Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 18, Heft 4 April 1972 [Reprint 2021 ed.] 9783112517567, 9783112517550

Citation preview

ZEITSCHRIFT FÜR ANGEWANDTE QEOLOQIE H E R A U S G E G E B E N VOM ZENTRALEN G E O L O G I S C H E N INSTITUT IM A U F T R A G DES STAATSSEKRETARIATS FÜR G E O L O G I E

A U S DEM I N H A L T

P. Oisonkopf Zur räumlichen Beziehung zwischen Graniten und Apliten B. I. Ryschow Die „Braunspat"-Gänge des Sächsischen Erzgebirges (DDR) und die Stellung der in ihnen befindlichen Selenmineralisation W. Rasemann Methoden der quantitativen mathematischen Höffigkeitsprognose P. Bilz & A. Morenz Ermittlung des Grades der Inhomogenität von Körnungsbändern mit Hilfe des Kleinrechners Cellatron SER 2 c Ch. Wagner Untersuchungen der Schallgeschwindigkeit in Gesteinen unter hydrostatischem Druck

AKADEMIE -VERLAG

' BERLIN

BANDIS/HEFT4 APRIL 1972 SEITE 1 4 5 - 1 9 2 PREIS: 6 , - M Sonderpreis DDR: 2,— M

OSSENKOPF,

P.

RYSCHOW, B .

I.

WELITSCHKO, E . RASEMANN,

BILZ, P.,

A.

W.

&

A. Morcnz

INHALT

COAEPHiAHHE

Zur räumlichen Beziehung' zwischen Graniten und Apliten

K n p O C T p & H C T B G H I I H M OTHOIH6HHHM M e m j i y RPAHHTAMH H a n j i n -

On the Spatial Relation between 145 Granites and Aplites

Die ,,Braunspat"-Gänge des Sächsischen Erzgebirges (DDR) und die Stellung der in ihnen befindlichen Selenmineralisation

ÄHJIBI ,,6yporo HinaTa" CaKCOHCKHX PyflHblX TOp ( F ^ P ) H noJioweHHe BKJHO^ÖHHBIX B HHX MHHepajIH3aiiHÖ

The "Brown-Spar" Veins of the 149 Saxon Erzgebirge (G.D.R.) and the Position of the Selenium Mineralization Contained in them

Festland und Ozean — ein Vergleich der Bodenschätze

I I o SoraTCTBy neflp oneaH naeT c y m e

yexy-

Mainland and Ocean — a Com- 157 parison of Mineral Resources

Methoden der quantitativen mathematischen Höffigkeitsprognosc

MeTORbl KOJIHHGCTBGHHOrO MaTGMaraqecKoro n p o r a o s a i r e p CneKTHBHOCTH

Methods of Quantitative Mathe- 160 matieal Prognosis of Prospects

Ermittlung des Grades der Inhomogenität von Körnungsbändern mit Hilfe des Kleinrechners Cellatron S E R 2c

OnpeKejieHne CTGTOHH HGOÄHOp o R H o e T H n o KpuBbiM r p a n y j i o MeTpHnecKoro cocTaBa c no-

Determination of the Degree of 167 Inhomogeneity of Granulom e r e Bands by Means of the Small Computer Cellatron S E R 2c

CONTENTS

TaMH

MOmbK) Majioro BHHHCJIHTejIbHoro

ycTpoöCTBa

S E R 2c

IJejuiaTpoH

Die sanitäre Schutzzone bei der Schaffung unterirdischer Speicher für flüssige Industrieabgänge

CanHTapH0-3amiiTHaH 3ona n p n C03Ji;aHHH nOA36MHHX XpaHH-

Untersuchungen der Schallgeschwindigkeit in Gesteinen unter hydrostatischem Druck

McCJieROBaHHH 3ByKOBOÜ CKOpocTH B nopo/jax no« rimpoCTaTHHeCKHM flaBJIGHHGM

On the Sound Velocity in Rocks 174 under Hydrostatic Pressure

W Y S E M I R S K I J , VV. S . A . Z. KONTOROWITSGH & A . A . TROFISIUK

Migration disperser Bitumoidc

MnrpaijHH

Migration of Disperse Bitumoids 178

SLMELSON, A .

Programme der statistischen Analyse der Verteilung von geologischen und bohrlochgeophysikalischen Werten

üpOrpaMMbl CTaTHCTHHGCKOrO aHajiH3a pacnpcneneHiiH reoJIOrHMGCKHX H npOMHCJIOBOreo$H3HiecKHx jjaHHbix

Programmes for the Statistical 179 Analysis of the Distribution of Geological and Borehole-Geophysical Values

WLNOGRADOW, A . P .

Vorläufige Daten über die von der automatischen Station „Luna 16" mitgebrachten Proben des Mondbodens

IIpe^BapHTejIbHHG HaHHbIG 0 JiyHHOM rpyHTG, flOCTaBJIGHHOM aBTOMaTHIGCKOH CTaHI^HGfi „JIyHa-16" ( p e $ e p a T

Provisional Facts on Lunar Soil 182 Samples Carried along by the Automatic Station " L u n a 16" (Abstracted by W. BEYER)

SCHUBERT,

Das Zitieren geologischer Karten als Beitrag zur wissenschaftlichen Information

IJ^HTHpOBaHMG TGOJIOrKHGCKHX KapT Kan BKJiafl B Hayrnyio HH(j)OpMai;HIO

The Quotation of Geological 185 Maps as a Contribution to Scientific Information

VII. Allunionstagung für die Verfestigung und Abdichtung von Gesteinen vom 31. 5. bis 3. 6. 1971 in Leningrad/UdSSR

VII-oe Bcecoio3Hoe coBemamie no saKpenjiGHHio H ynjiOTHGHHW nopoR c 31. 5. no 3. 6. 1971 B JlGHwirpasG/CCCP

V I I tli All-Union Congress for 186 Stabilizing and Scaling Rocks, Leningrad (U.S.S.R.), May 31 to J u n e 6, 1971

KOSTIN, P .

WAGNER,

P.

CH.

J.

( R e f e r a t R . MEINHOLD)

( R e f e r a t W . BEYER)

REUTER,

F.

C.

J I H M /KHRKHX OTXOFLOB

pacceniiHbix

6HTy-

MOHHOB (peijlGpaT P. ME8HrOJIbRA)

B.

The Sanitary Protective Zone in 171 the Production of Underground Stores for Liquid Wastes

( A b s t r a c t e d b y R . MEINHOLD)

BAÄEPA)

Buchbesprechungen, Informationen, Kurznachrichten

187 — 192

Herausgeber: Prof. Dr. KARL SCHMIDT Kollektive Chefredaktion: Dr. KURT KAUTER (Redaktionssekretär), Prof. Dr. FRIEDRICH STAMMBERGER, D r . h a b i l . GERHARD TISCHENDORF Redaktionsbeirat:

P r o f . D r . GOTTFRIED PORSTENDORFER, D r . W E R N E R REICHENBACH, P r o f . D r . ROLAND WIENHOLZ,

Dipl.-Ing. WALTER

SEHRING,

D i p l . oec. RUDOLF WOERSCHING

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 FÜR A N QE W A N D T E QEOLOQIE

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

B A N D 18 • A P R I L 1 9 7 2 • H E F T 4

Zur räumlichen Beziehung zwischen Graniten und Apliten P E T E R OSSENKOPF, F r e i b e r g ( S a . )

(Mitteilung Nr. 313 aus dem V E B Geologische Forschung und Erkundung Halle, Betriebsteil Freiberg)

1. Einleitung Die Rolle des Granits als Erzlieferant ist schon oft betont worden. Besonders bei den Arbeiten auf Zinn in den letzten J a h r e n wurde eine deutliche Verbindung zwischen den endogenen Zinnvererzungen und dem Auftreten von Granit gefunden (TlSCHENDOKF 1969). Auch für andere metallogenetische Arbeiten sowie für strukturelle Untersuchungen dürfte die Kenntnis von der L a g e der Granitoberfläche in verschiedenen Gebieten von B e d e u t u n g sein. Durch TlSCHENDOKF u. a. (1965) wurde eine Granitoberflächenkarte des Erzgebirges vorgelegt, die neben den Oberflächenaufschlüssen vor allem Bohrergebnisse und gravimetrische E r g e b n i s s e verwertete. In verschiedenen Fällen ist es jedoch erforderlich, für kleinere Gebiete, in denen keine oder keine eindeutig verwertbaren geophysikalischen Ergebnisse vorliegen und auch keine Bohrungen oder sonstigen Aufschlüsse den Granit erreichten, die detaillierte Granitoberflächenlage zu bestimmen. Vorliegende Studie soll als Hilfsmittel dienen, mittels der Aplittrümerverbreitung Granitteufenlagen bis etwa 200 m unter Gelände zu erkennen. E s muß allerdings betont werden, daß die E r f a h r u n gen ausschließlich im E r z g e b i r g e und dort vor allem in den m e t a m o r p h e n Gesteinsserien (Phyllit, Glimmerschiefer, Gneis) und nur in geringem U m f a n g im m a g matischen Gestein (Granitporphyr) gewonnen wurden. Die Ü b e r t r a g u n g der Ergebnisse in andere Gebiete ist daher in j e d e m Fall kritisch zu prüfen.

2. Auswertungsgrundlagen I m engen genetischen Z u s a m m e n h a n g mit der Granitintrusion bilden sich G r a n i t a p o p h y s e n und Aplitgänge. E s ist b e k a n n t , daß diese Gesteinsgänge aureolenartig die G r a n i t k u p p e n umgeben, jedoch existieren bisher nur wenige A n g a b e n über die allgemein zu erwartende Reichweite der Gangaureole über dem Granit. E s ist verständlich, daß die Ausbildung der Aplitund Granitgänge i m E x o k o n t a k t der Granitintrusionen durch verschiedene tektonische Bedingungen, unterschiedliche Nebengesteine ( K l ü f t b a r k e i t , SchieferungsEingang des Manuskripts in der lledaktion: 28. 7.1971. 1

Angewandte Geologie, Heft 4/7*2

richtung, Regelung der Minerale), die GranitintrusionSgröße (Temperaturwirkung) usw. in im einzelnen noch nicht meßbarer Weise beeinflußt wird. Im R a h m e n dieser kurzen Auswertung beständ auch keine Möglichkeit, diese Einflüsse näher zu untersuchen. J e d o c h erschien es nützlich, allein aus statistischer Sicht das Problem zu betrachten. E s werden wissentlich die Aplit- und Granitgänge und -trümer gemeinsam ausgewertet, da durch viele Bearbeiter in der Vergangenheit keine Unterschiede zwischen diesen beiden G a n g t y p e n g e m a c h t wurden. Außerdem ist aus den vielen Schichtenverzeichnissen älterer Bohrungen und anderem Material nicht" ersichtlich, inwieweit die T r ü m e r altersverschieden sind. E s wird jedoch angenommen, daß sie sich syn- bis postgranitisch bildeten und ursächlich m i t dem jeweiligen Granitkörper verbunden sind. I m folgenden soll allgemein v o n Aplittrümern gesprochen werden, wobei darunter die Gänge und T r ü m e r mit Granitund Aplitinhalt verschiedener Mächtigkeiten und auch solche, die bereits vergreist sind, verstanden sein sollen. F ü r vorliegende Arbeit wurden 70 Schichtenverzeichnisse v o n Bohrungen aus Berichten des V E B Geologische F o r s c h u n g und E r k u n d u n g Halle, Betriebsteil Freiberg, verarbeitet. Von diesen 70 ausgewählten Bohrungen h a t t e n 37 Bohrungen Aplittrümer und den Granit, 14 Bohrungen nur den Granit ohne darüberliegende Aplittrümer und 19 Bohrungen lediglich Aplittrümer, aber keine dazugehörigen Granitkörper angetroffen. Von den 37 Bohrungen, die den Granit und Aplittrümer erbohrten und die Grundlage der B e t r a c h t u n g e n sind, entfallen auf das Osterzgebirge 10, auf das Mittelerzgebirge 17 und auf das Westerzgebirge ebenfalls 10 Tiefbohrungen. Sie umfassen ca. 10100 m Gesamtbohrlänge im Nebengestein der Granite, das sind im Durchschnitt etwa 275 m durchbohrtes Gestein vor dem Erreichen des Granits.

3. Zur räumlichen Verteilung der Aplittrümer Die Verteilung von 240 Aplittrümern über Granitkörpern zeigen die A b b . 1 und 2. E s wird darin deutlich, daß die Trümer v o m G r a n i t k o n t a k t ausgehend über einen Bereich von 240 m streuen. Im metamorphen Nebengestein treten bis zu 190 m vertikaler Ent-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

146

Ossenkope / Räumliche Beziehung zwischen Graniten und Aplite J 5030ü 20• •

.

• 0.50.30,20,1'

0,05-

•

a

•

•

.. • •

•

8

.

° •

*

i «" • D > . tt

» •#

! «•P* 0.02- D q # •0 •• 0,03-

+

•

D

• • O

• • "

•

o

D

•

* •• • • • •. «in« • • o er.. • , . t " o '•'.}• • • • 0 o «H«« • • *OOQ • • • • • • • • •

•*•••• • •

#

•• • •

CD •

gO •O

• 1

20

40

• 2

+3

0°

120

160

140

Q •

°

200

180

220

240

260

vertikale E n t f e r n u n g vom G r a n i t k o n t a k t

Cm]

Abb. 1. Verteilung der Aplittrümer in Abhängigkeit von Mächtigkeit und vertikaler Entfernung vom Granitkontakt 1 — Aplittrümer im metamorphen Nebengestein, 2 — im Altenberger Granitporphyr, 3 — Aplittrümer einer anomalen Bohrung

Anzahl der Trümer

,x—x — _—

X

X -

- X - — X

, o —

-100g

-o—a-

~

- 90 J

o—°

.Ol

/ X x^

K

/

/ 6

80 J

O

60

o /

- 50

/ i

- 40 -30

tu mrnnrn III 777 777 W

20

m - o — i, 100

ran

c a» h*> | t/1

o

2

—x—3

p-mwi >i«I»I\»I»W\ [»w»; 180

200

220

- 10

1 240

vertikale E n t f e r n u n g v o m Granitfeontakt C'mJ

Abb. 2. Häufigkeitsverteilung der Aplittrümer in Abhängigkeit von der vertikalen Entfernung vom Granitkontakt 1— Anzahl der Trümer im metamorphen Nebengestein, 2 — im Altenberger Granitporphyr, 3 — Summenhäufigkeit der Trümer im metamorphen Nebengestein, 4 — im Altenberger Granitporphyr

fernung v o m Kontakt Aplittrümer auf. Dabei liegen 90% der in 30 Bohrungen angetroffenen Trümer im Bereich von 0 bis 110 m über dem Granitkontakt.

kommen. Man muß jedoch annehmen; daß eine, wenn auch geringe lithologische Beeinflussung der Aplittrümerreichweite vorliegt.

I m Altenberger Granitporphyr des Osterzgebirges, dem einzigen im Untersuchungsraum durchbohrten magmatischen Nebengestein des Granits, erreichen die Aplittrümer maximal 240 m Abstand, wobei 9 0 % aller Trümer maximal 160 m entfernt sind. Hier treten auch in nur 7 Bohrungen allein 73 Aplittrümer auf. Diese größere Reichweite und relativ größere Anzahl der Aplittrümer für die einzelnen Bohrungen lassen sich eventuell durch die bessere Kluftbarkeil, in dem gegenüber den geschieferten Metamorphiten texturell homogeneren Gestein erklären. Sie können aber auch darauf beruhen, daß der Altenberger Granitporphyr zur Zeit der Aplitbildung noch nicht vollständig erkaltet war und so eine Voraussetzung für die länger aushaltenden Trümer bildete. Wahrscheinlich wird das Zusammenwirken beider Faktoren der Wirklichkeit am nächsten

Allerdings zeigen die Summenhäufigkeitskurven der Aplitverbreitung (Abb. 2) auch einen Knickpunkt bei , jeweils ca. 100—120 m. Die weit überwiegende Anzahl der behandelten Trümer tritt bereits innerhalb dieses Bereiches über dem Granitkontakt auf. Es kann sein, daß die einzelnen bis 200 bzw. 240 m streuenden Trümer durch unkontrollierbare Einflüsse, z. B. in parallel zu steilen Granitflanken geteuften Bohrungen zu erklären sind. Vielleicht beruhen auch die weitere Streuung und die größere relative Anzahl der Aplittrümer im Granitporphyr auf solch einer anomalen Granitoberflächenform. Eine weitere Beeinflussung der Häufigkeitsverteilung ergibt sich durch die nur 275 m betragende durchschnittliche Bohrungslänge in den Nebengesteinen über den Graniten. Man könnte allein aus einer noch ge-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. IS (1972), Heft 4 147

OSSENKOPF / R ä u m l i c h e Beziehung zwischen Graniten und Apliten

ringeren durchschnittlichen Teufe eine Scheinbare Verteilungskurve der Aplittrümer erhalten, die jedoch durch den Erosionsanschnitt bedingt wäre und nicht der tatsächlich vorhanden gewesenen Aplittrümerverbreitung entspräche. Im vorliegenden Fall jedoch wurde lediglich eine Bohrung mit ausgewertet, die nur 80 m Nebengestein über dem Granit durchstieß. Die Verteilung der Trümer bis 100 m über dem Granitkontakt ist also kaum beeinflußt, und die Abnahme der Anzahl der Trümer von 0 bis 100 m Abstand in den Abb. 1 und 2 ist real. Im Teufenbereich von 100—200 m erbohrtem Nebengestein liegt allerdings dann die Hälfte der Einzelbohrungen. In diesem Bereich wird also dadurch ein etwas steilerer Abfall der Anzahl der Aplittrümer (bzw. der Knick in der Summenhäufigkeitskurve der Abb. 2) vorgetäuscht, weil nicht mehr alle Bohrungen diesen Bereich durchteuften. Innerhalb der Bohrungen mit mehr als 180 m Nebengestein liegt der Durchschnitt bei ca. 380 m. Es wird somit im Bereich über 180 m kaum eine Verfälschung durch die geringe Bohrungsanzahl auftreten, und vor allem werden die letzten Aplittrümer tatsächlich im Bereich von 200 bis 240 m anzutreffen sein. Auch in einzelnen Gruben des Erzgebirges wurde die räumliche Bindung der Aplittrümer an die Granitnähe k o n s t a t i e r t . S o e r w ä h n t GALILÄER ( 1 9 6 7 ) , d a ß i n

der

Eisenerzgrube Breitenbrunn die Aplite maximal 200 m vom Granit entfernt auskeilen. Aus Ehrenfriedersdorf b e s c h r e i b e n BOLDUAN & HOFFMANN ( 1 9 6 3 ) die f ä c h e r -

förmige Anordnung der Aplittrümer über der Vierunger Granitkuppel. Nach ihren Angaben ist mit der Endschaft der Aplittrümer bei etwa 150 m über dem Granit zu rechnen. In der Kupfergrube Sadisdorf wurde der Granit ca. 120 m unter den ersten Apliten erbohrt (REH 1941).

Ganz allgemein kann also, falls in einer Bohrung oder in sonstigen Aufschlüssen Aplittrümer gefunden werden, der dazugehörige Granit in einer vertikalen Entfernung von maximal 200 m (in Metamorphiten) bzw. 250 m (im magmatischen Nebengestein) erwartet werden. Die Anzahl von 37 Bohrungen mit insgesamt 240 Aplittrümern, die zu der Graphik herangezogen wurden, und die Angaben aus den erwähnten Grubenbereichen erscheinen als ausreichend, um eine gewisse Gesetzmäßigkeit abzuleiten. Allerdings muß hervorgehoben werden, daß in den Schichtenverzeichnissen von weiteren 14 Bohrungen über dem Granitkontakt keine Trümer angegeben sind. In einem großen Teil dieser Bohrungen dürften aber wohl geringmächtige Aplittrümer angetroffen wordfen sein, die nur nicht in die oft pauschalen Schichtenverzeichnisse aufgenommen wurden. Es kann also nur das Vorkommen von Aplittrümern einen Hinweis auf das Vorhandensein von Granit geben, nicht aber aus dem Fehlen von solchen Trümern auf das Nichtvorhandensein von Granit geschlossen werden. In einem mit einem relativ dichten Bohrnetz überzogenen Gebiet des Mittelerzgebirges deutet sich eine positive Korrelation zwischen der Größe der Aplittrümeraureole und der relativen Höhenlage des Granitkontaktes an. Das Gebiet, auf dem die 11 in Abb. 3 dargestellten Bohrungen liegen, ist ca. 3 km 2 groß. Die Abstände der Bohrungen sind schematisch, die Höhen und Teufen maßstabsgerecht eingetragen. Man erkennt, daß über den höchsten Teilen des Granit1*

rückens auch die Aplittrümeraureole am weitesten reicht, während über seinen tieferen Flanken die Aplite nicht mehr so weit entfernt sind bzw. völlig fehlen. Man kann daraus eine Bindung der Aplittrümer an den ebenfalls für den Granitaufstieg prädestinierten Bereich schlußfolgern. Es war zu vermuten, daß die durchschnittliche Mächtigkeit der Trümer in Beziehung zur Entfernung ebenfalls eine typische Veränderung zeigen würde. Jedoch bestätigte sich diese Vermutung nicht, weil einzelne, sehr mächtige Gänge das Ergebnis stark beeinflussen (Abb. 4). Außerdem ist die aus den Schichtverzeichnissen entnommene Trummächtigkeit oft nicht die wahre Mächtigkeit, weil sich diese z. B. wegen zerbohrter Gesteinskontakte meist nicht genau bestimmen läßt. Bei der nur in einigen Fällen möglichen makroskopischen Untersuchung der Aplite ergab sich kein Hinweis auf eine gesetzmäßige Änderung der Korngrößen mit der Granitentfernung, weil hierbei wohl der Einfluß der Trummächtigkeit größer ist. Noch offenbleiben muß eine chemische und eingehende mikroskopische Untersuchung der zahlreichen Aplite, um eventuell eine Unterscheidung der Aplite der Gebirgs- und der Erzgebirgsgranite zu ermöglichen. Nach dem bisherigen Kenntnisstand wurden in den behandelten Bohrungen lediglich Erzgebirgsgranite, d. h. Granite des jüngeren varistischcn Intrusivkomplexes des Erzgebirges, angetroffen. Es ist daher anzunehmen, daß auch die Aplite diesen zugeordnet werden können. 4. Anwendungsmöglichkeiten Die Kenntnis von der Gesetzmäßigkeit der Aplittrümeraureole kann bei der operativen Entscheidung über die Fortführung von Bohrungen große Bedeutung (mNN)

A

600-t

^d 2 3 A b b . 3. Abhängigkeit der Aplittrümerverbreitung von der Kuppelausbildung des zugehörigen Granits 1 — Granit, 2 — Graugneis, 3 — Bohrungsbereich mit Aplittrümern A —L Bohrungen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 148

OSSENKOPP / R ä u m l i c h e B e z i e h u n g zwischen Graniten u n d

Aplitcn

durchschn. Mächtigkeit (Gesamtmächtigk./Anz.)

21 0,50,3-

0,20,050,030.02-

irprji,

r r

Tjnji,

TP

0,01-

wprjir

vjjrjn

irprji,

TTL

m

"wprji

rprp

r r

WL

Tt

|7"/'1/'7°| 160

180

200

220

YTT\ 240

vertikale Entfernung vom Granitkontokt CmU

•

,

W L

Abb. 4. Abhängigkeit der durchschnittlichen Mächtigkeit der Aplittrümer von der vertikalen Entfernung vom Granitkontakt 1 — Aplittrümer i m m e t a m o r p h e n Nebengestein, 2 — i m Altenberger Granitporphyr

erhalten. Wenn bereits Aplittrümer i m durchbohrten Bereich auftreten, ist auch der Granitkörper in m a x i m a l 200 m Teufe darunter zu erwarten. Hierzu m ü s s e n allerdings alle, auch die geringmächtigen (bis unter 1 cm) Aplittrümer beachtet werden. Auf die Verbindung v o n Zinnvererzungen mit Granitkomplexen wurde weiter oben schon hingewiesen. Besonders die Q u a r z - T o p a s - K a s s i t e r i t - P a r a g e n e s e ist an die K u p p e l n v o n Granitstöcken des jüngeren Intrusivkomplexes gebunden (Altenberg, Geyer, Ehrenfriedersdorf u. a.). F ü r die Suche nach L a g e r s t ä t t e n dieses T y p s eröffnet die vorgelegte U n t e r s u c h u n g neue Möglichkeiten. Man k a n n einerseits aus der Anzahl der Aplittrümer über dem G r a n i t k o n t a k t annähernd die Position z u m Granitkörper ableiten, weil wohl nur über den höchsten Kuppelteilen auch die größte Aplittrümeraureole a u f t r i t t , während sie über den tieferen Granitflanken, die auch für solche L a g e r s t ä t t e n nicht mehr höffig sind, fehlt bzw. sehr schwach ausgebildet ist. Andererseits gibt die Aureole einen Hinweis auf die L a g e des G r a n i t k o n t a k t s , der bei der Prospektion nach L a g e r s t ä t t e n des Q u a r z - T o p a s - K a s s i t e r i t - T y p s gesucht wird. Einzelne alte Bohrungen, die nicht den Granit, wohl aber Aplittrümer durchbohrten, können als Hilfsmittel für die Feststellung der Granitoberkante dienen (z. B . Bohrungen F und K in A b b . 3). Außerdem ermöglichen Aplitlesesteinfunde oder sonstige anstehende Aplite bereits eine ungefähre F e s t l e g u n g der Granitoberkante. Dabei kann auch das gehäufte Auftreten der T r ü m e r schon eine geringere E n t f e r n u n g des Granitkontakts andeuten. So k a n n m a n z. B . aus den auf der tiefsten Sohle (ca. + 350 m N N ) der Grube „Zinnerne F l a s c h e " bei Pobershau auftretenden Aplittrümern mindestens auf eine Höhenlage des noch nicht erbohrten Granits von + 150 m N N schließen. In einer einzigen B o h r u n g (in der Nähe von Wernesgrün) weicht die Verteilung der angetroffenen Granitund Aplittrümer von der allgemeinen Gesetzmäßigkeit s t a r k ab. Sie traf 0,3—19,9 m mächtige Gänge bereits im Bereich von 546 bis 270 m über dem erbohrten G r a n i t k o n t a k t an. Diese Verteilung deutet darauf hin, daß diese B o h r u n g mehr oder weniger parallel z u m K o n t a k t des EibenStocker Granits a b g e t e u f t wurde.

