Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 23, Heft 12 Dezember 1977 [Reprint 2021 ed.] 9783112562147, 9783112562130

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ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE QEOLOQIE HERAUSQEQEBEN V O M ZENTRALEN QEOLOQISCHEN INSTITUT IM AUFTRAQ DES

AUS DEM

INHALT

KATZUNG, G .

Die posttektogenelischen Molassen und Subsequcntite am Außenrand und im nördlichen Vorland des variszischen Tektogens SAKER, I . ; JOBDAN, H .

Zu hydrogeologischen Eigenschaften der Verwitterungszonen erzgebirgisclier Gneise ZIEGENHARDT, W . ; BRANDT, W . ; JAGSCH, R .

Strukturelle Charakteristika eines Kluftspeichers im sedimentären Rotliegenden (Zu geologischen Problemen der Untergrundspeicherung) W A S S E R M A N N , B . S . ; SABRODOZKI, N . T . ; TSCHTJRILOW, L . D . ; S O H E R E M E T A , O . 0 . ; LESCHTSCHENKO, W . E .

Der europäische Norden der UdSSR — eine neue uud bedeutende ErdölErdgasprovinz

MINISTERIUMS FÜR QEOLOQIE

VOLKE, P .

Spektrographische Zinnbestimmung in Zinnerzen und ihren Aufbereitungsprodukten

AKADEMIE-VERLAQ

BERLIN

HEFT12 BAND 23 DEZEMBER 1977 SEITE

597-648

EVP 2 , - H 34114

INHALT

COflEPHfAlIME

CONTENTS

Die p o s t t e k t o g c n e tischen Molassen u n d S u b s e q u e n t i t e am A u ß e n r a n d u n d im nördlichen V o r l a n d des variszischen Telctogens

IIOCTTEKTOREHETHHECKHE MO-

T h e Posttectogenetic Molasses a n d 597 Subsequentites a t the Outer Margin a n d in t h e N o r t h e r n F o r e l a n d of t h e Varisean Tectogene

HÖSLEB, H . - J . ; STARKE, R . ; BLANKENBURG, H . - J . ; BEUGE, P .

Geochemisclie B e d i n g u n g e n der L a g e r s t ä t t e n b i l d u n g i m sedim e n t ä r e n Bereich

reoxHMHiecKHC ycnoBHH o ß p a soBamiH niecTopoMReniiii B o c a n o m o i i C(})epe

Geochcmical Conditions of t h e 603 F o r m a t i o n of Deposits in t h e S e d i m e n t a r y Area

SAKER, I . ; J O B D A N ,

Zu hydrogeologischcn Eigenschaften der Verwittcrungszonen erzgebirgischer Gneise

O

Hydrogeological P r o p e r t i e s of 606 Zones of W e a t h e r i n g of E r z gebirge Gneisses

Eine neuartige A p p a r a t u r z u r Messung d e r Durchlässigkeit poröser Stoffe

Hoßaa

peHHH nponimaeMOCTH riopiicTblX BemecTB

A New T y p e of A p p a r a t u r s for 611 Measuring t h e P e r m e a b i l i t y of Porous Substances

ZIEGENHARDT, W . ; BRANDT, W . ; JAGSCH, R .

S t r u k t u r e l l e C h a r a k t e r i s t i k eines Kluftspeichers im s e d i m e n t ä r e n Rotliegenden (Zu geologischen P r o b l e m e n der Untergrundspeichcrung)

CTpyKTypHan xapaKTepncTHKa TpemHH0BaT0B0r0 KOJijieKTopa b ocaflOHHOM poTJliireHflece (K reojiorHiecKHM n p o ß n e n a M noR3eMiioro x p a i i e i m n )

S t r u c t u r a l Characteristic of a 618 J o i n t Store in t h e S e d i m e n t a r y Rolliegendes (Lower P e r m i a n ) (Geological Problems of U n d e r ground Storage)

JIJBITZ, K . - B . ; TISCHENDORF, G . : WIENHOLZ, R .

Ergebnisse, T r e n d s u n d P e r s p e k tiven des X X V . I n t e r n a t i o n a l e n Geologischen Kongresses in S y d n e y , Australien, 1976. Teil I I

Pe3yjibTaTM, HanpaBjieHHH H nepcneKTHBbi X X Y - r o MeatHyHapoAHOro r e o n o r i i i e c K o r o KOHrpecca B r . CiiRHefi, ABCTpaJiHH, 1976 r . HacTb 2-H

Results, T r e n d s a n d Perspec- 625 tives of t h e X X V t h I n t e r n a t i o n al Geological Congress in Sydney, Australia, 1976 Part 2

EBponeñcKHii

The E u r o p e a n N o r t h of t h e 633 U.S.S.R. — a New a n d I m p o r t a n t Oil a n d Gas Province

KATZUNG, G .

H. GRUNERT, S .

WASSEBMANN, B. S. ; Der europäische N o r d e n d e r SABRODOZKI, U d S S R — eine n e u e u n d beN. T.; TSHCHUdeutende Erdöl-Erdgasprovinz

JiaCCLI II CyÖCGKÜGHTHTLI n a BueniiieM Kpaio H n a ceBepnoM n p e n n o j i e BapHci(HHCKoro TeKToreiia

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EILOW, L . D . ; SCHEBEMETA, O . O . ; LESCHTSCHENKO, W . E . VOLKE, P .

WOITKEWITSCH, G. W . ; LEBEDKO, G. I.

Spektrographische Z i n n b e s t i m m u n g in Zinnerzen u n d ihren Aufbereitungsprodukten

CneKTporpa I l l b

GRTTNERT, S. Eine neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, S. 6 1 1 - 6 1 7 , 7 Abb., 13 Lit. Die Permeabilitätsmessung mit Gasen als Meßstudium bietet gegenüber der Messung mit Flüssigkeiten beträchtliche Vorteile. Gleichzeitig treten dabei Besonderheiten, auf die — bei Nichtbeachtung — zu Meßungenauigkeiten führen können. Im Beitrag wird eine Apparatur zur Permeabilitätsmessung vorgestellt, die eB ermöglicht, daß Meßregime exakt reproduzierbar einzustellen. Da sie für die Druck- und Gasmengenmessung mit Geräten beliebiger Meßbereiche kombiniert werden kann, ist sie universell einsetzbar. Die Auswertung der Meßergebnisse erfolgt nach der Darcyschen Gleichung: über das KLINKENBERG-Diagramm wird die „Flüssigkeitsäquivalente Permeabilität" ermittelt.

VOLKE, P . Spektrographische Zinnbestimmung bereitungsprodukten

in

Zinnerzen

Strukturelle Charakteristik eines Kluftspeichers im sedimentären Rotliegenden (Zu geologischen P r o b l e m e n der U n t e r g r u n d s p e i c h e r u n g ) Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, S. 6 1 8 - 6 2 5 , 8 Abb., 12 Lit. Die Arbeit analysiert den strukturellen Bau einer lokalen subBalinaren Hochscholle. Diese zeichnet sich durch bedeutende Brüche sowie eine intensive Klüftung aus. Die effektiven (offenen) Klüfte führen Erdgas; sie bestimmen die

ihren

Auf-

Z. angew. Geol., Berlin. 23 (1977) 12, S. 6 3 6 - 6 3 9 , 5 Abb., 15 Lit. Es wird ein Verfahren zur spektrographischen Zinnbestimmung in Erzen und Aufbereitungsprodukten im Konzentrationsbereich von 0,01 bis 0,3% beschrieben. Nach einem Überblick über prinzipielle Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten wird auf die Auswahl eines Standardelements, eines spektrochemischen Puffers und optimaler Anregungsbedingungen eingegangen. Als Standardelement dient Germanium (Analysenlinienpaar Sn 303,4 nm/ Ge 303,9 nm). Eine Mischung von 200 mg Spektralkohlepulver und 80 mg Natriumfluorid, bezogen auf 100 mg Probe, wurde als geeigneter Puffer ermittelt. Die Anregung erfolgt im Gleichstromdauerbogen bei einer Stromstärke von 9A (Trägerelektrode ist Kathode). Als günstig hat sich das Vorbrennen mit Wechselstromabreißbogen erwiesen. Zur Aufnahme der Spektren dient der Quarzspektrograph Q24. Der Vertrauensbereich für den Mittelwert aus 3 Spektren beträgt ca. 10% (Vergleichsbedingungen, statistische Sicherheit 95%).

