u n d e r d g a s f ü h r e n d e n Gebieten v o r h a n d e n sind, so d a ß sich diese W ä s s e r e i n d e u t i g v o n jenen nichthöffiger Gebiete u n t e r s c h e i d e n lassen. Diese K r i t e r i e n , wie sie bisher d i s k u t i e r t w u r d e n , k a n n m a n schon j e t z t in der E r d ö l s u c h e g e m e i n s a m m i t a n d e r e n

Abb. Karte der Veränderung des Gehalts an organischem Kohlenstoff für die erste wasserführende Schichtenfolge (Unterer Jura) in der Westsibirischen Tiefebene 1 — paläozoische Umrahmung, 2 —5 — Gehalt an org. Kohlenstoft; 2 - C 0 rg = l — 2 m g / 1 ; 3 - C o r g = 2 - 3 mg/1; 4 - Corg = 3 - 5 mg/1; 5 - Corg = 5 - > 2 0 m g / 1

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 Babs / Neue hydrochemische und hydrogeologische Untersuchungen

357

Tabelle 5. Angaben über die Oxydationsfähigkeit mit Kaliumjodat der Eluate organischer Stoffe aus dem Bereich fester Kaustobiolithe, die in Wässern enthalten sind

Ort der Probenahme

Oxydatic nsfähigkeit mit Kaliumjoclat

Entnahmeteufe

Chloroform

m

o

Torf aus Redkino (Gebiet Kalmin), da3 Filtrat von 200 g Torf in 800 ml destilliertem Wasser nach einmonatiger Behandlung wurde untersucht

Chl

'Jod

Jod AktivKohle kohle ° a Jod Kohle Jod

mval/1

27,90

79,85

0,35

__

0,67

0,17

0,08

_

916-926

1,75

16,58

0,15

_

Meerwasser, 1 km vom Strand von Anapa entfernt (Schwarzmeerküste) Erkundungsgebiet von Schelkow (Moskauer Gebiet) Erkundungsgebiet von Schelkow (Moskauer Gebiet)

916-923

sowie durch Anwendung gaschromatographischer, radiospektroskopischer und anderer Analysenverfahren. Zweifellos haben die vorliegenden Forschungsergebnisse nicht nur für die Erdölsuche Bedeutung, sondern können auch zur Klärung theoretischer Probleme in der Erdölgeologie beitragen. Dazu gehören in erster Linie alle Fragen, die mit der Erdölgenese und mit der Bildung der Erdöl- und Erdgaslagerstätten zusammenhängen.

Hydrogeologische Untersuchungen in erdöl- und erdgasführenden Becken

Wie schon eingangs erwähnt, werden solche Untersuchungen in Gebieten mit bekannten oder möglichen Erdöl- und 915-920 18,91 22,39 0,84» 1006,94 Erdgasakkumulationen durchgeführt, 828-829 9,13 12,34 0,74» 851,38 d. h. in Gebieten, die sich durch ein natürliches, meist artesisches, WasserKaluga, Sdst. von Gdow 1146-1158 3,37 4,18 0,81« 4309,76 drucksystem auszeichnen. In hydrogeoKaluga, Sdst. von Gdow 917-927 4,58 14,41 0,32 2165,02 logischer Hinsicht stellt das erdöl- und Erkundungsgebiet von Gorki, Devon (Da) 780-783 14,34 34,81 0,41 3443,32 erdgasführende Becken jenen Teil eines Gorki, Devon (Da) 660-670 3,03 17,64 0,17 3204,88 artesischen Beckens dar, in dem ein intensiver Wasseraustausch fehlt und Medwesche osero (Bärensee), Sachalin 2,90 4,56 0,64 Cl= 0,4 die Wässer gespannt sind. Solche Wässer Gorjatsche Kljutschi (Heiße Quellen), zeigen im allgemeinen einen höheren Sachalin _ 4,50 7,35 0,61 Cl= 231,2 Mineralisationsgrad und gehören mit zu jenen Wässern, die für ein reduzierendes * Bei der Extraktion des organischen Stoffs aus dem Wasser mittels Chloroform wurde erwärmtes Milieu typisch sind, d.h., sie sind sauerChloroform verwendet. stoff- und sulfatarm bis -frei, können manchmal schwefelwasserstoffhaltig sein und sind mit Alkaligeologischen und geochemischen Indikatoren benutzen. chloriden, Erdalkalien, Jod, Ammoniak, Brom und manchmal auch mit Bor angereichert. Die zukünftigen Arbeiten zielen auf eine Erweiterung der Anzahl solcher Kriterien ab, vor allem auf die Isolierung In den erdöl- und erdgasführenden Becken treten meist mehrere Horizonte mit gespanntem Wasser übereinander individueller Verbindungen, die sich durch besonders auf, die sich durch den Mineralisationsgrad, durch die chemarkante Eigenschaften als Indikatoren eignen. Solche mische Zusammensetzung der Wässer und durch eigene Verbindungen lassen sich aber nur mit Hilfe empfindDrucksysteme unterscheiden. Schwach permeable Zwischenschichten trennen diese Horizonte voneinander, so daß eine licher physikalischer und physikochemischer Methoden Kommunikation ausgeschlossen ist. nachweisen, z. B. mittels spektroskopischer UnterDie Druckwasserhorizonte stellen nur einen Teil der wassersuchungen im infraroten und ultravioletten Bereich führenden Horizonte innerhalb eines artesischen Beckens 2,44

6,33

0,39

Erkundungsgebiet von Kaluga (Moskauer Gebiet), Sandstein von Gdow Kaluga, Sdst. von Gdow

Tabelle 6. Angaben über die Oxydationsfähigkeit mit Kaliumjodat der Chloroform- und Aktivkohleextrakte Stoffe aus den Wässern der Erdöl- und Erdgaslagerstätten

Lagerstätten

Teufe der Probenentnahme

Stratigraphische Stellung der Horizonte

m

Dysch (Krasnodarer Region) Kaluga (Krasnodarer R.) Dysch (Krasnodarer R.) Erdölverwaltung „Sirwanneft", Kjurovdag (Aserbaidshan), 1. Erdölfeld Kjurowdag (Aserbaidshan) Kjurowdag (Aserbaidshan) Paramaj (Sachalin) Sabo (Sachalin) Süd-Alamyschik (Fergana) Süd-Alamyschik (Fergana) Süd-Alamyschik (Fergana) Süd-Alamyschik (Fergana) Isbaskent (Fergana) Chartum (Fergana) 4

Angewandte Geologie, Heft 7/64

2076-2064 2028-2013 2386-2247

Maikop, I. Horizont Maikop, I. Horizont Maikop, I. Horizont

1761-1754 2542-2500 1977-1973

Produktive Serie, 1. Hör, Produktive Serie Produktive Serie Tertiär Tertiär Vermischtes "Wasser der Horizonte X I X und XXII (Kreide) Paläogen, Sumsar-Stufe, I. U.-H. Paläogen, Sumsar-Stufe, I. U.-H. Neogen, Bachtri-Stufe, I. U.-H. Paläogen, Sumsar-St., III. U.-H. Paläogen, VIII. Unterhorizont

—

650-676 787-809 460-467 -

2800

Oxydationsfähigkeit mit Kaliumjodat Chloroform Aktivkohle Kohle 0 Clü Jod 'Jod

organischer

. Chi °'jod

Kohle 27 r mval/1 'Jod

28,19 19,84 64,38

11,11 10,34 16,77

2,54 1,92 3,85

59,26 107,69 70,19 139,57 9,62 10,57

9,18 30,40 9,74 15,50 4,04 0

6,45 3,54 7,38 9,00 2,38 oo

7,87 122,16 5,10 5,60 5,33

4,25 45,90 2,33 0 0

1,85 2,66 2,19 -

315,58 -

262,06 -

01= 162,00 Cl= 96,00 01= 672,62 Cl=1550,0 Cl=1534,0 Cl= 764,2 Cl= 594,4 Cl=3502,4

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heit ? 358

BARS / Neue hydrochemische und hydrogeologische Untersuchungen

dar. Die Grenze zwischen den Druckwasser- und normalen wasserführenden Horizonten verläuft in jener Zone, in der ungespannte sauerstoffhaltige Wässer aus dem Gebiet des intensiven Wasseraustauschs in der Nähe des Einzugsgebiets (oxydierendes Milieu) in gespannte sauerstoffarme Wässer, die sich durch eine erhöhte Mineralisation auszeichnen, übergehen. H a u p t a u f g a b e der hydrogeologischen F o r s c h u n g ist es, die S t r ö m u n g s b e d i n g u n g e n u n d die gesetzmäßigen Verä n d e r u n g e n der chemischen Z u s a m m e n s e t z u n g der Tiefenwässer einzelner w a s s e r f ü h r e n d e r Schichtenfolgen zu u n t e r s u c h e n , u m d a m i t die Grenzen der einzelnen D r u c k w a s s e r s y s t e m e sowie die Grenzen eines erdöl- u n d e r d g a s f ü h r e n d e n Beckens b e s t i m m e n zu k ö n n e n . F e r n e r k o m m t es darauf an, die H a u p t s t r ö m u n g s r i c h t u n g e n u n d die Gebiete der offenen u n d b e d e c k t e n E n t l a s t u n g der W ä s s e r einer Schichtenfolge, die im D r u c k w a s s e r b e r e i c h liegt, festzustellen, da in solchen Schichtenfolgen, wie es die E r f a h r u n g zeigt, gewöhnlich Erdöl- u n d E r d g a s l a g e r s t ä t t e n nachgewiesen w e r d e n k o n n t e n . Als Beispiele f ü r den Z u s a m m e n h a n g v o n E r d öl- u n d E r d g a s h o r i z o n t e n m i t Zonen b e d e c k t e r E n t l a s t u n g k ö n n e n die L a g e r s t ä t t e n des Wolga-Ural-Gebiets, des K u b a n g e b i e t s , der Westsibirischen Tiefebene u n d a u c h noch a n d e r e a n g e f ü h r t w e r d e n . E i n weiteres Kriter i u m , das sich in Zonen m i t b e d e c k t e r E n t l a s t u n g als I n d i k a t o r f ü r die E r d ö l f ü h r u n g v e r w e n d e n l ä ß t , sind die sog. h y d r o c h e m i s c h e n T i e f e n a n o m a l i e n . Dabei h a n delt es sich u m F r e m d w ä s s e r aus tiefer liegenden Schicht e n , die in die h ö h e r e n w a s s e r f ü h r e n d e n H o r i z o n t e aufgestiegen sind. E s g i b t a b e r a u c h eine Reihe v o n Erdöll a g e r s t ä t t e n , die a n offene E n t l a s t u n g s g e b i e t e g e b u n d e n sind, d. h., die Tiefenwässer h a b e n die Möglichkeit, a n die E r d o b e r f l ä c h e zu k o m m e n . Beispiele f ü r diesen T y p stellen die L a g e r s t ä t t e n W e s t t u r k m e n i e n s u n d teilweise a u c h die L a g e r s t ä t t e n A s e r b a i d s h a n s d a r . Gewöhnlich t r e t e n in d e n offenen E n t l a s t u n g s g e b i e t e n n i c h t n u r h y d r o c h e m i s c h e , s o n d e r n a u c h geothermische Anomalien auf. Dieses N e b e n e i n a n d e r v o n erdöl- u n d e r d g a s f ü h r e n d e n m i t artesischen Becken t r i f f t n i c h t überall zu. I m Prinzip ist diese B e z i e h u n g zwischen E r d ö l f ü h r u n g u n d gespannt e m W a s s e r n u r in H o r i z o n t e n u n d Schichtenfolgen zu beo b a c h t e n , die deutlich a u s g e p r ä g t e Einzugs- u n d E n t l a s t u n g s g e b i e t e e r k e n n e n lassen. Diese B e d i n g u n g e n sind i m allgemeinen f ü r geosynklinale Zonen u n d f ü r . Gebiete m i t j u n g e n Infiltrationswässern t y p i s c h . In d e n Tafelgebieten u n d in Zonen m i t a l t e n S e d i m e n t a t i o n s wässern w i r k e n a n d e r e F a k t o r e n . In den z u l e t z t gen a n n t e n Gebieten ist es v o r allem der geostatische D r u c k , der die a n o m a l h o h e n D r ü c k e bewirkt, u n t e r d e n e n sich die Tiefenwässer befinden u n d die im allgemeinen b e d e u t e n d über d e m h y d r o s t a t i s c h e n D r u c k liegen. In solchen Fällen b e o b a c h t e t m a n eine S t r ö m u n g des Wassers aus den H o c h d r u c k z o n e n in die d r u c k s c h w a c h e n R a n d g e b i e t e des geomorphologisch ausg e p r ä g t e n Beckens. U n t e r diesen B e d i n g u n g e n sind besonders sorgfältige U n t e r s u c h u n g e n der Tiefenwässers t r ö m u n g zu d e n E n t l a s t u n g s g e b i e t e n hin erforderlich. Völlig anders m u ß m a n die H e r k u n f t der Tiefenwässer b e t r a c h t e n , die n i c h t d u r c h rezente Infiltration in die Schichten gelangten, sondern als „fossile" W ä s s e r anzusehen sind (Sedimentations- u n d alte Infiltrationswässer).

Die paläohydrogeologische Analyse E s w u r d e schon e r w ä h n t , d a ß die R e k o n s t r u k t i o n der S t r ö m u n g s - u n d B i l d u n g s b e d i n g u n g e n der Tiefenwässer w ä h r e n d der einzelnen geologischen E n t w i c k l u n g s a b s c h n i t t e dieses oder jenes U n t e r s u c h u n g s g e b i e t s f ü r den Erdölgeologen besonders wichtig ist. Dieser Aufgabe d i e n t die paläohydrogeologische Analyse. Diese U n t e r s u c h u n g s m e t h o d e w u r d e schon in d e n 30er u n d 40er J a h r e n v o n einer Reihe sowjetischer F o r s c h e r vorgeschlagen. E r s t n a c h d e m eine A n z a h l A r b e i t e n zu dieser M e t h o d e erschienen u n d die A n a l y s e n m e t h o d i k so weit e n t w i c k e l t war, d a ß m a n die Ström u n g s g e s c h w i n d i g k e i t e n der W ä s s e r u n d die I n t e n s i t ä t des W a s s e r a u s t a u s c h s q u a n t i t a t i v erfassen k o n n t e , e r f u h r die paläohydrogeologische A n a l y s e die ihr geb ü h r e n d e A n e r k e n n u n g . Die B e s t i m m u n g der S t r ö m u n g s geschwindigkeiten der W ä s s e r u n d der I n t e n s i t ä t des W a s s e r a u s t a u s c h s g e s t a t t e t es, V o r a u s s a g e n über mögliche E r d ö l a k k u m u l a t i o n e n f ü r jede geologische E n t w i c k l u n g s e t a p p e in d e m zu u n t e r s u c h e n d e n Gebiet zu machen. Die Prinzipien, die G r u n d l a g e dieser M e t h o d e sind, können folgendermaßen zusammengefaßt werden: 1. Es lassen sich große Sedimentationszyklen feststellen, denen auch entsprechende hydrogeologische Zyklen zuzuordnen sind, die durch längere regionale Sedimentationsunterbrechungen voneinander getrennt werden. Man unterscheidet kontinentale und marine Sedimentationsperioden. 2. Auf der Grundlage paläotektonischer und paläogeographischer Untersuchungen (Karten, Profile, Kurven säkularer Schwankungen) werden paläohydrogeologische Schemata mit besonderer Kennzeichnung der Einzugsgebiete, der Zirkulation, des Abflusses, der Zonen möglicher Entlastung der Strömungsrichtungen der Wässer sowie der Zonen des aktiven und verminderten Wasseraustauschs angefertigt. An Hand solcher Angaben kann man die Erdölhöffigkeit des untersuchten Gebiets beurteilen. Von einigen Forschern werden sogar Formeln für die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers und der Anzahl der Wasseraustauschzyklen für die Sedimentations- und Infiltrationsetappen eines jeden Zyklus vorgeschlagen. Die Ergebnisse solcher Berechnungen sind nur bedingt richtig und müssen angezweifelt werden. 3. Parallel zur Untersuchung paläohydrogeologischer Verhältnisse studiert man auch die gegenwärtigen hydrodynamischen und -chemischen Bedingungen, um damit die Zusammenhänge zwischen der Dynamik und dem Chemismus der Tiefenwässer klären zu können. Solche Untersuchungen machen sich erforderlich, um Ausgangswerte für die Einschätzung der Bildungs- und Umbildungsbedingungen des chemischen Bestands der Tiefenwässer im Verlaufe der geologischen Entwicklung zu erhalten. Die A u f g a b e des Hydrogeologen ist es also, f ü r j e d e n S e d i m e n t a t i o n s z y k l u s bis z u r geologischen G e g e n w a r t ein hydrogeologisches S c h e m a m i t d e n weiter oben gen a n n t e n A n g a b e n a n z u f e r t i g e n . Der Vergleich solcher S c h e m a t a u n t e r e i n a n d e r sowie m i t d e n K a r t e n der E r d öl- u n d E r d g a s v e r t e i l u n g f ü r das u n t e r s u c h t e Gebiet ges t a t t e t es, die B e z i e h u n g e n zwischen den hydrogeologischen B e d i n g u n g e n u n d der Erdöl- u n d E r d g a s a k k u m u l a t i o n im Verlaufe der geologischen E n t w i c k lungsgeschichte festzustellen. Die Ergebnisse der paläohydrogeologischen Analyse k ö n n e n a u c h z u r Bestimm u n g der Migrationswege u n d der Migrationszeit des Erdöls beitragen. F e r n e r h i n lassen sich A u s s a g e n ü b e r den p r i m ä r e n oder s e k u n d ä r e n L a g e r u n g s c h a r a k t e r der L a g e r s t ä t t e n m a c h e n , d. h. ü b e r d e n E i n f l u ß der Tiefen-

KÄSTNER

/ Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet

wässer auf die Lagerstättenbildung. Z u s a m m e n f a s s e n d k a n n m a n sagen, daß die paläohydrogeologische Analyse eine Methode ist, deren Ergebnisse für die Einschätzung der Erdöl- oder E r d g a s f ü h r u n g eines untersuchten Gebiets große B e d e u t u n g haben und v o m Erdölgeologen stets berücksichtigt werden sollten. Literatur ALTOWSKI, M. E . : Organische S u b s t a n z u n d Mikroflora der unterirdischen Wässer u n d ihre B e d e u t u n g für die E i n s c h ä t z u n g der Erdöl- und E r d gasführung. — A r b . - T a g . geoch. Meth., M o s k a u 1959. BARS, E . A . : Hydrochemische Untersuchungen bei der Suche auf E r d ö l u n d E r d g a s ( S t a n d und A u f g a b e n ) . — A r b . - T a g . geoch. Meth., M o s k a u 1959. — Die gelöste organische S u b s t a n z der unterirdischen Wässer u n d die Möglichkeit ihrer N u t z u n g in der Erdölgeologie. — Sarnmehv. ,,Geochemie u . H y d r o c h e m i e d. E r d ö l l a g e r s t ä t t e n " , S. 86, M o s k a u 1963. BARS, E . A., & T. I. ALEKSANDROWA : Die wasserlösliche organische S u b s t a n z der Schichtwässer der E r d ö l l a g e r s t ä t t e n von K u b a n . — Nowosti neftj. techn. (geol.), H . 10 (1958). — Phenole in Schichtwässern der Erdöllagerstätten von K r a s n o d a r s k i j krai. - Nowosti neftj. techn. (geol.), H . 10 (1960).