Die in dieser B o h r u n g angetroffenen G ä n g e von 0 bis 260 m über dem G r a n i t k o n t a k t sind als Kreuze in der A b b . 1 enthalten, wurden aber nicht mit in die S t a t i s t i k aufgenommen. Zusammenfassung Für die in 37 Tiefbohrungen angetroffenen Aplittrümer wird ein allgemeines Schema der räumlichen Beziehungen zu den Graniten entwickelt. Danach beträgt die maximale vertikale Entfernung der Aplittrümer vom Granitkontakt ca. 200 m. Die regionalen Besonderheiten, mögliche Fehler und die Grenzen bei der Ausarbeitung des Schemas werden betrachtet und einige Hinweise für dessen Nutzung gegeben.

PesioMe PaspaßaTtiBaeTCH '

oßmaH

cxeMa

npocTpaHCTBemaix

OTHOineHHÖ K r p a u H T a M HJIH OÖJIOMKOB a i m u T a , H a i t a e H Htix B 37 rnyCoKHx CKBawHHax. IIo STOÄ cxeMe MancHManbHoe yrtaneime OSJIOMKOB amiHTa OT rpamiTHoro K O H T a K T a c o c i a B j m e T npiiöji. 2 0 0 M . PaccMaTpHBaioTCH pernoHajitHBie oeoöeHHoeTH, BO3MOHSHO OIHHÖKH H rpammti n p H p a 3 p a 6 o T K e cxeMbi H ^ a i o T C H n e n o T o p t i e y K a 3 a H M H

JI.TTH ee HCn0JIL30BaHHH.

Summary For aplite spurs found in 37 deep boreholes a universal scheme of spatial relations with granites is developed. It shows that the maximum vertical distance of the aplite spurs from the granite contact is about 200 m. Regional particularities, possible errors and limits within which the elaboration of the scheme is confined are considered and some informations on its use are given. Literatur BOLDUAN, H . , &. M. HOFFMANN: Geologie u n d E r k u n d u n g s e r g e b n i s s e der Zinnlagerstätte „ V i e r u n g " bei Ehrenfriedersdorf. — Freiberger Forsch.H . , G 167, 6 5 - 8 3 , L e i p z i g 1963. GAIIILÄEII, L . : Ergebnisbericht E i s e n Breitenbrunn. — Unveröff. Bericht, V E B G F E , B T F r e i b e r g , 1967. REH, H . : Schichtenverzeichnisse der B o h r u n g e n Sadisdorf (1940 — 1942). — Unveröff. Unterlagen, Archiv d e s V E B G F E , B T F r e i b e r g . TISCHENDOKF, G . : Über die k a u s a l e n Beziehungen zwischen Granitoiden u n d endogenen Zinnlagerstätten. — Z. angew. Geol., 15, 7, 333 — 342, Berlin 1969. TISCHENDORF, G., J . WASTERNACK, H . BOLDUAN & E . B E I N : Zur L a g e der Granitoberfläche i m E r z g e b i r g e u n d V o g t l a n d . — Z. angew. Geol., 11, 8, 4 1 0 - ' 4 2 3 , Berlin 1965.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 RYSCHOW / D i e „ B r a u n s p a t " - G ä n g e des S ä c h s i s c h e n E r z g e b i r g e s ( D D R )

149

Die „Braunspat"-Gänge des Sächsischen Erzgebirges (DDR) und die Stellung der in ihnen befindlichen Selenmineralisation B . I. RYSCHOW, U d S S R

Die Selenmineralisation ist im Sächsischen Erzgebirge eine relativ häufige Erscheinung. Besonders weit verbreitet ist sie in den sogenannten „Braunspat"Gängen 1 ). Ungeachtet dessen sind bis jetzt über die Selenmineralisation des Erzgebirges nur kurze und lückenhafte Darstellungen veröffentlicht worden. Erste Hinweise über das Vorhandensein von Selen in den verschiedenen Erzen sind in den alten Berichten der Hüttenbetriebe aus dem Gebiet von Johanngeorgenstadt e n t h a l t e n ( HAKLASS & SCHÜTZEL 1 9 6 5 ) . Ü b e r die S e l e n -

gehalte in Uranerzen aus Freiberg und Schneeberg bringen

MÜLLER

(1901)

und

ScHIFFNER

(1911)

An-

gaben. BAUMAIOT (1965) weist darauf hin, daß im Gebiet von Freiberg bereits im vergangenen Jahrhundert mit Karbonaten vergesellschaftete Selenide, wie Claust h a l s und Naumannit, bekannt wurden. JU. M. DYMKOW (1960) zeigte in seiner Arbeit eine Abbildung von 'Clausthalit mit kleinen Uranpechblendeeinschlüssen. OELSNER (1961) veröffentlichte verschiedene Mikrophotographien mit Verwachsungen von Clausthalit und Naumannit mit Uranpechblende, Chalkopyrit und Galenit aus den Erzgängen von Marienberg. HARLASS & SCHÜTZEL (1965) erwähnten, daß Selenide (Clausthalit, Umangit, Berzelianit, Klockmannit, Eukairit, Crookesit, Naumannit, Aguilarit und Guanajuatit) mit umgelagerter Uranpechblende vergesellschaftet sein können. Mit diesen Angaben schließen praktisch die bisher veröffentlichten Angaben über die Selenmineralisation des Sächsischen Erzgebirges ab. 2 ) Der Autor der vorstehenden Arbeit wurde mit zahlreichen selenführenden „Braunspat"-Gängen im südwestlichen Teil des Sächsischen Erzgebirges bekannt. Makroskopische Beobachtungen fanden ihre Ergänzung durch Schliffuntersuchungen. Gleichzeitig erfolgte die Bestimmung der Brechungskoeffizienten der mit der Selenmineralisation verbundenen Mg-Fe-Karbonate. Allgemeine Charakteristik der „Braunspat"-Gänge „Braunspat"-Gänge sind im Erzgebirge weit verbreitet. Nach der Morphologie unterscheidet man drei Haupttypen: 1. lang aushaltende, NW streichende (etwa 290°), in ihrer Mächtigkeit konstante Gänge, die an Verschiebungen gebunden sind, zum Teil vom Nebengestein durch Mylonite oder Lettenbeschläge getrennt; 2. geringmächtige und scharf abgegrenzte Gänge mit 310—330° Streichen, die mit absätzigen ZerrungsÜbcrs.: HEINZ SCHULZ, Dresden. Erschienen im Sammelband „Uranlagcrstätten — Zonalität und Paragenesen, Verlag Atomisdat, S. 166 — 181, Moskau 1970. ^Als „Braunspat" werden nach der alten deutschen geologischen Literatur die Mg- und Fe-Mg-Karbonate der Dolomit-Ankerit-Reihe bezeichnet, die durch hämatitisches Pigment unterschiedlich intensiv rotbraun gefärbt sind. ") Anmerkung der Redaktion: In neuerer Zeit hat erstmals G. TISCHENDOKF (Freiberger Forsch.-H., C 09, 1959) auf die Besonderheiten und genetischen Aspekte der Selenidparagenese im Erzgebirge hingewiesen.

klüften verbunden sind und häufig von Gängen des ersten Typs durchsetzt werden; 3. komplizierte Gänge, die mit streichenden Störungen (in ostwestlicher Richtung) verbunden sind und die als System von ^ parallelen geringmächtigen Klüften auftreten. In der Mehrheit der Fälle bilden die „Braunspat"Gänge Ausfüllungen der gleichen Spalten, wie auch die ältere Quarz-Kalzit-Uranpechblende-Mineralisation. Bedeutend seltener findet man sie aber zusammen mit Quarz-Sulfid-Gängen. Das findet seinen deutlichen Ausdruck in der mineralogischen Zusammensetzung sowie in den strukturellen und textureilen Besonderheiten. Bei der genaueren Untersuchung derartiger zusammengesetzter Gänge muß man deshalb zwischen den Mineralen, Strukturen und Texturen der eigentlichen ,,Braunspat"-Gänge und übernommenen Komponenten und Gefügen älterer Mineralisationen unterscheiden. Die ,,Braunspat"-Gänge sind im größten Teil ihrer streichenden Erstreckung erzfrei und bestehen dann nur aus unterschiedlich farbigen Fe-Mg-Karbonaten, wobei infolge von feindispergiertem hämatitischem Pigment braune Varietäten vorherrschen. Bedeutend seltener werden fahlrosa und helle Varietäten der Fe-Mg-Karbonate angetroffen. In unbedeutenden Mengen sind dagegen Siderit und Kalzit verbreitet. In den rosa bis hellen Karbonatvarietäten, aber auch im Siderit und Kalzit sind meist kleine Chalkopyrit- und Tennantiteinschlüsse zu finden. Die Gehalte der beiden letztgenannten Erzminerale übersteigen in den „Braunspat"-Gängen einige hundertstel oder auch tausendstel Prozent, das ist ein bis zwei Ordnungen weniger als der Hämatitgehalt in diesen Gängen. Außer den untersuchten Karbonaten wird in den ,,Braunspat"-Gängen in sehr geringen Mengen auch Baryt angetroffen, der sich in Form einzelner tafelförmiger Kriställchen oder als strahlenförmige Aggregate auf den Fe-Mg-Karbonaten oder dem Siderit befindet. Größere Anreicherungen von Erzmineralen treten in den ,,Braunspat"-Gängen nur innerhalb relativ begrenzter Bereiche auf. Sie umfassen entweder reliktische Minerale, die in diese Gänge infolge des gemeinsamen räumlichen Vorkommens mit älteren Mineralisationen auf einer Gangspalte gelangten, oder bedeutend seltener Erzminerale der eigentlichen ,,Braunspat"-Gänge. Von den reliktischen Mineralen in den Braunspatgängen werden am häufigsten Minerale der älteren QuarzKalzit-Uranpechblende- und der Quarz-Sulfid-Mineralisation erwähnt. Diese Minerale werden in großem Umfang durch Fe-Mg-Karbonate verdrängt, besonders intensiv gilt das für Kalzit, Uranpechblende und Sulfide. Die zu den eigentlichen ,,Braunspat"-Gängen gehörenden Erzminerale werden von verschiedenen Wis-

Zeitschrift l ü r angewandte Geologie, B d . 18 ( 1 9 7 2 ) , H e f t 4 150

HYSCHOW / D i e „ B r a u n s p a t " - G ä n g e d e s S ä c h s i s c h e n E r z g e b i r g e s

senschaftlern zu nachstehenden drei Paragenesen (gelegentlich auch selbständige Mineralisationsphasen oder Stadien darstellend) 3 ) zusammengefaßt: Selen-, Arsenid- und Silbersulfosalz-Parfigenese. Die SelenidParagenese besteht aus verschiedenen Seleniden, wovon Clausthalit deutlich vorherrscht. Die Arsenid-Paragenese wird durch verschiedene Co—Ni-Arsenide, Löllingit sowie durch gediegen Silber, Wismut und Arsen vertreten. In der abschließenden Silbersulfosalz-Paragenese treten u. a. solche Minerale, wie Proustit, Pyrargyrit, Stephanit, Argentit auf ( B A U MA N N 1 9 6 5 , DYMKOW 1960, OELSNEB 1961 u n d BABSUKOW 1963).

Ein charakteristisches Merkmal der Selenid-Paragenese stellt ihre enge räumliche Verbindung mit der reliktischen Quarz-Kalzit-Uranpechblende-Mineralisation dar. Die Selenide treten meist in Form von Einsprengungen in den braunen Varietäten der Fe-MgKarbonate auf, die Reste der primären Uranpechblendeanreicherungen enthalten und mehr oder weniger stark von den Karbonaten verdrängt werden. Ohne Übertreibung kann man feststellen, daß die vorhandenen Selenide mit den Teilen der ,,Braunspat"-Gänge verbunden sind, die reich an primärer Uranpechblende sind. Ein anderes typisches Kennzeichen der Selenid-Paragenese ist das Auftreten kleiner neugebildeter kugeliger Uranpechblendeaggregate in enger Verwachsung mit den Seleniden. Für alle drei Paragenesen von Erzmineralen der ,,Braunspat"-Gänge ist untereinander eine räumliche Trennung charakteristisch. Die Texturen dieser Gänge sind typisch. Das wird sowohl durch den Charakter der Erz- und Gangminerale als auch durch die Art ihrer Ablagerung bedingt. Weit verbreitet sind strahlige und Imprägnationsgefüge, lagige Strukturen, aber auch Verdrängungen und Brekzienbildungen. Das Auftreten von Pseudomorphosen, Brekzien und symmetrisch-lagigen Strukturen ist gewöhnlich mit dem Auftreten älterer Minerale in den „Braunspat"-Gängen verbunden. Brekziöse Strukturen entstehen durch Bruchstücke des Nebengesteins, von Palisadenquarz mit Uranpechblende der Quarz-Kalzit-UranpechblendeMineralisation, die durch Karbonate der „Braunspat"Gänge verkittet werden ( B A B S U K O W 1963). Die symmetrisch-lagige Struktur wird u. a. durch eine entsprechende Anordnung der reliktischen Uranpechblendeaggregate und des Palisadenquarzes in den ,,Braunspat"-Gängen hervorgerufen. Sehr häufig wurden diese Mineralaggregate vom Salband losgerissen, schwimmen nun in der dolomitischen Grundmasse und zerstören so insgesamt die Symmetrie der Gangstrukturen ( H A B L A S S & S C H Ü T Z E L 1 9 6 5 , D Y M K O W 1 9 6 0 , BABSUKOW

(DDR)

Unter den verschiedenen Arten von Gangstrukturen trifft man einaktige am häufigsten an. In diesem Falle besitzen die Gänge meist folgenden Aufbau: An einem oder auch beiden Salbändern befindet sich Palisadenquarz, auf dem sich massige Uranpechblende, gefolgt von skalenoedrischen Kalzitkristallen, anschließt, d. h. Minerale der Quarz-Kalzit-Uranpechblende-Mineralisation. Der Kalzit ist meist vollkommen durch Dolomit verdrängt, während die (Drusen-)Zwischenräume zwischen den Skalenoedern durch körnige Fe-Mg-Karbonate ausgefüllt werden. In ihnen sind häufig disperse Einsprengungen der verschiedenen Erzminerale enthalten. Die Textur der Mineralaggregate ist gewöhnlich körnig, gelegentlich mit Pseudomorphosen von Dolomit nach Kalzit oder Fe-Mg-Karbonat-Aggregaten, die in den freien Gangräumen abgelagert wurden. Genauere mikroskopische Untersuchungen zeigen in den ,,Braunspat"-Gängen die große Verbreitung von Gefügen, die durch das gleichzeitige Wachstum von zwei oder mehreren Mineralen gekennzeichnet werden.

Die wichtigsten Gangminerale Die Fe-Mg-Karbonate stellen die häufigsten Minerale der ,,Braunspat"-Gänge dar. Am weitesten sind durch dispers verteilten Hämatit gefärbte klein-, mittel- und grobkörnige Varietäten dieser Karbonate verbreitet. Bedeutend seltener trifft man die hellen Karbonatvarietäten an, die keinen oder fast keinen Hämatit aufweisen. Über die chemische Zusammensetzung der Karbonate geben zahlreiche quantitative DTA (173 Analysen) und optische Messungen der Lichtbrechung (470 Messungen) Auskunft. Die nach diesen beiden Methoden erhaltenen Ergebnisse zeigen eine sehr gute Ubereinstimmung. Das wird in erster Linie durch die niedrigen Mangangehalte der Karbonate erklärt, die 1—2% Mn nicht übersteigen und in ihrer Mehrheit nur 0,3—0,6% Mn erreichen. Die Ergebnisse der DTA und der optischen Messungen sprechen dafür, daß sich die chemische Zusammensetzung der Karbonate innerhalb weiter Grenzen änderte und von reinen Dolomiten bis zu Ankeriten mit einem Fe:Mg-Verhältnis von 0 : 1 bis zu 1 : 1 reicht, d . h . die gesamte isomorphe Reihe der Fe-Mg-Karbonate umfaßt ( B I L I B I N 1927, Z W E T K O W U . a. 1964). Die chemische Zusammensetzung der Karbonate kann nach den vorliegenden Analysen durch folgende allgemeine Formel angegeben werden:

1963).

Strukturen mit einer aufeinanderfolgenden Ablagerung der Minerale sind in den ,,Braunspat"-Gängen weit verbreitet. Man beobachtet sie praktisch in allen derartigen Gängen, beginnend mit braunen, rosa und danach den hellen Varietäten der Mg-Fe-Karbonate, parallel-stengelige Sideritaggregate, Kalzitdrusen usw. Sehr häufig beobachtet man derartige Drusen auch zwischen den Erzmineralen. Besonders deutlich sind sie in Aggregaten ausgebildet, die aus gediegen Silber, Wismut, Arsen und Kobalt-Nickel-Arseniden bestehen. a ) Anmerkung d. Übers.: Etwa den im deutschen Sprachgebrauch eingeführten Begriffen ,,Gangformation" und „Abfolge" entsprechend.

Ca(Mg1_0 5 Fe 0 i 0 5 ) (C0 3 ) 2 Die Histogramme der Eisenverteilung in den Karbonaten zeugen von einem deutlichen Vorherrschen von Dolomit, dessen Zusammensetzung gewöhnlich in folgenden Grenzen schwankt: '

Ca(Mg1_0,997Fe(M),003)

(C03)2

Die eisenreichen Varietäten der Karbonate werden dagegen bedeutend seltener angetroffen. Ihre Zusammensetzung wird in der Mehrheit der Fälle durch

RYSCHOW / Die , , B r a u n s p a t " - G ä n g c des Sächsischen Erzgebirges (DDR)

folgende Formel bestimmt: Ca(Mgo.95_0.54Fe0,05-O.46) (C0 3 ) 2 Die maximalen Eisengehalte betragen in den Karbonaten 18,1% FeO. Nach den makroskopischen Eigenschaften kann man deutlich drei Gruppen von Karbonaten unterscheiden: Dolomite, Parankerite und Ankerite. Die Dolomite (N 0 — 1,679—1,685) werden durch braune Farben, klein- oder mittelkörniges Gefüge gekennzeichnet. Sie sind undurchsichtig oder schwach durchscheinend und enthalten große Mengen von feindispersem hämatitischem Pigment. Parankerite (N0 = 1,685 — 1,700) besitzen eine fahlrosa, gelegentlich auch weiße Farbe, sind fein- bis mittelkörnig und schwach durchscheinend. Sie enthalten selten kleine ( < 1—3 mm) Einschlüsse von Hämatit, Tennantit und Chalkopyrit, häufig verbunden mit bestimmten Anwachszonen kristalliner Parankeritindividuen. Die Ankerite (N 0 = 1,700—1,718) sind weiß, gelegentlich rosa-weiß, halbdurchscheinend bis mittelkörnig (5—7 mm). Gewöhnlich bilden sie Drusen, die Hohlräume in den Dolomiten und Parankeriten ausfüllen. Die Form der einzelnen Kriställchen wird durch Rhomboeder mit stark gekrümmten Flächen bestimmt. Charakteristisch ist durch unterschiedliche Wachstumszonen mit wechselnder Durchsichtigkeit ein deutlich ausgeprägter Zonarbau. Während Hämatiteinschlüsse nicht vorhanden sind, kann man Chalkopyrit und Tennantit sehr häufig beobachten. Die Grenzen zwischen diesen beiden Sulfiden zu Ankerit sind induktiv ausgebildet. Diese Beobachtungen ermöglichen in bedeutendem Umfang die Berechnung von Verhältnissen zwischen den Karbonaten, besonders auch durch die detaillierte Stoßaufnahme, die von einigen Geologen von verschiedenen ,,Braunspat"-Gängen angefertigt wurden, wobei die Karbonate nur nach den Farben unterschieden wurden. Die vorgenommenen Berechnungen ergaben, daß auf Dolomit und Parankerit 82% der gesamten Gangkarbonate entfallen, während Ankerit nur 14% und Siderit nur 4% der Gesamtkarbonatmenge einnehmen. Demgegenüber sind die Kalzitgehalte in den Gängen mit < 1% nur unbedeutend. Die Angaben von 103 quantitativen Spektralanalysen von Dolomit und 60 Analysen von Parankerit und Ankerit zeigen, daß Dolomit im Vergleich zu Parankerit und Ankerit erhöhte Mengen an Arsen, Blei, Kupfer, Wismut, Silber, Kobalt, Nickel, Zinn, Molybdän, Beryllium, Titan und Mangan enthält. Im Gegensatz dazu sind die Gehalte an Strontium, Vanadium und Germanium im Dolomit niedriger als im Parankerit und Ankerit. Die Bariumgehalte sind in allen Karbonatvarietäten etwa gleich groß. In 14 Proben wurde Zink angetroffen, während Antimon nur in einer Probe gefunden werden konnte. Siderit wird im Vergleich zu den Fe-Mg-Karbonaten in den ,,Braunspat"-Gängen nur relativ selten angetroffen. Es bildet stengelige Aggregate von strohgelber Farbe, die Verwachsungen mit den älteren Mineralen aufweisen. Einzelne Sideritkriställchen besitzen linsenartige Form. Anhand von 60 quantitativen Spektralanalysen sind im Siderit die Gehalte an solchen Elementen, wie

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Hett 151

Barium, Strontium, Zink, Kupfer, Kobalt, Nickel, Molybdän, Titan, Vanadium und Mangan, gegenüber dem Dolomit etwas erhöht. Die Wismut-, Silber- und Berylliumgehalte sind etwa gleich groß. Die Mangangehalte schwanken von 0,3—5%; in den meisten untersuchten Proben betrugen sie etwa 1 — 3%. Kalzit wird in den „Braunspat"-Gängen häufig, aber nur in unbedeutenden Mengen angetroffen. Er bildet allotriomorphe Aggregate, die Drusenräume ausfüllen. Häufig findet man Kalzit auch in kleinen Klüften, die durch die Fe-Mg-Karbonate setzen, sich aber nicht über die ,,Braunspat"-Gänge hinausgehend fortsetzen. Meist bildet er in Drusen flache Rhomboeder oder Skalenoeder, die nach der c-Achse stark gestreckt sind. Dem Verfasser standen die Ergebnisse von 21 quantitativen Spektralanalysen von Kalzit aus „Braunspat"Gängen zur Verfügung. Das charakteristischste Nebenelement im Kalzit stellt Mangan mit 0,x—1,0% Mangan dar, in drei Proben wurden sogar Werte von fast 5,0% erreicht. Danach folgt Arsen, dessen Gehalte sehr stark schwanken, von Spuren bis zu 1%. Ständig vorhanden sind Barium, Strontium, Nickel, Kupfer und Titan, die Gehalte von 0,00x bis 0,0x erreichen. Weniger charakteristisch sind Blei, Molybdän, Wismut, Silber und Kobalt, die nur in der Hälfte aller untersuchten Proben (von Spuren bis 0,0x%) vorkamen. Die Erzminerale (Selenide) C l a u s t h a l i t ( P b S e ) ist das häufigste Selenmineral. E s bildet unregelmäßige Formen in den F e - M g - K a r b o n a t e n . Die Größe der einzelnen Nester schwankt im Durchmesser zwischen Bruchteilen eines Zentimeters bis zu einigen Zentimetern. Verbunden mit Spaltflächen der K a r b o n a t e füllt er die R ä u m e zwischen den einzelnen Karbonatkörnern aus, häufig treten isometrische Körner oder Kristallaggregate nach den Wachstumszonen der K a r b o n a t e auf. Gelegentlich werden auch Verwachsungen mit anderen Seleniden (meist mit Gefügen des gleichzeitigen Wachstums einiger Selenide verbunden) beobachtet. Die B e s t i m m u n g von Clausthalit wurde durch Spektral- und Röntgenanalysen bestätigt. N a u m a n n i t ( A g S e ) steht nach seiner Häufigkeit nach dem Clausthalit an zweiter Stelle. In der überwiegenden Mehrheit aller Fälle wird Naumannit nur in F o r m kleiner monokristalliner Bildungen inmitten von Clausthalitaggregaten angetroffen. Nur in einzelnen Proben erreicht der Naumannitgehalt 2 — 3 % der Clausthalitmenge. Die F o r m der Verwachsungen ist sehr unterschiedlich. In dem einen Falle sind sie xenomorph zu Clausthalit und deutlich an den R a u m zwischen den einzelnen Clausthalitindividuen gebunden. In anderen Fällen sind dagegen die Naumannite gegenüber Clausthalit idiomorph. In weiteren Beispielen wird die F o r m der Aggregate durch das gleichzeitige Wachst u m beider Minerale bedingt. In einem Anschliff wurde so Naumannit in graphischer Verwachsung mit Klockmannit angetroffen. Man beobachtete aber Naumannit auch in F o r m kleiner, langgestreckter prismatischer Kristalle, die inmitten von Berzelianit auftraten. Häufig wurde Naumannit auch in den Intergranularräumen der Fe—Mg-Karbonate angetroffen. I m Auflicht ist Naumannit weiß, gegenüber Clausthalit besitzt es einen graugrünen Farbton. Das Reflexionsvermögen ist deutlich geringer als das von Clausthalit und etwas größer als das von Eukairit. In körnigen Aggregaten ist die Doppelbrechung ohne Immersionsflüssigkeit deutlich ausgeprägt. Das gilt ebenfalls für das Anisotropieverhalten, das bei vollständig gekreuzten Nicols mit einem farbigen E f f e k t in tiefbraunen Farbtönen verbunden ist, während sich diese F a r b e bei nur unvollständig gekreuzten Nicols von braun bis zu gelegentlich cremefarben bis graugrün, grünlich-bläulich und dunkellila verändert. Das Relief ist bei Naumannit niedriger als bei Clausthalit.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Helt 4 152