W o i T K E WITSCH, G. W . ; LEBEDKO, G. I. Bodenschätze und Metallogenie des Präkambriums (Referat: W . BEYER)

ZIEGENHARDT, W . ; BRANDT, W . ; JAGSCH, R .

und

Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, S. 6 4 0 - 6 4 2 .

RUNDKWIST, D . W . ; NESHESKIJ, I. A . Die Zonalität endogener Erzlagerstätten (Referat: W . BEYER) Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977), 12, S. 6 4 2 - 6 4 5 , 1 Tab.

12/77

Zeitschrift für angewandte Geologie H e r a u s g e g e b e n v o m Zentralen G e o l o g i s c h e n I n s t i t u t Berlin i m A u f t r a g des Ministeriums f ü r Geologie der D e u t s c h e n D e m o k r a t i s c h e n R e p u b l i k V e r l a g : A k a d e m i e - V e r l a g , 1 0 8 Berlin, Leipziger S t r a ß e 3 — 4

KATZTJNG, G .

The Posttcctogenetic Molasses and Subsequentites at the Outer Margin and in the Northern Foreland of the Variscan Tcctogenc Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 597-602, 5 Figs., 8 Refs. The Variscian molasses include deposits of the basement and transition structural layer (geosynclinal and orogenetic etage), from which results a division into pretectogenetic and posttectogenetic molasses. The latter are subdivided into an early, main (with pretaphrogenetic, taphrogenetic and posttaphrogenetic substage) and late molasse etage. Laterally, the molasses can be subdivided in respect of the position to the tectogene, i.e. intra- and peritectogenetic molasses and exotectogenetic molassoids. At the postasturian peneplain of the exterior Variscides and the foreland the posttectogenetic molasses were deposit ed. These formation shows a bipartition into an eruptive series (Autunian) and a sedimentary one (Saxonian). The boundary between the main and the late molasse etage lies within the sedimentary series. The molasse sedimentation faded during the Saxonian.

build-up measurement of the whole deposit confirm that the store in question is of the jointed type. Core measurements by means of static and dynamic borehole surveys as well as an analysis of the well behaviour made it possible to determine qualitatively and, in part, quantitatively effective joints, as a result of which their spatial distribution can be derived and described as a joint store model. This model represents the genetic relationship between structuring, faulting and jointing, and is supported by a kinematic interpretation.

JTTBITZ, K . - B . ; T E S C H E N D O R F , G . ; W I E N H O L Z ,

R.

Results, Trends and Perspectives of the XXYth International Geological Congress in Sydney, Australia, 1078 Part 2 Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 625-633, 7 Figs., 24 Refs.

RÖSLER, J . H . ; STARKE, R . , e t al.

Geochemical Conditions of the Formation of Deposits in the Sedimentary Area Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 603-605, 2 Figs., 2 Table, 1 Ref. On the basis of criteria for the formation of migration and minerals in the sedimentary area the role and significance of geochemical barriers are described and illustrated by some examples, whose applicability to endogenous deposits is also considered to be possible.

SAKER, I.; JORDAN,

W A S S E R M A N N , B . J . ; SABRODOZKI, N . T . , c t al.

The European North of the U.S.S.R. — a New and Important Oil and Gas Province Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 633-636, 2 Figs., 3 Refs. From latest geological explorations results that rich oil and gas deposits are found in the European north-east of the U.S.S.R. mainly comprising the Pechora basin. The regional geology, geological characteristic of some hydrocarbon deposits and oil and gas outputs are described in outline, and the subsequent industry based on these deposits is discussed.

H.

Hydrogeological Properties of Zones of Weathering of Erzgcbirgc Gneisses Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 2, pp. 606-611, 5 Figs., 15 Refs. The weathered zone of gneiss is characterized by hydrogeological parameters and potential groundwater flow. Measurements of infiltration, permeability, porosity, sieve analysis, elutriation analysis and X-ray analysis were made. Jn general, the optimum hydrogeological conditions are in the loosening zone just above the rock-monolith. I t is possible to determine hydrogeological zones I to III with the following tendencies regarding their ground-water flow l a > lb < II £ I l i a > I l l b

G R U N E R T , S.

A New Type of AppaT&tus for Measuring the Permeability of Porous Substances Z. angew. Geo}., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 611-617, 7 Figs., 13 Refs. Considerable advantages are available when using gases instead of liquids as a medium for measuring the permeability, pecularities must, however, be observed because they may produce inaccuracies. An apparatus enabling the measuring regime to be adjusted with exact reproducibility is presented and can be combined with instruments of any measuring ranges in the measurement of pressure and gas volumes, so that it is universal in operation. The measuring results are evaluated by means of Darcy's equation, the "liquid equivalent permeability" being determined by the KLINKENBERG diagram.

VOLKE, P. Spectrographs Determination of Tin in Tin Ores and their Products of Dressing Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 636-639, 5 Figs., 15 Refs. A method for the spectrographs determination of tin in ores and products of dressing is described within the concentration range of 0.01 to 0.3 per cent. After reviewing fundamental possibilities of suppressing the matrix effect the choice of a standard element, of a spectrochemical buffer and of optimum conditions of excitation is discussed. Germanium serves as a standard element (pair of analytical lines Sn 303.4 nm/ Ge 303.9 nm). A mixture of 200 mg of spectral carbon powder and of 80 mg of sodium fluoride, referred to 100 mg of the sample, was determined to be a suitable buffer. The excitation in the direct-current permanent arc took place at a current intensity of 9 A (the carrier electrode is the cathode). A preliminary burning by means of the alternating-current intermittent arc has proved to be favourable. The quartz spectrograph Q24 was used to make spectrum recordings. The confidence area for the mean value obtained from 3 spectra is about 10 per cent (reference conditions, level of confidence 95 per cent).

W O I T K E W I T S C H , G . W . ; L E B E D K . 0 , G . I.

The Mineral Resources and Metallogeny of the Precambrian (Abstracted b y W . B E Y E R ) Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 640-642

ZIEGENHARDT, W . ; B R A N D T , W . ; JAGSCH,

R.

Structural Characteristic of a Joint Store in the Sedimentary Rotlicgcndes (Lower Permian)

R U N D K W I S T , D . W . ; N E S H E S K I J , I. A .

(Geological P r o b l e m s of U n t e r g r o u n d Storage) Z. angew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12 pp. 618-625, 8 Figsk. 12 Refs.

The Zonality of Endogenous Ore Deposits

The structure of a local subsaliferous upper block characterized by important faults and an intense jointing is analysed. The gas-bearing effective (open) joints determine the storage characteristic. The exploitation so far made and a pressure

Z. augew. Geol., Berlin, 23 (1977) 12, pp. 642-645, 1 Table

(Abstracted b y W. B E Y E R )

ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE QFOLOQIE

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

B A N D 23 • D E Z E M B E R 1 9 7 7 • H E F T 12

Die posttektogenetisehen Molassen und Subsequentite am Außenrand und im nördlichen Vorland des variszischen Tektogens KATZUNQ, G., Berlin

1. Einleitung Die posttektogenetisehen Molassen im äußeren Variszikum und im Vorland des variszischen Tektogens, einschließlich der assoziierten Magmatite, haben in den letzten Jahren starke praktische und wissenschaftliche Beachtung gefunden. Vor allem die Entdeckung der gigantischen Erdgaslagerstält.e Groningen (1959) in Speichern des Rotliegenden hat dazu den Anlaß gegeben. In der Folgezeit waren die in der Regel in mittleren bis großen Teufen gelegenen Sedimente des Unterperms und Obcrknrbous von den Britischen Inseln im W bis in die östlichen Bereiche der V R Polen das Ziel umfangreicher Aufschlußarbciton. In Teilgebieten dauern diese Untersuchungen noch an. Im Ergebnis dieser Arbeiten kann, auch wenn z. Z. nur ein kleiner Teil der Daten durch Veröffentlichungen bekannt geworden ist, ein Überblick über die Entwicklung der posttektogenetisehen Molassen im äußeren Variszikum und im Vorland gegeben werden, wobei vorrangig Fakten aus dem NordLeil der DDR Verwendung finden. Diese neuen Erkenntnisse lassen auch die seit dem vorigen Jahrhundert intensiv untersuchten Molassen und Subsequentite des inneren Variszikums teilweise in einem neuen Lieht erscheinen.