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1961) Heft 7 359

BARS, E . A . , G . A . BOESCHTSCHEWSKIJ, I . 0 . BROD & A . M . OWTSCHINI-

KOW: Über die genetische Verbindung der Erdöl- u n d Erdgasbecken und der sie einschließenden Grundwasserbassins. — Geol. nefti i g a s a , H . 11 (1961). BARS, E . A., & S . S. KOGAN: Über die organische S u b s t a n z der unterirdischen Wässer, die mit Lösungen ausgebracht und in Sorbenten gesammelt werden. — Kowosti neftj. techn. (geol.), H . 12 (1961). — Einige Gesetzmäßigkeiten der Veränderung des Charakters der in den Sehichtwässern der erdölführenden Bereiche des Wolgagebietes gelösten Substanz. — Sammelw. Geochim. neft. i neftj. mestorosh., S. 168, M o s k a u 1962. BARS, E . A., & L . N . NOSOWA : Zur F r a g e der organischen S u b s t a n z der Wässer der kretazischen u n d jurassischen Ablagerungen des mittleren Teils des Ob-Irtysch-Beckens. — Sammelw. Geochim. neft. i neftj. mestorosh., S . 181, Moskau 1962. GLÄSER, W. G . : Zur Methodik der paläohydrogeologischen Analyse der erdöl- und erdgasführenden Gebiete des Tafeltyps. — Geoch. K a u s t o b i o l i t h e u. L a g e r s t ä t t e n , M o s k a u 1962. KARZEW, A . A . : Prinzipien u n d Wege der paläohydrogeologischen Untersuchungen. Probleme der Hydrogeologie. — Gostopteehisdat, Moskau 1960. KARZEW, A . A . , & S . B . WAGIN: Paläohydrogeologische Untersuchungen b e i m S t u d i u m der B i l d u n g und der Zerstörung von Erdöl- u n d E r d g a s ansammlungen. — Sowj. geol., H . 8 (1962). SCHABAROWA, N. T . : Über die chemische Zusammensetzung der organischen Substanzen in den Wässern einiger L a g e r s t ä t t e n . — T r u d v W N I G F I , B d . X X V I I (1960).

Beobachtungen zum Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet 1 ) HANS KÄSTNER,

Jena

(Mitteilung aus dem Y E B Geologische Erkundung West, BA Jena) 1. Einleitung D a s Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet ist aus mehreren Arbeiten, die sich mit den Kalisalzflözen „ T h ü r i n g e n " und „ H e s s e n " des Zechsteins 1 befassen, bekannt. Z u s a m m e n f a s s e n d wurden diese V o r k o m m e n des Werragebiets (DDR-Anteil) von U. ROST (1957) beschrieben. E s handelt sich dabei u m spurenhafte Vorkommen von Erdöl und E r d g a s , die bisher in allen Kaligruben beobachtet wurden. Sie wurden beim Auffahren v o n Strecken entdeckt, und die geringen ausfließenden Olmengen versiegten nach kurzer Zeit, ebenso die stellenweise auftretenden Kohlenwasserstoffgase. Zurück bleiben Olimprägnationen der Salze, wobei der Olgehalt m a x i m a l einige Prozent bet r ä g t . Wegen der geringen Mengen konnten Analysen v o n 0 1 und Gas nur mangelhaft oder gar nicht durchgeführt werden. Allgemein werden die Öle als rötlich gefärbt, leicht beweglich und aromatisch riechend beschrieben. Von zwei E r d ö l v o r k o m m e n aus der Grube Menzengraben liegen nach U. ROST Siedeanalysen v o r : 1. V o r k o m m e n

2. V o r k o m m e n

Siedebeginn bei 190° C, bei 2 0 0 ° C sieden 4 , 9 % , b e i 300° 0 sieden 6 7 , 2 % , Dichte bei 22" C 0,875 g / c m 3 .

B e i 1 1 0 ° C sieden 2 0 % , bei 230° C sieden 6 0 % , d a s Öl stockte bei — 6° C.

Die austretenden Kohlenwasserstoffgase sollen einen benzinartigen Geruch besessen haben. Aus der Grube „ M a r x — E n g e l s " wurde eine aus einer Kohlensäurerachel s t a m m e n d e G a s p r o b e analysiert. Sie enthielt 8 , 8 % Methan und Äthan. l

4*

) E i n g a n g des M a n u s k r i p t s in der R e d a k t i o n : 17. 1. 1964

Die Vorkommen v o n Kohlenwasserstoffen in den Kaligruben des Werragebietes sind immer an B a s a l t gänge oder an meist diesen parallel verlaufende Kluft-, zonen (Schnitte) gebunden und stehen immer im Zus a m m e n h a n g mit Kohlensäure, die in freier F o r m auf K l ü f t e n oder salzgebunden auftritt. Daneben sind auch Erdölspuren aus dem Liegenden des Werrasteinsalzes, dem Unteren Werraanhydrit, in einigen Bohrlöchern ( z . B . Völkershausen 1, B u t t l a r 2) bekannt. E s besteht daher die Ansicht, daß die in den Kaligruben angetroffenen Kohlenwasserstoffe z u s a m m e n mit dem B a s a l t und der Kohlensäure aus tieferen Schichten aufgestiegen sind. F ü r die Herkunft dieser Kohlenwasserstoffe k o m m e n die bitumenführenden Zechsteinglieder im Liegenden des Werrasteinsalzes in F r a g e . Bei der E r k u n d u n g und N u t z u n g v o n Kohlensäurelagerstätten konnten weitere B e o b a c h t u n g e n über Kohlenwasserstoffvorkommen im Werragebiet gemacht werden. Sie geben Aufschluß über die geologische und wirtschaftliche B e d e u t u n g dieser Vorkommen, ihre Q u a l i t ä t und den Charakter ihres Auftretens in den Kaligruben.2)

2. E r d ö l v o r k o m m e n der Sonde Schorngraben 1 Die Kalibohrung Schorngraben 1 ( E . DITTEICH & H. KÄSTNER 1960) sollte in K o m p l e x e r k u n d u n g den Kupferschiefer gewinnen. Sie wurde, nachdem sie im Zechsteinkalk eruptiv kohlensäurefündig geworden war, *) D e m V E B Kohlensäurewerk „ B e r n h a r d s h a l l " in L e i m b a c h , K r e i s BadSalzungen, d a n k t Verf. f ü r die Unterstützung bei der Durchführung der Beobachtungen.

KÄSTNER

/ Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet

wässer auf die Lagerstättenbildung. Z u s a m m e n f a s s e n d k a n n m a n sagen, daß die paläohydrogeologische Analyse eine Methode ist, deren Ergebnisse für die Einschätzung der Erdöl- oder E r d g a s f ü h r u n g eines untersuchten Gebiets große B e d e u t u n g haben und v o m Erdölgeologen stets berücksichtigt werden sollten. Literatur ALTOWSKI, M. E . : Organische S u b s t a n z u n d Mikroflora der unterirdischen Wässer u n d ihre B e d e u t u n g für die E i n s c h ä t z u n g der Erdöl- und E r d gasführung. — A r b . - T a g . geoch. Meth., M o s k a u 1959. BARS, E . A . : Hydrochemische Untersuchungen bei der Suche auf E r d ö l u n d E r d g a s ( S t a n d und A u f g a b e n ) . — A r b . - T a g . geoch. Meth., M o s k a u 1959. — Die gelöste organische S u b s t a n z der unterirdischen Wässer u n d die Möglichkeit ihrer N u t z u n g in der Erdölgeologie. — Sarnmehv. ,,Geochemie u . H y d r o c h e m i e d. E r d ö l l a g e r s t ä t t e n " , S. 86, M o s k a u 1963. BARS, E . A., & T. I. ALEKSANDROWA : Die wasserlösliche organische S u b s t a n z der Schichtwässer der E r d ö l l a g e r s t ä t t e n von K u b a n . — Nowosti neftj. techn. (geol.), H . 10 (1958). — Phenole in Schichtwässern der Erdöllagerstätten von K r a s n o d a r s k i j krai. - Nowosti neftj. techn. (geol.), H . 10 (1960).

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1961) Heft 7 359

BARS, E . A . , G . A . BOESCHTSCHEWSKIJ, I . 0 . BROD & A . M . OWTSCHINI-

KOW: Über die genetische Verbindung der Erdöl- u n d Erdgasbecken und der sie einschließenden Grundwasserbassins. — Geol. nefti i g a s a , H . 11 (1961). BARS, E . A., & S . S. KOGAN: Über die organische S u b s t a n z der unterirdischen Wässer, die mit Lösungen ausgebracht und in Sorbenten gesammelt werden. — Kowosti neftj. techn. (geol.), H . 12 (1961). — Einige Gesetzmäßigkeiten der Veränderung des Charakters der in den Sehichtwässern der erdölführenden Bereiche des Wolgagebietes gelösten Substanz. — Sammelw. Geochim. neft. i neftj. mestorosh., S. 168, M o s k a u 1962. BARS, E . A., & L . N . NOSOWA : Zur F r a g e der organischen S u b s t a n z der Wässer der kretazischen u n d jurassischen Ablagerungen des mittleren Teils des Ob-Irtysch-Beckens. — Sammelw. Geochim. neft. i neftj. mestorosh., S . 181, Moskau 1962. GLÄSER, W. G . : Zur Methodik der paläohydrogeologischen Analyse der erdöl- und erdgasführenden Gebiete des Tafeltyps. — Geoch. K a u s t o b i o l i t h e u. L a g e r s t ä t t e n , M o s k a u 1962. KARZEW, A . A . : Prinzipien u n d Wege der paläohydrogeologischen Untersuchungen. Probleme der Hydrogeologie. — Gostopteehisdat, Moskau 1960. KARZEW, A . A . , & S . B . WAGIN: Paläohydrogeologische Untersuchungen b e i m S t u d i u m der B i l d u n g und der Zerstörung von Erdöl- u n d E r d g a s ansammlungen. — Sowj. geol., H . 8 (1962). SCHABAROWA, N. T . : Über die chemische Zusammensetzung der organischen Substanzen in den Wässern einiger L a g e r s t ä t t e n . — T r u d v W N I G F I , B d . X X V I I (1960).

Beobachtungen zum Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet 1 ) HANS KÄSTNER,

Jena

(Mitteilung aus dem Y E B Geologische Erkundung West, BA Jena) 1. Einleitung D a s Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet ist aus mehreren Arbeiten, die sich mit den Kalisalzflözen „ T h ü r i n g e n " und „ H e s s e n " des Zechsteins 1 befassen, bekannt. Z u s a m m e n f a s s e n d wurden diese V o r k o m m e n des Werragebiets (DDR-Anteil) von U. ROST (1957) beschrieben. E s handelt sich dabei u m spurenhafte Vorkommen von Erdöl und E r d g a s , die bisher in allen Kaligruben beobachtet wurden. Sie wurden beim Auffahren v o n Strecken entdeckt, und die geringen ausfließenden Olmengen versiegten nach kurzer Zeit, ebenso die stellenweise auftretenden Kohlenwasserstoffgase. Zurück bleiben Olimprägnationen der Salze, wobei der Olgehalt m a x i m a l einige Prozent bet r ä g t . Wegen der geringen Mengen konnten Analysen v o n 0 1 und Gas nur mangelhaft oder gar nicht durchgeführt werden. Allgemein werden die Öle als rötlich gefärbt, leicht beweglich und aromatisch riechend beschrieben. Von zwei E r d ö l v o r k o m m e n aus der Grube Menzengraben liegen nach U. ROST Siedeanalysen v o r : 1. V o r k o m m e n

2. V o r k o m m e n

Siedebeginn bei 190° C, bei 2 0 0 ° C sieden 4 , 9 % , b e i 300° 0 sieden 6 7 , 2 % , Dichte bei 22" C 0,875 g / c m 3 .

B e i 1 1 0 ° C sieden 2 0 % , bei 230° C sieden 6 0 % , d a s Öl stockte bei — 6° C.

Die austretenden Kohlenwasserstoffgase sollen einen benzinartigen Geruch besessen haben. Aus der Grube „ M a r x — E n g e l s " wurde eine aus einer Kohlensäurerachel s t a m m e n d e G a s p r o b e analysiert. Sie enthielt 8 , 8 % Methan und Äthan. l

4*

) E i n g a n g des M a n u s k r i p t s in der R e d a k t i o n : 17. 1. 1964

Die Vorkommen v o n Kohlenwasserstoffen in den Kaligruben des Werragebietes sind immer an B a s a l t gänge oder an meist diesen parallel verlaufende Kluft-, zonen (Schnitte) gebunden und stehen immer im Zus a m m e n h a n g mit Kohlensäure, die in freier F o r m auf K l ü f t e n oder salzgebunden auftritt. Daneben sind auch Erdölspuren aus dem Liegenden des Werrasteinsalzes, dem Unteren Werraanhydrit, in einigen Bohrlöchern ( z . B . Völkershausen 1, B u t t l a r 2) bekannt. E s besteht daher die Ansicht, daß die in den Kaligruben angetroffenen Kohlenwasserstoffe z u s a m m e n mit dem B a s a l t und der Kohlensäure aus tieferen Schichten aufgestiegen sind. F ü r die Herkunft dieser Kohlenwasserstoffe k o m m e n die bitumenführenden Zechsteinglieder im Liegenden des Werrasteinsalzes in F r a g e . Bei der E r k u n d u n g und N u t z u n g v o n Kohlensäurelagerstätten konnten weitere B e o b a c h t u n g e n über Kohlenwasserstoffvorkommen im Werragebiet gemacht werden. Sie geben Aufschluß über die geologische und wirtschaftliche B e d e u t u n g dieser Vorkommen, ihre Q u a l i t ä t und den Charakter ihres Auftretens in den Kaligruben.2)

2. E r d ö l v o r k o m m e n der Sonde Schorngraben 1 Die Kalibohrung Schorngraben 1 ( E . DITTEICH & H. KÄSTNER 1960) sollte in K o m p l e x e r k u n d u n g den Kupferschiefer gewinnen. Sie wurde, nachdem sie im Zechsteinkalk eruptiv kohlensäurefündig geworden war, *) D e m V E B Kohlensäurewerk „ B e r n h a r d s h a l l " in L e i m b a c h , K r e i s BadSalzungen, d a n k t Verf. f ü r die Unterstützung bei der Durchführung der Beobachtungen.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Hett 7 360

KÄSTNER / Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet

eingestellt. Das Liegende des Werrasteinsalzes ist folgendermaßen ausgebildet: — 765,05 m

Unteres Werrasteinsalz Na l a Unterer Werraanhydrit A l a Anhydrit, dunkelbraungrau, feinkristallin, dolomitisch unregelmäßig grob und weit gestreift bis unregelmäßig breit und weit gebändert, in den oberen 2,05 m im Wechsel mit dezimeterstarken Bänken von Anhydritdolomit, dunkelgraubraun, dicht bis feinkristallin, anhydritisch sehr fein und sehr eng regelmäßig gestreift; Anhydritdolomit, dunkelgraubraun, dicht bis feinkristallin, Anhydritsubstanz in Form von 3 — max. 5 mm großen, engstreifig und regelmäßig angeordneten Anhydritperlen, im unteren Teil mit mehreren steil einfallenden, unter 5 mm breiten und mit Anhydrit verheilten Klüften; Anhydrit, dunkelbraungrau, feinkristallin, dolomitisch klein (oben) bis groß (unten) marmoriert, mit mehreren steil einfallenden, unten 5 mm breiten und verheilten Klüften; Zechsteinkalk Ca 1 Kalkstein, dunkelgrau bis schwarzgrau, dicht, schwach tonig-schluffig, an der Oberkante 0,20 m mit eingestreuten mm-großen Anhydritperlen, oberer Teil mit unregelmäßigen tonigen Streifen, unterer Teil ungeschichtet, in den unteren 0,90 m stark klüftig durch glatte, meist senkrechte Klüfte, Kern in 5—15 cm lange Stücke zerfallen

— 768,05 m

— 771,00 m

— 772,50 m

— 776,00 m (Endteufe)

Die Sonde wurde, nachdem die Kohlensäure 2*/2 Mon a t e frei abgeblasen h a t t e , neu installiert und durch eine R o h r l e i t u n g an das Kohlensäurefeld „ B e r n h a r d s h a l l " bei L e i m b a c h , Kreis B a d Salzungen, angeschlossen ( E , DlTTBICH 1960). In der R o h r l e i t u n g war ein Wasserabscheider u n m i t t e l b a r an der Sonde, ein zweiter etwa 3 k m e n t f e r n t beim S c h a c h t Menzengraben ang e b r a c h t . A m 22. 9. 1 9 5 9 wurde m i t der Kohlensäureförderung aus dieser Sonde begonnen, und a m 18. 3. 1 9 6 0 wurde erstmals festgestellt, daß sich in dem Ab-

.

- A

.

. ^

Schacht

@

• / «2

BERKA

p3

ot

2.5

Atexandershatl

5 km

7

/

"-U

V

WD

y

Schächte Einheit Xi

/y

xm *n

DDR

w

/

•-A.

"\f

(

j

Schächte Ernst Thälmann

© VACHA

Schacht Dietlas

•*

I*.

Bhrg.