RYSCHOW / Die , , B r a u n s p a t " - G ä n g e des Sächsischen Erzgebirges (DDR)

Die B e s t i m m u n g v o n N a u m a n n i t w u r d e d u r c h Spektralanalysen wesentlich b e s t ä t i g t , die ständige Silberbeimengungen in den Proben nachwiesen, wo mikroskopisch N a u m a n n i t e r k a n n t worden war. B e r z e l i a n i t (Cu 2 _ a ; Se) s t e h t in seiner V e r b r e i t u n g n a c h Clausthalit u n d N a u m a n n i t an d r i t t e r Stelle. I m Gegensatz zu N a u m a n n i t w u r d e Berzelianit n i c h t n u r in F o r m kleinster Bildungen, sondern a u c h als N e s t e r bed e u t e n d e n A u s m a ß e s (bis zu einigen Z e n t i m e t e r n D u r c h messer) a n g e t r o f f e n . E r bildet e n t w e d e r monomineralische Aggregate oder V e r w a c h s u n g e n mit a n d e r e n Seleniden. Die F o r m der Bildungen v o n Berzelianit in den a n d e r e n Seleniden w u r d e sehr h ä u f i g d u r c h gleichzeitiges W a c h s t u m beeinflußt. I n einigen Fällen k o n n t e n graphische Verwachsungen m i t U m a n g i t , K l o c k m a n n i t , E u k a i r i t u n d Clausthalit angetroffen werden. I m Anschliff ist Berzelianit sehr leicht zu b e s t i m m e n . Verwechseln k a n n m a n es n u r m i t der kubischen Modif i k a t i o n v o n Chalkosin, wobei allerdings mikrochemische R e a k t i o n e n i m m e r eine eindeutige B e s t i m m u n g g e s t a t t e n . Die Diagnose v o n Berzelianit k o n n t e d u r c h R ö n t g e n a n a lysen b e s t ä t i g t w e r d e n . E u k a i r i t ( C u 2 S e • A g 2 S e ) wird in den Selenerzen sehr h ä u f i g angetroffen, obwohl auch n u r in sehr geringen Mengen. Es w u r d e in 1 5 % der Anschliffe m i t einer Selenmineralisation b e o b a c h t e t . E u k a i r i t wie a u c h N a u m a n n i t bilden in der Mehrheit der Fälle kleine monokristalline Bildungen in d e n K a r b o n a t e n oder in der Masse a n d e r e r Selenide. N u r gelegentlich wird er in F o r m a l l o t r i o m o r p h e r körniger Aggregate a n g e t r o f f e n . Selten w u r d e er als kleinste b l ä t t chenartige Kriställchen in monokristallinen U m a n g i t - u n d Berzelianitbildungen b e o b a c h t e t . Mit U m a n g i t z u s a m m e n bildet er h ä u f i g Gefüge, die an Z e r f a l l s s t r u k t u r e n fester Lösungen erinnern. Es w u r d e n a u c h graphische Verwachsungen m i t Clausthalit, U m a n g i t u n d K l o c k m a n n i t g e f u n d e n . Gelegentlich traf m a n a u c h b l ä t t c h e n a r t i g e Zwillinge in einer oder in beiden f a s t s e n k r e c h t a u f e i n a n d e r s t e h e n d e n R i c h t u n g e n an. Die B l ä t t c h e n w a r e n e n t w e d e r gerade oder spindelartig. I n vielen Fällen w a r e n die F o r m e n v o n E u k a i r i t d u r c h seine gleichzeitigen Bildungen m i t a n d e r e n Mineralen der Selenidgruppe b e d i n g t . E u k a i r i t besitzt im Auflicht eine gelblich-weiße bis fahlcremefarbige F a r b e . Das Reflexionsvermögen ist deutlich geringer als bei Clausthalit. E r besitzt eine geringe Bireflexion m i t k a u m e r k e n n b a r e m W e c h s e l der F a r b e n in A b h ä n g i g k e i t v o n den verschiedenen kristallographischen R i c h t u n g e n , v o n weiß oder zartgrünlich bis rosa, fahlcremef a r b e n oder gelblich. Das A n i s o t r o p i e v e r h a l t e n wird d u r c h sehr s t a r k e F a r b e f f e k t e m i t f a h l e n T ö n e n v o n lila, rosa, creme bis olivgrün oder g r ü n gekennzeichnet. Die Bestimmung von Eukairit wurde röntgenographisch bestätigt. U m a n g i t ( C u 3 S e 2 ) w u r d e in 1 0 % aller Schliffe m i t einer Selenmineralisation a n g e t r o f f e n . E r bildet allotriomorphe körnige Aggregate oder monokristalline Bildungen i n m i t t e n a n d e r e r Selenide oder der K a r b o n a t e . E r wird a b e r a u c h in F o r m kleinster l a n g g e s t r e c k t e r Kriställchen, die i m Berzelia n i t oder im E u k a i r i t e n t h a l t e n sind, b e o b a c h t e t . Diese Bildungen s c h w a n k e n v o n wenigen Z e h n t e l n bis zu wenigen (im. Es w u r d e n a u c h relativ große einzelne b l ä t t c h e n f ö r m i g e U m a n g i t k r i s t a l l e (einige h u n d e r t s t e l Millimeter) in Verw a c h s u n g m i t a n d e r e n Seleniden g e f u n d e n . I n einigen Fällen b e o b a c h t e t e m a n b l ä t t c h e n a r t i g e Zwillinge in zwei, gelegentlich a u c h in drei R i c h t u n g e n ( G i t t e r s t r u k t u r e n ) u n d Drillingsbildungen. I n einigen Anschliffen w u r d e n auch b l ä t t c h e n a r t i g e U m a n g i t b i l d u n g e n im E u k a i r i t a n g e t r o f f e n , die a n Z e r f a l l s s t r u k t u r e n fester Lösungen erinnern (Typ Bornit—Chalkosin), aber auch graphische V e r w a c h s u n g e n m i t E u k a i r i t , K l o c k m a n n i t u n d Berzelianit. U m a n g i t w u r d e im Auflicht mikroskopisch sicher b e s t i m m t und auch röntgenographisch bestätigt. K l o c k m a n n i t ( C u S e ) k o n n t e in einigen Schliffen in u n b e d e u t e n d e n Mengen a n g e t r o f f e n w e r d e n . E r bildet parallelstengelige oder radialstrahlige Bildungen, die sich m i t deutlich z o n a r g e o m e t r i s c h e m A u f b a u in den verschiedenen Mineralen entwickelten. D a r ü b e r h i n a u s w u r d e er a b e r a u c h in F o r m kleinster, s t a r k gestreckter Kriställchen in einer G r u n d m a s s e v o n U m a n g i t , E u k a i r i t , Berzelianit u n d N a u m a n n i t angetroffen. Der Gehalt an K l o c k m a n n i t erreicht in diesen Mineralen h ä u f i g 2 0 — 3 0 % . Gelegentlich bildet er graphische V e r w a c h s u n g e n m i t E u k a i r i t , U m a n g i t ,

selten mit Berzelianit. Die F o r m der einzelnen I n d i v i d u e n ist in diesen V e r w a c h s u n g e n b l ä t t c h e n a r t i g , wobei die einzelnen Kristalle geradlinig oder g e k r ü m m t sein k ö n n e n . I n einigen Fällen b e o b a c h t e t m a n auch b l ä t t c h e n a r t i g e Zwillinge v o n K l o c k m a n n i t , die in drei verschiedenen R i c h t u n g e n orientiert w a r e n . Die Größe der einzelnen I n d i v i d u e n übersteigt in allen beschriebenen Fällen ein /im nicht, w ä h r e n d die Größe der Kristallaggregate kleiner als 0,0x—0,00x m m ist. Die F a r b e v o n K l o c k m a n n i t ist i m Auflicht bläulichoder grünlich-grau u n d h ä n g t s t a r k v o n d e r Schnittlage ab. Charakteristisch ist eine ungewöhnlich s t a r k e Bireflexion m i t F a r b e f f e k t e n v o n hellgrau oder creme-grau bis grünlichblau. Das Reflexionsvermögen des Minerals n a c h einer Achse ist etwas h ö h e r als das v o n Uranpechblende, a b e r n a c h der a n d e r e n Achse gleich Pcchblcnde, wie a u c h v o n Berzelianit. Die Anisotropie ist sehr s t a r k u n d wird d u r c h einen c h a r a k teristischen F a r b e f f e k t ähnlich Covellin v o n s t a r k gelbweiß n a c h d u n k e l g r a u gekennzeichnet. A g u i l a r i t [ A g 2 ( S e , S)] w u r d e bis j e t z t n u r in zwei Gängen a n g e t r o f f e n . E r bildet r e l a t i v große (0,x mm) Kristalle z u s a m m e n m i t a n d e r e n Seleniden. Gelegentlich wird er a u c h als u n r e g e l m ä ß i g e N e s t e r in d e n F e - M g Karbonaten angetroffen. I m Auflicht ist Aguilarit g i a u m i t einem sehr schwachen Olivton. Das R e f l e x i o n s v e r m ö g e n ist n i c h t hoch, etwas niedriger als bei N a u m a n n i t u n d E u k a i r i t , etwa gleich groß wie bei Berzelianit. Die Bireflexion ist n u r schwach. Die F a r b e v e r ä n d e r t sich n a c h den verschiedenen R i c h t u n g e n v o n olivgrau oder b l a u g r a u (7J ma x) bis zu g r a u oder cremeg r a u (i? m i n ). Die Anisotropie ist nicht s t a r k , a b e r deutlich m i t f a r b l i c h e m E f f e k t in den d u n k l e n T ö n e n v o n ziegelrot bis grünlich. S c h n i t t e m i t niedrigem Reflexionsvermögen sind isotrop, m i t h ö h e r e m a b e r anisotrop. Das Relief ist e t w a s h ö h e r als bei Clausthalit, a b e r veränderlich in Abhängigkeit v o n der S c h n i t t r i c h t u n g ; in S c h n i t t e n m i t -Rmax ist das Relief deutlich niedriger als in den S c h n i t t e n m i t Rmjn. Der Nachweis v o n Aguilarit e r f o r d e r t die B e s t ä t i g u n g d u r c h g e n a u e r e Methoden. L a i t a k a r i t [ B i 4 ( S e , S) 3 ] w u r d e n u r in einem Gange gef u n d e n , wo er kleinste Einschlüsse im Clausthalit bildete. I h r e Fläche ist kleiner als 0,0x m m 2 . Die F o r m ist unterschiedlich. Es h a n d e l t sich e n t w e d e r u m isometrische Bildungen, häufig ausgefüllt m i t poikilitischen V e r w a c h s u n g e n v o n Clausthalit oder u m stengelige V e r w a c h s u n g e n b l ä t t c h e n artiger Kristalle. Charakteristisch sind b l ä t t c h e n a r t i g e , parallel der Längsachse der Kristalle orientierte Zwillinge. H ä u f i g besitzen einzelne I n d i v i d u e n spindelartige F o r m e n . I m Auflicht ist L a i t a k a r i t weiß, a b e r gegenüber Claust h a l i t besitzt er einen gelblichen Ton. Das Reflcxionsverm ö g e n ist etwas höher als bei Clausthalit u n d b e t r ä g t etwa 52 — 5 3 % . Die Bireflexion ist schwach, die Anisotropie sehr s t a r k , aber ohne farbige E f f e k t e wie bei P h y r r h o t i n oder Bismutin. Die Auslöschung ist gerade. Das Relief ist sehr niedrig u n d deutlich geringer als bei Clausthalit. N a c h den optischen E i g e n s c h a f t e n ist das Mineral sehr ähnlich d e m B i s m u t i n oder Aikinit. Es u n t e r s c h e i d e t sich aber v o n i h m d u r c h ein niedrigeres Relief u n d hohes Reflexionsvermögen. J e d o c h k ö n n e n diese Merkmale n u r in G e g e n w a r t v o n Claust h a l i t a n g e w e n d e t w e r d e n . L a i t a k a r i t ist heller als Claust h a l i t u n d weicher, w ä h r e n d B i s m u t i n u n d Aikinit etwas d u n k l e r u n d h ä r t e r als Clausthalit sind. Das V o r k o m m e n v o n L a i t a k a r i t in den Selcnerzen w u r d e d u r c h die S p e k t r a l a n a l y s e v o n Selenerzen entscheidend bes t ä t i g t , die das ständige V o r h a n d e n s e i n v o n W i s m u t in i h n e n (einige 0 , x — 0 , 0 x % ) nachwies. C r o o k e s i t [(Cu, A g , T l ) 2 S e ] w u r d e bis j e t z t optisch n i c h t nachgewiesen. S p e k t r a l - u n d chemische Analysen stellten in einigen P r o b e n m i t Selenmineralisation T h a l l i u m fest. Das g e s t a t t e t e H . SCHULZ die A n n a h m e v o n Crookesit in den Selenerzen. T i e m a n n i t ( H g S e ) w u r d e in zwei Gängen a n g e t r o f f e n , wo er in F o r m kleiner isometrischer Bildungen im Claust h a l i t oder als kleinste Einschlüsse in d e n Mg—Fe-Karbon a t e n , gelegentlich a u c h in V e r w a c h s u n g m i t Berzelianit a u f t r i t t . I n zwei P r o b e n aus diesen Gängen k o n n t e d u r c h chemische Analysen Quecksilber m i t G e h a l t e n v o n 0,02 u n d 0 , 0 0 4 % g e f u n d e n w e r d e n . I m Auflicht besitzt T i e m a n n i t eine g r a u e F a r b e m i t einem b r ä u n l i c h e n T o n . Das Reflexions-

RYSCHOW / Die „Braunspat"-Cänge des Sächsischen Erzgebirges (DDR) vermögen des Minerals ist bedeutend niedriger als Berzelianit. Tiemannit ist isotrop. Das Relief ist niedrig und gestattet damit keine Verwechslung mit Fahlerz. G u a n a j u a t i t ( B i 2 S e ) bildet nadelige Kristalle im Umangit, die an Bismutinkristalle erinnern, gelegentlich kommen sie auch in Verwachsungen mit Naumannit vor. Im Auflicht besitzt er grauweiße bis bläulichweiße Farbe. Das Reflexionsvermögen ist hoch, die Bireflexion und Anisotropie stark, das Relief niedrig, bedeutend geringer als bei Umangit. S t i l l e i t (ZnSe) wurde in einem Anschliff in myrmekitischer Verwachsung mit Clausthalit gefunden. Das Mineral ist grau, isotrop, besitzt geringes Reflexionsvermögen und keine Innenreflexe. Es ist den Fahlerzen sehr ähnlich, besitzt aber im Unterschied von ihnen keine grünlichen, sondern graubraune Farbtöne. Als Beweis für das mögliche Auftreten von Stilleit in den Selenerzen gilt außer den genannten optischen Beobachtungen die in einigen Proben spektralanalytisch ermittelten geringen Zinkmengen (0,0x%). E s k e b o r n i t ( F e 3 C u S e 4 ) konnte nicht sicher nachgewiesen werden und ist nur auf einen Gang beschränkt. Er bildet relativ große (bis 1 mm im Querschnitt) monokristalline Verwachsungen im Aggregat mit Berzelianit, Eukairit und Clausthalit. Die Farbe des als Eskebornit angesprochenen Minerals ist im Auflicht gelblich-grau. Das Reflexionsvermögen ist geringer als von Clausthalit, aber höher als von Eukairit. Die Bireflexion ist schwach. Die Anisotropie ist ähnlich der von Phyrrhotin, aber etwas schwächer. Das Relief ist höher als von Clausthalit und Eukairit. Es zeigt ein gutes Polierverhalten. In einigen Querschnitten ist eine vollständige Spaltbarkeit deutlich ausgebildet. Nach den optischen Eigenschaften ist das Mineral nicht von Bismutin zu unterscheiden, lediglich die Paragenese mit Seleniden führte zur vorläufigen Ansprache des Minerals als Eskebornit. D i e Altersverhältnisse der Selenide u n d ihre Stellung i m Gesamtprozeß der B i l d u n g v o n „ B r a u n s p a t " Gängen Alle vorstehend genannten Erzmineralassoziationen in den „ B r a u n s p a t " - G ä n g e n werden von dieser oder jener Varietät der K a r b o n a t e begleitet. Deshalb werden vor der E r l ä u t e r u n g der Altersbeziehungen zwischen den verschiedenen Paragenesen von Erzmineralen die Veränderungen analysiert, die im Verlaufe der Kristallisation in der chemischen Z u s a m m e n s e t z u n g der K a r b o nate erfolgten. U m die zeitliche Aufeinanderfolge der K a r b o n a t bildung in den „ B r a u n s p a t " - G ä n g e n zu bestimmen, wurden durch genaue B e o b a c h t u n g e n die Verwachsungen der verschiedenen karbonatischen Varietäten fixiert. In 156 Fällen konnten makroskopische Beobachtungen durch Messungen der Brechungsindizes erg ä n z t werden. D a v o n wurden hundertmal K r u s t i f i k a tionsablagerungen v o n K a r b o n a t e n beobachtet, 97 erwiesen sich als ältere Mg-reiche Varietäten, d a v o n waren die jüngeren eisenreich, und nur in drei Fällen konnte eine Ablagerung von Ankeritkriställchen an der Oberfläche parallelstengeliger Sideritaggregate b e o b a c h t e t werden. In 56 Fällen wurde unmittelbares Durchkreuzen verschiedener Karbonatv a r i e t ä t e n angetroffen. Die durchsetzenden , K a r b o n a t e gehörten stets zu den eisenreichen Varietäten oder z u m K a l z i t . Gelegentlich wurden auch gegenseitige Durchkreuzungen gleichartig zusammengesetzter K a r b o n a t e gefunden, aber in keinem Falle beobachtete m a n , daß Mg-reiche Varietäten Fe-reiche K a r b o n a t e durchkreuzen. Außerdem wurden B e o b a c h t u n g e n in Grubenbauen und an sehr vielen H a n d s t ü c k e n aus verschiedenen Museen der D D R vorgenommen. In allen Fällen waren 2

Angewandte Geologie, H e f t 4/72

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 153

die braunen K a r b o n a t e älter als die rosafarbigen und hellen, während der Siderit in den Hohlräumen der Mgund der M g - F e - K a r b o n a t e abgelagert worden war. Abweichungen von dieser allgemeinen Reihenfolge der K a r b o n a t b i l d u n g treten nur in Einzelfällen auf. Die Auswertung der zahlreichen B e o b a c h t u n g e n g e s t a t t e t e die Aufstellung einer Altersfolge der Karbonate: Dolomite - > P a r a n k e r i t - > Ankerit Siderit —> K a l z i t . Tektonische Bewegungen störten gelegentlich die Einheitlichkeit der Gänge. I n s g e s a m t führten sie aber an keiner Stelle zu einer Veränderung der Altersfolge der K a r b o n a t a b l a g e r u n g und bewirkten nur örtliche Störungen eines offensichtlich ununterbrochenen evolutionären Prozesses der Z u s a m m e n s e t z u n g der ausgefällten Karbonate. Selenide sind in den „ B r a u n s p a t " - G ä n g e n m i t den ältesten Varietäten der K a r b o n a t e verbunden, d. h. mit Dolomit und dem eisenreichen Dolomit u n d nur gelegentlich mit Parankerit. Die Selenide sind gewöhnlich mit den Drusenräumen der K a r b o n a t e verbunden. Sie füllen K l ü f t e in K a r b o n a t e n u n d Intergranularräumen a u s . H ä u f i g findet m a n sie auch auf Anwachsstreifen einzelner Kristalle. Sehr oft beobachtet m a n auch in den K a r b o n a t e n deutliche Gefüge für das gleichzeitige W a c h s t u m verschiedener Selenide. In der Mehrzahl der Beispiele waren die Selenide durch Clausthalit vertreten, nur in wenigen Gängen wurden außer Clau sthalit auch N a u m a n n i t , Berzelianit, U m a n g i t , E u k a i r i t , K l o c k m a n n i t und Aguilarit angetroffen. In einem Schliff wurde auch L a i t a k a r i t gefunden. Selenide wurden in sehr engen gemeinsamen Verwachsungen beobachtet. H ä u f i g f a n d m a n Gefüge der gleichzeitigen Kristallisation von Aguilarit und U m a n g i t ; von Aguilarit und Clausthalit; von U m a n g i t , E u k a i r i t und N a u m a n n i t sowie von Clausthalit und E u k a i r i t . Aguilarit bildet gewöhnlich gutausgebildete tafelartige Kristalle, die gegenüber anderen Seleniden idiomorph auftreten. H ä u f i g werden in diesen Kristallen auf verschiedenen W a c h s t u m s f l ä c h e n Einschlüsse von E u k a i r i t , Umangit oder Clausthalit angetroffen. F ü r die gleichwertige B e s t i m m u n g v o n Erscheinungen der gleichzeitigen Kristallisation v o n zwei oder mehreren Mineralen ist die Kenntnis der Mineralaggregate und ihrer S t r u k t u r sehr wichtig. So wurden Merkmale des gleichzeitigen K r i s t a l l w a c h s t u m s bei anisotropen Seleniden, wie Aguilarit, N a u m a n n i t , U m a n g i t und E u k a i r i t nachgewiesen. D a s gleichzeitige Wachsen eines anisotropen mit einem oder mehreren isotropen Seleniden nachzuweisen, ist bei weitem schwieriger, da d a s innere Gefüge eines isotropen Minerales nicht erkennbar ist. In der Mehrheit der Fälle g e s t a t t e t jedoch die g e s a m t e F o r m der Ausbildung mit Sicherheit die Ansprache entsprechender Gefüge. Besonders charakteristisch sind in dieser Beziehung die F o r m e n des gemeinsamen Wachsens von Berzelianit und Clausthalit. Die Einschlüsse eines dieser Minerale kennzeichnen gewöhnlich deutlich die Anwachszonen im Wirtsmineral. H ä u f i g k a n n m a n auch innerhalb eines Gesichtsfeldes bei starker mikroskopischer Vergrößerung 3 — 4 verschiedene derartige Zonen mit Einschlüssen beobachten. Die B a s i s dieser Einschlüsse wird häufig durch charakteristische Induktionsoberflächen begrenzt. Außer den Gefügen des gleichzeitigen W a c h s t u m s beobachtet m a n in den Seleniden gelegentlich auch