2. Definition, Abgrenzung und Gliederung der variszischen Molassen Wenn wir den aus dem alpidischen Faltungsbereich entlehnten Terminus Molassen i m Variszikum anwenden, so erfordert das eine B e g r i f f s b e s t i m m u n g sowie eine Abgrenzung innerhalb des geotektonisch-magmatischen Zyklus. In der E n t w i c k l u n g eines Krustenteils unterscheiden wir drei S t a d i e n : — das Geosynklinalstadium, das mit der Tektogenese endet, — das Orogenstadium, das mit der Kratonisierung des Tektogens und der endgültigen Peneplainisierung des Morphogens abschließt und — das Tafelstadium. Während Geosynklinalstadium und Orogenstadium in der Regel durch die F a l t u n g scharf getrennt sind, klingen die Kratonisierungsprozesse über einen längeren Zeitraum a b , und die Anschauungen über die Abgrenzung des Orog e n s t a d i u m s v o m T a f e l s t a d i u m gehen demzufolge weit auseinander. Diesen drei Stadien entsprechen das gefaltete (und metamorphosierte) Grundgebirgsstockwerk i. w. S., das Ubergangsstockwerk und das Tafelstockwerk (Abb. 1). Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 20. 6. 1977. Erweiterte Fassung eines Vortrags, gehalten anläßlich der konstituierenden Sitzung der Arbeitsgruppe 3.3. „Tektonisches Regime der Epochen der Molassenbildung" in der Problemkommission I X der Akademien der Wissenschaften sozialistischer Staaten vom 19. bis 21. März 1975 in Berlin.

Entwicklungsstadien

Stockwerke

Tafelstadium

Tafelgebirgsstockwerk

Orogenstadium

Übergangs Stockwerk

Geosynklinalstadium

Stellung der Molassen

Molassen

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Grundgebirgsstockwerk i.w.S

Abb. 1. Hauptentwicklungsstadien eines Krustenteils und Stellung der Molassen Als Molassen bezeichnen wir die im Anschluß an die Flysche t a p p e des Geosynklinalstadiums abgelagerten, mit der Morphogenese und deren direkten Auswirkungen assoziierten Sedimente. Die Molassen bilden die Kratonisierungsprozesse ab, u n a b h ä n g i g davon, ob sie im Bereich der Kratonisierung selbst (Tektogen) oder außerhalb desselben (Vorland des Tektogens) vor oder nach der H a u p t faltung der jeweiligen Einheit des Tektogens abgelagert worden sind. D a s bedeutet, die Molassen u m f a s s e n sowohl Ablagerungen des Orogenstadiums als auch des Geosynklinalstadiums und d a m i t solche des Ubergangsstockwerks und des Grundgebirgsstockwerks (Abb. 1). U m dies zu erläutern, bedarf es einer Übersicht über die B i l d u n g des variszischen T e k t o g e n s im zentraleuropäischen R a u m . Dieses ist sehr wahrscheinlich in zwei mehr oder weniger getrennten Akten entstanden. Während der sudetischen Phase, an der Wende Vise/Namur, wurden die inneren Bereiche (Saxothuringischer Trog und innere Teile des Rhenoherzynisch-Moravosilesischen Trogs), während der asturischen Phase, an der Wende Westfal/Stefan, die äußeren Bereiche der Geosynklinalc (Hauptteil des Rhenoherzynisch-Moravosilesischen Trogs), einschließlich des internen Teils der R a n d s e n k e ( = S a u m s e n k e bzw. Vorsenke) — als „ l i e s t g e o s y n k l i n a l e " — gefaltet. Unter Verzicht auf die üblichc Zoneneinteilung KOSSMATS ergibt sich so eine Gliederung in das sudötisch gefaltete „innere Varisz i k u m " , das nordwärts die Mitteleuropäische Kristallinzone einschließt und etwas drüber hinaus reicht, sowie das nördlich folgende asturisch gefaltete „äußere V a r i s z i k u m " ,

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12

KATZUBTG / Molassen und Subsequentite des variszischen Tektogens

598 T

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e n 9 . Außeres Variszikum MoravosHesischer R o n d s e n k Seosynklinaltrog

Inneres Voriszikum Saxothuringischer Beosynklinaltro g

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Abb. 2. Raum-Zeit-Beziehungen zwischen Geosynklinal- und Orogenstadium des Variszikums und nördlichen Vorlands M

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an das das ungefaltete nördliche Vorland des T e k t o g e n s angrenzt. E i n e definitive Grenzziehung zwischen innerem und äußerem Variszikum ist n i c h t ohne weiteres möglich. Auch Telctogen und Vorland sind in der R e g e l n i c h t scharf gegeneinander abgegrenzt. Lediglich a m Südrand des B r a b a n t e r Massivs b e s t e h t ein deutlicher Hiatus. I m inneren Variszikum endete die geosynklinale (Flysch-) S e d i m e n t a t i o n in der R e g e l im höheren Visé m i t der sudetischen F a l t u n g . I m äußeren Variszikum dauerten die geosynklinalen Verhältnisse größtenteils über die Grenze Visé/Namur fort. In der VoTsenke wurde die marine Flyschsedimentation während des Namurs v o n der paralischen „ r e s t g e o s y n k l i n a l e n " Molassesedimentation abgelöst, wurden F l y s c h und Molasse z u s a m m e n asturisch gefaltet. Inneres und äußeres Variszikum unterscheiden sich also n i c h t nur hinsichtlich des F a l t u n g s a l t e r s , sondern auch dadurch, daß im äußeren noch die paralischen Molassen in die asturische F a l t u n g einbezogen worden sind (Abb. 2) : p r ä t e k t o g e n e t i s c h e M o l a s s e n . Diese noch marin beeinflußten Ablagerungen werden allgemein, hinsichtlich der L a g e am R a n d e des F e s t l a n d s sowie des sudetischen Morphogens (in der Außen- bzw. R a n d s e n k e ) , als „ A u ß e n m o l a s s e n " bezeichnet. Auf Grund der Mobilitäts/Stabilit ä t s - V e r h ä l t n i s s e des U n t e r b a u s k a n n zwischen den gefalt e t e n V o r s e n k e n m o l a s s e n im „ i n n e r e n " Teil der R a n d senke und den lediglich g e r m a n o t y p dislozierten V o r l a n d m o l a s s e n im „ ä u ß e r e n " Teil der R a n d s e n k e (über dem prävariszisch — kaledonisch und baikalisch — konsolidierten R a n d b e r e i c h der Osteuropäischen T a f e l i. w. S.) unterschieden werden, ohne daß in den weitaus meisten Fällen weder lithologisch noch t e k t o n i s c h eine Abgrenzung möglich ist. L e t z t e r e gehen, ebenfalls ohne deutliche lithologische Grenze, in die molassoiden Sedimente der T a f c l syneklise über, soweit eine solche entwickelt ist. Jeweils m i t größerer Zeitlücke nach der sudetischen und asturischen F a l t u n g , im Anschluß an großräumige und teilweise tiefgründige Denudations- und Peneplainisierungsphasen, setzte die S e d i m e n t a t i o n der im allgemeinen nicht m e h r marin beeinflußten p o s t t e k t o g e n e t i s c h e n M o l a s s e n oder „ I n n e n m o l a s s e n " im Inneren des F e s t l a n d s und zugleich innerhalb sowie a m R a n d e des sudetisch-asturisclien Orogens (Innensenken) ein ( „ i n t e r m o n t a n e Molass e n " ) : im inneren Variszikum während des W e s t f a l s und Stefans, im äußeren Variszikum während des Autuns, im Vorland während des A u t u n s und des S a x o n s (Abb. 3). W i e die p r ä t e k t o g e n e t i s c h e n Molassen, so gehen auch die posttektogenetischen in molassoide Sedimente auf der In der ersten Spalte muß

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geochemisches Milieu vor der Barriere

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Dichte b/.w. Gravitation

V, .1, Ge, Sc, Mo, biolog. 1'akLorcn Ni, B, P, S, N u. a.