I X

XJS xjj

,„ r

Schacht Satzungen

*

Vetkershausenl Schächte

Schächte

•

v

BAD © SALZUNSEN

Menzengraben Bernhardshall"

Marx-Engels

STADTLE Kohlensäuresonde Schorngraben t

°Bhrg. Hohenwart

NGSFELD

IE

Abb. 1. Kohlenwasserstoffvorkommen im Werra-Kaligebiet 1 — Erdöl in Kaligruben, 2 — Erdöl in Bohrungen, 3 — Erdgas in Kaligruben, 4 — Erdgas in Bohrungen

scheider Menzengraben etwa 20 dm 3 Öl a n g e s a m m e l t h a t t e n , während der Abscheider an der Sonde t r o c k e n blieb. In der Folgezeit wurde das Öl dem Abscheider regelmäßig in A b s t ä n d e n von 3 — 4 T a g e n , teilweise auch häufiger, e n t n o m m e n . D a d u r c h war es möglich, die in kurzen Zeitintervallen anfallenden Ölmengen genau zu registrieren und m i t den geförderten Kohlensäuremengen zu vergleichen. E s zeigte sich, daß die Ölmengen n i c h t u n m i t t e l b a r von der geförderten Menge Kohlensäure a b h ä n g e n , sondern der Kohlensäureförderung pro Zeiteinheit, also der Fließgeschwindigkeit der Kohlensäure, proportional sind. In dem D i a g r a m m der A b b . 2 wurden die jeweiligen Ölmengen als Tagesdurchschnitte dargestellt, die Fließgeschwindigkeit der Kohlensäure als S t u n d e n d u r c h s c h n i t t für das jeweilige Ölentnahmeintervall. Aus dem D i a g r a m m ist zu ersehen, daß die M a x i m a und Minima beider K u r v e n zusammenfallen. Kleinere Schwankungen sind durch den technischen B e t r i e b s ablauf im Kohlensäurewerk L e i m b a c h , die großen durch den jahreszeitlich veränderlichen Kohlensäurebedarf (Getränkeindustrie!) bedingt. W e i t e r h i n ist ersichtlich, daß bei einer b e s t i m m t e n Fließgeschwindigkeit der Kohlensäure die Ölmengen sehr gering sind bzw. ausbleiben. Diese wurde im März 1 9 6 0 überschritten, sie sank seitdem nur in Einzelfällen wieder auf diesen W e r t ab. Das Erdöl wurde in Spuren ( „ A u s s c h w i t z e n " ) bereits a m K e r n der dolomitischen P a r t i e n des U n t e r e n W e r r a anhydrits b e o b a c h t e t . Diese sind im Anschluß an F . DETJBEL (1954) auch als das Muttergestein des Erdöls anzusehen. E s dürfte sich auf den K l ü f t e n im U n t e r e n W e r r a a n h y d r i t und Zechsteinkalk, ähnlich wie bei der E r d ö l l a g e r s t ä t t e von Volkenroda im H a u p t d o l o m i t ( F . DETTBEL 1954), angesammelt h a b e n . D a m i t befindet es sich auf der gleichen L a g e r s t ä t t e wie die K o h l e n säure m a g m a t i s c h e n Ursprungs ( E . DITTEICH 1960). Die ausgeprägte K l ü f t u n g ist durch eine N — S gerichtete Störung bedingt, die das Subsalinar durchsetzt. D u r c h das auf t e k t o n i s c h e B e a n s p r u c h u n g plastisch reagierende Werrasteinsalz wird die K l u f t l a g e r s t ä t t e nach oben abgedichtet. Die Untersuchungen über den B a u der genannten Störungszone werden noch weitergeführt. D a die geförderten Ölmengen der Fließgeschwindigkeit der Kohlensäure proportional sind, m u ß m a n eine hohe Strömungsenergie für den A u s t r i t t des Erdöls verantwortlich m a c h e n . Das E r d ö l wird dabei höchstwahrscheinlich emulsionsartig v o n der K o h l e n s ä u r e mitgerissen. N i m m t m a n an, daß das E r d ö l von der Kohlensäure gelöst wird, dann m ü ß t e n die Ölmengen unabhängig von der Fließgeschwindigkeit sein und allein den geförderten Kohlensäuremengen entsprechen. Hinzu k o m m t eine andere E r s c h e i n u n g : In W a s s e r gelöste Kohlensäure setzt die V i s k o s i t ä t von E r d ö l herab, diese T a t s a c h e wird in der modernen Erdölfördertechnik für Sekundärverfahren ausgenutzt. Möglicherweise v e r h ä l t es sich ebenso m i t reiner, flüssiger Kohlensäure wie in unserem Falle. (Die p - t - B e d i n gungen der Sonde Schorngraben 1 k ö n n e n in Analogie zur Sonde Oechsen 1 angenommen werden; in der Sonde Schorngraben 1 k o n n t e n sie aus betriebstechnischen Gründen noch nicht gemessen werden. In der Sonde Oechsen 1 herrschen p - t - B e d i n g u n g e n , bei denen die

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 KÄSTNER / Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet

361

6i

Jk 5

10 15 2025 1 5 10 15 2 0 2 5 1 5 Januar 31 Februar 28

10 1 5 2 0 2 5 I 5 Mär2 31

10 15 20 25 I 5 10 15 2 0 2 5 April 30 Mai

| 5 31

f pHrvV^-r—nWA

10 15 20 25 I 5' 10 15 20 25 I 5 Juni Juli 31

10 15 20 25 I 5 10 15 2 0 2 5 | i August 31 S e p t e m b e r 30

10 15 20 25 I 5 10 1 5 2025 1 S 10 15 20 25 31 Oktober 31 November 30 Dezember

10 15 20 25 I 5 Juni 30

10 15 20 25 I 5 10 15 20 25 I 5 10 15 20 25 I 5 10 15 20 25 I 5 10 15 20 2531 August 31 September 30 Oktober 31 November 30 Oeiember

hg C0 2 | h

5

10 15 20 25 I 5 10 15 20 25 ' 5 10 15 20 25 I 5 Januar 31 Februar 29 März 31

10 15 20 25 I 5 April 30

10 15 20 25 I 5 Mai 31

10 15 20 25 I 5 Juli 31

Liter E r d ö l u n d W a s s e r

20 25 | 5 10 15 70-25- 1 - 5 März 31 Aprit 30

10 15 20 25 f 5 -10-35 20 25 I 5 Mai 31 Juni 30

10 15 20 2 5 I 5 10 15 20 25 I 5 1(3 15 20 25 I 5 10 15 20 25 I 5 10 15 20 25' ' 5 10 15 20 2531 Juli 31 August 31 S e p t e m b e r 30 Oktober 31 N o v e m b e r 30 Oezember

Abb. 2. Kohlensäuresonde Schorngraben 1 C0 2 -Fließgeschwindigkeit mit ö l - und Wasserabscheidung, schraffiert — Wasser

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Helt 7

362

KÄSTNER / Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet

Kohlensäure auf der L a g e r s t ä t t e in flüssiger bis homogener P h a s e und a m Sondenkopf im Grenzbereich zwischen flüssiger und gasförmiger P h a s e vorliegt.) Die „ F ö r d e r u n g " des Erdöls mittels Kohlensäure stellt dabei ein ausgezeichnetes „ S e k u n d ä r v e r f a h r e n " dar, so daß vorausgesetzt werden kann, daß d a s ges a m t e bewegliche B i t u m e n aus der „ L a g e r s t ä t t e " entfernt wird. Unter den p-t-Bedingungen, wie sie in der Förderleitung von der Sonde zum Kohlensäurewerk bestehen, wird das Erdöl wieder abgeschieden. Direkt an der Sonde k a n n m a n das Erdöl nur als R ü c k s t a n d aus verdunstetem Kohlensäureschnee gewinnen. Dieser wird durch eine besondere A b b l a s d ü s e an der Sonde entnommen. Von dem Erdöl wurde in Zeitintervallen von einigen Monaten eine Reihe von Proben entnommen, u m zu überprüfen, ob sich Veränderungen in der Charakteristik des Erdöls zeigen. Sie u m f a s s e n einen Zeitraum von über zwei J a h r e n . Zum Vergleich wurden die Dichte und die Siedeanalyse herangezogen. Die Schwankungen der einzelnen Analysenergebnisse sind unbeträchtlich, gesetzmäßige Veränderungen sind nicht zu erkennen. D a es sich u m gesetzlose Schwankungen, teilweise vielleicht innerhalb der Analysengenauigkeit, handelt, wurden die Maximal- und Minimalwerte zusammengestellt. Zugrunde liegen der Aufstellung 11 Analysen aus dem Forschungsinstitut für die E r k u n d u n g und Förderung von Erdöl und E r d g a s , Gommern, und eine Analyse aus dem damaligen Zentrallabor des Zentralen Charakteristik des Erdöls aus der Sonde Schorngraben 1. Emulgiertes Wasser (Xylolmethode)

frei oder Spuren unter 1% 0,814-0,820 g/cm» 2.. Dichte (gespindelt, Pyknometer) violett bis 3. Fluoreszenz (Quarzlampe) violett-milchig 3 , 9 - 6 , 0 9 cP 4. Viskosität (HÖPPLER-Viskosimeter) 20° C 2 , 3 5 - 2 , 5 2 cP 5. Viskosität (HÖPPIER-Viskosimeter) 50° C 6. Brechungsindex (ABBlS-Kefraktometer) 20° ! 1,453-1,455 C = 83,7-85,2% 7. Elementaranalyse (C—H-Bestimmung H = 13,5-14,4% nach KUMPAN) 1 4 , 7 - 2 0 mg NaCl/kg ö l 8. Balzgehalt 2 5 - 2 5 , 2 dyn/cm 9. Oberflächenspannung (Staglagnometer) F 0 = - 2 bis - 1 ° C 10. Oberer und unterer Fließpunkt F u = - 5 bis — 4°C 1,1-3,3 mgKOH/g öl 11. Neutralisationszahl 12. Siedeanalyse (ENGLER—UBBELOHDE): (gemittelt aus 10 Analysen)

Vol.-% Siedebeginn 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 "66

70 75 80 85,1

169.6 214,9 226.7 234,9 242,1 248,5 254,9 261.8 268,8

275.3 282.4 291,1 301,1 " 311,0 321.5 334,0 347,4 360,0

Benzin (bis 180° C) Petroleum (180 — 240°C)

16%

Dieselöl (über 240° C)

66%

Geologischen Dienstes, Berlin. 3 ) Acht Proben wurden aus dem Abscheider Menzengraben, vier Proben direkt an der Sonde als R ü c k s t a n d aus Kohlensäureschnee entnommen. D a s Erdöl ist im frisch gewonnenen Zustand gelblich bis braunrötlich, leicht beweglich und h a t einen benzinartigen Geruch. B e i m Stehen dunkelt es nach. N a c h den Analysen ist es ein leichtes 01. Die oben nach U. ROST (1957) genannten Vorkommen scheinen, abgesehen von dem zweiten Vorkommen von Menzengraben, mit dem Erdöl der Sonde Schorngraben 1 übereinzustimmen. Gleichzeitig mit dem Erdöl werden geringe Wassermengen abgeschieden, die in letzter Zeit zuungunsten des Erdöls zugenommen haben. E s l a g der Verdacht nahe, daß es sich u m Erdölbegleitwässer handele. Chemische Analysen konnten ihn jedoch nicht bestätigen, da sie einen großen Sulfatanteil an der gelösten Substanz besitzen. Beobachtungen hierzu werden noch fortgesetzt. 3. G a s f ö r m i g e K o h l e n w a s s e r s t o f f e Die Kalibohrung Hohenwart 1 E wurde A n f a n g 1960 ebenfalls bis in das Rotliegende abgeteuft, u m das Liegende des Werrasteinsalzes auf seine Kohlensäuref ü h r u n g zu untersuchen. Das Subsalinar erwies sich als nicht klüftig, und Gas wurde nur in Spuren angetroffen. E n t g e g e n den anderen Kohlensäurevorkommen zeigte es überwiegenden Bitumengeruch. Durch eine im L a b o r des jetzigen V E B Erdöl- und E r d g a s e r k u n d u n g Gotha angefertigte Analyse wurde die Kohlenwasserstofführung des Gases bestätigt. E s setzt sich z u s a m m e n aus: 87,2 % 3,4 % 0,24% 0,02% 0,05% 6,13% 3,07% 0,46%

Kohlendioxyd Stickstoff Sauerstoff Wasserstoff Helium Methan Äthan Propan

E b e n s o führen die in Förderung stehenden Lagerstätten geringe Mengen gasförmiger Kohlenwasserstoffe. F ü r die Kohlensäure der L a g e r s t ä t t e Bernhardshall wurden 0,25 bzw. 0 , 2 3 % Methan und 0 , 0 0 5 % C 2 -C 4 -Kohlenwasserstoffe (Analyt. L a b o r des V E B Leunawerke, siehe E . DITTEXCH 1960), für die Lagers t ä t t e Schorngraben 0 , 9 % Methan (Zentrallabor des ehem. Zentralen Geologischen Dienstes, Berlin) ermittelt.

3%

4. Geologische und wirtschaftliche B e d e u t u n g der K o h l e n w a s s e r s t o f f v o r k o m m e n Aus der L a g e r s t ä t t e Schorngraben wurden v o m 18. 3. 1960 bis z u m 30. 9. 1963 i n s g e s a m t 1,0423 m 3 oder 0,85 t Erdöl gefördert. D a s D i a g r a m m der A b b . 2 zeigt, daß, abgesehen von den jahreszeitlichen Schwankungen, die geförderten Erdölmengen nach Uber-

") Beiden Instituten dankt Verf. hiermit für ihre Unterstützung und die Durchführung der Arbeiten.

Zeitschrift tür angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 363

KÄSTNER / Auftreten von Kohlenwasserstoffen im Werrakaligebiet schreitung eines M a x i m u m s trotz hoher Fließgeschwindigkeit der Kohlensäure ständig a b g e n o m m e n haben. Dies bedeutet, daß das E r d ö l v o r k o m m e n u m die Sonde Schorngraben 1 „ e r s c h ö p f t " ist. D a r a u s ergibt sich nach Meinung des Verf. erstmals die Möglichkeit, die Erdölmengen q u a n t i t a t i v zu messen, die in den geologischen Dokumentationen von Bohraufschlüssen allgemein als „ E r d ö l s p u r e n " gekennzeichnet werden. Der Einzugsbereich der Sonde Schorngraben 1 ist zwar unbekannt, doch aus der bisherigen E n t n a h m e m e n g e an Kohlensäure und den Druckverhältnissen der Sonde läßt sich ableiten, daß er dem einer gut produzierenden E r d g a s s o n d e entsprechen muß. Deshalb sollte es möglich sein, auch für Gebiete mit E r d ö l - E r d g a s b o h r u n g e n , deren Kerne zwar „ g u t e Ol- und G a s a n z e i c h e n " aufweisen, die sich aber bei einer T e s t u n g und Sondenbehandlung als „ n i c h t f ü n d i g " erweisen, Erdölmengen in der Größenordnung von Schorngraben anzunehmen. Mit E r d g a s dürfte es sich ähnlich verhalten. In diesem Z u s a m m e n h a n g kann auch etwas zur Erdöl-Erdgashöffigkeit des g e s a m t e n Werragebietes gesagt werden. Paläogeographisch ist dieses als hochsalinares Sedimentationsbecken des Zechsteins 1 (WerraSerie) gekennzeichnet, während die übrigen Zechsteinfolgen s t a r k beckenrandliche Einflüsse zeigen (hierzu W. HOPPE 1960). Unter dem mächtigen Werrasteinsalz folgen nach dem Liegenden Unterer Werraanhydrit, Zechsteinkalk einschließlich Kupferschiefer, Zechsteinkonglomerat und Rotliegendes. Die petrographische Ausbildung und Mächtigkeit des Unteren Werraanhydrits und des Zechsteinkalkes können dem Profil der B o h r u n g Schorngraben 1 entnommen werden (die volle Mächtigkeit des Zechsteinkalkes einschließlich des Kupferschiefers dürfte etwa 9 m betragen). Beide Gesteine weisen Nutzporositäten von weniger als 1 % bis m a x . 5 , 5 % auf. D a s Zechsteinkonglomerat ist ein grauer, feinkörniger, geröllführender Sandstein mit karbonatischem Bindemittel, der 2 bis über 1 0 m mächtig ist. Seine Nutzporosität schwankt zwischen 1,5 und 5 , 5 % . D a s Rotliegende besteht aus rotbraunen, dichten Ton- und Schiuffsteinen mit Schwankungen der Nutzporosität u m 4 % . Als Speichervolumen k ä m e demnach nur K l u f t h o h l r a u m in F r a g e , der an bestimmte, eng begrenzte tektonische Störungszonen gebunden ist. Als Muttergesteine stehen lediglich die dolomitischen Partien des Unteren Werraanhydrits zur Verfügung, deren Mächtigkeit für die B i l d u n g von wirtschaftlichen Kohlenwasserstoffmengen nicht ausreicht. Eine wirtschaftliche K o h l e n w a s s e r s t o f f ü h r u n g ist danach im Werragebiet nicht zu erwarten. B e s t ä t i g t wird das durch die Ergebnisse von Kohlensäurebohrungen, bei deren T e s t u n g auf Kohlensäure m a n auch Ergebnisse über die Kohlenwasserstofführung des Subsalinars erhält. Die dabei beobachteten, meist nur geringfügigen V o r k o m m e n von Kohlenwasserstoffen wurden oben beschrieben.

5. Neue Hinweise über die K o h l e n w a s s e r s t o f f e in den Kaligruben . . .. Wie einleitend gesagt,, sind mehrere kleine Kohlenw a s s e r s t o f f v o r k o m m e n in den K a l i g r u b e n im Bereich

der Kalisalzflöze „ H e s s e n " und „ T h ü r i n g e n " aufgeschlossen worden. Man n i m m t an, daß diese z u s a m m e n mit den B a s a l t e n und der Kohlensäure magmatischen Ursprungs aus dem Liegenden aufgestiegen sind. Die Kohlensäuresonden, speziell die Sonde Schorngraben 1, bieten den Beweis hierfür und stellen ein gutes Modellbeispiel für die geologischen Vorgänge dar. Die Kohlenwasserstoffe werden durch die Strömungsenergie der Kohlensäure bei verminderter Viskosität mitgerissen und gelangen so auf eine sekundäre L a g e r s t ä t t e . Hinweise auf solche Wanderungen liefert auch die Isotopengeologie. Von I. MAASS (1962) wurde das 1 2 C/ 1 3 C-Verhältnis an C 0 2 - P r o b e n verschiedenen Auftretens untersucht. D a s C 0 2 aus Carnallitit hebt sich dabei stark von dem C 0 2 der Kohlensäurelagerstätte Bernhardshall (bei I. MAASS , , C 0 2 - Q u e l l e " ) sowie v o m B a s a l t unter und über T a g e ab. Bei dem B a s a l t wurde das C 0 2 aus in ihm enthaltenen K a r b o n a t e n gewonnen. Das höhere 1 2 C/ 1 3 C-Verhältnis des Carnallitit-C0 2 gegenüber dem C 0 2 aus Bernhardshall spricht für eine Beteiligung biogen entstandenen Kohlenstoffs bei ersterem. D a s kann so gedeutet werden, daß das jetzt salzgebundene C 0 2 beim Durchwandern des Subsalinars geringe Mengen Kohlenwasserstoffe aufgenommen hat. Die Untersuchungen stehen noch a m Anfang, so daß erst wenige Vergleichswerte vorliegen.

Zusammenfassung Bei der Erkundung und Nutzung von Lagerstätten natürlicher Kohlensäure im Werragebiet wurden neue Beobachtungen über das Auftreten von Kohlenwasserstoffen gemacht. Es wird die „Förderung" von geringen Erdölmengen aus der Kohlensäuresonde Schorngraben 1 beschrieben und das spurenhafte Auftreten von gasförmigen Kohlenwasserstoffen in einigen anderen Bohrungen genannt. In diesem Zusammenhang wird die Erdöl-Erdgashöffigkeit des Werragebietes beurteilt. Die Beobachtungen geben außerdem Hinweise auf die Herkunft der Kohlenwasserstoffe in den Kaligruben.