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 154

RYSCHOW / Die „ßraunspal"-Gängc des Säclisischon Erzgebirges (DDR)

m y r m e k i t i s c h e und graphische Verwachsungen, die im vorliegenden Falle als P r o d u k t der gleichzeitigen Auskristallisation dieser Minerale gedeutet werden. In diesen m y r m e k i t i s c h e n und graphischen Verwachsungen beobachtete m a n : Eukairit — Klockmannit, Umangit — Klockmannit, Umangit — Eukairit — K l o c k m a n n i t . W e n i g e r c h a r a k t e r i s t i s c h sind dagegen derartige Verwachsungen von U m a n g i t — Berzelianit, E u k a i r i t — Clausthalit, U m a n g i t — Berzelianit, U m a n g i t — B e r zelianit — K l o c k m a n n i t . In einem Anschliff wurden auch m y r m e k i t i s c h e Verwachsungen von Naumannit, und Clausthalit angetroffen. In einzelnen F ä l l e n b e o b a c h t e t e m a n auch eine zeitliche Aufeinanderfolge von Seleniden, wobei zuerst solche Selenide wie Aguilarit, U m a n g i t , K l o c k m a n n i t und Berzelianit abgelagert wurden, d a n a c h folgten E u k a i r i t , N a u m a n n i t und Clausthalit und schließlich monomineralische Clausthalitaggregate. Verdrängungserscheinungen sind in den Seleniden sehr selten, z. T . wurden E u k a i r i t und U m a n g i t durch E u k a i r i t korrodiert. Meist erfolgte die Verdrängung entlang den Spaltflächen von Aguilarit, die parallel der L ä n g s a c h s e ihrer tafelartigen K r i s t a l l e ausgebildet sind. Dieser P r o z e ß reicht aber nicht bis zur ß i l d u n g von Pseudomorphosen v o n E u k a i r i t und U m a n g i t nach Aguilarit. Von den Seleniden wurde Aguilarit offensichtlich zuerst gebildet. I m vorliegenden F a l l e wurden häufig radialstrahlige Verwachsungen von K l o c k m a n n i t und einzelnen Kriställchen von U m a n g i t , E u k a i r i t und Clausthalit gefunden, die auf den F l ä c h e n tafelartiger Aguilaritkristalle abgelagert wurden. Auf diese Weise sind die Wechselbeziehungen zwischen den einzelnen Mineralen der Selenidparagenese sehr kompliziert. P r a k t i s c h kristallisiert der gesamte Mineralkomplex gleichzeitig. W e n n m a n j e d o c h das M a x i m u m der Kristallisation dieses oder jenes Minerals oder Mineralgruppe b e t r a c h t e t , so kann m a n in gewissem Maße einen zeitlichen W e c h s e l der gebildeten Selenide b e o b a c h t e n (s. A b b . 1). ' S e h r häufig b e o b a c h t e t m a n m i t den Seleniden kleine niedrige Uranpechblendeaggregate. In zahlreichen Schliffen wurde gleichzeitige Kristallisation von U r a n pechblende m i t Clausthalit und Berzelianit b e o b a c h t e t . Uranpechblende k o n n t e auch in F o r m einzelner kugeliger u n d halbkugeliger Bildungen angetroffen werden, die an der Oberfläche rhomboedrischer Dolomit- oder P a r a n k e r i t k r i s t ä l l c h e n abgelagert wurden und m i t Seleniden vergesellschaftet sind. An der Basis von Uranpechblendehalbkugeln b e o b a c h t e t m a n stufenartig-konische „ F ü ß c h e n " , das spricht ebenfalls für das gleichzeitige W a c h s t u m von U r a n p e c h b l e n d e und den Karbonaten. In vielen , , B r a u n s p a t " - G ä n g e n sind außer den Seleniden auch K o b a l t - N i c k e l - A r s e n i d e m i t gediegen Wism u t , Silber, Arsen und Silbersulfosalzen vorhanden. Die verschiedenen Paragenesen der E r z m i n e r a l e sind j e d o c h räumlich voneinander getrennt, und es ist folglich nicht möglich, u n m i t t e l b a r e Altersbeziehungen zwischen den Seleniden und Arseniden oder den Seleniden und den Silbersulfosalzen nachzuweisen. Außerdem ist der überwiegende Teil der E r z m i n e r a l e in den „ B r a u n s p a t " Gängen in F o r m disperser Einsprengungen v e r b r e i t e t und bildet keine massiven Anreicherungen. Auch da-

durch wird die B e o b a c h t u n g der Altersbeziehungen zwischen den verschiedenen P a r a g e n e s e n von E r z mineralen erschwert. F ü r die E r m i t t l u n g der zeitlichen Aufeinanderfolge wurden n i c h t die seltenen F ä l l e der Wechselbeziehungen v o n E r z m i n e r a l e n verschiedener P a r a g e n e s e n zugrunde gelegt, Sondern vielmehr die Beziehung der E r z - m i t den Gangmineralen, für die bereits eine deutliche paragenetische Altersfolge n a c h gewiesen wurde. W i e bereits wiederholt b e m e r k t , sind die Selenide m i t den ältesten V a r i e t ä t e n der Gangminerale, besonders aber m i t Dolomit und nur gelegentlich m i t P a r a n k e r i t vergesellschaftet. A n h a n d zahlreicher B e o b a c h t u n g e n wurde festgestellt, d a ß der' überwiegende Teil der K o b a l t - N i c k e l - A r s e n i d e und v o n gediegen W i s m u t , Silber und Arsen m i t A n k e r i t u n d Siderit vergesells c h a f t e t ist, d. h. m i t den j ü n g s t e n k a r b o n a t i s c h e n V a r i e t ä t e n . Diese E r z m i n e r a l e sind n u r i n Einzelfällen m i t P a r a n k e r i t oder j ü n g e r e m K a l z i t vergesellschaftet. Silbersulfosalze sind ausschließlich m i t dem j ü n g s t e n K a l z i t verbunden, d. h. m i t dem Mineral, das die K r i s t a l lisationsreihe der K a r b o n a t e a b s c h l i e ß t ; nur sporadisch wurden in einigen Gängen Silbersulfosalze in Verwachsungen m i t Ankerit und Siderit b e o b a c h t e t . F ü r alle Beispiele ist die weite V e r b r e i t u n g von Gefügen der gleichzeitigen Kristallisation zwischen den E r z mineralen, aber auch zwischen E r z m i n e r a l e n und den m i t ihnen verbundenen Gangmineralen c h a r a k t e r i s t i s c h . Auf diese Weise sind für die Vererzungsintervalle der , , B r a u n s p a t " - G ä n g e Paragenesen von E r z m i n e r a l e n m i t b e s t i m m t e n k a r b o n a t i s c h e n V a r i e t ä t e n t y p i s c h , die in einer genau b e s t i m m t e n Altersfolge e n t s t a n d e n . Das

3 J£

DOLOMIT

Fe-Mg-Karbonate

Uranpechblende

Fahlerz

Clausthalit

PARANKERIT

Aguilarit

Umangit

Eukairit

Laitakarit

Bewelianit

Häftiotit

Abb. 1. Paragenetisches Schema der Uranpechblende-SelenidParagenese Durch die Pfeile wird die gleichzeitige Kristallisation gekennzeichnet.

Zeitschrift liir angewandte Geologie, Bd. RYSCHOW / Die „ B r a u n s p a l " - G ä n g e J o s Sächsischen Erzgebirges ( D D R )

(1972), Heft 4 155

A b b . 2. Paragenetisches S c h e m a der „ B r a u n s p a t " - G ä n g e D u r c h Pfeile wird die gleichzeitige Kristallisation der Minerale gekennzeichnet. Die gestrichelten Felder stellen die P a r a genesen dar.

gestattet die Bestätigung, daß auch die untersuchten und analysierten Paragenesen der Erzminerale in der gleichen Altersfolge gebildet wurden, d. h. am Anfang die Selenide, danach die Arsenide mit den gediegenen Elementen und schließlieh die Silbersulfosalze. Im größten Teil ihrer streichenden Erstreckung fehlen in den ,,Braunspat"-Gängen die obengenannten Paragenesen von Erzmineralen, sie bestehen vielmehr aus Gangmineralen, die nur feinste disperse Einsprengungen von Hämatit, Tennantit und Chalkopyrit enthalten. Meist wurden diese Erzminerale in Form kleinster monomineralischer Aggregate auf den Anwachszonen der Gangminerale abgelagert, von letzteren durch Induktionsflächen getrennt. Wechselbeziehungen zwischen diesen dispersen Erzmineralen konnten nur in sehr seltenen Fällen beobachtet werden. Zum Teil wurden kleinste Chalkopyrittrümchen in Tennantit beobachtet, in einigen Anschliffen auch Gefüge des gleichzeitigen Wachstums von Tennantit und Chalkopyrit. Aber ungeachtet der räumlichen Trennung von Einschlüssen disperser Erzminerale ist es meist möglich, ihre Altersstellung festzustellen. Das resultiert erstens aus der deutlichen Änderung der Zusammensetzung der Gangminerale während der Kristallisation und zweitens daraus, daß das Maximum der Kristallisation der einzelnen Erzminerale mit ganz bestimmten Gangmineralen verbunden ist. So ist die Hauptmenge des Hämatits mit Dolomit gekoppelt, der dadurch unterschiedlich rot bis braun gefärbt ist. Bedeutend seltener trifft man Hämatit in Vergesellschaftung mit Parankerit an, in Einzelfällen auch mit Ankerit, wobei er sphärolithische Bildungen auf der Oberfläche dieser Karbonatkristalle bildet. 2*

Häufig sind diese Sphärolithe mit einzelnen Anwachszonen der karbonatischen Kristalle verbunden. An der Basis einiger Hämatitsphärolithe beobachtet man stufenartig-konische „Füßchen" mit Induktionsoberflächen, die auf die gleichzeitige Genese von Hämatit und Karbonat hinweisen. Tennantit und Chalkopyrit sind am häufigsten von allen mit Ankerit, Siderit und Kalzit verbunden, obgleich man diese Minerale auch in Vergesellschaftung mit Parankerit beobachtet. Einschlüsse von Chalkopyrit und Tennantit sind in Karbonaten gewöhnlich unregelmäßig auf Anwachszonen verteilt. Die genannten Fakten zeigen, daß die Hauptmenge des Hämatits aus den hydrothermalen Lösungen am Anfang der Entstehung der „Braunspat"-Gänge ausfiel, aber Chalkopyrit und Tennantit an deren Ende. Hämatit, Chalkopyrit und Tennantit wurden auch in Vergesellschaftung mit Seleniden, mit Kobalt-NickelArseniden und mit Silbersulfosalzen erwähnt. So wurden in einem der Gänge Verwachsungen von Hämatit und Umangit angetroffen. In einem Falle bildete Hämatit in Umangit idiomorphe Täfelchen, in einem anderen füllte er Zwischenräume von Umangitkristallen aus. Gelegentlich beobachtete man gleichzeitiges Wachstum von Umangit und Hämatit. Tennantit wird in Verwachsung mit den Seleniden relativ häufig angetroffen. Weiterhin wurden Strukturen der gleichzeitigen Entstehung von Tennantit und Aguilarit, Eukairit, Umangit und Clausthalit beobachtet. In einigen Anschliffen wurden gleichartige genetische Gefüge von Tennantit und Kobalt-Nickel-Arseniden festgestellt. Die gleichzeitige Entstehung von Tennantit und Chalkopyrit mit den Erzmineralen der Silbersulf osalz-Paragenese ist völlig normal

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

156

RYSCHOW

Auf der Grundlage des Dargelegten werden folgende Schlußfolgerungen gezogen: Die Bildung von Seleniden, Kobalt-Nickel-Arseniden, gediegen W i s m u t , Silber und Arsen sowie der Silbersulfosalze erfolgte während der ununterbrochenen gleichzeitigen Kristallisation der K a r b o n a t e von Dolomit bis Kalzit mit den sie begleitenden Erzmineralen H ä m a t i t , Chalkopyrit und Tennantit. Auf eine ununterbrochene Karbonatkristallisation und folglich eine permanente Bildung der „ B r a u n s p a t " Gänge k a n n m a n zur Zeit nur schließen, da nicht ein einziger G a n g die gesamte ununterbrochene Abfolge aller Ablagerungen der obengenannten karbonatischen Varietäten aufweist. Zu den F a k t e n , die ursächlich die Permanenz des Prozesses beweisen, gehören: 1. Nach den an verschiedenen , , B r a u n s p a t " - G ä n g e n vorgenommenen B e o b a c h t u n g e n bestehen sie i n s g e s a m t aus der gesamten Folge der eine lückenlose isomorphe Reihe bildenden Mg- und M g - F e - K a r b o n a t e v o n Dolomit bis Ankerit. 2. Die weite Verbreitung von Strukturen des gleichzeitigen W a c h s t u m s von Seleniden z u s a m m e n mit einer aufeinanderfolgenden Ablagerung spricht für ihre ununterbrochene Auskristallisation. Die mit den Seleniden verbundenen K a r b o n a t e ändern ihre Z u s a m m e n s e t z u n g von Dolomit bis zu Parankerit. Folglich k a n n m a n mit ausreichender Sicherheit auch von einer ununterbrochenen Auskristallisation der K a r b o n a t e von Dolomit bis zu P a r a n k e r i t sprechen. 3. Die G e f ü g e m e r k m a l e des gleichzeitigen Wachst u m s und der aufeinanderfolgenden Ablagerung von Mineralen sind auch für die Kobalt-Nickel-Arsenide und für gediegen W i s m u t , Silber und Arsen charakteristisch, die mit Parankerit, Ankerit, Siderit und gelegentlich mit Kalzit vergesellschaftet sind. Folglich kann m a n die Kristallisation der K a r b o n a t e von P a r a n k e r i t bis Kalzit auch als ununterbrochen betrachten. 4. F ü r ßrzminerale aus der Gruppe der Silbersulfosalze sind ebenso wie für andere Paragenesen Gefügem e r k m a l e des gleichzeitigen W a c h s t u m s und der aufeinanderfolgenden Ablagerung charakteristisch. Diese Mineralgruppe ist mit K a l z i t und in einigen Fällen m i t Ankerit und Siderit vergesellschaftet, d. h. mit einer Reihe v o n K a r b o n a t e n von Ankerit bis Kalzit, die ebenfalls ohne zeitliche Unterbrechung auskristallisierten. Auf diese Weise gelangte der Verfasser durch Analyse der einzelnen Teile des Bildungsprozesses der „ B r a u n s p a t " - G ä n g e zu der Schlußfolgerung, daß die „ B r a u n s p a t " - G ä n g e in ihrer Gesamtheit im Verlaufe eines einzigen ununterbrochenen Vorgangs gebildet wurden. Bei gemeinsamem räumlichem Auftreten v o n „ B r a u n s p a t " - G ä n g e n mit älteren Gangmineralisationen auf der gleichen tektonischen Spalte sind in älteren Paragenesen M g - K a r b o n a t - M e t a s o m a t o s e n (Dolomitisierungen) zu beobachten. Besonders intensiv werden Kalzit und die Erzminerale, wie Sphalerit, Galenit und Uranpechblende, durch Dolomit verdrängt. Dabei erfolgt eine deutliche mineralogische und räumliche Differentiation der primär mehrkomponentigen Sulfid- oder Uranpechblende-Mineralisation gegenüber relativ einfach zusammengesetzten Mineralaggregaten.

/ Die „Braunspat"-Gänge des Sächsischen Erzgebirges (DDK) Sulfidminerale, die reich an Beimengungen v o n Silber, Antimon und Arsen sind, wurden unter der Bildung gleicher, aber spurenelementarmer Sulfide umlagert, oder es wurden zahlreiche Minerale a u s der Gruppe der Antimon- und Arsensulfosalze v o n Silber, Blei und K u p f e r gebildet, in deren Z u s a m m e n s e t z u n g die genannten Beimengungen bereits als H a u p t k o m p o nenten auftreten. Analoge Erscheinungen wurden auch bei der U m lagerung von Uranpechblende durch Dolomit beobachtet, wobei die erstere Arsen, Selen, Antimon, Blei, K u p f e r , Zink und einige andere E l e m e n t e enthält. In den , , B r a u n s p a t " - G ä n g e n wurden in diesen Fällen auch in den älteren Gangparagenesen Clausthalit, seltener auch Kupfer- und Silberselenide gefunden, aber in den jüngeren verschiedene Arsen- und Antimonsulfosalze von Silber und K u p f e r . Die genetische Verbindung mit der primären Uranpechblende ist nur bei den Seleniden ausreichend deutlich. I n s g e s a m t k a m es bei diesen Vorgängen zu einer intensiven Umlagerung. Z u s a m m e n mit massigen Absonderungen von Mineralaggregaten erfolgt eine Dispergierung zu Einsprengungen und Nestern, während bei Silber, Selen, Arsen und Antimon dieser Prozeß gerade umgekehrt verläuft. Diese Elemente, die in den primären Sulfid- und Uranpechblendeaggregaten dispers verteilt vorkommen, bilden im Ergebnis der U m l a g e r u n g selbständige Minerale. Zusammenfassung Die untersuchten „Braunspat"-Gänge bestehen aus Mgund Mg—Fe-Varietäten von Karbonaten bei deutlichem Vorherrschen von Dolomit. Die Bildung der Karbonate erfolgt in der Reihenfolge: Dolomit - > Parankerit -»- Siderit -»Kalzit. Die Selenmineralisation wurde in den „Braunspat"Gängen nur in einzelnen Intervallen angetroffen und ist räumlich mit Relikten von Uranpechblende aus der QuarzKalzit—Uranpechblende-Mineralisation verbunden. Die Selenide sind mit den ältesten Varietäten der Karbonate der „BraunspaV-Gänge, d. h. mit Dolomit oder Fereichem Dolomit vergesellschaftet — im Unterschied zu den Kobalt-Nickel-Arseniden und den gediegenen Elementen Silber, Wismut und Arsen, die mit den jüngsten karbonatischen Varietäten (Parankerit und Siderit) verbunden sind. Die Bildung der „Braunspat"-Gangmineralisation erfolgte offensichtlich im Verlaufe eines einzigen ununterbrochenen Mineralisationsstadiums, d. h. als ein permanenter Vorgang. Pe3H>Me HccjienoBauHbie

JKHJIH

„öyporo

mnaia"

COCTOHT H3

BapHaqHö Mg H Mg—Fe c Kap60HaT0M npii oTieraHBOM npeo6jiaßaHHn flojioMHTa. 06pa30Baime Kap60HaT0B nponcXORHT B NOMIEKOBATEJIBHOCTH: SOJIOMHT —

napamtepHT

—

CHflepHT — KanbpHT. MIMEPAJIH3AIIHH ceneHa ßtijia BCTPENEHA B Htmiax „6yporo rnnaTa" TOJIBKO B oTßejibHbix HHTepBajiax. IIpocTpaHCTBeHHo OHa CBHaaHa c pennKTaMH ypaHOBOö CMOJIKH H3 MHHepaJIH3aipiH KBapi^KaJIbllHTO-ypaHOBOS CMOJIKH.

CejieHHHH accoimnpyioT c 6oJiee apeBHHMH BapiiaijHHMH

KapSonaTOB

JKHJI

,,6yporo

nmaTa",

T.e.

c HOJIOMHTOM

HJIH CflOJIOMHTOM,ÖOraTblM Fe — B OTJIHHHe OT KOÖaJIbTHHKejib-apceifflaoB H caMopoRHbix 3JieMeHT0B eepeöpo, BHCMyT H apceH, KOTOpiie CBH3aHbI C ÖOJiee MOJIOflblMH KapÖOHäTHHMH BapHaL(HHMH (napaHKeTIip H CHRepHT). OopMiipoBaHHe »HJibHHx MHHepajiH3ai;Hii „ßyporo ranaTa" npoflOJimaeTCH, OHeBHHHO, B Tenemie oähoü EÄHHCTBEHHOIT H e n p e p H B H o ü

HenpepHBHoro npouecca .

CTAFLNN M H H E P A J I H 3 A I J N H ,

T.e.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Hett 4

157

WELITSCHKO / F e s t l a n d u n d O z e a n

Summary

Literatur

T h e , , b r o w n - s p a r " v e i n s i n v e s t i g a t e d c o n s i s t of Mg a n d M g - F e v a r i e t i e s of c a r b o n a t e s , w i t h a clear p r e d o m i n a n c e of d o l o m i t e . T h e order in w h i c h t h e c a r b o n a t e s a r e f o r m e d is a s f o l l o w s : d o l o m i t e — p a r a n k e r i t e — siderite — c a l c i t e . I n t h e „ b r o w n - s p a r " v e i n s t h e m i n e r a l i z a t i o n of s e l e n i u m is o n l y f o u n d in i n d i v i d u a l i n t e r v a l s , a n d is s p a t i a l l y conn e c t e d w i t h relics of u r a n i u m p i t c h b l e n d e f r o m t h e q u a r t z calcite-uranium pitchblende mineralization. T h e selenides a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e oldest c a r b o n a t e v a r i e t i e s of t h e , , b r o w n - s p a r " v e i n s , i. e. w i t h d o l o m i t e or w i t h d o l o m i t e rich in F e , in c o n t r a s t w i t h t h e c o b a l t - n i c k e l a r s e n i d e s a n d t h e n a t i v e e l e m e n t s silver, b i s m u t h a n d arsenic, w h i c h a r e c o n n e c t e d w i t h t h e y o u n g e s t c a r b o n a t i c v a r i e t i e s ( p a r a n k e r i t e a n d siderite). T h e „ b r o w n - s p a r " vein mineralization was obviously f o r m e d d u r i n g a n only u n i n t e r r u p t e d s t a g e of m i n e r a l i z a t i o n , i. e. d u r i n g a p e r m a n e n t p r o c e s s .

BARSÜKOV, W. L., u . a . : In: „Grundlagen der Geochemie des Urans". — Verlag Akad. Wiss. UdSSR 1963, S. 139 (russ.). — In: „Fragen der angewandten Radiogeologie". — Folge 2. Unter der Redakt. von D. JA. SURASCHKIJ, Atomisdat, Moskau 1967, S. 150 (russ.). BATJMANN, L.: Die Erzlagerstätten der Freiberger Randgebiete. — Freiberger Foisch.-H., C 188, VEB Dt. Verl. Grundstoffindustrie, Leipzig 1965. BILIBIN, G. A.: ,,Zap. Vses. mineralog. o-va". — Jahrg. 1, 56 (1927). DYMKOW, JTJ. M.: Die Uranmineralisation des Erzgebirges. — Atomisdat, Moskau 1960 (russ.). HARLASS, E., & H. SCHÜTZEL : Zur paragenetischen Stellung der Uranpechblende in den hydrothermalen Lagerstätten des westlichen Erzgebirges. - Z. angew. Geol., 11, S. 569-582, Berlin 1965. MÜLLER, H.: Die Erzgänge des Freiberger Bergreviers. — Erläuterungen zur geologischen Spezialkarte des Kgr. Sachsen, Leipzig 1901. OELSNER, 0 . : Atlas der wichtigsten Mineralparagenesen im mikroskopischen Bild. — Fernstudiumsmaterial der Bergakademie Freiberg, Freiberg 1961. SCHIFFNER, C.: Uranmineralien in Sachsen. — Freiberg 1911. ZV/ETKOW, A. I.: Die DTA von Karbonatmineralen. — Verl. Nauka, Moskau 1964 (russ.).

Festland und Ozean - ein Vergleich der Bodenschätze E . A . WELITSCHKO, U d S S R

Das stürmische Wachstum der Bevölkerung in unserem Jahrhundert ruft auch ein Wachstum der Bedürfnisse hervor, u. a. auch des Bedarfs an mineralischen Rohstoffen. Es wird erwartet, daß dieser bis zum Jahre 2000 etwa um das 3fache gegenüber dem heutigen Stand anwachsen wird. Es ist also nur natürlich, daß die Geologen dem Ozean besondere Beachtung widmen. Seine Fläche ist mehr als 2,3mal größer als die der Festländer (361 Mill. km 2 gegenüber 149 Mill. km 2 ). Die Unkenntnis über die Ozeane und ihren geologischen B a u macht es unmöglich, eine genaue Einschätzung der Mineralressourcen unter der Wasseroberfläche zu geben. Mineralbildungen auf dem Ozeangrund sind noch wenig erforscht. Wir kennen weder die Gesetzmäßigkeiten der Mineralverteilung in den Ozeansenken noch die Formen des Auftretens ozeanischer'Rohstoffe, wie die unlängst unvermutet entdeckten völlig neuen Typen von Erzvorkommen beweisen. Auf dem Meeresgrund haben einigermaßen systematische Untersuchungen erst vor 20 bis 30 Jahren begonnen. An der Suche sind einige wenige Schiffe be_ teiligt; dabei werden die Beobachtungen nur punktförmig gewonnen. Bei einem so weitmaschigen und ungleichmäßigen Beobachtungsnetz kann man natürlich nicht mit ausreichendem Beobachtungsmaterial rechnen. Im wesentlichen wurden bisher auch nur die außerordentlich weit verbreiteten Mineralbildungen gefunden. Die Entdeckung von Lagerstätten auf begrenzten Flächen des Meeresgrundes gehört noch zu den seltenen Erfolgen. Es kommt hinzu, daß die Anzahl der Mineralbildungen auf dem Meeresgrund und in den darunter lagernden Schichten wahrscheinlich begrenzt ist. Der Grund hierfür liegt in der Natur des ozeanischen Milieus und in den sich darin vollziehenden Prozessen. 1969 erschien beim Verlag „Progress" die UberAus: „Priroda", 4 (1961), S. 59,-66 (leicht gekürzt). Übers.: M. LANGER, Berlin.