Ü b e r s i c h t über die w i c h t i g s t e n B a r r i e r e n t y p e n , speziell f ü r d e n s e d i m e n t ä r e n Bereich gegeben. V e r w i t t e r u n g , T r a n s p o r t u n d S e d i m e n t a t i o n ä n d e r n sich im Lauf der E r d g e s c h i c h t e , h a b e n also historischen Char a k t e r . Da die bisher aufgezeigten G e s e t z m ä ß i g k e i t e n von den r e z e n t e n B e d i n g u n g e n a n der E r d o b e r f l ä c h e a u s g e h e n , ist ihre E x t r a p o l a t i o n (im a k t u a l i s t i s c h e n Sinne) in die E r d v e r g a n g e n h e i t n u r b e g r e n z t zulässig. E s h a t sich also j e d e r Geowissenschaftler, der sich m i t ä l t e r e n S e d i m e n t e n bef a ß t , ü b e r die B e r e c h t i g u n g dieser E x t r a p o l a t i o n klar zu w e r d e n . O b w o h l wir wenig Genaues ü b e r die Wechsel des Einflusses der kosmischen E n e r g i e u n d die Z u s a m m e n s e t z u n g u n d S c h u t z w i r k u n g der A t m o s p h ä r e wissen, sind i n d i r e k t aus der E n t w i c k l u n g der geologischen Materie wichtige S c h l u ß f o l g e r u n g e n zu ziehen. K o n k r e t e r soll die Abhängigkeit der Sediment- und Lagerstättenbildung von d e n Milieubedingungen v e r g a n g e n e r geologischer E p o c h e n speziell a n der E r d o b e r f l ä c h e in A b b . 1 gezeigt w e r d e n . E s ist h i n z u z u f ü g e n , d a ß diese B e d i n g u n g e n zusätzlich, u n d z. T. k a u s a l v e r k n ü p f t , v o n d e n Ausgangsgesteinenen der V e r w i t t e r u n g , v o n d e m meist orogenetisch b e d i n g t e n Relief bzw. der P a l ä o g e o g r a p h i e sowie d e m Klima beeinf l u ß t w e r d e n . F ü r unsere geologischen Verhältnisse in M i t t e l e u r o p a ist abzulesen, d a ß m i n d e s t e n s in S e d i m e n t e n m i t einem Alter v o n 500 Mill. J a h r e n u n d m e h r die v e r ä n derten Umweltbedingungen beachtet werden müssen. Z u m A b s c h l u ß soll v e r s u c h t w e r d e n , einige unserer Elem e n t k o n z e n t r a t i o n e n u n d L a g e r s t ä t t e n in dieses geochemische S y s t e m e i n z u o r d n e n . W i r wollen uns d a b e i auf d i e . j ü n g e r e n S e d i m e n t e b e s c h r ä n k e n , die sich auf den h a u p t s ä c h l i c h varistisch v e r s t e i f t e n Gebieten Mitteleuropas,

Bodenbildung

Eisenerze

An-

sekundäre Aureolen in Tonen, Böden, Torfen Scifonlagcrst. von Diamant, Gold, Kassiterit, Rutil, Zirkon, Kies- u. Sandlagerst. Guano, sekundäre Aureolen u. erzfreie Anomalien in Humushorizonten

Karbonat-u.Evaporitgesteine

Abb. 1. Sediment- und Lagerstätlenbildung in Abhängigkeit von den sich historisch ändernden Milieubedingungen enge S t r i c h e l u n g : h o h e s O x y d a t i o n s p o t e n t i a l in der A t m o s p h ä r e ; — w e i t e S t r i c h e l u n g : niedriges O x y d a t i o n s p o t e n t i a l in d e r A t m o s p h ä r e ; — f e h l e n d e S t r i c h e l u n g : reduzierendes Milieu in d e r A t m o s p h ä r e 1 — B o d e n b i l d u n g ; 2 — E r z e d e r V e n v i t t e r u n g s k r u s t e ; 3 — See- u n d S u m p f e r z e ; 4 — m a r i n e H y d r o g o e t h i t - C h a i n o s i t - E r z e ; 5 — J a s p i l i t e r z e ; G — Vulk a n i s c h - s e d i m e n t ä r e E r z e ; 7 — c h e m o g e n e K a l k s t e i n e ; 8 — biogene K a l k s t e i n e ; 9 — p r h n ä r - c h e m o g e n e D o l o m i t e ; 10 - E v a p o r i t e

speziell der D D R , bildeten. In diesem k r a t o n a l e n Bereich h a b e n sich u n t e r t e r r e s t r i s c h e n u n d S c h e l f b e d i n g u n g e n bei verwitterungsbegünstigenden klimatischen und bruchtekt o n i s c h e n Einflüssen eine Reihe t y p i s c h e r u n d interess a n t e r K o n z e n t r a t i o n s v o r g ä n g e abgespielt. B e g i n n e n wir m i t d e n l e i c h t v e r s t ä n d l i c h e n m e c h a n i s c h e n

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RÖSLEK U. a. / L a g e r s t ä t t e n b i l d u n g i m s e d i m e n t ä r e n B e r e i c h

geothemischen Barrieren. Hier sind als erstes die jurassischkretazischen Eisenerze einzuordnen. Als Raseneisenerze durch eine Fe-Mn-Oxid-Barriere unter humiden klimatischen Bedingungen gebildet, werden sie meist durch halolcinetische Vorgänge in das Erosionsniveau gehoben, im Schelfstrandbereich des transgredierenden Meeres klastisch und seifenartig resedimentiert. H 2 S- und C0 2 -Barrieren rufen dabei gelegentlich sulfidische und karbonatische Um- und Neubildungen hervor. Auch die Zinnseifen des Erzgebirges gehören hierher. Unter terrestrischen und flachmeerischen Sedimentations.bedingungen kommt es dabei zu folgenden durchschnittlichen Konzentrationen in einigen postvaristischen Sedimenten des Erzgebirgsbereichs (nach RÖSLER & FAY 1971): Perm

2,5 p p m

Sn02

Kreide

7,0 p p m

Sn02

Tertiär

100,0 p p m

Sn02

Quartär

500,0 p p m

SnO,

Nicht zu vergessen sind in dieser Barrierenkategorie die rezenten und subrezenten seifenartigen Anreicherungen von Schwermineralen und Bernstein im Ostseebereich. Zu den mechanischen geochemischen Barrieren müssen wir im weiteren Sinne auch die Sande und Sandsteine zählen, zumindest bestimmte Kategorien. Hier wären z. B. die Glassande aufzuführen, obwohl über den Charakter ihrer Bildung noch nicht das letzte Wort gesprochen ist. Als riesige biogeochemische Barrieren sind unsere tertiären Braunkohlenlagerstätten anzusehen. Vor allem in den südlichen Randgebieten haben sie syn- und postgenetisch eine Reihe von Elementen wie Fe, Pb, Zn, Ge, U angereichert, wobei es nicht in jedem Fall ganz einfach ist, zwischen dem Charakter einer biogeochemischen und Sorptionsbarriere zu unterscheiden. Ahnlich ist es mit den Braunkohlenquarziten, bei denen der Charakter einer Säurebarriere zu erkennen ist, sowie bei den Schwefelkiesanreicherungen speziell im W und NW der Republik, wo eine H 2 S-Barriere eine Rolle spielt. Vergleichbare Bedingungen herrschen bei der Bildung von Feuerstein in der Rügener Schreibkreide und Markasitknollen in einigen Tonen. Da diese verschiedenen Barrierelypen z. T. kausal miteinander verknüpft sind, sollten solche Doppelfuuktionen bei der systematischen Zuordnung nicht stören. Schwieriger ist es schon, in den Salzkohlen eine klare Unterscheidung des Barrieretyps zu treffen. Das, was an den Braunkohlen beobachtet werden kann, gilt teilweise auch für einige rezente Torfe und Hochmoore, die z. T. interessante „ F a l l e n " für einige Elemente darstellen. Zur Abrundung sei noch auf die biogeochemische Barriere in Form der Kieselgurlagerstätten hingewiesen, deren genetische Besonderheiten zur Zeit bearbeitet werden. Als Ubergang zu den physikochemischen Barrieren seien hier die Sorptionsbarrieren aufgeführt. Als Sorbenten treten insbesondere kohlige Einlagerungen in den Sedimenten sowie meist montmorillonithaltige Tone selbst auf. Sie sind in der Lage, Buntmetalle, U, V und andere Elemente bis zu bauwürdigen Dimensionen anzureichern. Aber auch hier ist oft der Reduktionsvorgang überlagernd zu der Sorption zu beobachten. In diesem Zusammenhang ist die sogenannte „Schichtoxydation" zu nennen, wie sie in Abb. 2 dargestellt ist. Auf den gemischten Typ einer Sorptions-H 2 S-Barriere in Form der Schwärzschiefer, insbesondere des Kupfer-