Pe3KMe üpH pa3BeHKe h 3KcnjiyaTaqnn MecTopomneHHfi npH-

p o j y i o ä y r j i e K H C J i o T H B oÖJiacTM p . B e p p a CAeJiaHM HOBtie HaÖJiwReHHH o npoHBJieHHH y r J i e B o n o p o ß O B . OnncHBaeTCH

„flOÖHHa" HeÖOJIblHHX KOJIHHeCTB He$TH H3 yrJieKHCJIOTHOfi CKBaJKHHH IUopHrpaCeH I H npHBOHHTCH MeCTa npOHBjieHHH CNEAOB ra3oo6pa3HBix YRJIEBOROPOFFOB B HecKOJib-

KHX H p y r H X CKBaJKHHaX. B CBH3H C 3THM OIjeHHBaeTCH He$-

Tera30H0CH0CTb oßjiacTH p. Beppa. Ha6jH0,neHHH ASIOT, KpoMe Toro, yiia3aHHH Ha npoHcxo>K«eHHe yrJieBOnopoj;oB B KajinüHbix

rnaxTax.

Summary New observations on the occurrence of hydrocarbons have been made during the exploration and utilization of deposits of natural carbon dioxide in the Werra district. An „output" of low quantities of petroleum from the carbon dioxide probe Schorngraben 1 is described and the occurrence- of gaseous hydrocarbon traces in some other boreholes is mentioned. In this connection an estimate is made of the petroleum and natural gas bearing of the Werra district. The observations described also inform about the origin of hydrocarbons in potash mines.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 364

ZIESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitem

Literatur DEUBEL, F . : Betrachtungen über (las Auftreten von Erdöl und Erdgas im Zechstein des Thüringer Beckens. — Geologie, 3, 804—831, Berlin 1954. DITTRICH, E . : Kohlensäure-Erkundung in der Vorderrhön. — Z. angew. Geol., 6, 2 4 9 - 2 5 3 , Berlin 1960. DITTRICH, E., & H. KASTNER: Ergebnisse der Kali-Untersuchungsbohrungen Schorngraben 1 / 5 8 - 5 9 , Hohenwart 1 / 1 E / 5 8 - 6 0 , Stadtlengsteld 2 / 5 8 und Weilar 3 / 3 E / 5 9 - 6 0 in den Jahren 1958 bis 1960. - Unveröff. Ergebnisbericht, Geol. Dienst Jena 1960. HOPPE, W . : Die Kali- und Steinsalzlagerstätten des Zechsteins in der Deutschen Demokratischen Republik, Teil 1: Das Werra-Gebiet. — Freiberger Forsch.-H., C 97/1, Leipzig 1960.

KÄSTNER, H.: Kohlenwasserstoffe im Unteren Werra-Anhydrit. — Wiss.Techn. Informationsdienst des ZGI, 2, Nr. 2, S. 19, 1961. MAASS, I . : Beiträge zur Isotopengeologie der Elemente Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. - Z. Isotopentechnik, 2, S. 1 1 1 - 1 1 6 , 1962. ROST, U.: Geologische Untersuchungen an Erdöl- und Erdgasvorkommen in den Kaligruben des Werragebietes und des nordöstlichen Teils des Thüringer Beckens. — Unveröff. Dipl.-Arb., Freiberg 1957. — Erdöl- und Erdgasvorkommen in den Kaligruben des Werragebietes und des nordöstlichen Teiles des Thüringer Beckens (Autorreferat der Diplomarbeit). - Geologie, 8, S. 217, Berlin 1959. Akten des V E B Geologische Erkundung West, BA Jena.

Die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern1) JOHANNES ZIESCHANG, B e r l i n

(Mitteilung aus dem Zentralen Geologischen Institut, Berlin)

Die Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern ist definiert durch den Durchlässigkeitsbeiwert kf in der Durchflußgleichung n a c h DARCY: Q = k, • I • F Q kf I F

— — — —

(1)

kf =

Für Lockergesteinsgrundwasserleiter Grundwasserspiegel:

Durchflußmenge in m3/s Durchlässigkeitsbeiwert in m/s Grundwassergefälle Durchflußfläche in m 2

LaborD e r Durchlässigkeitsbeiwert k a n n durch versuche, Feldversuche oder B e r e c h n u n g e n a n h a n d von K o r n g r ö ß e n - oder P o r e n g e h a l t s b e s t i m m u n g e n erm i t t e l t werden. Die Untersuchung der Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern a n h a n d von Durchflußmessungen im L a b o r erfolgt j e d o c h nur unt e r unnatürlichen Gefällsverhältnissen und e n t h ä l t somit größere Ungenauigkeiten. Die B e r e c h n u n g des Durchlässigkeitsbeiwertes a n h a n d von K o r n g r ö ß e n - oder P o r e n g e h a l t s b e s t i m m u n g e n setzt E i c h u n t e r s u c h u n g e n durch Feld- oder L a b o r v e r s u c h e voraus. Die fehlerä r m s t e E r m i t t l u n g des Durchlässigkeitsbeiwertes von Lockergesteinsgrundwasserleitern ist a n h a n d von Feldversuchen möglich, die unter natürlichen Bedingungen und bei B e a c h t u n g aller die B e r e c h n u n g beeinflussenden F a k t o r e n durchgeführt werden. E i n Minimum an Untersuchungsaufwand bei E r reichung einer optimalen Genauigkeit ist bei einem Spezialpumpversuch gegeben, der sich aus einem zentral gelegenen Versuchsbrunnen und aus j e zwei zu beiden Seiten senkrecht zur Grundwasserströmungsrichtung angeordneten Grundwasserbeobachtungsbrunnen zus a m m e n s e t z t . Die theoretischen Grundlagen dieses Versuchssystems wurden bereits im Artikel des Verf. „Geologisch-hydraulische B e t r a c h t u n g der W a s s e r durchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern" (Zeitschrift für angewandte Geologie, B a n d 8, H e f t 5, Mai 1962) dargelegt. D a n a c h erfolgt die B e r e c h n u n g aus den durch Feldversuch e r m i t t e l t e n W e r t e n eines B e harrungszustandes nach den Gleichungen: F ü r Lockergesteinsgrundwasserleiter m i t gespanntem Grundwasserspiegel: ' ) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 5. 3 . 1 9 6 4

(2)

2 • 7i • x • m • I v

kf =

mit

Q

(3)

2 • jt • x • H • I '

In

freiem

(4) x.

= Abstand zwischen Versuchsbrunnen und innerem Beobachtungsbrunnen in m x 2 = Abstand zwischen Versuchsbrunnen und äußerem Beobachtungsbrunnen in m m = Mächtigkeit des gespannten Lockergesteinsgrundwasserleiters zwischen den Beobachtungsbrunnen in m H = Mächtigkeit des grundwassererfüllten ungespannten Lockergesteinsgrundwasserleiters zwischen den Beobachtungsbrunnen in m

IT

Ii

=

(5)

=

s

l-

S 2)

S1

+ 3g)

2- H

(6)

Sj, s 2 = Absenkungen des Grundwasserspiegels in den Beobachtungsbrunnen in m Die B e r e c h n u n g ist für die beiden B e o b a c h t u n g s brunnenpaare getrennt durchzuführen. D e r Mittelwert beider Berechnungsergebnisse stellt den E n d w e r t dar, der dem kf-Mittelwert des Grundwasserleiters im untersuchten A b s c h n i t t entspricht. E i n Vergleich m i t Durchlässigkeitsbeiwerten anderer B e r e i c h e ist nur auf der Basis des Durchlässigkeitsgrundwerts k10 möglich. Der Durchlässigkeitsgrundwert ist der Durchlässigkeitsbeiwert, auf destilliertes W a s s e r von 10°C bezogen. Die Veränderung der Durchlässigkeit m i t dem Grundwassergefälle ist im Gefällsbereich u n t e r 0 , 0 1 so gering, daß sie vernachlässigt werden k a n n . B e i einem normal mineralisierten Grundwasser ist die K o r r e k t u r bzw. U m r e c h n u n g nur hinsichtlich der T e m p e r a t u r notwendig. Diese U m r e c h n u n g erfolgt durch die Gleichung:

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 364

ZIESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitem

Literatur DEUBEL, F . : Betrachtungen über (las Auftreten von Erdöl und Erdgas im Zechstein des Thüringer Beckens. — Geologie, 3, 804—831, Berlin 1954. DITTRICH, E . : Kohlensäure-Erkundung in der Vorderrhön. — Z. angew. Geol., 6, 2 4 9 - 2 5 3 , Berlin 1960. DITTRICH, E., & H. KASTNER: Ergebnisse der Kali-Untersuchungsbohrungen Schorngraben 1 / 5 8 - 5 9 , Hohenwart 1 / 1 E / 5 8 - 6 0 , Stadtlengsteld 2 / 5 8 und Weilar 3 / 3 E / 5 9 - 6 0 in den Jahren 1958 bis 1960. - Unveröff. Ergebnisbericht, Geol. Dienst Jena 1960. HOPPE, W . : Die Kali- und Steinsalzlagerstätten des Zechsteins in der Deutschen Demokratischen Republik, Teil 1: Das Werra-Gebiet. — Freiberger Forsch.-H., C 97/1, Leipzig 1960.

KÄSTNER, H.: Kohlenwasserstoffe im Unteren Werra-Anhydrit. — Wiss.Techn. Informationsdienst des ZGI, 2, Nr. 2, S. 19, 1961. MAASS, I . : Beiträge zur Isotopengeologie der Elemente Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. - Z. Isotopentechnik, 2, S. 1 1 1 - 1 1 6 , 1962. ROST, U.: Geologische Untersuchungen an Erdöl- und Erdgasvorkommen in den Kaligruben des Werragebietes und des nordöstlichen Teils des Thüringer Beckens. — Unveröff. Dipl.-Arb., Freiberg 1957. — Erdöl- und Erdgasvorkommen in den Kaligruben des Werragebietes und des nordöstlichen Teiles des Thüringer Beckens (Autorreferat der Diplomarbeit). - Geologie, 8, S. 217, Berlin 1959. Akten des V E B Geologische Erkundung West, BA Jena.

Die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern1) JOHANNES ZIESCHANG, B e r l i n

(Mitteilung aus dem Zentralen Geologischen Institut, Berlin)

Die Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern ist definiert durch den Durchlässigkeitsbeiwert kf in der Durchflußgleichung n a c h DARCY: Q = k, • I • F Q kf I F

— — — —

(1)

kf =

Für Lockergesteinsgrundwasserleiter Grundwasserspiegel:

Durchflußmenge in m3/s Durchlässigkeitsbeiwert in m/s Grundwassergefälle Durchflußfläche in m 2

LaborD e r Durchlässigkeitsbeiwert k a n n durch versuche, Feldversuche oder B e r e c h n u n g e n a n h a n d von K o r n g r ö ß e n - oder P o r e n g e h a l t s b e s t i m m u n g e n erm i t t e l t werden. Die Untersuchung der Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern a n h a n d von Durchflußmessungen im L a b o r erfolgt j e d o c h nur unt e r unnatürlichen Gefällsverhältnissen und e n t h ä l t somit größere Ungenauigkeiten. Die B e r e c h n u n g des Durchlässigkeitsbeiwertes a n h a n d von K o r n g r ö ß e n - oder P o r e n g e h a l t s b e s t i m m u n g e n setzt E i c h u n t e r s u c h u n g e n durch Feld- oder L a b o r v e r s u c h e voraus. Die fehlerä r m s t e E r m i t t l u n g des Durchlässigkeitsbeiwertes von Lockergesteinsgrundwasserleitern ist a n h a n d von Feldversuchen möglich, die unter natürlichen Bedingungen und bei B e a c h t u n g aller die B e r e c h n u n g beeinflussenden F a k t o r e n durchgeführt werden. E i n Minimum an Untersuchungsaufwand bei E r reichung einer optimalen Genauigkeit ist bei einem Spezialpumpversuch gegeben, der sich aus einem zentral gelegenen Versuchsbrunnen und aus j e zwei zu beiden Seiten senkrecht zur Grundwasserströmungsrichtung angeordneten Grundwasserbeobachtungsbrunnen zus a m m e n s e t z t . Die theoretischen Grundlagen dieses Versuchssystems wurden bereits im Artikel des Verf. „Geologisch-hydraulische B e t r a c h t u n g der W a s s e r durchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern" (Zeitschrift für angewandte Geologie, B a n d 8, H e f t 5, Mai 1962) dargelegt. D a n a c h erfolgt die B e r e c h n u n g aus den durch Feldversuch e r m i t t e l t e n W e r t e n eines B e harrungszustandes nach den Gleichungen: F ü r Lockergesteinsgrundwasserleiter m i t gespanntem Grundwasserspiegel: ' ) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 5. 3 . 1 9 6 4

(2)

2 • 7i • x • m • I v

kf =

mit

Q

(3)

2 • jt • x • H • I '

In

freiem

(4) x.

= Abstand zwischen Versuchsbrunnen und innerem Beobachtungsbrunnen in m x 2 = Abstand zwischen Versuchsbrunnen und äußerem Beobachtungsbrunnen in m m = Mächtigkeit des gespannten Lockergesteinsgrundwasserleiters zwischen den Beobachtungsbrunnen in m H = Mächtigkeit des grundwassererfüllten ungespannten Lockergesteinsgrundwasserleiters zwischen den Beobachtungsbrunnen in m

IT

Ii

=

(5)

=

s

l-

S 2)

S1

+ 3g)

2- H

(6)

Sj, s 2 = Absenkungen des Grundwasserspiegels in den Beobachtungsbrunnen in m Die B e r e c h n u n g ist für die beiden B e o b a c h t u n g s brunnenpaare getrennt durchzuführen. D e r Mittelwert beider Berechnungsergebnisse stellt den E n d w e r t dar, der dem kf-Mittelwert des Grundwasserleiters im untersuchten A b s c h n i t t entspricht. E i n Vergleich m i t Durchlässigkeitsbeiwerten anderer B e r e i c h e ist nur auf der Basis des Durchlässigkeitsgrundwerts k10 möglich. Der Durchlässigkeitsgrundwert ist der Durchlässigkeitsbeiwert, auf destilliertes W a s s e r von 10°C bezogen. Die Veränderung der Durchlässigkeit m i t dem Grundwassergefälle ist im Gefällsbereich u n t e r 0 , 0 1 so gering, daß sie vernachlässigt werden k a n n . B e i einem normal mineralisierten Grundwasser ist die K o r r e k t u r bzw. U m r e c h n u n g nur hinsichtlich der T e m p e r a t u r notwendig. Diese U m r e c h n u n g erfolgt durch die Gleichung:

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 ZIESCHANG / Wasserdurchlässigkeit v o n Lockergesteinsgrundwasserleitem kjo = c

c

' kt

(?)

— U m r e c h n u n g s f a k t o r nach POISSEUILLE r =

M59 1 + 0,0337 • t + 0,00022 • t 2

1

;

kt — Durchlässigkeitsbeiwert, ermittelt bei t° C Wassertemper a t u r (Versuchstemperatur) t — V e r s u c h s t e m p e r a t u r in 0 C

Da ein Lockergesteinsgrundwasserleiter stets vielschichtig aufgebaut ist, kann in sehr vielen Fällen ein gekrümmter Verlauf der in einem Schnitt darzustellenden Potentiallinien des durch den Pumpversuch hervorgerufenen Grundwasserströmungsgeschehens vorhanden sein. Der zu untersuchende Lockergesteinsgrundwasserleiter ist daher an jedem der vier Beobachtungsbrunnenstandorte durch drei Beobachtungsbrunnen vertikal gleichmäßig verteilt zu besetzen. Ergibt die Auswertung einen gekrümmten Verlauf der Potentiallinien zwischen den Beobachtungsbrunnen, dann sind anstelle der Faktoren m bzw. H in den Gleichungen (2) bzw. (3) die Länge der Potentiallinie m' im Berechnungsabstand x vom Versuchsbrunnen bei gespanntem Grundwasser bzw. die Größe H', gebildet aus der Summe von Länge der Potentiallinie h' im Berechnungsabstand x vom Versuchsbrunnen und Mittel s m aus den Absenkungen Sj und s 2 , bei ungespanntem Grundwasser einzusetzen. Die Entfernungen zwischen den Beobachtungsbrunnen und dem Versuchsbrunnen sind nicht willkürlich festzulegen. Die Wahl des Abstands des äußeren Beobachtungsbrunnens wird durch den maximal zulässigen Abstand eingeschränkt. X

max = 0,1 • B

(9)

B — E n t n a h m e b r e i t e beim P u m p v e r s u c h in m

E s ist also notwendig, den mittleren Durchlässigkeitsbeiwert vor der Einrichtung des Feldversuchs anhand der Korngrößensummenkurve angenähert zu berechnen, die beabsichtigte Fördermenge bei dem in Rechnung zu stellenden Beharrungszustand vorzugeben und das natürliche Grundwassergefälle zu messen, damit die Entnahmebreite B aus der linearen Durchflußgleichung (1) bzw. x m a x aus Gleichung (9) errechnet werden kann. Eine genaue rechnerische Bestimmung des Mindestabstands x m j n zwischen dem inneren Beobachtungsbrunnen und dem Versuchsbrunnen ist für praktische Belange nicht durchführbar, da dieser Wert in erster Linie vom Aufbau des Grundwasserleiters in der Nähe des Versuchsbrunnens abhängig ist und dabei besonders Extremwerte der Durchlässigkeit, wie Kieslagen, großen Einfluß haben können. Der Abstand x m l n wird in den weitaus meisten Fällen mit 10 m als ausreichend zu betrachten sein; er kann bei homogenem Schichtenaufbau auch weniger als 10 m und bei extrem heterogenem Schichtenaufbau mehr als 10 m betragen. Zu beachten ist, daß sich sowohl x m a x als auch x j mit zunehmender Förderleistung vergrößern. Eine Kontrolle des Gültigkeitsbereichs bezüglich x m ; n ist stets nach dem Strömungsbild unter Beachtung des kritischen Gefälles nach ZüNKER durchzuführen. m

n

Wie bereits gesagt wurde, sind die vier Beobachtungsbrunnen und der in der Mitte stehende Versuchsbrunnen annähernd auf einer geraden Linie senkrecht zur