Setzung des bisher in seiner Art einzigen Buches von J . MERO, „Der Mineralreichtum der Ozeane". In ihm werden die Mineralressourcen vorwiegend aus der Sicht ihrer wirtschaftlichen Nutzung betrachtet. Den geologischen Fragen ist nur wenig Aufmerksamkeit gewidmet. m

Welche Mineralreichtümer enthält der Ozean? Der Ozean ist in erster Linie mineralisiertes Wasser. Im Weltozean mit 137 Mrd. km 3 Wasser sind 5 • 10 19 t verschiedene Elemente und- ihre Verbindungen enthalten. Als feste Substanz ausgedrückt kann damit die gesamte Festlandsoberfläche mit einer 200 m mächtigen Schicht bedeckt werden. Bis jetzt wurden im Ozeanwasser 80 Elemente nachgewiesen; allerdings gehören mehr als 9 9 % ihrer Masse nur zu 10 Elementen. Von diesen nehmen Na und C1 etwa 85,2% ein. Diese beiden Elemente werden seit undenklichen Zeiten als Kochsalz aus dem Meerwasser gewonnen. In unserem Jahrhundert sind zum Steinsalz J o d , Brom, Magnesium, Kalzium und einige ihrer Verbindungen hinzugekommen. Die Versuche, auch Gold, Platin, Uran und andere Spurenelemente zu gewinnen, befinden sich noch im Stadium des Experiments. Im Zusammenhang mit dem wachsenden Bedarf an Süßwasser wurden in vielen Ländern, u. a. auch in der U d S S R , Entsalzungsanlagen aufgebaut. Nach der Destillation besteht das restliche Meerwasser aus einer Salzlauge, deren Konzentration etwa 4mal größer ist als beim Ausgangsprodukt. Man sollte meinen, daß man aus diesen konzentrierten Lösungen viele Elemente gewinnen könnte. Bei deren Mehrzahl ist aber eine direkte Gewinnung entweder, aus ökomischen oder aus technischen Gründen nicht möglich. Außerdem ist eine restlose Gewinnung aller Elemente (oder des größten Teils) aus dem Meerwasser unnötig, da ihr Bedarf im Weltmaßstab wesentlich geringer ist, als eine Wasserentsalzungsanlage zu gewinnen vermag. Gegenwärtig werden neue Wege für eine selektive

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Hett 4

157

WELITSCHKO / F e s t l a n d u n d O z e a n

Summary

Literatur

T h e , , b r o w n - s p a r " v e i n s i n v e s t i g a t e d c o n s i s t of Mg a n d M g - F e v a r i e t i e s of c a r b o n a t e s , w i t h a clear p r e d o m i n a n c e of d o l o m i t e . T h e order in w h i c h t h e c a r b o n a t e s a r e f o r m e d is a s f o l l o w s : d o l o m i t e — p a r a n k e r i t e — siderite — c a l c i t e . I n t h e „ b r o w n - s p a r " v e i n s t h e m i n e r a l i z a t i o n of s e l e n i u m is o n l y f o u n d in i n d i v i d u a l i n t e r v a l s , a n d is s p a t i a l l y conn e c t e d w i t h relics of u r a n i u m p i t c h b l e n d e f r o m t h e q u a r t z calcite-uranium pitchblende mineralization. T h e selenides a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e oldest c a r b o n a t e v a r i e t i e s of t h e , , b r o w n - s p a r " v e i n s , i. e. w i t h d o l o m i t e or w i t h d o l o m i t e rich in F e , in c o n t r a s t w i t h t h e c o b a l t - n i c k e l a r s e n i d e s a n d t h e n a t i v e e l e m e n t s silver, b i s m u t h a n d arsenic, w h i c h a r e c o n n e c t e d w i t h t h e y o u n g e s t c a r b o n a t i c v a r i e t i e s ( p a r a n k e r i t e a n d siderite). T h e „ b r o w n - s p a r " vein mineralization was obviously f o r m e d d u r i n g a n only u n i n t e r r u p t e d s t a g e of m i n e r a l i z a t i o n , i. e. d u r i n g a p e r m a n e n t p r o c e s s .

BARSÜKOV, W. L., u . a . : In: „Grundlagen der Geochemie des Urans". — Verlag Akad. Wiss. UdSSR 1963, S. 139 (russ.). — In: „Fragen der angewandten Radiogeologie". — Folge 2. Unter der Redakt. von D. JA. SURASCHKIJ, Atomisdat, Moskau 1967, S. 150 (russ.). BATJMANN, L.: Die Erzlagerstätten der Freiberger Randgebiete. — Freiberger Foisch.-H., C 188, VEB Dt. Verl. Grundstoffindustrie, Leipzig 1965. BILIBIN, G. A.: ,,Zap. Vses. mineralog. o-va". — Jahrg. 1, 56 (1927). DYMKOW, JTJ. M.: Die Uranmineralisation des Erzgebirges. — Atomisdat, Moskau 1960 (russ.). HARLASS, E., & H. SCHÜTZEL : Zur paragenetischen Stellung der Uranpechblende in den hydrothermalen Lagerstätten des westlichen Erzgebirges. - Z. angew. Geol., 11, S. 569-582, Berlin 1965. MÜLLER, H.: Die Erzgänge des Freiberger Bergreviers. — Erläuterungen zur geologischen Spezialkarte des Kgr. Sachsen, Leipzig 1901. OELSNER, 0 . : Atlas der wichtigsten Mineralparagenesen im mikroskopischen Bild. — Fernstudiumsmaterial der Bergakademie Freiberg, Freiberg 1961. SCHIFFNER, C.: Uranmineralien in Sachsen. — Freiberg 1911. ZV/ETKOW, A. I.: Die DTA von Karbonatmineralen. — Verl. Nauka, Moskau 1964 (russ.).

Festland und Ozean - ein Vergleich der Bodenschätze E . A . WELITSCHKO, U d S S R

Das stürmische Wachstum der Bevölkerung in unserem Jahrhundert ruft auch ein Wachstum der Bedürfnisse hervor, u. a. auch des Bedarfs an mineralischen Rohstoffen. Es wird erwartet, daß dieser bis zum Jahre 2000 etwa um das 3fache gegenüber dem heutigen Stand anwachsen wird. Es ist also nur natürlich, daß die Geologen dem Ozean besondere Beachtung widmen. Seine Fläche ist mehr als 2,3mal größer als die der Festländer (361 Mill. km 2 gegenüber 149 Mill. km 2 ). Die Unkenntnis über die Ozeane und ihren geologischen B a u macht es unmöglich, eine genaue Einschätzung der Mineralressourcen unter der Wasseroberfläche zu geben. Mineralbildungen auf dem Ozeangrund sind noch wenig erforscht. Wir kennen weder die Gesetzmäßigkeiten der Mineralverteilung in den Ozeansenken noch die Formen des Auftretens ozeanischer'Rohstoffe, wie die unlängst unvermutet entdeckten völlig neuen Typen von Erzvorkommen beweisen. Auf dem Meeresgrund haben einigermaßen systematische Untersuchungen erst vor 20 bis 30 Jahren begonnen. An der Suche sind einige wenige Schiffe be_ teiligt; dabei werden die Beobachtungen nur punktförmig gewonnen. Bei einem so weitmaschigen und ungleichmäßigen Beobachtungsnetz kann man natürlich nicht mit ausreichendem Beobachtungsmaterial rechnen. Im wesentlichen wurden bisher auch nur die außerordentlich weit verbreiteten Mineralbildungen gefunden. Die Entdeckung von Lagerstätten auf begrenzten Flächen des Meeresgrundes gehört noch zu den seltenen Erfolgen. Es kommt hinzu, daß die Anzahl der Mineralbildungen auf dem Meeresgrund und in den darunter lagernden Schichten wahrscheinlich begrenzt ist. Der Grund hierfür liegt in der Natur des ozeanischen Milieus und in den sich darin vollziehenden Prozessen. 1969 erschien beim Verlag „Progress" die UberAus: „Priroda", 4 (1961), S. 59,-66 (leicht gekürzt). Übers.: M. LANGER, Berlin.

Setzung des bisher in seiner Art einzigen Buches von J . MERO, „Der Mineralreichtum der Ozeane". In ihm werden die Mineralressourcen vorwiegend aus der Sicht ihrer wirtschaftlichen Nutzung betrachtet. Den geologischen Fragen ist nur wenig Aufmerksamkeit gewidmet. m

Welche Mineralreichtümer enthält der Ozean? Der Ozean ist in erster Linie mineralisiertes Wasser. Im Weltozean mit 137 Mrd. km 3 Wasser sind 5 • 10 19 t verschiedene Elemente und- ihre Verbindungen enthalten. Als feste Substanz ausgedrückt kann damit die gesamte Festlandsoberfläche mit einer 200 m mächtigen Schicht bedeckt werden. Bis jetzt wurden im Ozeanwasser 80 Elemente nachgewiesen; allerdings gehören mehr als 9 9 % ihrer Masse nur zu 10 Elementen. Von diesen nehmen Na und C1 etwa 85,2% ein. Diese beiden Elemente werden seit undenklichen Zeiten als Kochsalz aus dem Meerwasser gewonnen. In unserem Jahrhundert sind zum Steinsalz J o d , Brom, Magnesium, Kalzium und einige ihrer Verbindungen hinzugekommen. Die Versuche, auch Gold, Platin, Uran und andere Spurenelemente zu gewinnen, befinden sich noch im Stadium des Experiments. Im Zusammenhang mit dem wachsenden Bedarf an Süßwasser wurden in vielen Ländern, u. a. auch in der U d S S R , Entsalzungsanlagen aufgebaut. Nach der Destillation besteht das restliche Meerwasser aus einer Salzlauge, deren Konzentration etwa 4mal größer ist als beim Ausgangsprodukt. Man sollte meinen, daß man aus diesen konzentrierten Lösungen viele Elemente gewinnen könnte. Bei deren Mehrzahl ist aber eine direkte Gewinnung entweder, aus ökomischen oder aus technischen Gründen nicht möglich. Außerdem ist eine restlose Gewinnung aller Elemente (oder des größten Teils) aus dem Meerwasser unnötig, da ihr Bedarf im Weltmaßstab wesentlich geringer ist, als eine Wasserentsalzungsanlage zu gewinnen vermag. Gegenwärtig werden neue Wege für eine selektive

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

158 Gewinnung einzelner Elemente beschritten. Einer von ihnen ist die Anwendung von Ionenaustauschern, wobei bedeutende Konzentrationen von bestimmten Elementen erreicht werden können. Auf diese Weise konnte erfolgreich Uran gewonnen werden. Ein anderer Weg ist die Nutzung von pflanzlichen und tierischen Organismen, die selbst geringste Elementanreicherungen zu konzentrieren vermögen. Beispielsweise ist der Jodgehalt einiger Algenarten lOOOmal größer als der des Meerwassers; gewisse Schalentiere sind in der Lage, Vanadium um 280000mal mehr anzureichern, als es im Meerwasser enthalten ist, und in den Knochen einiger Fische ist 20 Mill. mal mehr Blei enthalten als im Meerwasser. Die absoluten Mengen dieser Elemente bleiben aber in den Organismen gering. Möglicherweise werden in Zukunft nicht die organischen Reste selbst Ausgangspunkt für die Gewinnung einiger Elemente sein, sondern die Klärung des Ionenaustauschvorgangs wird möglich machen, Cu, Zn, Pb, V, Sn, Ag und andere Metalle direkt aus dem Meerwasser zu gewinnen. Allerdings kann das Meerwasser wahrscheinlich nicht alle Substanzen abgeben, da die Unkosten für die Gewinnung der meisten Elemente wesentlich höher sind als ihr Wert. Andererseits sind Gehalte der gleichen Elemente in vielen Gesteinen um einige Größenordnungen höher als im Meerwasser. Das Meerwasser gehört auf Grund seiner Bedeutung, die ihm in der gesamten Erde zukommt, auch zu den „Gesteinen"; allerdings ist dieses wesentlich ärmer an vielen Substanzen (besonders an Metallen) als die magmatischen Gesteine. Das Ozeanwasser spielt auch noch eine andere wichtige Rolle bei der Konzentration von mineralischen Substanzen. An den Ufern wirkt die Brandung. Sie wühlt den Ufersand auf und sortiert die Sandkörnchen nach Größe und Gewicht. Schwermetallkörnchen sammeln sich mit der Zeit in bestimmten Bereichen und bilden Strandseifen. In dieser Hinsicht effektiv wirken nur starke Sturmwellen oder die ozeanische Brandung. Berühmt in dieser Hinsicht ist die SW-Küste Afrikas. Hier wurden die vom Oranjefluß mit den Kimberliten zur Hochwasserzeit in den Ozean geschwemmten Diamanten durch die Brandung wieder ans Ufer gespült und sammelten sich in den Strandwällen und den vom Wasser ausgewaschenen Hohlkehlen der Steilufer. Ein Teil der Edelsteine befindet sich auf dem Grund der ufernahen Zone. Obgleich auf 26 Mill. Sandkörner nur 1 Diamantkorn kommt, ist der Abbau der diamantführenden Sande doch rentabel. Mit Seifen auf dem Festland nicht vergleichbare Mineralstrandseifen bilden die von Ilmenit, Rutil, Zirkon, Monazit und einigen anderen verhältnismäßig Seltenen Mineralen. In der U d S S R wird begonnen, die Seifenlagerstätten an den Küsten und im Flachwasserbereich verschiedener Meere abzubauen. Wenn man sich vergegenwärtigt, daß sich die Randmeere und Binnenmeere der Sowjetunion über mehr als 100000 km erstrecken, wird klar, wie groß die Möglichkeiten sind, Küstenseifenlagerstätten unter den verschiedensten geologischen Verhältnissen zu finden. Tektonik — Klima — Sedimentation Das Ozeanwasser spielt auch bei Prozessen der chemischen und biologischen Bildung von Mineralakku-

WELITSCHKO

/ Festland und Ozean

mulationen eine Rolle. Aus dem Meerwasser haben sich in der geologischen Vergangenheit große Salzlager abgesetzt; z. T. werden sie auch jetzt noch, allerdings in geringen Mengen unter bestimmten klimatischen und geographischen Bedingungen, abgelagert. In älteren marinen Sedimenten sind riesige Eisenerz- und Manganlager, Bauxite, Kohlen, Phosphorite, Karbonate, Silikatgesteine u. a. erhalten geblieben. Teilweise werden diese Sedimente auch heute noch abgelagert. Die rezenten marinen Ablagerungen unterscheiden sich von ihren fossilen marinen Analoga vor allem durch ihre geringe Diagenese. Hier finden sich zwar Phosphatschlämmc und vereinzelt Phosphatknollen, aber keine Schichtförmig abgelagerten Phosphorite, Torf, aber keine Steinkohle, Kalkschlamm, aber keine Kalksteine. Außerdem ist die Sedimentablagerung im Ozean unterschiedlich. Sie hat ihre eigenen Gesetzmäßigkeiten, die abhängig sind von den tektonischen Verhältnissen eines Gebiets, seiner Lage zu den Kontinenten, dem Klima und den ozeanologischen Verhältnissen. Im Relief der ozeanischen Senken zeichnen sich Zonen und Gebiete mit bestimmter tektonischer Zugehörigkeit deutlich ab. Das sind der Schelf, der Kontinentalabhang, der Festlandsockel. Sie bilden die unterirdischen Ränder des Festlands. Etwas weiter liegen die rezenten Geosynklinalzonen, die als Inselkettenbögen ausgebildet sind, sowie die submarinen Rücken, die Senken der Randmeere, die Submarinen Erhebungen und die äußeren Tiefseegräben (diese Zonen werden häufig als Übergangszonen bezeichnet, da in ihrem Bereich die Festlandselemente mit den ozeanischen Elementen der Erdrinde eng ineinander übergehen). Schließlich zeichnen sich die eigentlichen ozeanischen Gebiete deutlich ab. Unter ihnen werden Tiefseebecken, die mittelozeanischen Rücken, submarine Erhebungen und Plateaus ausgehalten, die teilweise als Inseln über den Meeresspiegel hinausragen. Jeder dieser Gebiete hat eine ihm eigene Sedimentationsform. Deshalb werden Bereiche mit einheitlichem Sedimentationscharakter im Hinblick auf die Verteilung von nutzbaren Bodenschätzen als minerogenetische Provinzen bezeichnet. Von diesen sollen einige erwähnt werden. Im äußeren Schelfbereich des Stillen Ozeans an der Küste von Nord- und Südamerika können von Kalifornien bis Südchile Phosphoritlager verfolgt werden. Ähnliche befinden sich auch in anderen Bereichen des Ozeans. Alle haben folgende Gemeinsamkeiten: ein Anstieg der ozeanischen mit Phosphat angereicherten Tiefenwässer zur Küste hin (ozeanographische Verhältnisse); ein stark gegliedertes Bodenrelief mit relativ vom Ozean isolierten Teilbecken (geomorphologische und tektonische Verhältnisse); arides Klima, So daß nicht sehr viel klastisches Material vom Festland zugeführt wird; eine große biologische Produktivität in den Küstengewässern und einige andere. Solche Bereiche des Ozeanbodens kann man als Phosphatprovinzen bezeichnen. Am Fuß des Kontinentalabhangs erfolgt die Sedimentierung mächtiger terrigener Ablagerungen; die vom Submarinen Abhang durch Schlammströme abgetragen wurden. Diese sogenannten Turbidite erreichen meist Mächtigkeiten von mehreren Kilometern und bedecken einen breiten Saum der Festlandsockel. Teil-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 1 WELITSCHKO / F e s t l a n d und Ozean

weise erstrecken sie sicli auch auf die b e n a c h b a r t e n B e r e i c h e des Ozeanbodens. Diesen B e r e i c h k a n n m a n als T u r b i d i t p r o v i n z bezeichnen. In den pelagischen Ozeanteilen sind die biogenen Ablagerungen a m häufigsten anzutreffen. Das sind Anhäufungen v o n F o r a m i n i f e r e n k a m m e r n und anderen Organismen m i t k a r b o n a t i s c h e n S k e l e t t e n , Radiolarien und D i a t o m e e n m i t kieseligen (Opal) P a n z e r n . Die B e r e i c h e dieser S e d i m e n t e sind P r o v i n z e n m i t k a r b o n a t i s c h e r oder kieseliger S e d i m e n t b e d e c k u n g . Ihre L a g e i m Ozean wird außer von der E n t f e r n u n g v o m F e s t l a n d a u c h durch das K l i m a und die B e c k e n t i e f e b e s t i m m t . E s k o n n t e festgestellt werden, d a ß K a r b o n a t s e d i m e n t e i m Ozean n u r bis zu Tiefen v o n 4 5 0 0 bis 4 7 0 0 m v o r k o m m e n ; in größeren Tiefen fehlen sie wegen der L ö s l i c h k e i t des K a l z i u m k a r b o n a t s . Deshalb lagern sich in den T i e f s e e t e i l b e c k e n , in denen es keine silik a t i s c h e n Ablagerungen g i b t , diejenigen K o m p o n e n t e n a b , die in allen S e d i m e n t e n als sekundäre a u f t r e t e n ünd k a u m b e m e r k t werden. Hierher gehören terrigene K l a s t i k a (auch v o m W i n d hereingewehte), B r u c h s t ü c k e v o n Organismen n i c h t k a r b o n a t i s c h e r H e r k u n f t , Teilchen v u l k a n i s c h e r Genese, chemisch sedimentierte S u b s t a n z e n und kosmische Teilchen. Zu den letztg e n a n n t e n gehören winzige E i s e n - N i c k e l - K ü g e l c h e n . Diese S e d i m e n t e erhielten die S a m m e l b e z e i c h n u n g „rote Tiefseetone". Die g e n a n n t e n Beispiele zählen zu den S e d i m e n t e n , die ganz b e s t i m m t e B e r e i c h e des Ozeanbodefis b e d e c k e n und dort dominieren. Allerdings k a n n m a n i m Ozean a u c h S e d i m e n t e m i t großer V e r b r e i t u n g finden, die in Bereichen m i t unterschiedlichem t e k t o n i s c h e m und geomorphologischem B a u v o r k o m m e n . Hierzu gehören beispielsweise die E i s e n - M a n g a n - K o n k r e t i o n e n , die sowohl in flacheren B i n n e n m e e r e n a u f t r e t e n als auch i m Ozean in verschiedenen S e d i m e n t t y p e n . W e n n m a n allerdings die Zusammensetzung, den ä u ß e r e n H a b i t u s , den inneren A u f b a u und die physikalischen E i g e n s c h a f t e n der K o n k r e t i o n e n etwas genauer b e t r a c h t e t , k a n n m a n feststellen, d a ß sich diej e n i g e n der flachen Meere wesentlich v o n denen des Ozeans unterscheiden und diese wiederum in den verschiedenen B e r e i c h e n des Ozeanbodens unterschiedlich ausgebildet sind. Die einheitliche P r o v i n z der E i s e n M a n g a n - K o n k r e t i o n e n ist also deutlich untergliedert. F a s t alle S e d i m e n t a r t e n des Ozeans k ö n n e n als B o d e n schätze g e n u t z t w e r d e n : terrigene oder K a r b o n a t s c h l ä m m e als T o n e oder Z e m e n t r o h s t o f f e ; kieselige S c h l ä m m e als weiche S c h l e i f m i t t e l , als F i l t r a t i o n s m e d i u m zur R e i n i g u n g von E r d ö l p r o d u k t e n , ajs W ä r m e isolierungsmaterial u. a . ; die roten T o n e e n t h a l t e n i m Vergleich zu den Intensivgesteinen lOmal m e h r an b e s t i m m t e n M e t a l l e n ; die E i s e n - M a n g a n - und die P h o s p h a t k o n k r e t i o n e n bilden Selbständige E r z l a g e r usw. Die Möglichkeiten, diese mineralischen R o h s t o f f e zu nutzen, werden v o m Niveau der technologischen E n t w i c k lung des A b b a u s u n t e r marinen Verhältnissen und von der ökonomischen Seite des marinen B e r g b a u s b e s t i m m t . I m Ozean fehlen viele sedimentäre Mineralbildungen, die v o m F e s t l a n d her b e k a n n t sind. So g i b t es beispielsweise keine Verwitterungsrinde m i t den entsprechenden L a g e r s t ä t t e n . E s gibt i m Ozean, natürlich auch keine B i l d u n g von fließendem W a s s e r , Seen, S ü m p f e n und W i n d .

159 Folglich sind die Sedimentationsprozesse i m Ozean ärmer als die auf dem F e s t l a n d und in der Ausdehnung weniger veränderlich. Das Ozeanwasser b e d e c k t bedeutende Teile der K o n t i n e n t e , da die eigentliche Ozeanlage m i t der dazugehörenden R i n d e erst m i t einer Tiefe von etwa 3 k m v o m F e s t l a n d s o c k e l b e g i n n t . E s ist selbstverständlich, daß in den wasserbedeckten R ä n d e r n der k o n t i n e n t a l e n B l ö c k e ebenfalls B o d e n schätze lagern. Die Minerallagerstätten in den K o n t i n e n t a l r ä n d e r n dürften sich in Zusammensetzung, Genese und L a g e r u n g nicht von denen des F e s t l a n d s unterscheiden. Man k a n n v e r m u t e n , daß ihr Artenr e i c h t u m m i t der A n n ä h e r u n g an den äußeren R a n d der k o n t i n e n t a l e n B l ö c k e wegen der allgemeinen Ausdünnung der R i n d e und des v e r m u t l i c h e n Ausklingens der erzbildenden Prozesse a b n i m m t . Möglichkeiten der Gewinnung Die Gewinnungsmöglichkeiten m a r i n e r Mineralrohstoffe werden v o m K e n n t n i s s t a n d des geologischen B a u s , der B o d e n s c h ä t z e in diesem B e r e i c h und durch den t e c h n i s c h e n S t a n d b e i m m a r i n e n A b b a u b e s t i m m t . Gegenwärtig b e t r e i b e n f a s t alle entwickelten L ä n d e r m i t Meeresküsten i n t e n s i v e Such- und E r k u n d u n g s arbeiten auf E r d ö l und E r d g a s . In E n g l a n d , J a p a n , K a n a d a , F i n n l a n d , Australien werden Steinkohle, E i s e n - und K u p f e r e r z e , Nickel und Zinn aus u n t e r meerischen S c h ä c h t e n gefördert. V o m Grunde des Golfs von Mexiko wird aus den G i p s - D o l o m i t - H ü t e n ü b e r Salzkuppeln Schwefel gewonnen. Zweifellos wird die A n z a h l der B o d e n s c h ä t z e i m m e r größer, i h r A b b a u u n t e r m a r i n e n Verhältnissen u m f a n g r e i c h e r . D e n n o c h wird das G e s a m t a u s b r i n g e n v o n B o d e n s c h ä t z e n aus diesem B e r e i c h , außer bei der F ö r d e r u n g von E r d ö l und E r d g a s , niemals so hoch sein wie auf dem F e s t land, schon wegen der geringen F l ä c h e , die diese Zone e i n n i m m t (ca. 70 Mill. k m 2 i m Verhältnis zu 1 4 9 k m 2 ) , a b e r auch wegen der t e c h n i s c h e n S c h w i e r i g k e i t e n . I m pelagischen B e r e i c h des Ozeans wurde u n t e r der mehrere K i l o m e t e r tiefen W a s s e r o b e r f l ä c h e die ozeanische E r d r i n d e aufgeschlossen. An ihre m a g m a t i s c h e n und m e t a m o r p h e n Gesteine sind ebenfalls einige Bodenschätze geknüpft. Ihrer E n t s t e h u n g nach m ü ß t e n sie endogenen C h a r a k t e r t r a g e n . Ü b e r die N a t u r endogener K r ä f t e und ihre E r s c h e i n u n g s f o r m e n in der ozeanischen R i n d e ist bisher wenig b e k a n n t . Nach den geophysikalischen Ergebnissen k a n n m a n Schlußfolgern, d a ß die ozeanische R i n d e i m Vergleich m i t der E r d r i n d e sehr dünn (5 bis 6 k m gegenüber 3 0 bis 35 k m ) und ihr innerer A u f b a u v e r m u t l i c h unkomplizierter ist. D e r wesentliche Unterschied b e s t e h t darin, d a ß in der ozeanischen R i n d e die G r a n i t s c h i c h t fehlt. Die ozeanische R i n d e b e s t e h t aus basischen und ultrabasischen Gesteinen m i t hohen Magnesium- und E i s e n g e h a l t e n . A m Ozeangrund wurden Effusivgesteine und ihre m e t a m o r p h e n V a r i e t ä t e n angetroffen ( B a s a l t e , Dolerite, G a b b r o , P e r i d o t i t e - S e r p e n t i n i t e , Grünschiefer u. a.). An derartige G e s t e i n s k o m p l e x e , v o n den K o n t i n e n t e n b e k a n n t , sind meist nur wenige Metalle g e k n ü p f t . Die modernen A n s c h a u u n g e n Die i m Ozean e n t d e c k t e n oder die möglicherweise existierenden Mineralbildungen wurden von uns auf