Uranerzkörper

Eh in mV

r

,

, (gemessen)

MO" 6 A b b . 2. D a r s t e l l u n g einer R e d o x b a r r i e r c a m B e i s p i e l einer U r a n m i n c r a l i s a t i o n (nach PEUBLMAN 1972)

(„Schichtoxydation")

schiefers, sei hier randlich hingewiesen. Es wären sicher noch weitere Beispiele aufzuführen, in denen eine geochemische Barriere zu einer Elementkonzentration geführt hat. Abschließend sei festgestellt, daß die Kenntnisse der geochemischen Bedingungen bei der Elementkonzentrierung ein wichtiges Hilfsmittel für die Suche im sedimentären Bereich darstellt. Wir sind absichtlich nicht auf die verschiedenartigen geochemischen und anderen Methoden eingegangen, diese Bedingungen festzustellen • und auszuwerten. Auf jeden Fall kommt jedoch der lithologischfaziellen Analyse der Sedimente, insbesondere auch mit geochemischen Methoden, steigende Bedeutung zu. Da das Gebiet der D D R zu 4/5 aus Sedimenten und Sedimentgesteinen besteht, sollte man dies nicht vergessen. Grundlegend bleibt jedoch die Schulung aller in Sedimenten arbeitenden geologischen Kader über die theoretischen Möglichkeiten der Elementkonzentration unter bestimmten geologisch-geochemischen Bedingungen. Nur dann kann eine Suche zielgerichtet verlaufen.

Zusammenfassung A u s g e h e n d v o n d e n Aligrations- u n d Alineralbildungskriterien im s e d i m e n t ä r e n B e r e i c h wird die R o l l e u n d B e d e u t u n g der g e o c h e m i s c h e n B a r r i e r e n , deren A n w e n d b a r k e i t a u c h f ü r den Bci'eieh der e n d o g e n e n L a g e r s t ä t t e n f ü r m ö g l i c h a n g e s e h e n wird, d a r g e l e g t u n d a n einigen B e i s p i e l e n erläutert.

Pe3iOMe HCXOHH H3 KpHTepneB ivmrpaijHH H 0 ß p a 3 0 B a H n n MHHepaJioB B ocaROiHOH c $ e p e o6cy?K3,aeTCH p o j i b H SHAIEHIIE reoxHMHHeCKHX 6api>epOB, IipplMeHHeMOCTb KOTOpHX CHHTaeTCH B03MOWHO M HJIH OÖJiaCTH KOpeHHHX MeCTOpOiKaeHHft KaK H OßtHHCHHeTCH HeKOTOpbIMH IipHMepaMH.

Summary On t h e b a s i s of criteria for t h e f o r m a t i o n of m i g r a t i o n a n d m i n e r a l s in t h e s e d i m e n t a r y a r e a t h e role a n d s i g n i f i c a n c e of geoc h e m i c a l b a r r i e r s a r e d e s c r i b e d a n d i l l u s t r a t e d b y s o m e exa m p l e s , w h o s e a p p l i c a b i l i t y t o e n d o g e n o u s d e p o s i t s is a l s o considered to b e possible.

Literatur PEKELMAN, A. I.: Geochemie epigenetischer Prozesse in der Zone der Hypergenese (russ.;. — Moskau 1972.

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606

SAKEB U. a. / Hydrogcologische Eigenschaften der Verwitterungszonen erzgebirgischer Gneise

Zu hydrogeologischen Eigenschaften der Yerwitterungszonen erzgebirgischer Gneise SAKEK, I . ; JORDAN, H . , Freiberg

Sektions Veröffentlichung Nr. 491 der Sektion Geowissenschaften der Bergakademie Freiberg, Wissenschaftsbereich Hydrogeologie 1. Einleitung Wasserversorgungsprobleme im Bereich primär nicht grundwasserführender Festgesteinskomplexe erfordern aus volkswirtschaftlichen E r w ä g u n g e n eine grundlegende Betrachtung der Grundwassergewinnungsmöglichkeiten. Dabei bieten sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten an, wenn m a n von außerhalb dieser B e t r a c h t u n g stehenden Grundwasserakkumulationen in Talschottern absieht, nämlich eine Wassererschließung in den Verwitterungs- sowie Zerrüttungszonen. Die Untersuchung der ersteren ist vielversprechender, weil universeller anwendbar, wenn auch die Speicherbedingungen und -Volumina v o n vornherein begrenzt und damit nur für Kleinversorgungen interessant sind. Hinzu k o m m t , daß Verwitterungszonen auf Festgesteinskomplexen wasserwirtschaftlich oft spontan genutzt werden; über deren hydrogeologische Gesetzmäßigkeiten jedoch wenig b e k a n n t ist, so daß bisher eine systematische Ausnutzung erschwert ist. Aus diesem Grunde wurden „ a u t o c h t h o n e " Verwitterungszonen 1 ) von Gneisen hinsichtlich ihrer hydrogeologischen Eigenschaften untersucht. Sie besitzen für Kleinwasserversorgungen wegen ihrer Verbreitung im an Lockergesteinen armen Erzgebirge vorrangige B e d e u t u n g . Zur P r ü f u n g der Ü b e r t r a g b a r k e i t der Ergebnisse auf andere Festgesteinsbereiche wurden Verwitterungszonen von Porphyren und Sandsteinen ebenfalls untersucht, deren Ergebnisse in einer späteren Publikation vorgelegt werden sollen. D a s Ziel dieser Untersuchungen war neben den unmittelbaren Erschließungsauswertungen unter anderem eine Ü b e r t r a g b a r k e i t der gewonnenen Erkenntnisse und Gesetzmäßigkeiten auf alle ähnlichen „ a u t o c h t h o n e n " Verwitterungsbereiche. Allochthone, eindeutig umgelagerte Verwitterungsbildungen, einschließlich solcher mit fossilen Böden, wurden nicht betrachtet.

2. U n t e r s u c h u n g s g e g e n s t a n d und U n t e r s u c h u n g s w e g Der Gneis tritt oberflächig in großen Teilen des Erzgebirges auf, seine Verwitterungszone kann für die natürliche Grundwasserspeicherung in F r a g e kommen und infolgedessen wasserwirtschaftliches Interesse erlangen. E s handelt sich u m ein Gestein, das außerhalb der Verwitterungszonen und Zerrüttungszonen kein wirtschaftlich interessierendes Grundwasser führt. Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 25. 8. 1976. ) Unter „autochthoner" Verwitterungszone ist das aufgelockerte Anstehende mit vorwiegend autochtlionem Charakter besonders in den tieferen Teilen der Verwitterungszone zu verstehen. Dagegen sind allochthone Verwitterungsdecken (Solifluktionsschnittdecken, Frost- und Fließdecken usw.) von der Betrachtung möglichst ausgeschlossen. x