365

Strömungsrichtung anzusetzen. Die beiden äußersten Beobachtungsbrunnenstandorte können eher etwas gegenstrom abweichen als umgekehrt. Vor Beginn des Versuchsaufbaus ist die Grundwasserfließrichtung für den Bereich des Feldversuchs möglichst genau zu ermitteln, damit die obengenannte Forderung über die Anordnung der Beobachtungsbrunnenreihe zur Grundwasserfließrichtung eingehalten wird. Eine Verdrehung der Beobachtungsbrunnenreihe um mehr als 20° ist für das beschriebene Verfahren unzulässig, da dann größere unkontrollierbare Fehler entstehen (s. Abb. 1). Die fehlerhafte Zunahme der kf-Werte ist nicht nur von der Lage der Beobachtungsbrunnenreihe zur Fließrichtung, sondern auch vom Grundwassergefälle, von der Fördermenge und von der Durchlässigkeit selbst abhängig. Tritt bei einer zulässigen Drehung (also bis max. 20°) eine Differenz der auf NN bezogenen Grundwasserspiegelruhelagen von mehr als 2 cm (Meßgenauigkeit bei Brunnenpfeifen usw. ^ 1 cm!) zwischen den beiden äußeren Beobachtungsbrunnen auf, dann wird die Verdrehung offensichtlich und muß rechnerisch berücksichtigt werden; und zwar sind in Gleichung (5) zur Bestimmung von I x anstelle der Absenkungen des Grundwasserspiegels Sj und s 2 in den Beobachtungsbrunnen die entsprechenden NNLagen dieser abgesenkten Wasserspiegel einzusetzen. Werden alle obengenannten Faktoren berücksichtigt und wird der Spezialpumpversuch danach angesetzt, durchgeführt und ausgewertet, dann erfolgt die Bestimmung des kf-Wertes mit einer Genauigkeit unter ± 10%. Diese Genauigkeit ist auf Grund der Versuchsbedingungen nicht mehr zu steigern und reicht für alle praktischen Belange vollkommen aus. Da die Spezialpumpversuche zur Bestimmung der Durchlässigkeit jedoch sehr teuer sind, wird man bestrebt sein, sie durch billigere abgeleitete Methoden zumindest für bestimmte Bereiche zu ersetzen. Ein vollwertiger E r s a t z kann jedoch nur dann vorliegen, wenn die Bestimmung der Durchlässigkeit mit gleicher Genauigkeit erfolgt. Seit jeher boten sich die Ergebnisse der wenig kostspielig durchzuführenden Korngrößenanalysen für eine empirische Bestimmung der Durchlässigkeit von Grundwasserleitern an. Das ist auch heute noch so, zumal die Ergebnisse der Korngrößenanalysen auch für den Brunnenausbau benötigt werden und in jedem Fall durchgeführt werden müssen. Nach den bisherigen praktischen Erfahrungen und theoretischen Grundlagen geht die Bestimmung der Durchlässigkeit nach der Korngrößensummenkurve davon aus, daß sich der kWert mit zunehmendem Durchmesser der wirksamen Korngröße und mit abnehmendem Ungleichförmigkeitsgrad vergrößert. Dabei hat sich die empirische Formel ( n a c h HAZEN)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 ( 1 9 6 4 ) Heft 7

366

ZIESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern k = c • di» (k in m/s; d 1 0 in mm)

(10)

speziell für den wichtigen Bereich d 1 0 = 0,1 — 0,5 mm in der Praxis so gut bewährt, daß sie immer wieder Anwendung gefunden hat. Ein Grund dafür war allerdings auch die bisher wenig wissenschaftlich fundierte Durchführung von kj-Wert-Feldversuchen, so daß die dabei entstandenen Fehler häufig mehr als 5 0 % betrugen, während nach der siebanalytischen Bestimmung besonders für den wenig ungleichförmigen Bereich meistenteils Fehler von weit unter 5 0 % auftraten. E s ist jedoch notwendig, die k-Wert-Bestimmung nach siebanalytischen Ergebnissen in ihrer Genauigkeit noch zu steigern, damit sie als weitaus billigere Methode anstelle von Feldversuchen Verwendung finden kann. Ausschlaggebend für die recht genaue k-WertBestimmung nach obengenannter Formel ist die Wahl des variablen Beiwertes c, der mit zunehmendem Ungleichförmigkeitsgrad kleiner wird. In der sowjetischen Literatur (s. z. B . SKÄBAIXANÖWITSCH 1954) wurde der von dem Amerikaner HÄZEN für den Bereich des Ungleichförmigkeitsgrades zwischen 1 — 5 vorgesehene konstante W e r t c = 0,0116 dahingehend variabel gestaltet, daß für U = 1 -

3

c = 0,0139 und für

U = 3 -

5

c =

0,0116

benutzt wurde. Diese aus der Praxis entwickelte Verbesserung der Berechnung berücksichtigt jedoch auch noch nicht das sich kontinuierlich verändernde Verhältnis zwischen U und c. Der Ungleichförmigkeitsgrad als bekannte Ausgangsgröße beeinflußt die Größe des Porenvolumens bzw. die für den k - W e r t wichtige Größe der Durchflußfläche eines porösen Mediums. In Abb. 2 wurde die Beziehung zwischen dem Ungleichförmigkeitsgrad U = d60/d10 und der Durchflußfläche FXJ graphisch dargestellt. Die Durchflußfläche wurde bei U = 1, also im Einkornsystem, mit F u — 1 angesetzt. Der empirisch bestimmte Kurvenverlauf ist als zusammengesetzt zu betrachten, da sich die Ausgangselemente genetisch bedingt mit U verändern. Die Konstruktion der graphischen Darstellung mußte auf den nachfolgend beschriebenen Eichpumpversuch bezogen werden. Die mittlere Korngröße des durch den Eichpumpversuch untersuchten Grundwasserleiters liegt im Mittelsandbereich nahe an der Grenze zum Grobsand. E i n entsprechendes, nahe dem Einkornsystem liegendes Sandgemisch (U = ca. 1,3) besitzt ein unter natürlichen Ablagerungsverhältnissen gebildetes Porenvolumen p von ca. 3 8 % im Mittel, während bei einem korngrößenordnungsmäßig gleichen heterogenen (U = ca. 10) Gemisch p etwa 2 9 % beträgt bzw. bei einem extrem heterogenen Gemisch an ' 2 5 % heranreicht. Diese Differenz spiegelt generell den natürlichen Schwankungsbereich des Porenvolumens in Sanden und Kiessanden wider. Im übrigen ergibt sich der Kurvenverlauf der Beziehung zwischen FXJ und U auf Grund der Mischungsmöglichkeiten bei unterschiedlichem Ungleichförmigkeitsgrad ; und zwar wächst mit zunehmendem U die Mischungsmöglichkeit, d. h. die Möglichkeit der Einlagerung kleiner Körner zwischen größere, die eine Porenvolumenverkleinerung hervorruft.

0,9

OS

?6

Die Abhängigkeit zwischen Körnform und Korngröße, die gleichfalls auf das Porenvolumen Einfluß nimmt, bedarf keiner zusätzlichen Berücksichtigung, da die in Abb. 2 gezeigte Kurve den Parameter des am häufigsten anzutreffenden Kornformbilds (Mittelwert) widerspiegelt und in den im folgenden noch festzulegenden Anwendungsbereichen eine Veränderung des Kornformbilds Schwankungen aufweist, die eine nur schwer erfaßbare Veränderung des k-Wertes von maximal wenigen Prozenten zur Folge haben können. a[5 Fu (Alle in diesem Artikel

^jj 2

angeführten Berechnungen der Durchlässigkeit beziehen sich auf die parallel zur Schichtung stattfindende Grundwasserströmung, die in der Natur und bei der Nutzung von Lockergesteinsgrundwasserleitern die dominierende Rolle spielt.) Da nun die in Abhängigkeit von U aufgestellte Veränderlichkeit der Durchflußfläche F u einer direkt proportionalen Veränderlichkeit des Durchflusses Q bzw. des Durchlässigkeitsbeiwerts k bei sonst gleichen Bedingungen entspricht, kann der W e r t c durch F u unmittelbar ersetzt werden. Entscheidend ist dabei nur die genaue Festlegung des konstanten Ausgangswertes c 0 bei F u = 1. Mit Hilfe eines nach den zu Anfang genannten Gesetzmäßigkeiten aufgebauten und peinlich genau durchgeführten Feldversuchs bzw. eines dadurch ermittelten Durchlässigkeitsbeiwerts und der entsprechenden siebanalytischen Untersuchungen läßt sich der konstante W e r t c 0 bestimmen: Mo(PV)

= c n • FU(m) ' dio(m) Mo(PV)

?U(m)- dio(m)

(11)

(12)

Dieser Versuch wurde südlich von Berlin im jungquartären Talsandgebiet westlich des Rangsdorfer Sees bei Jühnsdorf angesetzt. Oberflächig stehen holozäne Moorerdebildungen (ca. 0,5 m) auf meist feinsandigem bis schluffig-humosem Untergrund (bis 1—2 m u. Gel.) an. Darunter lagern bis ca. 7 , 5 — 9 m u. Gel. Talsande der Weichsel-Kaltzeit: vorwiegend Mittelsand, der von oben nach unten grobkörniger wird und in gleicher Richtung zunehmende Kiesanteile aufweist; an der Basis befindet sich zum Teil ein mitunter über 1 in mächtiger Geröllhorizont. E r lagert unmittelbar über 7 — 1 5 m mächtigem Geschiebemergel der Saale-Kaltzeit. Die Geschiebemergelbasis wurde zwischen 15 und 22 m u. Gel; angetroffen. Darunter befindet sich ein cä. 1 7 , 5 — 2 2 m mächtiger Grundwässerleiter, der sich aus

ZIESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von L o c k e r g e s t e i n s g r u n d w a s s e r l e i t e m

Zeitschrift tiir angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heit 7 367

Tabelle 1. Absenkungsbeträge (s in cm) während der Beharrungszustände Zeit

12. 12. 62, 13.00 Mittelwerte 13. 12. 62. 12.00 Mittelwerte 1 4 . 1 2 . 62, 11.00 Mittelwerte

3/62

2/62

1/62

0

m

u

0

m

215

47

48

30

287

67

68

45

306

54

46 47 66 67 54 54

54

39

31 29,3 47 46,3 39 39,3

saalekaltzeitlichen Vorstoßsanden und im Liegenden aus kalkfreien S a n d e n der Holstein-Warmzeit zusammensetzt. Kies- und Tonschlufflagen treten ausgesprochen selten auf. Im allgemeinen nehmen die Korngrößen v o n oben nach unten ab. D a s Liegende dieses Grundwasserleiters wird von Tonschluff der Holstein-Warmzeit gebildet. Die zur Berechnung heranzuziehenden Grundwasserleitermächtigkeiten m ergeben folgende Einzel- und Mittelwerte: Bohrung

m (in m)

1/62

17,5 19.0 18,3

2/62

3/62 4/62 5/62 '

22,0

18.1

Wertepaar

m (in m)

2/62-3/62 4/62-5/62

18/7 20,0

Aus A b b . 3, dem Schnitt durch die Versuchsanordnung, können die E i n b a u d a t e n entnommen werden. Zur Untersuchung gelangte der relativ gleichmäßig a u f g e b a u t e Hauptgrundwasserleiter im Liegenden des Geschiebemergels. D a s Grundwasser bewegt sich dort im natürlichen Z u s t a n d von N W nach S E . Die Grundwasserbeobachtungsrohre wurden daher etwa auf einer N E — S W verlaufenden Geraden angeordnet. Die Abs t ä n d e betragen jeweils 20 m. Die Höhen der Rohroberkanten ( R O K ) wurden wie folgt eingemessen: Meßpunkt 1/62 2/62 3/62 4/62 5/62 6/62

4/62

37,154 37,249 37,187 37,113 37,301 37,192 37,085 37,248 37,139 37,054 37,218 37,831 37,032 37,155

A m E n d e des P u m p v e r s u c h s erfolgte eine Kontrollmessung der Höhen der Grundwasserbeobachtungsrohre. D a b e i konnten keine bei der P u m p v e r s u c h s a u s w e r t u n g zu berücksichtigenden Meßpunktveränderungen festgestellt werden. E s wurden lediglich Abweichungen von 3 m m im M a x i m u m und 1,5 m m i m Mittel festgestellt;

6/62

0

m

u

0

m

u

27

26

27

41

3

39

40

58

61

13

40

33

33

47

42 42 59 59,3 50 49

43

47

27 26,7 40 39,7 34 33,3

50

13

die Fehler bleiben weit unter der Versuchsgenauigkeit. Der Geschiebemergelhorizont wurde in allen Pegelbohrungen mit Tondickspülung aufgefüllt, so daß eine den Versuchsbedingungen entsprechende A b d i c h t u n g gewährleistet war. Aus den in T a b . 1 aufgezeigten Wasserspiegelabsenkungen ist ersichtlich, daß der obere Grundwasserleiter (s. Kontrollbohrung 6/62) durch den P u m p versuch beeinflußt wurde. Kontrollrechnungen haben jedoch ergeben, daß diese Beeinflussung nur als Fehler von 1 — 2 % in die Durchlässigkeitsberechnung eingeht und somit unberücksichtigt bleiben kann. I n s g e s a m t wurden während des Versuchs drei Beharrungszustände gefahren. Die A b s e n k u n g s b e t r ä g e sind aus der Tabelle 1 ersichtlich; sie beziehen sich auf den a m 11. 12. 62, 13.00 Uhr, gemessenen mittleren Ruhewasserspiegel von 36,85 m N N . Die Abweichungen zu dieser Horizontalen lagen unter 1 cm, so daß die Beobachtungsbrunnenreihe genau senkrecht zur Grundwasserfließrichtung angeordnet war. Die Wassermengenmessung ergab folgende W e r t e : Beharrungszustand am 12. 12. 62, 13.00 „ 13.12.62,12.00 „ 14. 12. 62, 11.00

Q = 11,5 1/s Q = 14,9 1/s Q = 10,9 1/s

Die T e m p e r a t u r des Grundwassers wurde mehrmals während des P u m p v e r s u c h s gemessen; sie b e t r u g k o n s t a n t 9 , 2 ° C . Der Chemismus des geförderten Grundwassers ist ohne Besonderheiten, die Mineralisation ist gering, der Gasgehalt verschwindend gering. Die Durchlässigkeit ergab einen Mittelwert v o n k

R O K in m ü. NN 0 m u 0 m u 0 m u 0 m u

5/62

u

io(PV) = 0,000421 m/s

Der m a x i m a l e Unterschied zwischen größter und kleinster gemessener Durchlässigkeit bei den einzelnen Beharrungszuständen betrug nur ca. 6 % . Durch Ein4/62

5/62

1/62

6/62

2/62

3/62 '37,0 m NN

Tl

11 I I II I I

II ITTTTTTTTTTI

Abb. 3. Schnitt durch die Versuchsanordnung, such Jühnsdorf

Pumpver-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 368

ZlESCHANG / W a s s e r d u r c h l ä s s i g k e i t von L o c k e r g e s t e i n s g r u n d w a s s e r l e i t e r n

Dabei bedeuten:

k 10( S) — (entsprechend T G L 0 — 4 0 4 9 ) D u r c h l ä s s i g k e i t s g r u n d w e r t — D u r c h l ä s s i g k e i t s b e i w e r t in m/s, auf destilliertes W a s s e r von 1 0 ° C bezogen. (S) soll darauf hinweisen, d a ß der D u r c h l ä s s i g k e i t s g r u n d w e r t n a c h o. g. F o r m e l aus der S i e b a n a l y s e einer grundwasserleitenden S c h i c h t e r r e c h n e t w u r d e ; cu — ein n a c h A b b . 4 von U a b h ä n g i g e r F a k t o r ; Fd — ein n a c h A b b . 5 von d a b h ä n g i g e r F a k t o r ; d10 — K o r n g r ö ß e in m m bei 10 G e w i c h t s p r o z e n t der K o r n -

"65 (mm) W 5

größensummenkurve; — Ungleichförmigkeitsgrad, d 6 0 geteilt durch d 1 0 .

7

U

0.5

Mit Hilfe dieser Formel kann der k 1 0 -Wert mit der Genauigkeit eines exakt durchgeführten kf-Feldversuchs wesentlich billiger allein auf der Grundlage der siebanalytischen Ergebnisse ermittelt werden. Die Grenzen des Anwendungsbereichs der entwickelten empirischen Formel werden durch die Möglichkeiten einer noch ausreichend genauen Probengewinnung beim Bohrvorgang bestimmt; und zwar muß festgehalten werden, daß bei größeren Kiesanteilen und höherem Ungleichförmigkeitsgrad keine brauchbaren Mischproben mehr aus dem Grundwasserleiter gewonnen werden können (genetische Ursachen). Im feinkörnigen Bereich setzt der TonschlufTgehalt Grenzen.

0.2 0.1

Abb. 4. Verhältnis in m m und der

zwischen dem Durchflußfläche 0,55 mm)

Korndurchmesser F d ( F d = 1 bei d6,

setzen dieses Durchlässigkeitsbeiwerts in Gleichung (12) erhält man c 0 : 0,000421 =

0 , 8 9 2 . 0,0352

„„JO, =

°'°

1 3 4

Die W e r t e Fu(m) = 0,892 und df 0 ( m ) = 0,0352 sind die dem Feldversuchswert k 1 0 ( pv) entsprechenden Mittelwerte aus den siebanalytischen Ergebnissen der in Frage kommenden Bohrungen 2/62—5/62. Man könnte nun schon den k, n -Wert mit Hilfe der empirischen Formel k io

=

E s muß also festgelegt werden, daß die obengenannte empirische k-Wert-Bestimmung generell nur für grundwasserleitende Sande und Kiessande ohne wesentlichen Schiuffgehalt (unter 1 % ) im Bereich d 10 = 0,1 — 0,4 mm und U = 1 — 25 Anwendung finden kann.

F u • dr,

(13)

und unter Verwendung der graphischen Darstellung in Abb. 2 recht genau bestimmen. E s muß jedoch noch beachtet werden, daß das Porenvolumen auch mit zunehmender Korngröße eine abnehmende Tendenz aufweist; und zwar haben natürliche Korngemische, die nahe dem Einkornsystem liegen, im Feinsandbereich ein Porenvolumen von 4 0 — 4 2 % und im Mittelkiesbereich ein solches von 3 6 % . Das hat seine Ursachen in einer Auflockerung der Kornpackung bei abnehmender Korngröße. Dieser Fehler kann berücksichtigt werden, indem d w entsprechend variabel gestaltet wird oder besser noch ein von der mittleren Korngröße d m variabler Beiwert zugefügt wird. Dieser Beiwert Fa, wiederum abhängig von der Durchflußflächenveränderung, ist aus Abb. 4 ersichtlich; sie zeigt das Verhältnis zwischen d e o und Fd, wobei mit Fd = 1 diejenige Durchflußfläche zur Darstellung gelangt, die beim ausgewerteten Feldversuch als Mittelwert maßangebend ist. Der mittlere Korndurchmesser kann aus praktischen Gründen ohne Bedenken gleich d 6 0 gesetzt werden, da nur bei großem U ein Fehler von maximal ca. 2 % entsteht. Wenn noch die beiden Faktoren c 0 und Fu zu cu zusammengefaßt werden (s. Abb. 5), dann kann folgende neue empirische Formel zur Berechnung der Durchlässigkeit benutzt werden: k 1 0 ( s ) = cu • Fa • di0 (k in m/s; d in mm)

(14)

u 25 u

C

U

30

0,0035

to

0,00&i

50

0,0083

20-

15

10-

A b b . 5. V e r h ä l t n i s zwischen U und c u

ZIESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern 32a/63

32c/63

Abb. 6. k f -Versuch

Br.