Zeitschrift fiir angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

160 Grund ihrer Zugehörigkeit zu bestimmten Elementen des Meeresgrunds und auf Grund ihrer Genese in folgende sechs Gruppen zusammengefaßt: 1. Substanzen, die im Meerwasser gelöst sind, sowie das Meerwasser selbst als nutzbarer Stoff; 2. Verwitterungsprodukte des Festlands (terrigenes Material) im Brandungsbereich und in der ufernahen Flachwasserzone. Die wichtigsten Mineralanhäufungen dieser Gruppe sind die Schwermineralsande (Titan, Zirkon, seltene Metalle, Eisenminerale, Kassiterit, Gold, Platin, Diamanten u. a.); Sande und Kiese, tonige, phosphorhaltige und andere Schlämme. 3. Die eigentlichen marinen Sedimente, die den Grund bedecken, und die oberen Schichten der Sedimentbedeckung im Bereich der ufernahen Flachwasserzone bis zum abyssischen Bereich bilden. Alle diese Bildungen sind autigen. Sie entstanden aus Produkten von chemischen Reaktionen, der Tätigkeit von Lebewesen, vulkanischer Tätigkeit oder des Zusammenwirkens dieser geologischen Prozesse. Im Bereich der Flachwasserzone werden unter bestimmten Voraussetzungen Salze abgelagert: Chlorid-, Sulfat- und Mischsalze sowie Kalziumkarbonat (Ansammlungen von Muschelschalen, Korallen, oolithischen Sanden). Im Schelfbereich und im oberen Teil des Kontinentalabhangs werden Phosphorite, Glaukonit, Eisenoolithe und andere Verbindungen sedimentiert. Im Ozean selbst kommt es zur Bildung von Eisen-Mangan-Konkretionen, Zeolithen, Barytkonkretionen und bestimmten Phosphoritformen. In allen marinen Bereichen setzen sich Schlämme ab, z. B. terrigene und karbonatische Kieselschlämme sowie polygene Schlämme. Alle diese können in der Perspektive ebenfalls teilweise zur Kategorie der Mineralressourcen gezählt werden. 4. Die festen mineralischen Rohstoffe gehören zu den gleichen Typen, wie wir sie von den Kontinenten kennen, lagern aber in den Gesteinen des Schelfs. Hier kann man alle Formen von mineralischen Rohstoffen finden. Genetisch ist diese Gruppe außerordentlich verschieden; zu ihr gehören sowohl exogene als auch endogene Bildungen. Unsere Kenntnisse über die nutzbaren Bodenschätze dieser Gruppe erschöpfen sich in dem geringen Wissen über die Geologie der Schelfgebiete. 5. Die Gruppe der exogenen mineralischen Bildungen, die zu den magmatischen und metamorphen Gesteinen

Rasemann / Quantitative mathematische Höi'ligkeitspi'ognoso der Ozeanrinde gehören. Diese Gruppe ist am wenigsten untersucht. 6. Vulkanogen-sedimentäre mineralische Bildungen in Form von Metallschlämmen in den Depressionen der Riftzonen der mittelozeanischen Rücken und in vulkanischen Geosynklinalgebieten, möglicherweise auch in anderen Formen. Die vulkanogen-sedimentären Bildungen sind vermutlich in den Gebieten mit Subaquatischem Vulkanismus und in den Zerrungszonen der Ozeanrinde in den Zonen mit Tiefenbrüchen recht weit verbreitet. Das ist eine sehr perspektive Form für Erzlagerstätten der Eisengruppe, Mangangruppe, Aluminiumgruppe, Kupfer-, Zink- und Bleigruppe Sowie anderer Bunt- und seltener Metalle. Eine Solche nach genetischen Gesichtspunkten durchgeführte Systematisierung wurde hier erstmalig erarbeitet. Sie hilft zweifellos, die Sucharbeiten im Ozean zielgerichteter vorzunehmen. "Dieser kurze Abriß über die Mineralressourcen des Ozeans zeigt, daß sie nach der Anzahl ihrer Arten begrenzt sind. Einzelne Arten allerdings bilden die größten in der Erdgeschichte beobachteten Vorkommen. So sind beispielsweise 9 9 % des Broms im Meerwasser konzentriert, ebenso unerschöpfliche Mengen an Magnesium. Die Eisen-Mangan-Konkretionen des Stillen Ozeans enthalten mehr Mangeln als alle Manganlagerstätten auf dem Festland. Viele marine Seifenlagerstätten sind in bezug auf ihre Regenerierbärkeit der Vorräte nach dem Abbau mit den alluvialen Seifenlagerstätten in keiner Weise vergleichbar. Bestimmte mineralische Rohstoffe lassen sich aus dem Ozean wesentlich günstiger abbauen als auf dem Festland, da sie entweder eine einfachere Abbautechnologie oder eine einfachere Aufbereitung haben. Dennoch muß abschließend nochmals unterstrichen werden: Sowohl jetzt als auch in der Zukunft wird die Hauptquelle für mineralische Rohstoffe (außer Erdöl und Erdgas) immer das Festland sein, genauer gesagt, die Kontinente mit ihrer mächtigen kompliziert aufgebauten Rinde, die von Granitintrusionen durchzogen, mit Wasser durchtränkt, von Störungen zerschnitten und zu Faltungszonen zusammengepreßt ist, die von der Oberfläche her für die Verwitterungsprozesse und für die Umlagerung der Substanzen offen daliegt. Die Mineralressourcen des Ozeans sind nur zusätzliche Quellen. Ihr Reichtum ist wie bei denen des Festlands nicht unbegrenzt.

Methoden der quantitativen mathematischen Höffigkeitsprognose Winfried Rasemann, Freiberg

Einleitung Die zielgerichtete Erkundung von mineralischen Rohstoffen ist neben geologischen und technischen Aspekten vor allem eine Frage der Ökonomie. Die regionale Verbreitung von Lagerstätten, ihre Konfiguration und Größe, die Lagerungsbedingungen usw. Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 4. 10.1971.

unterliegen einer Reihe von Gesetzmäßigkeiten, die sich hinter einer großen Anzahl von Merkmalen und Daten verbergen und überwiegend wahrscheinlichkeitstheoretischer Natur sind. Der konkrete Ausgang eines Erkundungsprojektes ist also stets mehr oder weniger ungewiß. Diese Problematik ist besonders ausgeprägt bei der Erkundung auf Erdöl und Erdgas sowie bei der Erzerkundung. Deshalb tritt vor allem dort in verstärktem Maße der Wunsch nach quantitativen Kri-

Zeitschrift fiir angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

160 Grund ihrer Zugehörigkeit zu bestimmten Elementen des Meeresgrunds und auf Grund ihrer Genese in folgende sechs Gruppen zusammengefaßt: 1. Substanzen, die im Meerwasser gelöst sind, sowie das Meerwasser selbst als nutzbarer Stoff; 2. Verwitterungsprodukte des Festlands (terrigenes Material) im Brandungsbereich und in der ufernahen Flachwasserzone. Die wichtigsten Mineralanhäufungen dieser Gruppe sind die Schwermineralsande (Titan, Zirkon, seltene Metalle, Eisenminerale, Kassiterit, Gold, Platin, Diamanten u. a.); Sande und Kiese, tonige, phosphorhaltige und andere Schlämme. 3. Die eigentlichen marinen Sedimente, die den Grund bedecken, und die oberen Schichten der Sedimentbedeckung im Bereich der ufernahen Flachwasserzone bis zum abyssischen Bereich bilden. Alle diese Bildungen sind autigen. Sie entstanden aus Produkten von chemischen Reaktionen, der Tätigkeit von Lebewesen, vulkanischer Tätigkeit oder des Zusammenwirkens dieser geologischen Prozesse. Im Bereich der Flachwasserzone werden unter bestimmten Voraussetzungen Salze abgelagert: Chlorid-, Sulfat- und Mischsalze sowie Kalziumkarbonat (Ansammlungen von Muschelschalen, Korallen, oolithischen Sanden). Im Schelfbereich und im oberen Teil des Kontinentalabhangs werden Phosphorite, Glaukonit, Eisenoolithe und andere Verbindungen sedimentiert. Im Ozean selbst kommt es zur Bildung von Eisen-Mangan-Konkretionen, Zeolithen, Barytkonkretionen und bestimmten Phosphoritformen. In allen marinen Bereichen setzen sich Schlämme ab, z. B. terrigene und karbonatische Kieselschlämme sowie polygene Schlämme. Alle diese können in der Perspektive ebenfalls teilweise zur Kategorie der Mineralressourcen gezählt werden. 4. Die festen mineralischen Rohstoffe gehören zu den gleichen Typen, wie wir sie von den Kontinenten kennen, lagern aber in den Gesteinen des Schelfs. Hier kann man alle Formen von mineralischen Rohstoffen finden. Genetisch ist diese Gruppe außerordentlich verschieden; zu ihr gehören sowohl exogene als auch endogene Bildungen. Unsere Kenntnisse über die nutzbaren Bodenschätze dieser Gruppe erschöpfen sich in dem geringen Wissen über die Geologie der Schelfgebiete. 5. Die Gruppe der exogenen mineralischen Bildungen, die zu den magmatischen und metamorphen Gesteinen

Rasemann / Quantitative mathematische Höi'ligkeitspi'ognoso der Ozeanrinde gehören. Diese Gruppe ist am wenigsten untersucht. 6. Vulkanogen-sedimentäre mineralische Bildungen in Form von Metallschlämmen in den Depressionen der Riftzonen der mittelozeanischen Rücken und in vulkanischen Geosynklinalgebieten, möglicherweise auch in anderen Formen. Die vulkanogen-sedimentären Bildungen sind vermutlich in den Gebieten mit Subaquatischem Vulkanismus und in den Zerrungszonen der Ozeanrinde in den Zonen mit Tiefenbrüchen recht weit verbreitet. Das ist eine sehr perspektive Form für Erzlagerstätten der Eisengruppe, Mangangruppe, Aluminiumgruppe, Kupfer-, Zink- und Bleigruppe Sowie anderer Bunt- und seltener Metalle. Eine Solche nach genetischen Gesichtspunkten durchgeführte Systematisierung wurde hier erstmalig erarbeitet. Sie hilft zweifellos, die Sucharbeiten im Ozean zielgerichteter vorzunehmen. "Dieser kurze Abriß über die Mineralressourcen des Ozeans zeigt, daß sie nach der Anzahl ihrer Arten begrenzt sind. Einzelne Arten allerdings bilden die größten in der Erdgeschichte beobachteten Vorkommen. So sind beispielsweise 9 9 % des Broms im Meerwasser konzentriert, ebenso unerschöpfliche Mengen an Magnesium. Die Eisen-Mangan-Konkretionen des Stillen Ozeans enthalten mehr Mangeln als alle Manganlagerstätten auf dem Festland. Viele marine Seifenlagerstätten sind in bezug auf ihre Regenerierbärkeit der Vorräte nach dem Abbau mit den alluvialen Seifenlagerstätten in keiner Weise vergleichbar. Bestimmte mineralische Rohstoffe lassen sich aus dem Ozean wesentlich günstiger abbauen als auf dem Festland, da sie entweder eine einfachere Abbautechnologie oder eine einfachere Aufbereitung haben. Dennoch muß abschließend nochmals unterstrichen werden: Sowohl jetzt als auch in der Zukunft wird die Hauptquelle für mineralische Rohstoffe (außer Erdöl und Erdgas) immer das Festland sein, genauer gesagt, die Kontinente mit ihrer mächtigen kompliziert aufgebauten Rinde, die von Granitintrusionen durchzogen, mit Wasser durchtränkt, von Störungen zerschnitten und zu Faltungszonen zusammengepreßt ist, die von der Oberfläche her für die Verwitterungsprozesse und für die Umlagerung der Substanzen offen daliegt. Die Mineralressourcen des Ozeans sind nur zusätzliche Quellen. Ihr Reichtum ist wie bei denen des Festlands nicht unbegrenzt.

Methoden der quantitativen mathematischen Höffigkeitsprognose Winfried Rasemann, Freiberg

Einleitung Die zielgerichtete Erkundung von mineralischen Rohstoffen ist neben geologischen und technischen Aspekten vor allem eine Frage der Ökonomie. Die regionale Verbreitung von Lagerstätten, ihre Konfiguration und Größe, die Lagerungsbedingungen usw. Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 4. 10.1971.

unterliegen einer Reihe von Gesetzmäßigkeiten, die sich hinter einer großen Anzahl von Merkmalen und Daten verbergen und überwiegend wahrscheinlichkeitstheoretischer Natur sind. Der konkrete Ausgang eines Erkundungsprojektes ist also stets mehr oder weniger ungewiß. Diese Problematik ist besonders ausgeprägt bei der Erkundung auf Erdöl und Erdgas sowie bei der Erzerkundung. Deshalb tritt vor allem dort in verstärktem Maße der Wunsch nach quantitativen Kri-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 ( 1 9 7 2 ) , Heft 4

Rasemann I Quantitative mathematische Höffigkeitsprognose terien auf, mit denen die Chancen für den Erfolg eines Projektes und die Größe des dabei einzukalkulierenden Risikos möglichst objektiv eingeschätzt werden können. Mit der Erarbeitung solcher Kriterien befaßt sich die quantitative Höffigkeitsprognose. Ihre Methoden und Prinzipien sind entsprechend der Spezifik der geologischen Arbeit überwiegend aus dem Erfahrungsbereich der Stochastik entlehnt. Es sind verschiedene Arbeitsrichtungen bekannt, die sich je nach der Art und Anzahl der zur Verfügung stehenden oder benötigten Erkundungsmittel und geologischen Kriterien, dem angewandten mathematischen Apparat und der möglichen oder gewünschten Reichweite der Aussage unterscheiden. In allen Fällen ist die Ermittlung 'eines Wahrscheinlichkeitsgesetzes für das Antreffen wirtschaftlicher Lagerstätten notwendig. Sie beruht auf der Kenntnis geologischer, geophysikalischer und lagerstättenspezifischer Daten. Die in die Höffigkeitsprognose eingehenden Kriterien sind so auszuwählen, daß sie möglichst aussagekräftig, leicht zu beschaffen und billig sind. Diese Entscheidung erfordert eine große Sachkenntnis und Erfahrung. Der folgende Beitrag gibt eine Übersicht und kritische Einschätzung der wichtigsten Arbeitsrichtungen der quantitativen mathematischen Höffigkeitsprognose.

T a b . 1. E i n t e i l u n g d e r E r k u n d u n g s k r i t e r i e n n a c h

161 Verfahren der quantitativen Höffigkeitsprognose Geologisch begründete Benotungsrerfahren

Im allgemeinen ist der Geologe geneigt, die Höffigkeitskriterien nach subjektiven Gesichtspunkten festzulegen, wobei er von seiner Erfahrung, Vorstellungskraft und Kombinationsfähigkeit Gebrauch macht. Diese typisch geologischen Arbeitsmittel sind vor allem in den Frühstadien der Erkundung unentbehrlich, wo der Geologe vielfach darauf angewiesen ist, seine in der Praxis und aus Literaturkenntnissen gewonnenen Erfahrungen über bekannte, gutuntersuchte Projekte auf einen neuen Untersuchungsgegenstand zu extrapolieren. Dabei sind Kriterien erwünscht, die das Erkundungsgebiet gleichmäßig charakterisieren. Ihre Wahl ist weiterhin vom Maßstab der Untersuchungen und der geologischen, ökonomischen usw. Situation abhängig zu machen. J e detaillierter die Prognose sein soll, um so mehr Kriterien werden benötigt. Eine gebräuchliche Variante zur Quantifizierung qualitativer Angaben besteht darin, eine Rangfolge der Kriterien entsprechend ihrer relativen Bedeutung aufzustellen und den Gliedern der Folge Maßzahlen zuzuordnen. Diesen Weg hat z. B. GOTAUTAS (1963) bei der Bewertung von Kriterien der Erdöl- und Erdgas-

Gotatjtas

Gesamtgruppe 800 P

Unterabtlg. 1.1.1

Unterabtlg. 1.1.2.

Unterabtlg. 1.2.1.

Unterabtlg. 1.2.2

Unterabtlg. 1.2.3

strukturelle Palle 125 P «i = 3, d = 2, S = 200 n = 2,. k = 2

litholog. Falle 75 P «, = 3, d = 2, S = 200 n = 2, k = 1

Seismik 150 P «i = l , d = 2 , S = 200 n = 3, k = 3

Gravimetrie 50 P «i = l , d = 2, S = 200 » = 3, 4 = 2

Magnetometrie 11 P «i = l , d = 2, S = 200 » = 3, k = 1

Weitere Unterteilung nach Parametern in Tabelle

3

Angewandte Geologie, Heit 4/72

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

162

RASEHIANN / Quantitative mathematische liolfigkeitsprognose

erkundui^g e i n g e s c h l a g e n . G r u n d l a g e b i l d e t ein S y s t e m geologischer und geophysikalischer Kriterien, das a u s zwei K a t e g o r i e n b e s t e h t : 1. d e m E r f o r s c h u n g s g r a d einer F a l l e ; 2. d e m G r a d d e s N a c h w e i s e s v o n K W - A k k u m u l a t i o n e n . J e d e d e r K a t e g o r i e n i s t e n t s p r e c h e n d den z u r A u s wahl stehenden Erkundungsmitteln (Oberflächenkartierung, Photogeologie, Fazieskartierung, Geophysik usw.) u n d d e n d a r a u s a b l e i t b a r e n K r i t e r i e n in S u b k a t e g o r i e n und Unterabteilungen gegliedert. Die quantitative Bew e r t u n g der K r i t e r i e n e r f o l g t n a c h e i n e m P u n k t s y s t e m . F ü r die A u s w e r t u n g d e r E r k u n d u n g s e r g e b n i s s e w i r d eine M a x i m a l z a h l v o n 8 0 0 e r r e i c h b a r e n P u n k t e n v o r g e g e b e n . D a v o n e n t f a l l e n a u f die b e i d e n K a t e g o r i e n j e 4 0 0 P u n k t e , die j e n a c h G e w i c h t auf die S u b k a t e g o r i e n u n d U n t e r a b t e i l u n g e n a u f g e s c h l ü s s e l t s i n d (s. T a b . 1). D e n einzelnen K r i t e r i e n in d e n S u b k a t e g o r i e n u n d U n t e r a b t e i l u n g e n o r d n e t m a n n u n j e n a c h der i h n e n b e i g e m e s s e n e n r e l a t i v e n B e d e u t u n g eine M e n g e p o s i t i v e r g a n z e r Z a h l e n z u . S i e b i l d e n g e w ö h n l i c h eine arithmetische Folge mit dem allgemeinen Glied a„ = « j - f (n — l ) d , z . B . die F o l g e 1, 4 , 7, 1 0 , . . . W e n n es d i e K e n n t n i s d e s U n t e r s u c h u n g s g e g e n s t a n d s r e c h t f e r t i g t , k a n n a l s B i l d u n g s g e s e t z der Z a h l e n f o l g e a u c h eine g e o m e t r i s c h e F o l g e m i t d e m a l l g e m e i n e n Glied. a n = g e w ä h l t w e r d e n , z . B . die F o l g e 1, 3, 9 , 2 7 , . . . D i e s e r e l a t i v e n W i c h t i g k e i t s w e r t e w e r d e n e n t s p r e c h e n d der v o r g e g e b e n e n M a x i m a l z a h l m ö g l i c h e r P u n k t e in d e n S u b k a t e g o r i e n u n d U n t e r a b t e i l u n g e n u n d d e r A n z a h l der g e o l o g i s c h e n u s w . K r i t e r i e n , a u f die sie sich a u f s c h l ü s s e l n , in g a n z z a h l i g e P u n k t w e r t e u m g e r e c h n e t . D e r P u n k t w e r t Ck d e s k-ten K r i t e r i u m s in einer a r i t h m e t i s c h e n F o l g e v o n n K r i t e r i e n einer U n t e r a b t e i l u n g e r r e c h n e t sich n a c h der B e z i e h u n g :

h= 1

z

H i e r i n b e d e u t e n S die f ü r die U n t e r a b t e i l u n g v o r gegebene Maximalzahl von P u n k t e n und d die konstante D i f f e r e n z zweier b e n a c h b a r t e r Glieder der F o l g e . D i e B e r e c h n u n g s f o r m e l f ü r die g e o m e t r i s c h e F o l g e i s t a n a l o g . D i e S u m m e aller P u n k t w e r t e Ck (k = = 1, 2, . . . , n) e r g i b t w i e d e r d e n W e r t S der K r i t e r i e n folge. Die Bewertungen können je nach K e n n t n i s des jeweiligen E r k u n d u n g s g e b i e t e s geändert werden. E i n D e m o n s t r a t i o n s b e i s p i e l i s t in T a b . 2 w i e d e r g e g e b e n . D a s V e r h ä l t n i s d e r f ü r ein P r o j e k t erzielten A n z a h l v o n P u n k t e n j e K a t e g o r i e z u r Z a h l der e r r e i c h b a r e n P u n k t e ist als W a h r s c h e i n l i c h k e i t f ü r d a s A n t r e f f e n einer F a l l e o d e r einer K W - A k k u m u l a t i o n d e f i n i e r t . S i e w i r d in % a n g e g e b e n . D i e W a h r s c h e i n l i c h k e i t f ü r d e n g e m e i n s a m e n N a c h w e i s einer F a l l e u n d einer K W A k k u m u l a t i o n w i r d a l s P r o d u k t der W a h r s c h e i n l i c h keiten für j e d e K a t e g o r i e errechnet. In d e r P r a x i s e r g i b t sich, d a ß f ü r d e n v o l l s t ä n d i g e n N a c h w e i s der einzelnen F a l l e n t y p e n eine g e r i n g e r e Z a h l v o n P u n k t e n a l s 4 0 0 a u s r e i c h t , z. B . f ü r A n t i klinalen und D o m e 182, Verwerfungen 226, Fazies- und P e r m e a b i l i t ä t s ä n d e r u n g e n 6 2 . In solchen F ä l l e n w i r d die E r f o l g s w a h r s c h e i n l i c h k e i t f ü r die einzelnen F a l l e n t y p e n u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g der h i e r f ü r m ö g l i c h e n M a x i m a l zahl v o n P u n k t e n berechnet. Diese W e r t e sind für jedes

Tab. 2. Beispiel zur Bewertung der Erkundungskriterien nach GOTATJTAS

Subkategorie 2.2: Trends vorhanden «1 = 1, 5 für äußerst erzhöffige Gebiete charakteristisch war. Die statistisch begründeten Benotungsverfahren gehen v o n der Verteilung der geologischen usw. Kriterien aus. Diese ist sicher — und wenn auch nur in den Verteilungsp a r a m e t e r n — gebietsabhängig. D a m i t ist die R a n g f o l g e der Kriterien variabel. Die praktische Anwendung der Methode ist auf einen Analogieschluß angewiesen.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. IS (1972), Heft 4 RASEMAUN / Quantitative mathematische Höffigkeitsprognose

164 Verfahren der klassischen Statistik D i e H ö f f i g k e i t s p r o g n o s e b e r u h t v i e l f a c h auf der K e n n t n i s der W a h r s c h e i n l i c h k e i t s v e r t e i l u n g e n w i c h t i g e r Z i e l g r ö ß e n wie A n z a h l d e r p r o d u k t i v e n B o h r u n g e n , Anzahl der anzutreffenden Lagerstätten, Vorratsm e n g e u s w . D i e s e V e r t e i l u n g e n w e r d e n d u r c h eine statistische Auswertung erfolgreicher Erkundungsp r o j e k t e e r m i t t e l t , w o b e i die r e l a t i v e H ä u f i g k e i t d e s Erfolgs mit der Erfolgswahrscheinlichkeit gleichgesetzt wird. Die Rechtfertigung dafür gibt das schwache G e s e t z der großen Z a h l e n in d e r BERNOULLlschen F o r m . B e i einer g e r i n g e r e n A n z a h l v o n B e o b a c h t u n g e n kons t r u i e r t m a n a u c h K o n f i d e n z i n t e r v a l l e f ü r die g e s u c h t e Wahrscheinlichkeit. D a s b e k a n n t e s t e W a h r s c h e i n l i c h k e i t s g e s e t z f ü r die H ö f f i g k e i t s p r o g n o s e i s t die B i n o m i a l v e r t e i l u n g . Sie d i e n t z u r B e r e c h n u n g der W a h r s c h e i n l i c h k e i t d a f ü r , d a ß v o n n B o h r u n g e n g e n a u k ein f e s t g e l e g t e s K r i t e r i u m X n a c h w e i s e n , w e n n die W a h r s c h e i n l i c h k e i t f ü r d e n E r f o l g einer e i n z i g e n B o h r u n g p b e k a n n t i s t : P(X=Ä) =

®p*(l-p)«-*

(2)

B e i V o r g a b e einer o b e r e n S c h r a n k e f ü r die W a h r s c h e i n l i c h k e i t eines v o l l s t ä n d i g e n Mißerfolgs eines P r o j e k t e s — P(X = 0) — l ä ß t sich die Z a h l d e r notwendigen Bohrungen berechnen. Diese Schranke gibt GOTAUTAS m i t 1 % a n . D i e G r ö ß e 1 — P{X = k) o d e r (1 — p ) l p w i r d m i t u n t e r a l s R i s i k o d e f i n i e r t (z. B . b e i VÖGL 1 9 7 0 , SCHOEMAKER 1 9 6 8 ) ; sie sollte d a n n j e d o c h auf die K o s t e n u n d d e n e r w a r t e t e n G e w i n n einer B o h r u n g b e z o g e n w e r d e n . S i n n v o l l i s t die Verw e n d u n g eines R i s i k o b e g r i f f s i m S i n n e der E n t s c h e i d u n g s t h e o r i e (s. u.). I m N o r m a l f a l l w i r d m a n bei d e r E r k u n d u n g v o n E r d ö l u n d E r d g a s die H ö f f i g k e i t s p r o g n o s e auf m e h r e r e n M e r k m a l e n b e g r ü n d e n (siehe B e n o t u n g s v e r f a h r e n ) u n d a u c h m e h r e r e h ö f f i g e O b j e k t e i n n e r h a l b einer B o h r u n g einkalkulieren. Zur Beschreibung der Wahrscheinlichkeit für das ¿¿-malige Antreffen bestimmter g l e i c h a r t i g e r , a b e r i n n e r h a l b einer einzigen B o h r u n g e i n a n d e r a u s s c h l i e ß e n d e r K r i t e r i e n X ; in einer R e i h e v o n n B o h r u n g e n d i e n t die M u l t i n o m i a l - oder P o l y nomialverteilung, eine V e r a l l g e m e i n e r u n g der B i nomialverteilung : m p(n *< = i= 1

m *

betrachteter Korndurchmesser, maximaler Korndurchmesser, p = — = x0

=

d -

(6)

Es ist zu beachten, daß im Gegensatz zum Abstufungsgrad C nach Gleichung (2) die vom Verf. eingeführte Steilheit Sx als Nenner die Differenz der Korndurchmesser bei 60 bzw. 1 0 % Siebdurchgang enthält! Für die ausgewählten Beispiele ergeben sich die in Tab. 1 aufgeführten III-Werte. Tabelle 1 Beispiel

Abb. Abb. Abb. Abb. Abb.