Der untersuchte Freiberger Gneiskomplex liegt in flacher Antiklinalposition und führt in den Untersuchungsgebieten weitgehend Verwitterungszonen. An den H ä n g e n und in den H a u p t - und Seitentälern finden sich allochthone Bildungen. Der Gneis als Ausgangsgestein der Verwitterungsbildung ist ein Biotit-Kalifeldspat-Plagioklas-Gneis der tiefsten Subfazies (Sillimannit-Almandin-Orthoklas-Subfazies) der Almandin-Amphibolitfazies. Die sedimentäre H e r k u n f t der grauen (Para-)Gneise ist belegt, ebenso bestehen begründete Auffassungen, daß es sieh u m p r ä k a m b r i s c h e Serien handelt, deren Metamorphose in neuerer Zeit als „ v a r i s t i s c h i. w. S . " (ordovizisch bis unterkarbonisch) angegeben wird (vgl. PIETZSCH 1962; HOFMANN & ALDER 1967; HOFMANN 1972, 1974). Wesentliche B e d e u t u n g für die Ausbildung der Verwitterungszonen haben neben dem petrographischen A u f b a u des Ausgangsgesteins T e x t u r und S t r u k t u r . In der „ a u t o c h t h o n e n " Verwitterungszone ist in der Regel die paralleltexturelle Anordnung der Mineralkomponenten zu erkennen. Regionalmetamorphose und Tektonik haben für die Ausbildung der Verwitterungszonen insofern Bedeutung, als sie ihre Mächtigkeit beeinflussen. In Störungszonen kann es zur tiefer reichenden Verwitterung (Verlehmung) durch F e l d s p a t z e r s a t z kommen, der in Gangbereichen bis m a x i m a l 20 m Teufe reichen kann. Oberflächlich deuten sich diese Bereiche dann durch S t a u n ä s s e an. Weitere Untersuchungsgebiete liegen i m osterzgebirgischen Gneisgebiet. Die Gneise sind einmal dem Freiberger Gneis ähnliche Muskowit-Biotitgneise der äußeren, südöstlichen U m r a n d u n g des Gneiskomplexes von S a y d a . Lithostratigraphisch handelt es sich m i t Wahrscheinlichkeit u m die obere osterzgebirgische Serie in AlmandinAmphibiolitfazies. Die tektonische B e a n s p r u c h u n g des Untersuchungsgebiets ist wie im Gebiet der Antiklinale von Freiberg varistisch i. w. S., größere Störungszonen sind zumindest im untersuchten Bereich nicht erfaßt. A m Ostrand des osterzgebirgischen Gneisgebiets wurden nahe der Elbtalzone weitere Profile untersucht. Der Gneis ist hier ein Muskowit-Biotit-Plagioklasgneis der unteren osterzgebirgischen Serien, der z. T. m i g m a t i t i s c h entwickelt ist und stromatitische Varietäten enthält. E r gehört zum Gneiskomplex von G l a s h ü t t e / L a u e n s t e i n . Auch dieser ist der Almandin-Amphibolitfazies innerhalb der R e g i o n a l m e t a m o r p h o s e zuzurechnen. Die Nähe des ElbtalL i n e a m e n t s führt in diesem Gebiet zu einer sehr engen K l ü f t u n g des Grundkörpers. Die Gneisfolge bildet den N E Flügel einer N W — S E streichenden Antiklinale in Nähe der Grenzfläche zwischen Osterzgebirge und Elbtalzone. Der g e o l o g i s c h e A u f b a u d e r V e r w i t t e r u n g s z o n e n ist in erster Linie v o m Gesteinskörper, seinem A u f b a u , seinen Lagerungsverhältnisscn, der Mikro- und Makrotektonik abhängig. Verhältnismäßig homogen ist die Ver-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 S a k e b u. a. / Hydrogeologische Eigenschaften der Verwitterungszonen erzgebirgischer Gneise 607 witterungszone ausgebildet, wenn ausgeglichene geologische V e r h ä l t n i s s e vorliegen. Sie ist wechselhaft entwickelt, wenn durch wechselnde Lagerungs- und Faziesb e d i n g u n g e n s t a r k e I n h o m o g e n i t ä t e n im p r i m ä r e n Ges t e i n s v e r b a n d a u f t r e t e n . Gänge, Störungszonen, B e r e i c h e höherer K l ü f t i g k e i t , S a t t e l - oder Muldenposition, stärkere p e t r o g r a p h i s c h e I n h o m o g e n i t ä t e n u. a. werden sich in v e r s t ä r k t e m M a ß e auf die Ausbildung und Tiefenreichweite der V e r w i t t e r u n g s z o n e n auswirken. N a c h T s c h t t r e t o w (1968) h a b e n folgende F a k t o r e n den größten E i n f l u ß auf die Geschwindigkeit und I n t e n s i t ä t der Verwitterung:

UHtlUtN Freiberger Gneiskomple ELBTALZONE

KARL-MAR X -

DDR G Gl P 0

1. die mineralogische Z u s a m m e n s e t z u n g — polyminerale Gesteine werden leichter z e r s t ö r t als m o n o m i n e r a l e . 2. der A u f b a u des Gesteins — die W i d e r s t a n d s f ä h i g k e i t des Gesteins ist u m so größer j e dichter und feinkörniger die S t r u k t u r ist, 3 . die T e x t u r des Gesteins — beispielsweise setzen geschieferte Gesteine der V e r w i t t e r u n g geringeren W i d e r s t a n d entgegen, 4 . die K l ü f t u n g — m i t zunehmender K l ü f t u n g w ä c h s t die Verwitterungsgeschwindigkeit, 5. die hydrophysikalischen E i g e n s c h a f t e n des Gesteins — d. h., Gesteine m i t hoher W a s s e r a u f n a h m e f ä h i g k e i t und schwacher W a s s e r a b g a b e unterliegen in v e r s t ä r k t e m Maße der physikalischen V e r w i t t e r u n g (z. B . durch Frostverwitterung). „ D i e Geschwindigkeit der V e r w i t t e r u n g w ä c h s t in der R e g e l in dem M a ß e , wie sich der Unterschied zwischen den t h e r m o d y n a m i s c h e n B e d i n g u n g e n der B i l d u n g der Gesteine und den B e d i n g u n g e n , u n t e r denen die V e r w i t t e r u n g a b l ä u f t , v e r g r ö ß e r t " ( T s c h u r i K O W 1968). Die chemisch a k t i v e n Teile von A t m o s p h ä r e und Hydrosphäre führen zu O x i d a t i o n , H y d r a t a t i o n , L ö s u n g oder Hydrolyse i n n e r h a l b des Gesteins. Zonierung

der

I n der v e r t i k a l e n Abfolge sind in Anlehnung an T s c h u b i NOW (1968) zu u n t e r s c h e i d e n : Verwitterungszone

— Zone I — Zone I I — Zone I I I — Zone I V

Alle Zonen sind durch m e h r oder weniger allmähliche U b e r gänge m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n . Die Zone I ist bei s t a r k e r V e g e t a t i o n und Durchwurzelung in einen oberen B e r e i c h I a und einen unteren B e r e i c h I b zu untergliedern, die beide unterschiedliche hydrogeologische P a r a m e t e r aufweisen. B e i der A u s w a h l d e r U n t e r s u c h u n g s g e b i e t e (Abb. 1) wurde b e a c h t e t , daß a) „ a u t o c h t h o n e " Verwitterungszonen vorlagen, weshalb e b e n e Hochlagen bzw. größere, flachwellige B e r e i c h e für die Auswahl der Profile in F r a g e k a m e n . „ A u t o c h t h o n e " Verwitterungszonen weisen reproduzierbare Parameter auf, während in allochthonen Verwitterungszonen reproduzierbare gesetzmäßige Veränderungen k a u m zu erwarten sind. „ A u t o c h t h o n e " Verwitterungszonen wurden n a c h t o p o graphischer Position, sowie der S t r u k t u r und den allm ä h l i c h e n Veränderungen m i t der Tiefe ausgegliedert. 3

Angewandte Geologie, Heft 12/77

| Untersuchung -

Abb. 1. Lage der Untersuchungsgebiete

D a s „ a u t o c h t h o n e " Verwitterungsprofil des Gneises ist daran zu erkennen, daß es n o c h weitgehend T e x t u r und S t r u k t u r des Grundkörpers erkennen l ä ß t . b) sich die Verwitterungszone möglichst in Gebieten weitgehend homogener petrographischer Ausbildung b e f a n d ; ferner sollten c) die B l o c k z o n e und der obere B e r e i c h der Monolithzone in die U n t e r s u c h u n g e n einbezogen werden, weil dieser untere B e r e i c h der Verwitterungszone die Speichereigenschaften positiv b e e i n f l u ß t und sehr wesentlich für die Grundwasserspeicherung ist. Da repräsentative Aufschlüsse in diesem B e r e i c h fehlten, wurden die hydrogeologischen E i g e n s c h a f t e n über W D - T e s t s und Zementeinpressungen im Gebiet von Talsperren des U n t e r s u c h u n g s gebiets abgeleitet. Auf der Grundlage der bisher vorliegenden E r k e n n t n i s s e wurden die Untersuchungen wie folgt d u r c h g e f ü h r t :

Verwitterungszone

— Zone der vollständigen Zerkleinerung — F e i n k l a s t i s c h e oder S c h u t t z o n e — Blockzone — Monolithzone (Grundkörper)

j

Granite Glirnrnerldiiefer Porphyr Ordoviz

A Feldarbeiten a) Profilauswahl b) Makroskopische Profilaufnahme der Verwitterungszone c) Messung der Infiltrationsraten (in-situ-Messungen) d) Entnahme gestörter und ungestörter Proben zur Laborauswertung e) Untersuchungen zur Wasserführung der Verwitterungszonen B Laborarbeiten a) Bestimmung des grundwassererfüllbaren Hohlraumanteils (nach G o l f 1965) b) Bestimmung des Wasserabgebevermögens c) Bestimmung der Durchlässigkeit d) Bestimmung der Korngrößenverteilung e) Röntgenographische Untersuchung der mineralogischen Zusammensetzung der Verwitterungszone Diese Untersuchungen erfolgten jeweils für die oberen Bereiche der Verwitterungszonen (Zone der vollständigen Zerkleinerung (I) und Schuttzone (II). C. Auswertung von Wasserdurchlässigkeitsprüfungen und Zementeinpressungen 2 ) im Bereich von Block- und Monolithzone zur Bestimmung des teufenabhängigen Verhaltens von Durchlässigkeits- und Porositätswerten. 2)

Die Auswertung erfolgte auf der Grundlage von Werten, die der V E B Geologische Forschung und Erkundung Halle, B T Freiberg freundlicherweise zur Verfügung stellte. Die Berechnung der Durchlässigkeit erfolgte nach S n o w (1968).