33 b/63

bei Eisenhüttenstadt 1963)

33c/63

(nach MEINEBT

F ü r die E i n h a l t u n g der der B e r e c h n u n g zugrunde gelegten Fehlergrenzen ist folgende P r o b e n a h m e vorzusehen: Grundwasserleitende Schichten sind nach jedem Schichtenwechsel, mindestens jedoch alle 2 m, in Eimergröße auszulegen. Diesen Proben sind kleinere Einzelproben (Mischproben von 500 g und mehr je nach Größe von d und U) für die Siebanalyse sorgfältig zu entnehmen; dabei ist die durch den Auskippvorgang möglicherweise erfolgte randliche Entmischung zu beachten. Die Siebanalyse h a t so zu erfolgen, daß eine genaue K o n s t r u k t i o n der K o r n g r ö ß e n s u m m e n k u r v e möglich ist. Die B e r e c h n u n g der Durchlässigkeitsgrundwerte ist für die einzelnen B o h r u n g e n zweckmäßigerweise mittels Tab. 2 durchzuführen: Tabelle 2 Spalte 1 2 3 4 5

Tiefe der Schicht, von — bis m u. Gel. Mächtigkeit der Schicht in m dio in mm d 80 in mm U

6 c„

7 8 9

Fd d ä in mm 2 liiD(S)

Die K o r n d u r c h m e s s e r d 1 0 bzw. dG0 sind sorgfältig und m i t größter Genauigkeit aus der K o r n g r ö ß e n s u m m e n k u r v e zu ermitteln. Die B e r e c h n u n g der m i t t l e r e n Durchlässigkeit eines Grundwasserleiters ist nach folgender Gleichung vorzunehmen : ,

k io(m)

=

k10(1) • m t + k10(2) • m2 + . . . k10(n) • mn ; 1 (J- 0 ) m j + m 2 . . . - ) - m„

F ü r die B e r e c h n u n g des mittleren Durchlässigkeitsgrundwerts k 1 0 ( m ) eines Grundwasserleiters k ö n n e n auch Einzelwerte aus S c h i c h t e n m i t U größer als 2 5 bei d 1 0 = 0 , 1 — 0 , 6 m m und m i t U kleiner als 2 5 bei d 1 0 = 0 , 4 — 0 , 6 m m verwendet werden, wenn diese S c h i c h t e n i n s g e s a m t weniger als 2 0 % der G e s a m t m ä c h t i g k e i t des betreffenden Grundwasserleiters ausm a c h e n . Der W e r t k 1 0 ( m ) gilt nur als Mittelwert für den u n m i t t e l b a r e n S t a n d o r t der B o h r u n g . B e i einer Durchflußberechnung sind entsprechend der zu fordernden Genauigkeit mehrere für das Berechnungsprofil gültige k 1 0 ( m ) - W e r t e zu verwenden. Die Genauigkeit der k 10 (g)- bzw. der k 1 0 ( m ) - W e r t e k a n n für den B e r e i c h d 1 0 = 0 , 1 — 0 , 3 m m m i t ^ 1 0 % a n g e n o m m e n werden; sie steigt m i t zunehmender K o r n größe d 1 0 über ± 1 0 % .

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7 369

S ä m t l i c h e für Durchflußberechnungen zur Verwendung gelangenden Durchlässigkeitsgrundwerte sind auf die jeweils zutreffenden Grundwassertemperaturen umzurechnen. Alle Grundwasserleiter, die die bisher genannten Bedingungen für eine k m - W e r t - B e s t i m m u n g nicht erfüllen und grobkörniger sind, müssen zwecks E r m i t t lung des Durchlässigkeitsbeiwerts kf durch Feldversuche getestet werden. Der k f - W e r t ist als Mittelwert des untersuchten Grundwasserleiters für den B e r e i c h des Versuchsgeländes gültig. Seine Genauigkeit k a n n bei fehlerloser Versuchsdurchführung m i t i 1 0 % angenommen werden. B e i E r k u n d u n g s a r b e i t e n zur Wasserversorgung von E i s e n h ü t t e n s t a d t wurde v o m V E B Geologische E r kundung Nord E n d e 1 9 6 3 ein k r Feldversuch gefahren, der als Kontrollversuch gewertet werden k a n n . A b b . 6 zeigt einen Querschnitt durch die Versuchsanordnung. Zur U n t e r s u c h u n g stand ein ungespannter Grundwasserleiter. Die T a b . 3 zeigt die wichtigsten B e r e c h n u n g s grundwerte : Tabelle 3 Nr. Ruhewasserspiegel (m NN) (Mittel) Absenkung (m) Abgesenkter Wasserspiegel (m NN) Abstand vom Versuchsbrunnen (m) H(m)

32a/63

32 c/63

34,893 0,350

34,903 0,527

34,923 0,507

34,973 0,293

34,543

34,376

34,416

34,680

25,5 14,2

11,8 14,2

13,7 14,5

35,2 15,0

33b/63

33 c/63

Die zugehörige Förderleistung b e t r ä g t 14 1/s und die W a s s e r t e m p e r a t u r 9 , 8 °C. B e i der k ( - W e r t - B e r e c h n u n g m u ß t e beim B e o b a c h t u n g s b r u n n e n p a a r 3 2 a / 6 3 — 3 2 c / 6 3 die Potentiallinienverlängerung berücksichtigt werden. Da zwischen den B e o b a c h t u n g s b r u n n e n 33c/63 und 32a/63 eine R u h e wasserspiegeldifferenz von 0 , 0 8 m b e o b a c h t e t wurde, also eine Verdrehung der B e o b a c h t u n g s b r u n n e n r e i h e vorhanden war, m u ß t e das zur B e r e c h n u n g benötigte Grundwassergefälle n a c h der o b e n g e n a n n t e n Sonderregelung b e s t i m m t werden. E s wurden folgende Durchlässigkeiten e r m i t t e l t . 32a/63 - 32c/63: k 10(PV) = 0,000695 m/s k 10(s) = 0,00069 m/s 33b/63 - 33 c/63: k 10(PV) = 0,000555 m/s k 10(8) = 0,00061 m/s Der k 1 0 (pv)-Wert h a t also einen F e h l e r von ca. — 9 % bzw. v o n ca. + 1 % ; das ist beim Vergleich der Mittelwerte : k 10(PV) = 0,000625 m/s kio = 0,00065 m/s ein Fehler von ca. — 4 % . Die angegebene Genauigkeit des neuen empirischen Berechnungsverfahrens h a t sich schon durch diesen groben Vergleich b e s t ä t i g t . B e i genauer B e t r a c h t u n g befindet sich die gesamte B e o b a c h t u n g s b r u n n e n r e i h e , summarisch gesehen, bereits außerhalb des zulässigen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

370

HANNEMANN / Quartär i n O s t b r a n d e n b u r g

Verdrehungsbereichs; der Verdrehung:

und zwar beträgt der Winkel

sin a =

•

^33c—32a -

,,e> (lo)

In

In — natürliches Grundwassergefälle am Versuchsstandort 0,00132 = 0,44 0,003 « ca. 26°

Daß der Fehler trotzdem noch unter 10% liegt, ist dadurch begründet, daß im Bereich der Beobachtungsbrunnenreihe eine Veränderung der natürlichen Grundwasserbewegungsrichtung vorhanden ist, die durch die unterschiedlichen natürlichen Gefällsverhältnisse bei den beiden Beobachtungsbrunnenpaaren sichtbar wird. Bei der getrennten kf-Wert-Ermittlung ist dies zu berücksichtigen; und zwar sind das Beobachtungsbrunnenpaar 33b/62—33c/63 hinsichtlich einer mathematischen Auswertung um ca. 50° stromaufwärts und das Paar 32c/63—32a/63 um ca. 14° stromabwärts verdreht. Daraus ist eindeutig ersichtlich, daß der Fehler mit zunehmender Verdrehung größer wird; und zwar ist zu beobachten, daß der Fehler bei Verdrehung stromabwärts negativ und stromaufwärts positiv wird. Die absolute Größe des Fehlers ist variabel, da mehrere Faktoren einwirken. Der obengenannte Versuch ist also, strenggenommen, nicht mehr im zulässigen Bereich angesetzt worden. Es ist jedoch erkennbar, daß die auftretenden Fehler der Theorie entsprechen und somit die Differenz zwischen k10(pv> u n ( l k10(g) weit unter 4% liegt.

d 6 0 , d 1 0 u n d U a b h ä n g i g e n F a k t o r e n cu u n d Fa k ö n n e n graphisch b e s t i m m t werden. Die Aufstellung der Formel basiert auf einem Eichfeldversuch u n d w u r d e d u r c h einen Kontrollfeldversuch bestätigt.

Pe3ioMe O r a T t H 3aHHMaeTc« yjiymiieiiiieM H jrnemeBJieimeM pacneTOB BOSOIipOHHIjaeMOCTH BOnOHOCHblX T0pH30HT0B B pbixJiHx nopoRax. fljiH HHTepBana d 1 0 = 0,1 —0,4 MM h «JIH cTeneHH He0AH0p0ji;H0CTH U = 1 — 2 5 , a TaK?«e npH conepmaimH IILIJIH HJIH-Hte TJIHHBI MeHtme I npoiieirra, onpeaeneHHe BORonpoHimaeMocTH MOJKHO npoBecTH no HOBOFT 9MnnpHqecKO0; ( f o p M y j i e

kio(S) = c u • Fa • djo c TOHHOCTbM i 1 0 % (npmeM K B M/ceK., d B MM). OaKTOpBI Cu H F(l, 3aBHCHIHHe OT HCXOHHblX BeJIHHHII d6oi d10 H U , MOHiHO onpeAejiHTb rpa = cu • Fa • di 0 (k in m / s ; d in mm) eine D u r c h l ä s s i g k e i t s b e s t i m m u n g m i t einer Genauigkeit v o n ± 1 0 % d u r c h g e f ü h r t w e r d e n . Die v o n den Ausgangsgrößen

SCHNEIDER-TRUELSEN, O.: Die Wassererschließung. — Essen 1952. SKABALLANO WITSCH, I. A.: Hydrogeologische Berechnungen über die Dynamik des unterirdischen Wassers. — Moskau 1954. SNARSKIJ, A. N.: Geologische und physikalische Grundlagen der Erdölund Brdgasspeichergesteine. — Freiberg 1963. ZIESCHANG, J . : Zur zulässigen Höchstbelastung eines Brunnens. — Z. angew. Geol., 7, H. 11, S. 580-582, 1961. — Geologisch-hydraulische Betrachtung der Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern. — Z. angew. Geol., 8, H. 5, 226—233, 1962. — Abschlußbericht über die Ergebnisse eines Feldversuches bei Jühnsdorf zur Ermittlung der Wasserdurchlässigkeit mit optimaler Genauigkeit und Schaffung einer verbesserten empirischen Berechnungsform. — Unveröff., Berlin 1963.

Quartärbasis und älteres Quartär in Ostbrandenburg Ihre Bedeutung für die angewandte Geologie1) MARTIN HANNEMANN, B e r l i n

(Mitteilung Nr. 174 aus d e m V E B Geologische E r k u n d u n g Süd, Freiberg, Arbeitsstelle Berlin)

Vorbemerkungen Im norddeutschen Flachland und in den benachbarten Vereisungsgebieten sind infolge exogener Einwirkungen während des Pleistozäns Teile der tertiären Ablagerungen abgetragen worden. Die Lage der Quartärbasis und die pleistozäne Schichtenfolge in Gebieten mit tiefreichend abgetragenem Tertiär sind für die Stratigraphie, die Paläogeographie und die glazigene Dynamik im älteren Quartär sowie für verschiedene Fachgebiete der angewandten Geologie von besonderer Bedeutung. l

) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 14. 3.1964

Das untersuchte Gebiet umfaßt einen großen Teil Ostbrandenburgs; den Raum von Wriezen im Norden bis Spremberg im Süden sowie von der Linie Strausberg— Lübben im Westen bis zur Oder bzw. Neiße im Osten. Art, Intensität und Verbreitung der pleistozänen Einwirkungen sind hier nur ungenügend erforscht. Aufbau und Entstehung der Ablagerungen in den „Auswaschungen", „Auswaschungsrinnen" oder „Ausräumungszonen" genannten, flözleeren Gebieten blieben weitgehend unklar. Rationelle Such- und Erkundungsarbeiten auf Braunkohle sowie ökonomische hydrogeologische Arbeiten sind jedoch nur möglich, wenn die Lage der Quartärbasis und der Aufbau des älteren

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heft 7

370

HANNEMANN / Quartär i n O s t b r a n d e n b u r g

Verdrehungsbereichs; der Verdrehung:

und zwar beträgt der Winkel

sin a =

•

^33c—32a -

,,e> (lo)

In

In — natürliches Grundwassergefälle am Versuchsstandort 0,00132 = 0,44 0,003 « ca. 26°

Daß der Fehler trotzdem noch unter 10% liegt, ist dadurch begründet, daß im Bereich der Beobachtungsbrunnenreihe eine Veränderung der natürlichen Grundwasserbewegungsrichtung vorhanden ist, die durch die unterschiedlichen natürlichen Gefällsverhältnisse bei den beiden Beobachtungsbrunnenpaaren sichtbar wird. Bei der getrennten kf-Wert-Ermittlung ist dies zu berücksichtigen; und zwar sind das Beobachtungsbrunnenpaar 33b/62—33c/63 hinsichtlich einer mathematischen Auswertung um ca. 50° stromaufwärts und das Paar 32c/63—32a/63 um ca. 14° stromabwärts verdreht. Daraus ist eindeutig ersichtlich, daß der Fehler mit zunehmender Verdrehung größer wird; und zwar ist zu beobachten, daß der Fehler bei Verdrehung stromabwärts negativ und stromaufwärts positiv wird. Die absolute Größe des Fehlers ist variabel, da mehrere Faktoren einwirken. Der obengenannte Versuch ist also, strenggenommen, nicht mehr im zulässigen Bereich angesetzt worden. Es ist jedoch erkennbar, daß die auftretenden Fehler der Theorie entsprechen und somit die Differenz zwischen k10(pv> u n ( l k10(g) weit unter 4% liegt.

d 6 0 , d 1 0 u n d U a b h ä n g i g e n F a k t o r e n cu u n d Fa k ö n n e n graphisch b e s t i m m t werden. Die Aufstellung der Formel basiert auf einem Eichfeldversuch u n d w u r d e d u r c h einen Kontrollfeldversuch bestätigt.

Pe3ioMe O r a T t H 3aHHMaeTc« yjiymiieiiiieM H jrnemeBJieimeM pacneTOB BOSOIipOHHIjaeMOCTH BOnOHOCHblX T0pH30HT0B B pbixJiHx nopoRax. fljiH HHTepBana d 1 0 = 0,1 —0,4 MM h «JIH cTeneHH He0AH0p0ji;H0CTH U = 1 — 2 5 , a TaK?«e npH conepmaimH IILIJIH HJIH-Hte TJIHHBI MeHtme I npoiieirra, onpeaeneHHe BORonpoHimaeMocTH MOJKHO npoBecTH no HOBOFT 9MnnpHqecKO0; ( f o p M y j i e

kio(S) = c u • Fa • djo c TOHHOCTbM i 1 0 % (npmeM K B M/ceK., d B MM). OaKTOpBI Cu H F(l, 3aBHCHIHHe OT HCXOHHblX BeJIHHHII d6oi d10 H U , MOHiHO onpeAejiHTb rpa = cu • Fa • di 0 (k in m / s ; d in mm) eine D u r c h l ä s s i g k e i t s b e s t i m m u n g m i t einer Genauigkeit v o n ± 1 0 % d u r c h g e f ü h r t w e r d e n . Die v o n den Ausgangsgrößen

SCHNEIDER-TRUELSEN, O.: Die Wassererschließung. — Essen 1952. SKABALLANO WITSCH, I. A.: Hydrogeologische Berechnungen über die Dynamik des unterirdischen Wassers. — Moskau 1954. SNARSKIJ, A. N.: Geologische und physikalische Grundlagen der Erdölund Brdgasspeichergesteine. — Freiberg 1963. ZIESCHANG, J . : Zur zulässigen Höchstbelastung eines Brunnens. — Z. angew. Geol., 7, H. 11, S. 580-582, 1961. — Geologisch-hydraulische Betrachtung der Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern. — Z. angew. Geol., 8, H. 5, 226—233, 1962. — Abschlußbericht über die Ergebnisse eines Feldversuches bei Jühnsdorf zur Ermittlung der Wasserdurchlässigkeit mit optimaler Genauigkeit und Schaffung einer verbesserten empirischen Berechnungsform. — Unveröff., Berlin 1963.

Quartärbasis und älteres Quartär in Ostbrandenburg Ihre Bedeutung für die angewandte Geologie1) MARTIN HANNEMANN, B e r l i n

(Mitteilung Nr. 174 aus d e m V E B Geologische E r k u n d u n g Süd, Freiberg, Arbeitsstelle Berlin)

Vorbemerkungen Im norddeutschen Flachland und in den benachbarten Vereisungsgebieten sind infolge exogener Einwirkungen während des Pleistozäns Teile der tertiären Ablagerungen abgetragen worden. Die Lage der Quartärbasis und die pleistozäne Schichtenfolge in Gebieten mit tiefreichend abgetragenem Tertiär sind für die Stratigraphie, die Paläogeographie und die glazigene Dynamik im älteren Quartär sowie für verschiedene Fachgebiete der angewandten Geologie von besonderer Bedeutung. l

) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 14. 3.1964

Das untersuchte Gebiet umfaßt einen großen Teil Ostbrandenburgs; den Raum von Wriezen im Norden bis Spremberg im Süden sowie von der Linie Strausberg— Lübben im Westen bis zur Oder bzw. Neiße im Osten. Art, Intensität und Verbreitung der pleistozänen Einwirkungen sind hier nur ungenügend erforscht. Aufbau und Entstehung der Ablagerungen in den „Auswaschungen", „Auswaschungsrinnen" oder „Ausräumungszonen" genannten, flözleeren Gebieten blieben weitgehend unklar. Rationelle Such- und Erkundungsarbeiten auf Braunkohle sowie ökonomische hydrogeologische Arbeiten sind jedoch nur möglich, wenn die Lage der Quartärbasis und der Aufbau des älteren

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heit 7

HANNEMA.KN / Quartär in Ostbrandenburg

371

Pleistozäns b e k a n n t sind. Mit der Vorlage einer Isob a t h e n k a r t e der Quartärbasis und der E r l ä u t e r u n g petrographischer, stratigraphischer und paläogeographischer Untersuchungsergebnisse soll ein B e i t r a g zur K l ä r u n g der Verhältnisse im älteren Q u a r t ä r des untersuchten Gebietes geleistet werden. Die Ausführungen h a b e n den C h a r a k t e r einer vorläufigen Mitteilung. E i n e detailliertere Darstellung ist in Arbeit.