1, Nr. 1 1, Nr. 2 1, Nr. 3 2 3

nach Gleichung (5 a)

nach Gleichung (5)

Bezeichnung

4,85 4,3 13,9 29,35

3,0 6,5 8,4 4,8 1,7

homogen inhomogen inhomogen inhomogen homogen

-

Vergleicht man diese Bodengemische und die zugehörigen III-Werte miteinander, so kann man feststellen, daß die Breite des Streubereichs durch I I I repräsentativ

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. IS (1972), Heft 4 169

BILZ & MORENZ / Inhomogenität von Körnungsbändern

Tab. 2. Ermittlung des Grades der Inhomogenität für Kornanteilbereiche (Datenblatt) dx

0,006

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

10,4 17,3 19,3 13,9 26,5 14,9 13,8 13,5 13,6 12,2 12,5 23,5 16,4 20,9 14,5 14,5 14,1 17,8 10,0

-1

0,02

0,063

12,3 20,0 22,2 17,1 30,7 17,6 17,8 15,9 18,0 20,8 16,8 26,5 21,6 25,1 19,0 20,0 18,8 22,0 12,5

15,2 25,3 25,4 23,1 39,4 23,1 24,2 20,4 25,5 22,4 24,7 31,8 28,4 32,0 25,7 26,5 26,5 28,2 17,1

20,9 35,6 33,0 33,2 52,0 . 33,5 42,3 30,1 38,1 41,2 35,8 43,3 38,5 42,0 36,7 40,0 37,7 42,5 26,4

-1

-1

-1

0,01

-

0,1

0,2

0,63

1,0

2,0

6,3

10,0

24,8 41,9 40,0 38,7 57,1 38,0 43,7 36,5 45,5 42,7 42,2 48,7 44,0 46,6 41,5 48,2 43,9 43,6 30,8

35,0 53,9 42,5 53,5 72,9 51,3 59,1 50,1 58,5 56,7 58,2 60,4 57,8 59,1 56,1 61,9 57,2 58,3 37,2

59,3 73,3 55,3 82,6 84,5 69,9 82,8 71,1 80,5 79,0 80,7 73,6 82,1 77,2 78,8 85,5 77,2 82,4 57,7

70,2 77,7 65,7 88,4 88,1 75,3 87,8 75,9 85,3 84,0 85,7 76,3 .87,1 81,2 84,8 90,8 81,8 87,5 63,2

79,0 83,2 75,3 92,1 91,5 79,0 91,5 81,6 89,2 88,2 90,4 78,7 91,1 84,9 88,2 94,9 86,7 91,4 70,0

85,8 93,4 88,0 95,5 94,9 88,0 95,7 90,3 94,0 92,7 95,7 85,8 94,8 90,3 92,9 89,2 93,2 95,9 83,6

88.7 95,2 92,5 96,1 95,6 92,8 96,9 91,9 96,7 93,6 97,4 89,9 95,8 92,0 94,6 98,5 96,0 96,7 88,3

-1

-1

-1

-1

-1

-1

-1

V

s-,

Vi

IH

14,5

0,00327

77,5

1,66

Tab. 3. Ermittlung des Grades der Inhomogenität IH für Kornanteilbereiche Auftr. Nr.

i* 0,006 0,010 0,029 0,063 0,100 0,200 0,630 1,000 2,000 6,300 10,000

W 26,50 30,70 39,40 52,00 57,10 72,90 85,50 90,80 94,90 98,20 98,50

10,00 .12,30 15,20 20,90 24,80 35,00 55,30 63,20 70,00 83,60 88,30

n

X

s-

V

19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00 19,00

15,77 19,72 25,52 37,04 42,02 54,72 75,45 80,88 85,63 92,04 94,12

4,28 4,48 5,37 6,84 6,84 8,80 9,18 7,99 6,75 4,11 3,06

27,10 22,70 21,00 18,50 16,30 16,10 12,20 9,90 7,90 4,50 3,30

3. bei konstantem d 30 die IH-Werte förmiglceitsgrad ansteigen.

Bemerkung

mit dem Ungleich-

Diese Resultate führten zu der Schlußfolgerung, daß Gleichung (5 a) keine eindeutige Aussage bezüglich der Inhomogenität zuläßt. Systematische Auswertungen bei Variation des mittleren Ungleichförmigkeitsgrades Uund des mittleren Variationskoeffizienten v führten dazu, die Gleichung (5 a) umzustellen und einen Korrekturfaktor k einzuführen (BILZ 1 9 7 1 b ) : IH

Abb. 3. Streubereich (Körnungsband) der echten anteile des Kippenmischbodens H

Korn-

erfaßt und daß durch die Verknüpfung mit der Steilheit der Ungleichförmigkeit Rechnung getragen wird. W e i t e r e Vergleichsrechnungen an künstlich konstruierten Körnungsbändern haben ergeben, daß 1. bei gleicher Steilheit S j der Grad der Inhomogenität IH der Breite des Körnungsbandes direkt proportional ist (entsprechend v); 2. bei gleicher Neigung der „Schwerelinie" I H um so mehr ansteigt, je feinkörniger das Material ist;

= k -v • S„

(5)

Der Korrekturfaktor k kann nach Abb. 4 "als F u n k tion von t / j ermittelt werden. Eine Vielzahl von Vergleichsrechnungen h a t die Notwendigkeit dieser K o r r e k t u r der Gleichung (5 a) bestätigt. Die bisherigen Auswertungen ermöglichen auch den Vorschlag der Einteilung von Mischböden entsprechend ihrem Grad der Inhomogenität: 0 < IH ig 3 3 < IH 10 I H > 10

homogen, inhomogen, stark inhomogen.

Da die E r m i t t l u n g der P a r a m e t e r v und S j in Gleichung (5) einen relativ hohen Aufwand an Rechenzeit

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 B i l z & M o r e n z / Inhomogenität von Körnungsbändern

170

U n t e r p r o g r a m m realisiert. Die P r o g r a m m i e r u n g selbst b e r e i t e t e w e g e n der geringen S p e i c h e r k a p a z i t ä t des K l e i n r e c h n e r s S E R 2 c einige Schwierigkeiten, w o b e i n i c h t auf e x t e r n e Befehle v e r z i c h t e t w e r d e n k o n n t e . N u r d a d u r c h gelang es, eine d r e i f a c h e B e l e g u n g der S p e i c h e r p l ä t z e zu erreichen u n d d a m i t die A u f g a b e erfolgreich zu lösen.

20 30 4050

=«¡+11 * ( b>o? > 13 1 "=-b 1

12

80100

Abb. 4. Abhängigkeit des Korrekturfaktors k in Gl. (5) vom Ungleichförmigkeitsgrad l / j 20 =

v o r allem d a n n e r f o r d e r t , w e n n in einem K ö r n u n g s b a n d eine Vielzahl v o n K o r n v e r t e i l u n g s l i n i e n e n t h a l t e n sind, w u r d e z u r r a t i o n e l l e n A n w e n d u n g dieser n e u e n K e n n größe eine A u f b e r e i t u n g f ü r d e n in vielen I n s t i t u t i o n e n v o r h a n d e n e n K l e i n r e c h n e r Cellatron S E R 2 c vorgenommen.

ED Y-gerechte Bearbeitung Eingangsdaten Bei der A u f b e r e i t u n g des P r o b l e m s f ü r d e n Kleinr e c h n e r S E R 2 c b e s t a n d die A u f g a b e d a r i n , die E i n gangsdaten dx — A b s z i s s e n w e r t e = S i e b d u r c h m e s s e r (mm) u n d Xi — O r d i n a t e n w e r t e = S i e b d u r c h g a n g ( % ) z u r Gleichung (5) zu v e r k n ü p f e n . D a b e i gehen die W e r t e p a a r e f ü r k = als k o n s t a n t e D a t e n in die R e c h n u n g ein. Eine Zusammenstellung der Eingangsdaten enthält T a b . 2.

is

< 19

I

x

i

\

d
° c: =

fjü

+

d

I

) I

I

r ^ 25 Q - ^ - f 26

i •

D y

j i° X»;

27 I jEingabe: dx, Uj-kJ 28

r Interpolation x : d x

d2 d

(5 = 30} 60)-d 0,75. D a s Porenvolumen wurde dabei immer k o n s t a n t gehalten, das bedeutet einen kontinuierlichen Ü b e r g a n g v o n vielen kleinen Poren zu wenig großen Poren. A b b . 5 zeigt das E r g e b n i s der Schallgeschwindigkeitsmessungen an diesen Proben unter Druck bis 2 k b a r . Die obere K u r v e (10) zeigt die Schallgeschwindigkeit in reinem Gips. Die Schallgeschwindigkeit im porösen Material erreicht ihr Minimum für Poren mit einem Durchmesser von 0,09 bis 0,25 m m , also im Mittel bei 0,12 m m . F ü r die restlichen Porengrößen liegen die Schallgeschwindigkeitswerte zwischen den beiden E x tremalkurven, so daß somit auf die E x i s t e n z einer

Abb.

6.

Die S c h a l l g e s c h w i n d i g k e i t vp in S a n d s t e i n h y d r o s t a t i s c h e n D r ü c k e n bis 2 bzw. 4 k b a r

unter

o — Institut Physik der Erde, Moskau; x — Zentralinstitut Physik der Erde, Institutsteil Jena

optimalen Porengröße bei 0,12 m m 0 geschlossen werden muß. Die zunächst naheliegende Vermutung, daß es sich u m einen R e s o n a n z e f f e k t infolge gleichgroßer L ä n g e n der Schallwelle und des Porendurchmessers handelt, entfällt mit der A b s c h ä t z u n g der Wellenlänge auf ca. 1 m m bei 4 MHz. Die optimale Porengröße läßt sich vielmehr dadurch erklären, daß mit Beginn der Mischreihe die Poren noch zu klein sind, u m bei einer Wellenlänge von 1 m m w i r k s a m zu werden. E r s t mit zunehmender Größe setzt ein Einfluß der Poren ein, wobei bei zunehmender Größe des Porendurchmessers und bei k o n s t a n t e m Porenvolumen der Wirkungsquerschnitt der Poren a b n i m m t , so daß der Einfluß der Poren wieder gering wird, bis nur wenige große Poren die Schallausbreitung k a u m noch beeinflussen. F ü r alle K u r v e n ist der Gradient f a s t gleich, so daß m a n einen nur geringen Einfluß der Porengröße auf die D r u c k a b h ä n g i g k e i t der Schallgeschwindigkeit in Gesteinen feststellen kann. Wie eingangs erwähnt, werden bei Schallgeschwindigkeitsmessungen im Gestein unter D r u c k als druckübertragendes Medium Ol oder Gas verwendet. U m festzustellen, ob möglicherweise bei den Messungen erhebliche Unterschiede infolge unterschiedlicher druckübertragender Medien auftreten, wurden an einigen trockenen Sandsteinproben Vergleichsmessungen mit unserer D r u c k k a m m e r und mit Druckeinrichtungen des Instituts P h y s i k der E r d e in Moskau v o r g e n o m m e n (WOLAEOWITSCH, B A J U K & W A G N E R 1 9 7 2 ) . D a s . I n s t i -

A b b . 5. D i e S c h a l l g e s c h w i n d i g k e i t vp i m B e r e i c h v o n 0 bis 2 0 0 0 k p / c m 2 b e i P r o b e n m i t v e r s c h i e d e n e n P o r e n g r ö ß e n bei gleichem Porenvolumen A — Nummer der Probe und Meßkurve; B — Porendurchmesser (mm)

t u t Physik der E r d e , Moskau, besitzt eine mit Stickstoff betriebene D r u c k k a m m e r für 4 kbar, in der ca. 3 cm s t a r k e und 10 bis 20 cm lange Proben mit 1 M H z durchschallt werden. Die Proben werden dabei mit einer dünnen Kupferfolie eingehüllt. F ü r die Vergleichsmessungen wurden jeweils zwei Proben aus einem Hands t ü c k ausgeschnitten u n d j e d e m L a b o r eine P r o b e zur V e r f ü g u n g gestellt. Wie A b b . 6 zeigt, ist bis auf durch geringe petrographische Unterschiede bedingte Abweichungen eine zufriedenstellende Ü b e r e i n s t i m m u n g des Meßergebnisses festzustellen. Da poröse Medien wie Sandsteine a m ehesten von einem D r u c k m e d i u m beeinflußt werden können, ist mit Sicherheit anzunehmen,

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 WYSCHEMIRSKIJ U. a. / Migration disperser Bitumoide

178 daß obige Feststellungen poröse Gesteine gelten.

auch

für

andere

weniger

D e m Direktor des Zentralinstituts P h y s i k der Erde, Herrn Prof. Dr. habil. H . STILLER, sei für wertvolle Anregungen und für die ständige Förderung dieser Arbeit herzlichst gedankt. /

Zusammenfassung Es wird über einige Untersuchungen der Schallgeschwindigkeit Vp in Gesteinen unter hydrostatischem Druck bis 2 kbar zusammenfassend berichtet. Nach kurzer Beschreibung der Meßtechnik wird eine Methode zur übersichtlichen Darstellung der Meßcrgebnisse beschrieben. Die Mcßcrgebnisse werden durch Modelle interpretiert, es wurden auch Messungen an Gesteinsmodellkörpern vorgenommen. Aus den Modellvorstellungen läßt sich eine Methode zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit ableiten. Meßergebnisse werden mit denen des Instituts Physik der Erde, Moskau, verglichen.

Summary Studies of the sound velocity in rocks under hydrostaLic pressure up to 2 kbar are reviewed. A brief description of the technique of measurement is followed by a method representing in a clearly arranged way ist results. These arc interpreted by means of models, bodies of rock models were also subjected to measurements. From the model representations a method can be derived for determining the sound velocity. The measuring results are compared with those, obtained by the Moscow Institute of the Physics of the Earth.

Literatur STILLER, H., & C. WAGNER: lüine Einrichtung für Ultraschallmcssuiigen an Gesteinen untfcr Druck bis 2 kbar. - Z. Geophysik, 35, 9 7 - 1 0 1 (1960). STILLER, H., C. WAGNER & l t . HEINRICH: Der Einfluß dor Porengröße und des Druckes auf die Schallgeschwindigkeit poröser Medien. — Neue Bergbautechnik (im Druck) (1972). STILLER, H . , C. WAGNER, D. FREUND & M. VOIGT: Eine Methode zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit vP poröser fliissigkeitsgefülltcr Gesteine unter Gebirgsdruck bis 2000 at. — .Neue Bergbautechnik, 1 (5), 3 3 3 - 3 4 0 (1971). WOLAROIVITSCH, M. P . ,

PC3I0MC

CooSmaeTCH o H e i r o T o p t i x H c c n e f l o B a m i H X 3B*yK0B0it citopocTH B n o p o R a x , HaxotfHmHxcH noa rHHpocTafnHecKHM flaBJieHHeM H 0 2 n 6 a p . Ilocjie K p a T K o r o o n n c a H M H 3 M e p H T e H B H 0 f t TeXHHKH OnHCMBaeTCH MeTOR ffiJIH HarjIHRH o r o H3o6pa>KeHHH p e B y j i b T a r o B H 3 M e p e H H ö . P e 3 y j i t T a T i > i HSMepeHHft H H T e p n p e T H p y i o T C H M O n e n a M H ; n p o B O R m i H C b T a n i K e H 3 M e p e H H a H a M o f l e j i b H b i x Tejiax n o p o f l . Ha O C H O BaHHH MOHENTHMX n p e H C T a B J i e H H ö MOJKHO B H B e c f i i MeTOit RJIH o r i p e R e n e H H H 3 B y K 0 B 0 S C K o p o c ™ . P e 3 y j i b T a T t i H3MepeHHH conooTaBJiHioTCH c p e 3 y j i b T a T a M H , noJiyieHHbiMH B MOCKOBCKOM HHCTHTyTe H3HKH 3eMJIH.

K . .7. BAJUK & C. WAGSER: Z u r M e s s u n g

der

Schallgeschwindigkeit in Gesteinen unter hydrostatischem Druck. — Gerlands Beitr. Geophys. (im Druck) (1972). WOLAROWITSCH, M. P., & A. J. LEWYKIN: Skorosti prodolnych voln v obrazcach gornych porod pri davlenijaeh do 40.000 kg/cm a . In: FizikomechaniCeskoje svoistva gornych porod verch'nej casti zemnoj kory. - Akad. Nauk SSSR, Moskva 1968. WOLAROWITSCH, M. P., u . a . : FiziCeskie svoistva gornych porod p r i v y s o k y c h davlenijaeh. - Trudy instituta fisiki zemli A N SSSlt, 23 (190), Isdat. Akad. Nauk, Moskva 1962. WAGNER, C.: Zur Verwendung eines Fehlerortungsgerätes für Ultraschallmessungen. - Bergakademie (10), S. 623 (1967). WAGNER, C., K . HEINRICH & D . FREUND: D i e S c h a l l g e s c h w i n d i g k e i t

in

Gesteinen unter hydrostatischem Druck bis 2 kbar — numerische und analytische Darstellung. — Neue Bergbautechnik, 1 (4),254 —258 (1971). — Die Schallgeschwindigkeit in luft- und flüssigkeitsgefüllten Medien und Gesteinen unter hydrostatischem Druck. — Gerlands Beitr. Geophys. (im Druck) (1972).

WYSCHEMIRSKIJ, W . S., A . Z. KONTOROWITSCH, & A . A . TROFIMUK,

UdSSR

Migration disperser Bitumoide Die Autoren haben dieses Buch dem 100jährigen Geburtstag des großen Geologen I. M. GUBKIN gewidmet. Das regt zum Nachdenken an, wieviel wir seit GUBKIN gelernt haben und wo es noch an fundiertem Wissen fehlt. Dabei taucht sicherlich die Kardinalfrage nach der primären Migration auf, ein sehr altes Problem für die Hypothese der Erdölentstehung aus Gesteinsbitumen im thermokatalytischcn Prozeß. Gern legen die „Anorganiker" ihre Finger in diese Wunde der .„Organiker". Allerdings erkennen sie dabei nicht, wie elegant sie selbst allen Migrationsfragen aus dem Wege gehen, vielleicht in der Annahme, daß ihre Gegner das bei den vielen strittigen Problemen der anorganischen Erdölentstehung nicht bemerken. Wie steht es nun um dieses Problem? Das Buch, das es zu lösen versucht, u m f a ß t neun Kapitel und einen Anhang. Kapitel I heißt: Genetischer Zusammenhang zwischen dispersen Bitumina und dem organischen Gehalt der Gesteine. Es zielt gegen die Anorganiker, die behauptet haben, daß die Bitumoide der Gesteinsextrakte entweder durch die Lösungsmittel erzeugt wurden oder den aus der Tiefe migrierten K W entstammen. Gestützt auf experimentelle Daten wird nachgewiesen, daß solche Neubildungen höchstens 5 % der Gesamtmenge ausmachen können; nichtsdestoweniger wird aber auf die notwendige Verbesserung der Extraktionsmethoden hingewiesen. Nicht zu beweisen sind auch die behaupteten höheren Bitumengehalte in der Nähe von Brüchen. Außerdem nimmt der Bitumengehalt mit der Tiefe nicht zu, sondern ab. Das spricht gegen Migration aus der Tiefe. Eine Reihe weiterer . Originaltitel: Migrazijarassejauuych bitumoidow. - Nowosibirsk: lsd. „ N a u k a " , Sib. Otd., 1971, 168 S., 27 Abb., 5 Taf., 301 Lit., 1,32 Ubi.

Argumente werden ins Feld geführt, u. a\ Beweise dafür, daß die KW-G ehalte der Kimberlitpipes von Jakutien, besondere Steckenpferde der „Anorganiker", organischer Natur sind. Das zweite Kapitel beschäftigt sich mit der Verteilung der dispersen Bitumoide im Scdimentmantcl. Es wird nach-, gewiesen, daß die Mengen an organischer Substanz zur Erklärung allér Lagerstätten ausreichen. 1 / s des gesamten Kohlenstoffs der Sedimente ist organischer H e r k u n f t ! Das dritte Kapitel behandelt die Beziehungen zwischen der Zusammensetzung von dispersen Bitumoiden und dem Erdöl. Es werden viele Ähnlichkeiten festgestellt und die Regressionsanalyse zu Hilfe genommen, aber eine genaue Übereinstimmung kann wegen der Migrationsveränderungen nicht erwartet werden. Für einzelne Komponenten ist jedoch der Korrelationskoeffizient hoch. Im vierten Kapitel wird dann der Bituminierungsgrad der organischen Substanz näher betrachtet und auf den Unterschied zwischen syngenetischen und allochthonen Bitumoiden (nach WASSOJEWITSCH) hingewiesen. Interessant ist besonders das Problem des unterschiedlichen Bituminierungsgrads in Abhängigkeit von der Lithologie. Aber das Interessanteste davon, der hohe Bituminierungsgrad der organischen Substanz in Karbonaten, der in das katalytische Modell nicht recht paßt, wird als nicht gesetzmäßig erachtet und von den Autoren ausgeklammert. Nach der Behandlung dieser Probleme der dispersen Bitumina nähern sich die Autoren im fünften Kapitel ihrem Thema. Sic erörtern die Zusammensetzung der Bitumoide als Kennzeichen ihrer Migration. Dabei wird das Modell der Chromatographie für die primäre Migration herangezogen. Daraus ergibt sich bei der Auswanderung der Bitumina eine

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4 WYSCHEMIRSKIJ U. a. / Migration disperser Bitumoide

178 daß obige Feststellungen poröse Gesteine gelten.

auch

für

andere

weniger

D e m Direktor des Zentralinstituts P h y s i k der Erde, Herrn Prof. Dr. habil. H . STILLER, sei für wertvolle Anregungen und für die ständige Förderung dieser Arbeit herzlichst gedankt. /

Zusammenfassung Es wird über einige Untersuchungen der Schallgeschwindigkeit Vp in Gesteinen unter hydrostatischem Druck bis 2 kbar zusammenfassend berichtet. Nach kurzer Beschreibung der Meßtechnik wird eine Methode zur übersichtlichen Darstellung der Meßcrgebnisse beschrieben. Die Mcßcrgebnisse werden durch Modelle interpretiert, es wurden auch Messungen an Gesteinsmodellkörpern vorgenommen. Aus den Modellvorstellungen läßt sich eine Methode zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit ableiten. Meßergebnisse werden mit denen des Instituts Physik der Erde, Moskau, verglichen.

Summary Studies of the sound velocity in rocks under hydrostaLic pressure up to 2 kbar are reviewed. A brief description of the technique of measurement is followed by a method representing in a clearly arranged way ist results. These arc interpreted by means of models, bodies of rock models were also subjected to measurements. From the model representations a method can be derived for determining the sound velocity. The measuring results are compared with those, obtained by the Moscow Institute of the Physics of the Earth.