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12

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S A K E B U.

a. / Hydrogeologische Eigenschaften, der Verwitterungszonen erzgebirgischer Gneise

3. Ergebnisse der Untersuchungen der Verwitterungszone des Gneises Granulometrische Zusammensetzung

Nach Profilaufnahme und mechanischer Analyse ist festzustellen, daß die Verwitterungszonen des Gneises im oberen Bereich der Zone der vollständigen Zerkleinerung (I) granulometrisch vorwiegend aus schluffig-kiesigem Sand und schluffigem Sand bestehen (vgl. Angaben zu d 10 , d 6 0 in Abb. 2, 5). Durch Kohäsion an Feinkörnern und Kolloiden ist dieser obere Teil der Verwitterungszonen stärker gebunden und verdichtet als die tieferen Teile. Darunter ist das Verwitterungsmaterial granulometrisch als kiesiger Sand bzw. sandiger Kies anzusprechen. Die innerhalb der Verwitterungszone mit ihren schluffigen Varietäten gebildeten Aggregate aus Gneiszersatz und Verwitterungsmaterial (Quarz, Chlorit, Feldspat, Biotit u. a.) sind in den tieferen Teilen der Verwitterungszone (Schuttzone) gröber; die Aggregatgröße nimmt im Gegensatz zu ihrer Festigkeit generell mit der Tiefe zu. Bei einem Vergleich der makroskopischen Ansprache mit den Ergebnissen der mechanischen Analyse hinsichtlich der lithologischen Charakteristik ist zu beachten, daß durch die Behandlung der Proben der Schuttzone eine Zerkleinerung der Aggregate und Krümel eintritt, so daß die Analysenangaben zur Korngrößenverteilung zu ungunsten der hydrogeologischen Eigenschaften des unteren Teils der Verwitterungszonen verschoben wird. Umgekehrt ist es im höchsten Teil der Verwitterungszone (Zone Ia) der Fall, wo die durch Kohäsion zusammenhaftenden Feinstkornanteile sicher nicht ausreichend getrennt werden können, so daß die daraus abgeleiteten hydrogeologischen Eigenschaften relativ zu günstig ausfallen. Hinsichtlich des lithologischen Aufbaus der Verwitterungszone sind die Gneisvarietäten, die wir im Untersuchungsgebiet antreffen, mehr aber noch die verbreiteten Inhomogenitäten auf kleinem Raum von Bedeutung. Diese Inhomogenitäten sind teils primär im Gestein vorhanden, teils durch die Lagerungsverhältnisse, Störungen, Mylonite usw. bedingt. In Abhängigkeit von Inhomogenitäten im Ausgangsgestein verändern sich unter Umständen die Verwitterungszonen in ihrer Zusammensetzung und Struktur horizontal und vertikal sehr rasch. Unterschiedliche Färbung und abnorme Größe der Verwitterungsprodukte sind Ausdruck solcher Inhomogenitäten.

Mächtigkoit

Die Mächtigkeit der „autochthonen" Verwitterungszone des Gneises ausschließlich der Blockzone (III) schwankt zwischen 0,1 und 1,5 m, in Ausnahmefällen ist sie höher. Bei Hinzunahme des hydrogeologisch wirksamen Bereichs von Block- und Monolithzone (III und IV) ergeben sich Mächtigkeiten bis zu 15 m. Mineralogische Zusammensetzung

Die wesentlichen, nachgewiesenen Minerale der GneisVerwitterungszone sind Quarz, Illit, Plagioklas, Kalifeldspat und Biotit; untergeordnet sind Chlorit und ChloritVermiculit-Wechsellagerungen: — Die Feldspatgehalte nehmen generell mit der Tiefe zu. — Illitgehalte nehmen generell mit der Tiefe ab. Im gemäßigten Klima verwittert Feldspat zu Illit (LASCH 1970), so daß zwischen beiden eine direkte Wechselbeziehung besteht. — Chlorit, Biotit, Plagioklas und Vermiculit sind nicht in allen Profilen nachweisbar. — Glimmermincrale verwittern im humiden Klima zu dioktaedrischem Vermiculit (STARKE 1970). Auf die Umwandlung von Biotit in Chlorit und Vermiculit weisen u . a . PIETZSCH ( 1 9 6 2 ) , POHLENZ ( 1 9 6 8 ) u n d L A S C H ( 1 9 7 0 )

hin. Eindeutige Beziehungen zwischen Biotit und Chlorit bzw. Vermiculit sind nicht nachweisbar. Grundwassereriiillbarcr Hohlraumanteil

Aus Gründen der eindeutigen Definition empfiehlt es sich, generell von grundwassererfüllbarem Hohlraum zu sprechen, wenn man die Nutzporosität, das nutzbare Porenvolumen, Kluft- oder Spaltenvolumen meint. Folgende Tendenzen sind erkennbar: — Mit z u n e h m e n d e r T e u f e d e u t e t sich bis zur B l o c k z o n e ( I I I ) eine generelle Z u n a h m e des g r u n d w a s s e r e r f ü l l b a r e n H o h l r a u m anteils an. — Die e r m i t t e l t e n W e r t e v o n G e s a m t p o r o s i t ä t u n d g r u n d w a s s e r e r f ü l l b a r e m H o h l r a u m a n t e i l b e l a u f e n sich a u f (Mittelwerte) :

Z o n e der v o l l s t ä n d i g e n Zerk l e i n e r u n g (I) S c h u t t z o n e (II)

total

grundwassererfüllt

35,5%

16%

43,3%

21%

— I n d e r B l o c k z o n e ( I I I ) ist d e r g r u n d w a s s e r e r f ü l l t e H o h l r a u m a n t e i l i n d i r e k t ü b e r die W a s s e r a u f n a h m e w e r t e r e p r o d u zierbar. I m G r e n z b e r e i c h B l o c k - / M o n o l i t h z o n e ( I I I / I V ) , a l s o i m Ü b e r g a n g z u m u n v e r w i t t e r t e n G e s t e i n , ist ein d e u t l i c h e r R ü c k g a n g zu verzeichnen. — I n d e r M o n o l i t h z o n e (IV) v e r h ä l t sich d a s W a s s e r a u f n a h m e v e r m ö g e n bzw. d e r g r u n d w a s s e r e r f ü l l b a r e H o h l r a u m a n t e i l disk o n t i n u i e r l i c h , w a s a u f t e k t o n i s c h b e d i n g t e I n h o m o g e n i t ä t e n im Grundkörper zurückgeführt werden muß. Durchlässigkeit

A b b . 2. S u m m e n d e r K o r n v e r t e i l u n g s k u r v e n ( K V K ) in d e r V e r w i t t e r u n g s z o n e erzgebirgischer G n e i s e 1 — Ober- und Untergrenze der Kornverteilungskurven in Zone I; 2 — Oberund Untergrenze der Kornverteilungskurven in Zone 11; 3 — mittlerer Abstand der Kornverteilungskurven zwischen Zone I und II

Die ermittelten Durchlässigkeitswerte der Verwitterungszone des Gneises bewegen sich nach Felduntersuchungen, Auswertungen von Kornverteilungsanalysen (BEYER 1964) bzw. Durchflußmessungen im Labor (Abb. 3) in folgenden Grenzen: Zone der v o l l s t ä n d i g e n Z e r k l e i n e r u n g ( I ) : 5 • 1 0 - 5 m / s bis 2,4 • 1 0 " 5 m / s