Einleitung In den J a h r e n 1 9 5 9 und 1960 sind durch B o h r u n g e n in S ü d o s t b r a n d e n b u r g u n e r w a r t e t große Quartärm ä c h t i g k e i t e n b e k a n n t geworden. U b e r die gewonnenen neuen E r k e n n t n i s s e wurde von M. HANNEMANN & H . RADTKE (1961) erstmalig b e r i c h t e t . Inzwischen sind v o m ehemaligen Geologischen Dienst Mitte bzw. v o m V E B Geologische E r k u n d u n g Süd zahlreiche neue B o h r u n g e n auch in der weiteren U m g e b u n g des damals behandelten Gebietes gestoßen worden, deren E r g e b nisse weitere Schlußfolgerungen ermöglichen. Einige neue B o h r u n g e n auf Erdöl und E r d g a s k o n n t e n nach freundlicher Genehmigung durch den V E B Erdöl- und E r d g a s e r k u n d , Mittenwalde, zur quartär-geologischen A u s w e r t u n g m i t herangezogen werden. F ü r die K o n s t r u k t i o n der I s o b a t h e n k a r t e der Quartärbasis waren in erster Linie die auf der K a r t e angegebenen, größtenteils neueren B o h r u n g e n m a ß g e b e n d . D a n e b e n sind mehr als 8 0 0 0 Schichtenverzeichnisse, vorwiegend älterer B o h r u n g e n m i t unterschiedlicher Aussagekraft, zu R a t e gezogen worden. Da sie sehr unregelmäßig verteilt und die T e u f e n wie die Qualität der geologischen B e a r b e i t u n g n i c h t i m m e r ausreichend sind, müssen die A n g a b e n in Teilgebieten unsicher bleiben. Die Isobathen zwischen den B o h r u n g e n können vor allem in nördlichen Teilgebieten n i c h t frei von subj e k t i v e n Einflüssen e r m i t t e l t werden. F o r m und Größe der q u a r t ä r e n Hohlformen sind n i c h t überall durch B o h r u n g e n belegt. In solchen Fällen sind die I s o b a t h e n unter B e r ü c k s i c h t i g u n g der im folgenden begründeten D e u t u n g der E n t s t e h u n g der Hohlformen konstruiert worden. T r o t z dieser Unsicherheiten stellt die vorliegende K a r t e gegenüber der ersten, bei dem damaligen K e n n t n i s s t a n d sehr l ü c k e n h a f t e n Darstellung durch E . BEBGMANN (1955) einen F o r t s c h r i t t dar.

Lage der Quartärbasis Zu den wichtigsten Ergebnissen neuer B o h r u n g e n zählt der Nachweis weit v e r b r e i t e t e r q u a r t ä r e r Ablagerungen tief unter Normalnull. E x t r e m e Tiefenlagen der Quartärbasis e r b r a c h t e n folgende B o h r u n g e n : Bohrung

Mbl.

m NN

SF 60 (Lauschütz) Müncheberg 1 Grunow 2 I X / 6 1 (Pillgram) X I / 6 2 (Lietzen) X V / 6 1 (Müllrose)

3953 3450 3852 3652 3552 3752

-

238,0 204,8 193,5 175,8 162,6 162,2

Die a m E n d e des Pliozäns vorhandene Oberfläche der t e r t i ä r e n Ablagerungen, die bei glazigen ungestörten Verhältnissen in O s t b r a n d e n b u r g heute durchweg

höher als J ; 0 m NN, in S ü d o s t b r a n d e n b u r g sogar höher als + 5 0 m NN und weiter im Süden höher als + 1 0 0 m NN liegen m ü ß t e , ist wohl an keiner Stelle erhalten. Im untersuchten G e b i e t reicht das Q u a r t ä r größtenteils tiefer als — 5 0 m NN. Die Sedimente des T e r t i ä r s sind in verschiedenen, m a n c h m a l nur schmalen Zonen der A b t r a g u n g völlig zum Opfer gefallen. Das V o r k o m m e n von sehr m ä c h t i g e n tertiären Schollen l ä ß t v e r m u t e n , daß die Quartärbasis örtlich noch tiefer liegt, als in der K a r t e angegeben. An den B a s e n der oft söhlig lagernden Schollen wurde n i c h t i m m e r pleistozänes Material erbohrt. Die hiermit verknüpfte P r o b l e m a t i k soll in einer in Vorbereitung befindlichen P u b l i k a t i o n von H. AHBENS, M. HANNEMANN & D. LOTSCH im einzelnen erörtert werden. Die tiefen q u a r t ä r e n Hohlformen sind n i c h t regellos angeordnet. Von örtlichen Abweichungen abgesehen, scharen sich die R i c h t u n g e n der L ä n g s e r s t r e c k u n g e n um zwei M a x i m a : i 3 0 ° und i 90°. Die L a g e der Hohlformen und ihre Anordnung zeigen weder zur heutigen Morphologie des Gebietes noch zur prätertiären Oberfläche irgendwelche Beziehungen. E i n e t e k t o n i s c h e oder halokinetische E n t s t e h u n g k o m m t daher in Ostbrandenburg n i c h t in F r a g e . Das schließt n i c h t aus, daß in einigen Fällen (möglicherweise z. B . in B o h r u n g S F 60, L a u s c h ü t z ) halokinetische Bewegungen und Auslaugungen in Gesteinen des Zechsteins und der T r i a s im Verlaufe des Quartärs die L a g e der Quartärbasis postgenetisch um geringe B e t r ä g e beeinflußt h a b e n . F ü r die E n t s t e h u n g der q u a r t ä r e n Hohlformen k o m m e n , wie im folgenden näher begründet wird, n u r erosive und untergeordnet e x a r a t i v e glaziale Vorgänge in B e t r a c h t .

Stratigraphie des älteren Quartärs Elsterkaltzeit

Ablagerungen der E l s t e r k a l t z e i t sind vorwiegend in den tiefen glazialen Hohlformen erhalten. Ihre B e grenzung im Hangenden ist an zahlreichen Stellen durch Sedimente der Holsteinwarmzeit gegeben (bei glazigen ungestörter Lagerung zwischen — 50 m und ^ 0 m NN). U b e r dem Mesozoikum (vorwiegend Oberkreide; vgl. K a r t e von F . KOLBEL 1962) bzw. über den erhalten gebliebenen R e s t e n des T e r t i ä r s folgt gewöhnlich nur eine wenige Dezimeter mächtige S c h i c h t von Gerollen und Geschieben (neben nordischem häufig lokales Material). Sie wird m a n c h m a l von geringmächtigem, m a x i m a l bis zu 10 m m ä c h t i g e m Geschiebemergel unterlagert oder ersetzt. In einigen B o h r u n g e n werden diese ältesten Moränenbildungen durch E i n s c h a l t u n g von glazifluviatilen Sanden oder von Beckenbildungen (Ton, Schluff oder F e i n s a n d ) gegliedert. W e g e n der tiefen L a g e des ältesten Moränenkomplexes und der nur geringen Mächtigkeit der Sand-, T o n - oder Schiuffmittel dürfte es sich lediglich um eine Wechsellagerung infolge von Gletscheroszillationen handeln. W a r m z e i t l i c h e Sedimente oder Hinweise auf w a r m zeitliche Einwirkungen sind n i c h t gefunden worden. Im Hangenden des ältesten Geschiebemergelhorizontes bzw. v o n dessen Ä q u i v a l e n t e n liegen gewöhnlich geringmächtige glazifluviatile S a n d e . B e i besonders

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heit 7 372 tief liegender Quartärbasis ( B h g . S F 60, L a u s c h ü t z ) wurden m a x i m a l e Mächtigkeiten bis zu 40 m b e o b a c h t e t . W e i t e r im Hangenden und verschiedentlich auch unm i t t e l b a r über den ältesten Moränenbildungen schließt sich eine sehr monotone Folge von meist gebänderten T o n e n und Schluffen an. Die bis zu 150 m mächtigen allmählich B e c k e n s e d i m e n t e gehen im Hangenden in eine Wechsellagerung von Schluff und schluffigem F e i n s a n d über. Die warvige S c h i c h t u n g geht dabei mehr und m e h r verloren. I n n e r h a l b der glazialen Beckenfolge erbohrte Geschiebemergelvorkommen ( „ S m 2 " ) n a c h M. HANNEMANN & H. RADTKE (1961) sind nach neueren B e o b a c h t u n g e n Umlagerungsprodukte und als schwach sandige Fazies der B e c k e n s e d i m e n t e zu deuten. Ihre ungewöhnlich tonige Ausbildung, ihr nur vereinzeltes und n i c h t horizontbeständiges Auftreten sowie das Fehlen deutlicher Begrenzungen des „Geschiebem e r g e l s " sowohl im Liegenden als auch im Hangenden der verschiedenen V o r k o m m e n sprechen gegen eine D e u t u n g als Moränenbildungen. B e m e r k e n s w e r t ist auch das F e h l e n glazifluviatiler B e g l e i t s c h i c h t e n ; es liegt also kein glazialer Sedimentationszyklus im Sinne v o n H . L . HECK (1961) vor. D a m i t verliert die Vermutung, daß es sich bei den ältesten Moränenbildungen u m günzkaltzeitliche Ablagerungen handeln könnte (M. HANNEMANN & H. RADTKE 1961), an Wahrscheinlichkeit. In den B o h r u n g e n IV/61 (Mbl. 3 3 5 3 ) , X/61 (Mbl. 3 4 5 2 ) und V I I I / 6 1 (Mbl. 3 5 5 1 ) , d. h. in gewissen nördlichen Teilen des erkundeten Gebietes, t r e t e n an die Stelle der mächtigen B e c k e n s e d i m e n t e über 100 m mächtige Geschiebemergelvorkommen, denen nur untergeordnet B e c k e n s e d i m e n t e und glazifluviatile Ablagerungen eingeschaltet sind. Die stratigraphische E i n s t u f u n g dieser Moränenbildungen ist erschwert, weil warmzeitliche Ablagerungen hier fehlen. E i n elsterkaltzeitliches Alter der liegenden und ein saalekaltzeitliches Alter der hangenden Geschiebemergelpartien ist aus paläogeographischen und faziellen Gründen wahrscheinlich. U n t e r s u c h u n g e n hierzu sind im Gange. Holsteinwarmzeit S t r a t i g r a p h i s c h gesicherte a u t o c h t h o n e Bildungen der Holsteinwarmzeit sind in Ostbrandenburg durch K . HUCKE (1941), P . GROSSER & M. HANNEMANN (1960) sowie M. HANNEMANN & H. RADTKE (1961) e r m i t t e l t worden. Nach neuen Bohrergebnissen liegen die bisher b e k a n n t e n F u n d p u n k t e in einem sehr weit ausgebreit e t e n , teilweise ungewöhnlich mächtigen und weitgehend z u s a m m e n h ä n g e n d e n V o r k o m m e n im R a u m Lieberose, B e e s k o w , F r a n k f u r t und W i l h e l m - P i e c k - S t a d t Guben. Sein Bereich k n ü p f t sich stark an den der pelitischen elsterkaltzeitlichen Ablagerungen in diesem Raum (Fünfeichener B e c k e n ) . Zwischen den liegenden kaltzeitlichen Beckenbildungen und den bei glazigen ungestörten Verhältnissen in einer Tiefe zwischen — 50 m und ^ 0 m NN einsetzenden Ablagerungen der Holsteinwarmzeit liegt ein H i a t u s . N a c h Pollenanalysen von K . ERD (1963) umfassen die warmzeitlichen Ablagerungen fast nur die Zonen I I I und I V nach E . SzAFER (1953)." Ältere Ablagerungen der Holsteinwarmzeit (Zone I I ) sind bisher nur in einer B o h r u n g gefunden worden (1/60

f l ANNEMANN / Q u a r t ä r in O s t b r a n d e n b u r g

Groß Drewitz; Mbl. 3953). Die S c h i c h t e n , die das Pollenspektrum der Zone I I aufweisen, bestehen nur aus F l a c h m o o r t o r f . B e i den jüngeren holsteinwarmzeitlichen Ablagerungen handelt es sich hauptsächlich um eine m a x i m a l bis etwa 4 0 m mächtige Wechsellagerung von Schluff, Diatomeenerde und D i a t o m e e n mudde. R a n d l i c h und in seichten B e c k e n b e r e i c h e n verzahnen sich die wechsellagernden bindigen S c h i c h t e n bei — 10 bis I O M NN m i t holsteinwarmzeitlichen Ablagerungen in sandiger Fazies ( P a l u d i n e n b a n k ) . E i n e Verzahnung zwischen Randfazies ( P a l u d i n e n b a n k ) und Fazies im B e c k e n i n n e r e n (Diatomeenerde-Schluff-Serie) ist im R a u m E i s e n h ü t t e n s t a d t teils in B o h r u n g e n , teils in Aufschlüssen nachweisbar. Die Paludinenbank im R a u m E i s e n h ü t t e n s t a d t ( K . HUCKE 1941, P . GROSSER & M. HANNEMANN I 9 6 0 ) ist keine F l u ß a b l a g e r u n g , sondern eine Ablagerung des Litorals bis Sublitorals holsteinwarmzeitlicher Seen. F ü r die P a l u d i n e n b a n k im Berliner R a u m ist das gleiche wahrscheinlich. E . TRIEBEL (1941) v e r m i ß t e unter den Ostracoden der P a l u d i n e n b a n k bei E i s e n h ü t t e n s t a d t (früher F ü r stenberg) die charakteristischen F o r m e n der F l u ß fauna. Nach U . STEUSLOEE (angeführt in K . HUCKE 1941) zeigt die Liste der untersuchten Pflanzen die Florengemeinschaft der Ufer von Gewässern oder der Gewässer selbst. Die u n t e r s u c h t e n Wasserpflanzen sind überwiegend F o r m e n aus stehenden bis langsam fließenden Gewässern (nach H. GLÜCK 1936). Diese m i t der früheren D e u t u n g der P a l u d i n e n b a n k als F l u ß a b lagerung (T. SCHMIERER 1922, H. L . HECK 1930 u. a.) schwer zu vereinbarenden B e o b a c h t u n g e n finden somit ihre E r k l ä r u n g . Saalekaltzeit Die im wesentlichen aus glazifluviatilen Sanden (Vorstoß- und Rückschmelzsande) und aus Geschiebemergel bestehenden Ablagerungen der Saalekaltzeit sind bedeutend weiter verbreitet als die gewöhnlich auf Gebiete der tiefen Hohlformen b e s c h r ä n k t e n elsterkaltzeitlichen Ablagerungen. Sie sind durchschnittlich etwa 50 m , m a x i m a l mindestens 100 m m ä c h t i g und reichen in den Hochflächengebieten südlich der Eisrandlage des F r a n k f u r t e r Stadiums der Weichselkaltzeit bis nahe oder bis u n m i t t e l b a r an die Oberfläche. E i n e Unterteilung der saalekaltzeitlichen Ablagerungen in solche der Drenthe- und W a r t h e k a l t z e i t ist z. Z. noch n i c h t möglich, weil warmzeitliche Sedim e n t e oder Einwirkungen bisher n i c h t b e k a n n t geworden sind. Paläogeographie und glazigene D y n a m i k , Anlage und Entwicklung quartärer Hohlformen Elsterkaltzeit Zu B e g i n n des Quartärs lag in O s t b r a n d e n b u r g eine durch die T ä t i g k e i t pliozäner F l u ß l ä u f e wohl nur wenig gegliederte F a s t e b e n e vor. W i e aus den Lagerungsbeziehungen zwischen den b e k a n n t e n pliozänen F l u ß ablagerungen und den älteren tertiären Sedimenten sowie aus der paläogeographischen und klimatischen Situation gegen E n d e des Tertiärs e n t n o m m e n werden muß, k a n n die pliozäne Erosion nur eine r e l a t i v geringe Tiefenwirkung gehabt haben. Die m i t pleistozänen

Zeitschrift l ü r angewandte Geologie, B d . 10 (1964) H e f t 7 HANNEMANN / Q u a r t ä r in O s t b r a n d e n b u r g

373 Ablagerungen erfüllten Tiefenfornicn sind demnach nicht schon im Pliozän, sondern im Pleistozän entstanden. Daß ihre Lage durch die Erosion pliozäner Flußläufe und durch eventuelle bruchtektonische Vorgänge teilweise vorgezeichnet wurde, ist nicht ausgeschlossen. In den tiefer als — 100 m NN hinabreichenden quartären Depressionen tritt an der Basis des Quartärs oder wenig darüber ein geringmächtiger, manchmal gegliederter Geschiebemergelhorizont auf. Er wird oft von Auswaschungsrückständen (Gerollen und Geschieben, z. T. einheimischer Herkunft) überlagert und ersetzt. Daß diese Rückstände subaquatisch zum Teil weit transportiert worden sind, bezeugt der oft gute Abrollungsgrad der Komponenten. Diese Rückstände bzw. die Geröllschicht liefern uns damit den Beweis für eine kräftige Erosionsphase nach der Ablagerung der ältesten Grundmoräne. In dieser Zeit muß der Meeresspiegel glazialeustatisch tief abgesenkt gewesen sein, tiefer als zu irgendeiner Zeit maxi maier Gletscherausdehnung in den folgenden Kaltzeiten.

9iickm'., /

i

VR Polen

/tirstenmlde Beesen

{Frankfurt

Pfaffmh'.o

oKerigk

•etschkr!

••¥// r/et,' IiSrunai, / / '¿sä?' ' W / ' Eünfächener / W ' / sC' Kl-' / / / p // / Becken'

y// ;

?Leuthm .ßr.L.2

/ /ü

/ /?

¿¡/s11 %«

¿>~pSpremberg I s o b a t h e n k a r t e der Q u a r t ä r b a s i s ( E r k u n d u n g s s t a n d : J a n u a r

Nordwestdeutschland 1954) MELIN

1964)

1 — geologisch bearbeitete Bohrungen, die das Prätertiär erreicht haben, und Lage der Quirtärbasis in m NN" (auf volle Meter abgerundet) 2 — Isobathen der Quartärbasis (m NN) 3 — Isobathen der Quartärbasis (m NN), vermutet 4 — Quartärbasisfläche tiefer als — 50 ra N N 5 ~ Quartärbasisfläche höher als — 50 m NN

1954)

und

ande-

ren Autoren beschriebenen „ R i n n e n " und „ B e c k e n " an der Nordseeküste stehen vermutlich mit den tiefen glazialen Hohlformen in Ostbrandenburg im Zusammenhang. In und

(G.

C.

den Niederlanden

1954)

gefundene

MAARLEVELD (R.

D.