Literatur STILLER, H., & C. WAGNER: lüine Einrichtung für Ultraschallmcssuiigen an Gesteinen untfcr Druck bis 2 kbar. - Z. Geophysik, 35, 9 7 - 1 0 1 (1960). STILLER, H., C. WAGNER & l t . HEINRICH: Der Einfluß dor Porengröße und des Druckes auf die Schallgeschwindigkeit poröser Medien. — Neue Bergbautechnik (im Druck) (1972). STILLER, H . , C. WAGNER, D. FREUND & M. VOIGT: Eine Methode zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit vP poröser fliissigkeitsgefülltcr Gesteine unter Gebirgsdruck bis 2000 at. — .Neue Bergbautechnik, 1 (5), 3 3 3 - 3 4 0 (1971). WOLAROIVITSCH, M. P . ,

PC3I0MC

CooSmaeTCH o H e i r o T o p t i x H c c n e f l o B a m i H X 3B*yK0B0it citopocTH B n o p o R a x , HaxotfHmHxcH noa rHHpocTafnHecKHM flaBJieHHeM H 0 2 n 6 a p . Ilocjie K p a T K o r o o n n c a H M H 3 M e p H T e H B H 0 f t TeXHHKH OnHCMBaeTCH MeTOR ffiJIH HarjIHRH o r o H3o6pa>KeHHH p e B y j i b T a r o B H 3 M e p e H H ö . P e 3 y j i t T a T i > i HSMepeHHft H H T e p n p e T H p y i o T C H M O n e n a M H ; n p o B O R m i H C b T a n i K e H 3 M e p e H H a H a M o f l e j i b H b i x Tejiax n o p o f l . Ha O C H O BaHHH MOHENTHMX n p e H C T a B J i e H H ö MOJKHO B H B e c f i i MeTOit RJIH o r i p e R e n e H H H 3 B y K 0 B 0 S C K o p o c ™ . P e 3 y j i b T a T t i H3MepeHHH conooTaBJiHioTCH c p e 3 y j i b T a T a M H , noJiyieHHbiMH B MOCKOBCKOM HHCTHTyTe H3HKH 3eMJIH.

K . .7. BAJUK & C. WAGSER: Z u r M e s s u n g

der

Schallgeschwindigkeit in Gesteinen unter hydrostatischem Druck. — Gerlands Beitr. Geophys. (im Druck) (1972). WOLAROWITSCH, M. P., & A. J. LEWYKIN: Skorosti prodolnych voln v obrazcach gornych porod pri davlenijaeh do 40.000 kg/cm a . In: FizikomechaniCeskoje svoistva gornych porod verch'nej casti zemnoj kory. - Akad. Nauk SSSR, Moskva 1968. WOLAROWITSCH, M. P., u . a . : FiziCeskie svoistva gornych porod p r i v y s o k y c h davlenijaeh. - Trudy instituta fisiki zemli A N SSSlt, 23 (190), Isdat. Akad. Nauk, Moskva 1962. WAGNER, C.: Zur Verwendung eines Fehlerortungsgerätes für Ultraschallmessungen. - Bergakademie (10), S. 623 (1967). WAGNER, C., K . HEINRICH & D . FREUND: D i e S c h a l l g e s c h w i n d i g k e i t

in

Gesteinen unter hydrostatischem Druck bis 2 kbar — numerische und analytische Darstellung. — Neue Bergbautechnik, 1 (4),254 —258 (1971). — Die Schallgeschwindigkeit in luft- und flüssigkeitsgefüllten Medien und Gesteinen unter hydrostatischem Druck. — Gerlands Beitr. Geophys. (im Druck) (1972).

WYSCHEMIRSKIJ, W . S., A . Z. KONTOROWITSCH, & A . A . TROFIMUK,

UdSSR

Migration disperser Bitumoide Die Autoren haben dieses Buch dem 100jährigen Geburtstag des großen Geologen I. M. GUBKIN gewidmet. Das regt zum Nachdenken an, wieviel wir seit GUBKIN gelernt haben und wo es noch an fundiertem Wissen fehlt. Dabei taucht sicherlich die Kardinalfrage nach der primären Migration auf, ein sehr altes Problem für die Hypothese der Erdölentstehung aus Gesteinsbitumen im thermokatalytischcn Prozeß. Gern legen die „Anorganiker" ihre Finger in diese Wunde der .„Organiker". Allerdings erkennen sie dabei nicht, wie elegant sie selbst allen Migrationsfragen aus dem Wege gehen, vielleicht in der Annahme, daß ihre Gegner das bei den vielen strittigen Problemen der anorganischen Erdölentstehung nicht bemerken. Wie steht es nun um dieses Problem? Das Buch, das es zu lösen versucht, u m f a ß t neun Kapitel und einen Anhang. Kapitel I heißt: Genetischer Zusammenhang zwischen dispersen Bitumina und dem organischen Gehalt der Gesteine. Es zielt gegen die Anorganiker, die behauptet haben, daß die Bitumoide der Gesteinsextrakte entweder durch die Lösungsmittel erzeugt wurden oder den aus der Tiefe migrierten K W entstammen. Gestützt auf experimentelle Daten wird nachgewiesen, daß solche Neubildungen höchstens 5 % der Gesamtmenge ausmachen können; nichtsdestoweniger wird aber auf die notwendige Verbesserung der Extraktionsmethoden hingewiesen. Nicht zu beweisen sind auch die behaupteten höheren Bitumengehalte in der Nähe von Brüchen. Außerdem nimmt der Bitumengehalt mit der Tiefe nicht zu, sondern ab. Das spricht gegen Migration aus der Tiefe. Eine Reihe weiterer . Originaltitel: Migrazijarassejauuych bitumoidow. - Nowosibirsk: lsd. „ N a u k a " , Sib. Otd., 1971, 168 S., 27 Abb., 5 Taf., 301 Lit., 1,32 Ubi.

Argumente werden ins Feld geführt, u. a\ Beweise dafür, daß die KW-G ehalte der Kimberlitpipes von Jakutien, besondere Steckenpferde der „Anorganiker", organischer Natur sind. Das zweite Kapitel beschäftigt sich mit der Verteilung der dispersen Bitumoide im Scdimentmantcl. Es wird nach-, gewiesen, daß die Mengen an organischer Substanz zur Erklärung allér Lagerstätten ausreichen. 1 / s des gesamten Kohlenstoffs der Sedimente ist organischer H e r k u n f t ! Das dritte Kapitel behandelt die Beziehungen zwischen der Zusammensetzung von dispersen Bitumoiden und dem Erdöl. Es werden viele Ähnlichkeiten festgestellt und die Regressionsanalyse zu Hilfe genommen, aber eine genaue Übereinstimmung kann wegen der Migrationsveränderungen nicht erwartet werden. Für einzelne Komponenten ist jedoch der Korrelationskoeffizient hoch. Im vierten Kapitel wird dann der Bituminierungsgrad der organischen Substanz näher betrachtet und auf den Unterschied zwischen syngenetischen und allochthonen Bitumoiden (nach WASSOJEWITSCH) hingewiesen. Interessant ist besonders das Problem des unterschiedlichen Bituminierungsgrads in Abhängigkeit von der Lithologie. Aber das Interessanteste davon, der hohe Bituminierungsgrad der organischen Substanz in Karbonaten, der in das katalytische Modell nicht recht paßt, wird als nicht gesetzmäßig erachtet und von den Autoren ausgeklammert. Nach der Behandlung dieser Probleme der dispersen Bitumina nähern sich die Autoren im fünften Kapitel ihrem Thema. Sic erörtern die Zusammensetzung der Bitumoide als Kennzeichen ihrer Migration. Dabei wird das Modell der Chromatographie für die primäre Migration herangezogen. Daraus ergibt sich bei der Auswanderung der Bitumina eine

SIMELSON / Statistische Analyse der Verteilung von geologischen Werten gesetzmäßige Veränderung ihrer Zusammensetzung wie die der zurückgebliebenen Kerogene vom inneren einer Tonschicht nach außen. Mit Hilfe der Heteroelemente (0, N, S) werden für verschiedene Formationen Gesetzmäßigkeiten formuliert, wobei dem unvoreingenommenen Betrachter jedoch die statistische Homogenität der Beobachtungswerte für die mathematische Formulierung ziemlich mangelhaft erscheint. Der Einfluß der physikalischen Eigenschaften der Gesteine auf die Migration ist Thema des Kapitel VI, während sich'Kapitel VII mit dem Einfluß dir tektonischen Struktur auf die Verteilung der Bitumoide beschäftigt. In Kapitel V I I I kommt man schließlich zum Kernproblem, den verschiedenen möglichen Formen der Migration und den sie verursachenden physikalischen Erscheinungen. Die verschiedenen Mechanismen der Auswanderung der gebildeten K W werden kritisch untersucht und experimentelle Ergebnisse angeführt. Das Ergebnis ist, daß die Auswanderung in Lösung mit nachfolgender lateraler Migration im Speicher der weitaus vorherrschende Prozeß bei der«Lagerstättenbildung ist. Auf Grund dieser Erkenntnisse wird im Kapitel I X eine Formel für die quantitative Einschätzung der gebildeten KW abgeleitet. Sie gibt die Menge der ausgewanderten Bitumoide pro Masse der Muttergesteine. Diese Mengen, in Prognosekarten dargestellt, ermöglichen die Einschätzung der Höffigkeit. Als Beispiele werden Ergebnisse aus Sibirien dargestellt. Ein Anhang von I. A. OLLI bringt lumineszenzmikroskopische Untersuchungen zum Nachweis der Migration innerhalb der Muttergesteine. Leider sind die Ab-

Zeitschrift Ittr angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Helt 4 179

bildungen so schlecht gedruckt, daß die Illustration dieser so interessanten Darstellung fehlt. Insgesamt ist dieses Werk eine wertvolle Zusammenfassung der Kenntnisse über die Lagerstättenbildung nach der Modellvorstellung der Erdölentstehung aus disperser organischer Substanz. Eine solche Darstellung ist verdienstvoll. Gegenüber anderen Darstellungen ist hier die quantitative Behandlung des Problems versucht worden. Darüber hinaus muß man allerdings feststellen, daß seit einiger Zeit die Wissenschaft insgesamt in dieser Frage auf der Stelle tritt. Der thermokatalytische Prozeß ist sicherlich sehr wichtig und seine Untersuchung notwendig und wertvoll. Man kann aber die Augen nicht vor der Tatsache verschließen, daß es auch andere zusätzliche Prozesse gibt, ja geben muß. Ihre Untersuchung ist nunmehr die nächste Aufgabe. Viele Beobachtungen, die sich in diesem Modell nicht unterbringen lassen, fordern eine Erklärung. Einige Druckfehler und fehlende Definitioneil machen dem Leser zuweilen schwer, den Ausführungen zu folgen. Es wird auf eine falsche Tabelle verwiesen. Ferner wird in Kapitel I X ein Koeffizient K ohne Definition eingeführt, und zwar gerade in der entscheidenden Gleichung, der wichtigsten des Buches. Die Erwähnung dieser Mängel soll nicht den Wert herabsetzen, sondern Anregung sein, das nützliche Buch noch nützlicher zu machen. Es ist allen Erdölgeologen zu empfehlen, besonders denen, die sich über das so gängige Lagerstättenbildungsmodell hinausschwingen möchten. R U D O L F MEINHOLD

Programme der statistischen Analyse der Verteilung von geologischen und bohrlochgeophysikalischen Werten A N N A JOSIFOWNA ZIMELSON,

Baku 1 )

Die Beurteilung der Fehlergrenzen bei der Bestimm u n g v o n Mittelwerten der Speichereigenschaften von Schichten ist ein Teil der A u f g a b e , die Genauigkeit der Vorratsberechnungen f ü r Erdöl und E r d g a s richtig einzuschätzen. F ü r eine B e w e r t u n g der Genauigkeit eines Mittelwertes ist es unbedingt erforderlich, das Verteilungsgesetz des entsprechenden P a r a m e t e r s zu kennen. Zu dieser F r a g e wurde eine große Zahl v o n Arbeiten publiziert, die der Untersuchung der Verteilungsfunktionen des Porositätskoeffizienten (k p ) und des Durchlässigkeitskoeffizienten die laborativ und mittels bohrlochgeophysikalischer Messungen ermittelt wurden, dienen. Die empirische Verteilung der Größen kp und kist mit den aus der Wahrscheinlichkeitstheorie bekannten normalen und lognormalen Verteilungen und der Verteilung nach MAXWELL (BAISCHEW 1960;

GANEJEWA 1961, 1965; DEMENTJEW 1960,

1966;

POSTNIKOW 1961) zu vergleichen. Von verschiedenen Modellen ausgehend, wurden neue Verteilungsfunktionen der Speichereigenschaften abgeleitet (BAISCHEW 1960, SATTAROW 1960). Bei der Analyse empirischer Verteilungen zeigt es sich oft, daß in einen Datenblock Werte eingehen, die zu verschiedenen Objekten gehören. Diese wiederum unterscheiden sich durch ihre statistischen CharakÜbers. : Dr. FRANK ZELT. *) Mitarbeiterin des Aserbaidshanischen Instituts für Erdöl und Chemie „M. Asisbekowa" in Baku. Überarbeitung der mathematischen Formulierungen durch AXEL GOTTSCHILD.

teristika. Im A u f b a u des Blocks der A u s g a n g s d a t e n können folgende Besonderheiten a u f t r e t e n : 1. Die O b j e k t t y p e n (z. B . Speichergestein oder Nichtspeichergestein), zu denen diese oder jene D a t e n g r u p p e n gehören, sind bekannt. 2. Die T y p e n verschiedenartiger Objekte, zu denen D a t e n g r u p p e n gehören, sind nicht b e k a n n t , können aber durch eine Analyse ermittelt werden. 3. Die T y p e n verschiedenartiger Objekte sind nicht bekannt und können aus der Analyse der in einem Block enthaltenen D a t e n nicht ermittelt werden. E s ist selbstverständlich, daß die Berechnung von Mittelwert, Dispersion und anderen statistischen P a r a metern dann sinnvoll ist, wenn diese P a r a m e t e r nicht eine Mischsumme charakterisieren, sondern auf einer Auswahl der in einem Block vorliegenden Ausgangsdaten beruhen, die zu gleichartigen Objekten gehören. Mit anderen Worten, eine A u f g a b e der statistischen Analyse besteht darin, aus einer offensichtlichen oder wahrscheinlichen Mischsumme „ r e i n e " Auswahlgrößen auszugliedern, die gleiche Objekte charakterisieren. Die genannte A u f g a b e k a n n mit verschiedenen Methoden gelöst werden, sie sind jedoch von den Besonderheiten des für die B e a r b e i t u n g vorliegenden Blocks v o n A u s g a n g s d a t e n abhängig. Im ersten Fall besteht die A u f g a b e in einer U m g r u p p i e r u n g der A u s g a n g s w e r t e in einzelne Blöcke und der getrennten Analyse eines jeden einzelnen dieser Blöcke. In diesem Falle werden m i t einem für die E D V A „ M i n s k 2 2 " aufgestellte

SIMELSON / Statistische Analyse der Verteilung von geologischen Werten gesetzmäßige Veränderung ihrer Zusammensetzung wie die der zurückgebliebenen Kerogene vom inneren einer Tonschicht nach außen. Mit Hilfe der Heteroelemente (0, N, S) werden für verschiedene Formationen Gesetzmäßigkeiten formuliert, wobei dem unvoreingenommenen Betrachter jedoch die statistische Homogenität der Beobachtungswerte für die mathematische Formulierung ziemlich mangelhaft erscheint. Der Einfluß der physikalischen Eigenschaften der Gesteine auf die Migration ist Thema des Kapitel VI, während sich'Kapitel VII mit dem Einfluß dir tektonischen Struktur auf die Verteilung der Bitumoide beschäftigt. In Kapitel V I I I kommt man schließlich zum Kernproblem, den verschiedenen möglichen Formen der Migration und den sie verursachenden physikalischen Erscheinungen. Die verschiedenen Mechanismen der Auswanderung der gebildeten K W werden kritisch untersucht und experimentelle Ergebnisse angeführt. Das Ergebnis ist, daß die Auswanderung in Lösung mit nachfolgender lateraler Migration im Speicher der weitaus vorherrschende Prozeß bei der«Lagerstättenbildung ist. Auf Grund dieser Erkenntnisse wird im Kapitel I X eine Formel für die quantitative Einschätzung der gebildeten KW abgeleitet. Sie gibt die Menge der ausgewanderten Bitumoide pro Masse der Muttergesteine. Diese Mengen, in Prognosekarten dargestellt, ermöglichen die Einschätzung der Höffigkeit. Als Beispiele werden Ergebnisse aus Sibirien dargestellt. Ein Anhang von I. A. OLLI bringt lumineszenzmikroskopische Untersuchungen zum Nachweis der Migration innerhalb der Muttergesteine. Leider sind die Ab-

Zeitschrift Ittr angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Helt 4 179

bildungen so schlecht gedruckt, daß die Illustration dieser so interessanten Darstellung fehlt. Insgesamt ist dieses Werk eine wertvolle Zusammenfassung der Kenntnisse über die Lagerstättenbildung nach der Modellvorstellung der Erdölentstehung aus disperser organischer Substanz. Eine solche Darstellung ist verdienstvoll. Gegenüber anderen Darstellungen ist hier die quantitative Behandlung des Problems versucht worden. Darüber hinaus muß man allerdings feststellen, daß seit einiger Zeit die Wissenschaft insgesamt in dieser Frage auf der Stelle tritt. Der thermokatalytische Prozeß ist sicherlich sehr wichtig und seine Untersuchung notwendig und wertvoll. Man kann aber die Augen nicht vor der Tatsache verschließen, daß es auch andere zusätzliche Prozesse gibt, ja geben muß. Ihre Untersuchung ist nunmehr die nächste Aufgabe. Viele Beobachtungen, die sich in diesem Modell nicht unterbringen lassen, fordern eine Erklärung. Einige Druckfehler und fehlende Definitioneil machen dem Leser zuweilen schwer, den Ausführungen zu folgen. Es wird auf eine falsche Tabelle verwiesen. Ferner wird in Kapitel I X ein Koeffizient K ohne Definition eingeführt, und zwar gerade in der entscheidenden Gleichung, der wichtigsten des Buches. Die Erwähnung dieser Mängel soll nicht den Wert herabsetzen, sondern Anregung sein, das nützliche Buch noch nützlicher zu machen. Es ist allen Erdölgeologen zu empfehlen, besonders denen, die sich über das so gängige Lagerstättenbildungsmodell hinausschwingen möchten. R U D O L F MEINHOLD

Programme der statistischen Analyse der Verteilung von geologischen und bohrlochgeophysikalischen Werten A N N A JOSIFOWNA ZIMELSON,

Baku 1 )

Die Beurteilung der Fehlergrenzen bei der Bestimm u n g v o n Mittelwerten der Speichereigenschaften von Schichten ist ein Teil der A u f g a b e , die Genauigkeit der Vorratsberechnungen f ü r Erdöl und E r d g a s richtig einzuschätzen. F ü r eine B e w e r t u n g der Genauigkeit eines Mittelwertes ist es unbedingt erforderlich, das Verteilungsgesetz des entsprechenden P a r a m e t e r s zu kennen. Zu dieser F r a g e wurde eine große Zahl v o n Arbeiten publiziert, die der Untersuchung der Verteilungsfunktionen des Porositätskoeffizienten (k p ) und des Durchlässigkeitskoeffizienten die laborativ und mittels bohrlochgeophysikalischer Messungen ermittelt wurden, dienen. Die empirische Verteilung der Größen kp und kist mit den aus der Wahrscheinlichkeitstheorie bekannten normalen und lognormalen Verteilungen und der Verteilung nach MAXWELL (BAISCHEW 1960;

GANEJEWA 1961, 1965; DEMENTJEW 1960,

1966;

POSTNIKOW 1961) zu vergleichen. Von verschiedenen Modellen ausgehend, wurden neue Verteilungsfunktionen der Speichereigenschaften abgeleitet (BAISCHEW 1960, SATTAROW 1960). Bei der Analyse empirischer Verteilungen zeigt es sich oft, daß in einen Datenblock Werte eingehen, die zu verschiedenen Objekten gehören. Diese wiederum unterscheiden sich durch ihre statistischen CharakÜbers. : Dr. FRANK ZELT. *) Mitarbeiterin des Aserbaidshanischen Instituts für Erdöl und Chemie „M. Asisbekowa" in Baku. Überarbeitung der mathematischen Formulierungen durch AXEL GOTTSCHILD.

teristika. Im A u f b a u des Blocks der A u s g a n g s d a t e n können folgende Besonderheiten a u f t r e t e n : 1. Die O b j e k t t y p e n (z. B . Speichergestein oder Nichtspeichergestein), zu denen diese oder jene D a t e n g r u p p e n gehören, sind bekannt. 2. Die T y p e n verschiedenartiger Objekte, zu denen D a t e n g r u p p e n gehören, sind nicht b e k a n n t , können aber durch eine Analyse ermittelt werden. 3. Die T y p e n verschiedenartiger Objekte sind nicht bekannt und können aus der Analyse der in einem Block enthaltenen D a t e n nicht ermittelt werden. E s ist selbstverständlich, daß die Berechnung von Mittelwert, Dispersion und anderen statistischen P a r a metern dann sinnvoll ist, wenn diese P a r a m e t e r nicht eine Mischsumme charakterisieren, sondern auf einer Auswahl der in einem Block vorliegenden Ausgangsdaten beruhen, die zu gleichartigen Objekten gehören. Mit anderen Worten, eine A u f g a b e der statistischen Analyse besteht darin, aus einer offensichtlichen oder wahrscheinlichen Mischsumme „ r e i n e " Auswahlgrößen auszugliedern, die gleiche Objekte charakterisieren. Die genannte A u f g a b e k a n n mit verschiedenen Methoden gelöst werden, sie sind jedoch von den Besonderheiten des für die B e a r b e i t u n g vorliegenden Blocks v o n A u s g a n g s d a t e n abhängig. Im ersten Fall besteht die A u f g a b e in einer U m g r u p p i e r u n g der A u s g a n g s w e r t e in einzelne Blöcke und der getrennten Analyse eines jeden einzelnen dieser Blöcke. In diesem Falle werden m i t einem für die E D V A „ M i n s k 2 2 " aufgestellte

Zeitschrift liir angewandte Geologie, Bd. 18 (1972), Heft 4

180

SIMELSON

Programm die Verteilungsparameter und das Hysto.gramm sowohl für die Gesamtheit als auch die einzelnen Komponenten bestimmt und über einen Drucker ausgegeben. In der zweiten Variante des Blockaufbaus der Ausgangsdaten sieht das Programm eine Analyse aller Werte, die zu jedem Einzelobjekt gehören, sowie die Umgruppierung der Objekte in neue Blöcke in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Kriterium vor. Als Kriterium kann einer der Parameter verwendet werden, die für das Objekt charakteristisch. sind, wie z. B. die Permeabilität bei der Unterteilung der Werte in . Speichergestein und Nichtspeichergestein. Sollte es notwendig sein, ein komplizierteres Kriterium zu verwenden, das nach einer vorgegebenen Formel aus den für jedes Objekt vorhandenen Werten berechnet wird, so kann dies ebenfalls erfolgen. Dabei wird die Grenzbedingung des Kriteriums angegeben. Ausgegliederte gleichartige Teile des Datenblocks werden getrennt analysiert, analog dem Weg, wie er im ersten Falle eingeschlagen wurde. Im wesentlichen unterscheidet sich das Bearbeitungsprogramm für die zweite Variante von dem für die erste Variante nur durch die Methode der Umgruppierung der Daten in einzelne Objekte. In der dritten Variante weist der Blockaufbau der Ausgangsdaten keine Anzeichen oder Kriterien auf, nach denen eine Umgruppierung des Blocks in Einzelobjekte möglich wäre. In diesem Falle wurde die Aufgabe folgendermaßen formuliert: Zusammenstellung eines Programms für die Analyse einer unsymmetrischen Verteilung, die eine Überlagerung zweier Normalverteilungen darstellt. Diese Überlagerung wird durch die Dichte oc 1 — oc f{x) = - J = = e A + nAT-~— e B . (1) |/2 TT ff! ]/2jkt 2

oc, (1 — oc)

Die Bewertung der Verteilungsparameter durch die Momentenmethode wird folgendermaßen durchgeführt: Ausgehend von der voraussichtlichen Art der Verteilungsdichte (1) findet man die Werte der ersten s der Zentralmomente der Verteilung durch die zu beurteilenden Parameter (s — Anzahl der zu beurteilenden Parameter, in diesem Falle 's = 5) und setzt sie den aus der getroffenen Auswahl heraus berechneten empirischen Bedeutungen dieser Momente gleich. Die Lösung des erhaltenen Gleichungssystems ergibt die gesuchten Bewertungen der unbekannten Parameter. Die empirischen Verteilungsmomente werden nach der Formel berechnet: 1 n i>i = - E ( xi — n j=1 wobei

— die mathematischen Erwartungen, — Dispersionen der ersten und zweiten N ormalverteilung; — Proportionalitätskoeffizienten, bei denen 100