CROM-

elsterkaltzeitliche

fluviatile Kiese, deren Geröll- und Schwermineralbestand auf eine Zufuhr aus dem Osten hinweisen, stützen diese Annahme. Die sich etwa E — W erstreckenden Hohlformen stellen vermutlich Hauptabflußbahnen (elsterkaltzeitliche „Urstromtäler"), die etwa N E — S W gerichteten dagegen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Helt 7

HANNEMANN / Quartär in Ostbrandenburg

374 Nebenflüsse oder Durchbruchstäler dar. Letztere sind vielleicht durch Exaration (Tiefschürfen des aus nordöstlicher Richtung vordringenden elsterkaltzeitlichen Gletschers) glazigen vorgezeichnet. Die Anordnung der Hohlformen erinnert an die des heutigen Talnetzes (Urstrom- und Durchbruchstäler). Aus ihr wird man später, wenn auch für die benachbarten Gebiete entsprechende Quartärbasiskarten vorliegen werden, möglicherweise auf elsterkaltzeitliche Gletscherrandlagen schließen können. Mit dem Nachweis einer kräftigen Erosionsphase bald nach der elsterkaltzeitlichen Vergletscherung und den vermuteten paläogeographischen Zusammenhängen in der Elsterkaltzeit ist die derzeitige stratigraphische Einstufung von Ablagerungen fossiler Elbeläufe (K. GENIESER u. a. 1955 u. 1962) fraglich geworden. Es ist schwer verständlich, wie in der Lausitz der „ B a u t z e n e r " und der „Schmiedeberger E l b e l a u f " frühelsterkaltzeitlich in so hoher Lage (in der nördlichen Oberlausitz über + 1 6 0 m NN) aufgeschottert haben konnten, während gleichzeitig nur rund 70 km weiter nördlich die Erosion tiefer als — 1 5 0 m NN gereicht hat. Die stratigraphische Einordnung der fossilen Elbeschotter, die aus anderen Gründen von G. SCHUBERT (1963) angezweifelt worden ist, bedarf deshalb einer erneuten Überprüfung. Die Annahme einer erosiven Entstehung des größten Teils der tiefen quartären Hohlformen schließt einen sekundären Einfluß exarativer und detraktiver Kräfte bei der Gestaltung der Quartärbasisfläche nicht aus. Da das gesamte untersuchte Gebiet elsterkaltzeitlich vergletschert gewesen ist, muß auch eine glazigene Modellierung der erosiv entstandenen Hohlformen erfolgt sein. Diejenigen glazialen Hohlformen, die vor der ersten Vergletscherung erosiv entstanden und danach exarativ überformt wurden, sind deshalb Talungen. In einigen Teilgebieten hat die Exaration jedoch offenbar mehr als nur modellierend gewirkt. F ü r eine glazigene Entstehung spricht die beckenartige Gestalt einiger Hohlformen, die allein durch Erosion nicht erklärt werden kann. Unter Mitwirkung des Gletschers (Tiefschürfen eines unter Gletscherdruck stehenden Eisstranges) dürften das sogenannte „Bahrener B e c k e n " (i. S. von H. RADTKE 1961), das „Fünfeichener B e c k e n " und evtl. noch weitere beckenförmige Hohlformen (vgl. Isobathenkarte des Quartärs) entstanden sein. Da auch im Bereich der Becken an der Basis des Quartärs Gerölle auftreten, müssen nach der elsterkaltzeitlichen Vergletscherung auch die Beckenbereiche teilweise erosiv beansprucht worden sein. Das mit der zunehmenden Erwärmung im Anschluß an die elsterkaltzeitliche Vergletscherung verbundene glazialeustatische Ansteigen des Meeresspiegels führte zu einer Hebung der Erosionsbasis und damit zur Ablagerung zunächst klastischer, später pelitischer Sedimente. Petrographie und Reihenfolge der Sedimente erinnern an die der „ B e c k e n " im Hamburger Gebiet (E. KOCH 1924, 1954). Lauenburger Ton in Nordwestdeutschland und elsterkaltzeitliche Beckenbildungen in Ostbrandenburg dürften in einem zusammenhängenden Sedimentationsraum entstanden sein, der sich im wesentlichen mit der Verbreitung der altpleistozänen Talungen deckt. E r findet im östlich anschließenden polnischen Gebiet seine Fortsetzung

(M. HANNEMANN & F . MATJDEEI 1962). Die Feststellung von H. L. HECK (1963), wonach der Lauenburger Ton bzw. dessen Äquivalente über den bisher bekannten Raum hinaus in Südwestmecklenburg ausgebildet sind, stützt diese Anschauung. Holsteinwarmzeit

Die älteren Teile der Holsteinwarmzeit sind in unserem R a u m nicht vertreten (vgl. S. 372). Da es sich um eine weit verbreitete Sedimentationslücke innerhalb von Beckenbildungen handelt, können lokale Einflüsse nicht von ausschlaggebender Bedeutung sein. Der Hiatus muß mit einer Klimaschwankung innerhalb der Holsteinwarmzeit in Zusammenhang stehen. Auch nach pollenanalytischen Befunden (K. ERD 1963 und andere) ist im jüngeren Teil der Holsteinwarmzeit mit höheren Niederschlägen und höheren Wasserständen zu rechnen als im älteren Teil. Der durch die elsterkaltzeitlichen Talungen vorgezeichnete R a u m konnte somit erst im Laufe der Holsteinwarmzeit (meist ab Zone I I I nach SZAFER 1953) für die Sedimentation erschlossen werden. Sie beschränkte sich nicht auf die Talungen, sondern griff randlich auf Gebiete über, in denen durch elsterkaltzeitliche Exaration oder Erosion nur die oberen tertiären Schichtcn abgetragen worden waren. In litoralen bis sublitoralen Bereichen und vielleicht auch in kleinen Nebentälern kam es zu Ablagerungen von Sanden und Kiesen (Paludinenbank). Zwischen den pelitischen und klastischen warmzeitlichen Ablagerungen gibt es Verzahnungen. Uber das normale Maß hinausgehende Unregelmäßigkeiten in der Tiefenlage der holsteinwarmzeitlichen Sedimente lassen auf das Vorhandensein von Eis im Untergrund bis in die Holsteinwarmzeit hinein schließen (vgl. K . GRIPP 1956). Vermutlich handelt es sich nicht nur um Toteis i. e. S., sondern auch um verschüttetes Eis in ausgefrorenen Teilbecken. Die paläogeographischen Verhältnisse und die Sedimentationsräume müssen während der Holsteinwarmzeit und schon in der Rückschmelzphase des elsterkaltzeitlichen Gletschers stark von den alten Talungen beeinflußt gewesen sein. F ü r eine Transgression des Holsteinmeeres tief in das norddeutsche Flachland hinein waren also die Voraussetzungen gegeben. Auf eine tiefe Ingression des Holsteinmeeres in das Innere des norddeutschen Flachlandes lassen die Beobachtungen von W . MIELECKE (1958) an Bohrungen bei Nennhausen nahe Rathenow schließen. Der von ihm in der Bohrung 11/56 festgestellte sehr mächtige „fossilarme T o n " entspricht wahrscheinlich einem Teil der in den alten Talungen auftretenden elsterkaltzeitlichen Beckenfolge. W . SCHWARZENHOLZ (1957) konnte in den holsteinwarmzeitlichen Schichten neben Süßwasser- auch Brackwasserdiatomeen (Terpsinoe americana) feststellen. L. DIEBEL (1958) fand Foraminiferen (verschiedene Arten von Elphiden) und stellte sie mit Vorbehalt (jungtertiäres Alter und Umlagerungen seien nicht ausgeschlossen) ins Pleistozän. Wenn auch lokale Einflüsse — die untersuchten Vorkommen liegen auf einer refraktionsseismisch nachgewiesenen halokinetisch bedingten Struktur — nicht ausgeschlossen werden können, hat doch der Gedanke an Einflüsse einer holsteinwarmzeitlichen Meeresingression einen hohen Grad von Wahrscheinlichkeit.

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 10 (1964) Heit 7 HANNEMANN / Quartär in Ostbrandenburg

In Ostbrandenburg sind Einflüsse einer holsteinwarmzeitlichen Ingression bisher nicht gefunden worden und vermutlich auch nicht vorhanden. Die Sedimentation erfolgte offenbar nicht in einem mit dem Holsteinmeer zusammenhängenden Raum, sondern in verschiedenen Teilbecken im Zuge der alten Talungen. Das Fehlen holsteinwarmzeitlicher Ablagerungen in elsterkaltzeitlichen Talungen Ostbrandenburgs ist zum Teil sicherlich primär, zum Teil aber auf Abtragungen in der Saalekaltzeit zurückzuführen. Dafür spricht das Auftreten saalekaltzeitlicher Geschiebemergelhorizonte in und sogar unter dem Sedimentationsniveau der Holsteinwarmzeit. Saalekaltzeit

Die morphologischen Verhältnisse am Ende der Holsteinwarmzeit wurden im Verlauf der Saalekaltzeit grundlegend geändert. Neben den glazifluviatilen Erosionswirkungen vor und nach den Vergletscherungen sind diese Änderungen vor allem der stauchenden Kraft der saalekaltzeitlichen Gletscher zuzuschreiben. Auf die Gestaltung der Quartärbasisfläche hatten die Vergletscherungen der Saale- und auch der Weichselkaltzeit nur einen untergeordneten Einfluß. Tiefere Bereiche (tiefer als etwa — 60 m NN) sind von der erosiven Tätigkeit saalekaltzeitlicher Schmelzwässer im untersuchten Gebiet im allgemeinen nicht berührt worden. Die Tiefenwirkung der weichselkaltzeitlichen Schmelzwässer war noch geringer; sie erreichte in den Urstromtalbereichen ihre höchsten Werte bei etwa — 20 m NN. Die Stauchungen und Exarationen der Gletscher der Saalekaltzeit reichen zwar in bestimmten Zonen bedeutend tiefer als die Erosion, haben jedoch — großräumig betrachtet — gegenüber den elsterkaltzeitlichen Einwirkungen ebenfalls nur untergeordnete Bedeutung. Die saalekaltzeitlichen Eisrandlagen sind in Ostbrandenburg bis jetzt unbekannt. Im Gegensatz zu den Vorstellungen früherer Autoren (K. KEILHACK 1921, P. WOLDSTEDT 1935 u. a.) stellen die Rauenschen Berge bei Fürstenwalde, die Höhen von Fünfeichen sowie gewisse Teile im Zuge der Eisrandlage des Frankfurter Stadiums weichselkaltzeitlich überfahrene und überprägte Reste saalekaltzeitlicher Endmoränen dar. Aus glazigenen Dislokationen und aus Geschiebelängsachsenmessungen wird auf eine von NW nach S E gerichtete saalekaltzeitliche Haupteisbewegung im Untersuchungsgebiet geschlossen. Diese Bewegungsrichtung unterscheidet sich von der des Gletschers der Weichselkaltzeit (Bewegung von NE nach SW). Die saalekaltzeitlichen Stauchmoränenreste hatten in der Weichselkaltzeit eine deutliche Strompfeilerwirkung. Es ist nicht ausgeschlossen, daß die östliche Fortsetzung saalekaltzeitlicher Stauchendmoränen des Flämings in den genannten Stauchmoränenresten in Ostbrandenburg zu suchen ist. Ein Verbindungsstück zwischen dem Fläming und den Stauchmoränenresten in Ostbrandenburg stellen möglicherweise die Krausnicker Berge zwischen Lübben und Märkisch-Buchholz dar. Die stratigraphische Stellung des Niederlausitzer Grenzwalles muß in diesem Zusammenhang neu untersucht werden.

375

Ergebnisse und Schlußfolgerungen Geologie des älteren Quartärs

Die Entstehung der tiefen glazialen Hohlformen (verbreitet tiefer als — 150 m NN) wird durch glaziale Erosion erklärt und in die Vorrückphase des ersten pleistozänen Gletschers in Norddeutschland eingestuft. Auswaschungsrückstände auf dem ältesten, manchmal unmittelbar auf Prätertiär gelegenen Geschiebemergel bzw. eine Geröllschicht an der Basis mächtiger Quartärkomplexe beweisen eine Erosionsphase nach Ablagerung der ältesten Grundmoräne. Auf Grund dieser Beobachtung steht der Annahme einer kräftigen Erosionsphase auch vor der Ablagerung der ältesten Moränenbildungen (wahrscheinlich Elsterkaltzeit) nichts im Wege. Der Meeresspiegel muß in dieser Zeit glazialeustatisch tiefer gewesen sein als in den Zeiten maximaler Gletscherausdehnung der folgenden Kaltzeiten. Petrographie und Aufeinanderfolge der Sedimente (Beckenbildungen) in den alten Tälern erinnern an die der „Becken" im Hamburger Gebiet. Lauenburger Ton in Nordwestdeutschland und elsterkaltzeitliche Beckenbildungen in Ostbrandenburg scheinen in einem zusammenhängenden Sedimentationsraum entstanden zu sein. In Zusammenhang mit dem Nachweis einer kräftigen Erosionsphase nach der elsterkaltzeitlichen Vergletscherung wird die Richtigkeit der derzeitigen stratigraphischen Einstufung der Ablagerungen des „Bautzener" und des „Schmiedeberger Elbelaufes" angezweifelt. Die Verbreitung holsteinwarmzeitlicher Sedimente lehnt sich stark an die der pelitischen elsterkaltzeitlichen Ablagerungen an. Die „Paludinenbank" dürfte nicht — wie von früheren Autoren angenommen — eine Flußablagerung, sondern eine Ablagerung des Litorals bis Sublitorals holsteinwarmzeitlicher Seen sein. Im Gegensatz zu bisherigen Vorstellungen stellen n. A. d. Verf. die Rauenschen Berge bei Fürstenwalde, die Höhen von Fünfeichen sowie gewisse Teile im Zuge der Eisrandlage des Frankfurter Stadiums weichselkaltzeitlich überfahrene und überprägte Reste saalekaltzeitlicher Stauchmoränen dar. Hinweise für die Braunkohlenerkundung und Hydrogeologie Für Fachgebiete der angewandten Geologie (Braunkohlenerkundung und Hydrogeologie) ergeben sich aus der Lage der Quartärbasis und dem Aufbau des älteren Quartärs einige Schlußfolgerungen. Die eingehende Auswertung der vorliegenden Ergebnisse soll den entsprechenden Spezialisten vorbehalten bleiben. Nach den Tiefenlinien der Quartärbasis läßt sich feststellen, daß in verschiedenen Gebieten bestimmte Braunkohlenflöze nicht mehr vorhanden sein können, weil sie der quartären Abtragung zum Opfer gefallen sind. Der in Ostbrandenburg weit verbreitete 2. Lausitzer Flözhorizont ist in den Gebieten, in denen die Quartärbasis tiefer als — 50 m NN liegt, nicht mehr vorhanden. Etwa südlich der Linie Wilhelm-PieckStadt Guben—Lieberose—Groß Leuthen liegt der Flöz-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 10 ( 1 9 6 1 ) H e f t 7

376 horizont so hoch, daß er schon in den Gebieten mit tiefer als i 0 m NN liegender Quartärbasis abgetragen ist. Entsprechende Schlußfolgerungen können auch für die älteren, im bearbeiteten Gebiet auftretenden Braunkohlenflöze gezogen werden. In der hydrogeologischen E r k u n d u n g wird infolge des steigenden Bedarfs an Brauch- und Trinkwasser die Aufmerksamkeit immer mehr auf tiefliegende, meist ältere quartäre Ablagerungen gelenkt. Nach den vorliegenden Ergebnissen sind die Aussichten, aus in großen Tiefen lagernden quartären Ablagerungen größere Wassermengen zu gewinnen, nur sehr gering. Die verschiedentlich an der Basis der altpleistozänen Talungen angetroffenen Sande sind von den Bildungen des Prätertiärs meist nicht durch undurchlässige Sedimente getrennt. Sie stehen mit den in Klüften der prätertiären Schichtenfolge zirkulierenden Wässern in Verbindung und sind deshalb reich an Chloriden. Die im Hangenden folgende, bis zu 150 m mächtige kaltzeitliche Folge von Ton, Schluß und schluffigem Feinsand scheidet für eine Gewinnung von Wasser praktisch ganz aus. Das gleiche gilt für die Bildungen der Holsteinwarmzeit. Erst im Hangenden der warmzeitlichen Ablagerungen, d. h. bei glazigen ungestörten Verhältnissen über etwa ¿ 0 m NN, treten häufig gröbere Sande auf. In nördlichen Teilgebieten ist die mächtige elsterkaltzeitliche und holsteinwarmzeitliche Beckenserie durch Geschiebemergel ersetzt. Die gelegentlich eingeschalteten geringmächtigen Sandschichten sind nicht horizontbeständig und wahrscheinlich nur wenig ausgedehnt. Da sie ferner mit der Oberfläche hydraulisch k a u m zusammenhängen dürften, scheiden auch sie f ü r eine Gewinnung größerer Wassermengen aus.

Zusammenfassung Es wird eine Isobathenkarte der Quartärbasis für Gebiete Ostbrandenburgs vorgelegt und auf deren Bedeutung für die Erforschung des älteren Quartärs sowie für Fachgebiete der angewandten Geologie hingewiesen. Die Ergebnisse von Bohrungen und Geländebeobachtungen vermitteln neue Erkenntnisse zur Stratigraphie, Paläogeographie und glazigenen Dynamik im älteren Quartär. Aus der Isobathenkarte und dem Aufbau des älteren Quartärs können für die Arbeiten der Braunkohlenerkundung und Hydrogeologie praktische Schlußfolgerungen gezogen werden.

PC3IOMC ÜPEHJIARAETCH NAPTA RAOßATOB HETBEPTHHHBIX OTJIO?Kennli B o c r o ' i H o r o BpaH,n,eH6ypra H yKa3tiBaeTCH n a ee 3HAQEHHE a j i h M Y I E H H H NPEBHUX HETBEPTHHHBIX OTJIOHteHHii h n-üH o T p a c J i e ü n p H K J i a a H o f t r e o n o r i r a . P e 3 y j i b TaTM ß y p e H H H H p e K o r H o c q H p o B K H T e p p i r r o p H H naioT HOBwe n o 3 H a H H H o C T p a T H r p a $ H H , n a j i e o r e o r p a $ H H H o r j I f i m i a j I b H O i i AHHüMHKe a p e B H H X HeTBepTHHHLIX OTJIOJKeHHit. H a OCHOBaHHH K a p T i l H3o6aTOB H CTpOeHHH 3 p e B HHX n e T B e p T H H H H x OTJlOJKeHHö MOJKHO c / j e n a T b n p a K T H i e c K n e 3 a K n i o H e H H H ÄJIH p a ö o T n o p a 3 B e n K e y r n n H r p y H T O B H X BOA.

Summary A map presented of submarine contours of the Quaternary basis for regions of East Brandenburg shows their im-

HANNEMANN

/ Quartar in Ostbrandenburg

portance to the investigation of the earlier Quaternary and special fields of applied geology. New knowledge of the stratigraphic geology, paleogeography and glacigenic dynamics in the earlier Quaternary is revealed by results of drillings and observations of the ground. From the map of submarine contours and the structure of the earlier Quaternary practical conclusions may be drawn for the exploration of brown-coals and hydrogeology.

Literatur BERGMANN, E . : Über den tieferenUntergrund Brandenburgs. — „DieErde", Z. Ges. Erdk., H. 1, Berlin 1955. CROMMF.LIN, R . D. : "Über den Einfluß der nord- u n d mitteldeutschen Flüsse auf das ältere Pleistozän der Niederlande. —Mitt. geol. Staatsinst. Hamburg 23, Hamburg 1954. DIEBEL, L. : Ergebnisse der mikropaläontologischen Untersuchungen der Bohrungen Nennhausen 1/55, 11/55 und IV/55. — Unveröff"., Zentralarchiv Staatl. Geol. Komm., Berlin 1958. ERD, K. : Paläobotanische Ergebnisse im Quartär (hauptsächlich Brandenburgs) und deren Anwendung für die Stratigraphie. — Unveröff., Zentralarchiv Staatl. Geol. Komm., Berlin 1963. GENIESER, K . : Ehemalige Elbeläufe in der Lausitz. — Geologie, 4, Berlin 1955. — Neue Daten zur Flußgeschichte der Elbe. — Z. Eiszeitalter u. Gegenwart, 13, Öhringen 1962. GLÜCK, H. : Süßwasserflora Mitteleuropas, H. 15: Pteridophyten und Phanerogamen. — G. Fischer-Verlag, Jena 1936. GRIPP, K. : Mindel-Vereisung und störzeitlicher Meeresspiegel. — Meyniana, Bd. 5, Kiel 1956. GROSSER, P.,