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 Sak.ee. u. a. / Hydrogeologische Eigenschaften der Verwitterungszonen erzgebirgischer Gneise

609

— Die Textur der Verwitterungszone beeinflußt ebenfalls die Durchlässigkeit und das hydrogeologische Verhalten. — Die Zone der vollständigen Zerkleinerung (I) hat eine Mächtigkeit zwischen 0,10 bis 0,50 m, in unbewaldeten Gebieten (nur solche wurden bisher untersucht) besteht sie aus verdichteten Einzelpartikeln und/oder verdichteten Feinkrümeln. Die wesentlichen Mineralbestandteile sind Tonminerale, Biotit, Feldspat und Quarz. — Die Durchlässigkeit ist verhältnismäßig gering und beträgt im Durchschnitt K f — 3 • 10~5 m/s. — Aus den ermittelten Werten ergibt sich eine Transmissibilität von T = 5 • 10- 6 m2/s. — Die Ungleichförmigkeit ist gering, der Sortierungskoeffizient relativ hoch. — Die Schuttzone hat eine Mächtigkeit zwischen etwa 0,30 bis 1,20 m

Teufe in m Abb. 3. Abhängigkeit der Durchlässigkeit (Kf) innerhalb der Verwitterungszone des Gneises

von der Tiefe

1 — Werte nach Infiltrometermessungen bzw. Snow (1968); 2 — Mittelwerte

Schuttzone ( I I ) : 1,6 • 10~4 m/s bis 6 • 10~5 m/s Blockzone ( I I I ) : 0,5 • 10~4 m/s bis 1,5 • 10" 5 m/s. Daraus ist ersichtlich, daß die Durchlässigkeiten der Verwitterungszone des Gneises in der Tendenz mit zunehmender Tiefe zunächst zunehmen und mit Annäherung an den unverwitterten Grundkörper wieder abnehmen. Die Durchlässigkeitsbeiwerte sind in der Schuttzone a m günstigsten. Die Durchlässigkeit kann u. a. durch hohe Illitgehalte (quellfähig!) beeinträchtigt werden; das trifft insbesondere für die Zone der vollständigen Zerkleinerung (I) zu, wo die höchsten Illitgehalte festgestellt wurden.

— Die mineralogische Zusammensetzung ist qualitativ ähnlich der Zone I, jedoch mit höheren Feldspatgehalten und niedrigeren Tonmineralgehalten, — Das Gefüge ist im allgemeinen aus gröberen Aggregaten zusammengesetzt und weniger verdichtet. Die Aggregate selbst sind von geringer Festigkeit. — Hohlraumanteil und Durchlässigkeit sind höher als in der Zone I. Die Durchlässigkeit kann mit durchschnittlich Kf = 1,2- 1 0 - 4 m/s angegeben werden. — Aus den ermittelten Werten ergibt sich eine Transmissibilität von T = 1 • 10" 4 m2/s. — Der Unterschied der Durchlässigkeiten zwischen Schuttzone (II) und hangender Zone I macht etwa eine Zehnerpotenz aus (die Durchlässigkeilsermittlung nach der Kornverteilung — B e y e r — und die Feldmessungen unterscheiden sich ebenfalls um maximal eine Zehnerpotenz zugunsten der Feldmessungen). — Granulometrisch handelt es sich um kiesigen Sand bis sandigen Kies. — Sortierung und Ungleichförmigkeit sind schlechter als im Hangenden. — Die Porenzwischenräume sind größer, die relativen Haftwasseranteile sind geringer als in der Zone I, der grundwassererfüllbare Hohlraumanteil ist relativ hoch.

Zunahme. Abnahme: Granulometrie : dio d

60

Ungleichformigkei Sortierung

GNEIS - V e r w i t t e r u n g s z o n e

I

I

0,05

•

0,9

!•

17,0 3,06

^

in

0,076

1 1

2,2

'

-

26,0

|

-

1

-

•

4,03

Schiefe

Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse

Quarz

1 |

«•indifferent»»*«

—

Feldspat

E i n e interpretierende Zusammenfassung der Ergebnisse ergibt für die hydrogeologischen Eigenschaften der Verwitterungszonen erzgebirgischer Gneise folgende F a k t e n und Tendenzen (Abb. 4, 5 ) : — Mineralogische Zusammensetzung (unterschiedliche Anteile von Quarz, Feldspäten, Glimmern, Illit, Chlorit, Vermiculit), Gefüge, Bindigkeit und Textur sind entscheidend für die hydrogeologischen Eigenschaften. — Die beständigsten Gefüge bestehen aus Krümeln mit Feldspatund Glimmerskeletteilen. — Das glimmerartige Tonmineral Illit bindet in starkem Maße Wasser, wodurch es zur Quellung und damit zur Verengung der Porenvolumina kommen kann. — Die Gehalte an Kolloiden und Feinfraktionen (Schluffanteil) sind in der Zone der vollständigen Zerkleinerung (I) am höchsten. Das bedeutet eine größere Verdichtung der Aggregate, geringeren Hohlraumanteil und niedrigere Durchlässigkeitsbeiwerte. — Die Glimmerführung kann eine bedeutende Holle für die Durchlässigkeit spielen. Bei laminarer Anordnung der Glimmerblättchen wird die vertikale Durchlässigkeit unter Umständen erheblich beeinträchtigt. 3*

Tonminerale Durchlässigkeit kf

Feld

k f

Beyer

5 -IO"5 3,3-10-5

^

Labor

2,4 • 10

6

1,2-10"'* 1 0,5 , 1 0 - s I 1,4-10" 5

1,6-10"* j

in m / s total 35,5 —43,3 Hohlraumanteil in Vol- >/o — — « 21 17 grundwassererfüllt Wasserabgabe bei p F 1,8 1 . „ , hn % p F 2,5 J Mächtigkeit in m Transmissibilit ä t in m 2 / s Bemerkungen

Abbildung 4

-

1 •

1 1

14

1 9,7 0,1 - 0 , 5

'—13,8 0,3-1,2 6 -10"5

j

-

'

5->10

1

1-10"'

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heit 12 Saker u. a. / Hydrogeologische Eigenschaften der Verwitterungszonen erzgebirgischer Gneise

610

Profil

Zonienung Zone der vollst. _Zerkleinerung Schuttzone

Slockzone

I

Mächtigkeit Inm

1)

0,1 -0,5

Hohlnaumanteil in vol °/o total/Gw-erfüllt 35,5 16

0,3 - 1,2

43,3

ß 21

>5-13

1)

1)

Durchlässigkeit i n m s- 1 1 , 7 - 1 0 " 5 2!)J 5 5-10

Tnansmissibilität 2 -1 in m s

1,2 -10"

1 • 10

a

1,4 • 10- s

&

1-10"

1-10

-Í.

Monolithzone

E A

(Grundkörper)

AO 3)

Im liegenden Horizont ist grundsätzlich zwischen Block(III) und Monolithzone (IV) zu unterscheiden: — Zur Charakterisierung der hydrogeologischen Eigenschaften wurden Daten des WD-Tests herangezogen. Die Zementeinpressung ist vergleichsweise mit beachtet worden, erscheint jedoch grundsätzlich weniger geeignet, weil durch sie eine Deformation und Öffnung der Spalten bzw. eine frühe Verstopfung feiner Risse und Wasserwege verursacht wird ( H e h f e l d 1965, Cambesort 1969).

— N a c h W i e g e l (1964), H e m f e l d (1965) u n d S e i l e r (1969) s i n d

an der Auflockerung dieses Bereiches neben der physikalischen und chemischen Verwitterung Entspannungsvorgänge und tektonische Beanspruchungen wesentlich beteiligt. Dadurch werden Kluftvolumen und Durchlässigkeit erhöht. Auch die Position des betrachteten Horizonts innerhalb tektonischer Elemente (Sättel, Mulden) ist von hydrogeologischer Bedeutung. — Innerhalb dieses Horizonts (gebildet aus Block- (III) und Monolithzone) ist eine Abnahme der Durchlässigkeit mit der Teufe festzustellen. Maximale Durchlässigkeiten sind im Grenzbereich Schuttzone (II) —Blockzone (III) vorhanden. Sie schwanken um einen Mittelwert, der der Durchlässigkeit im tiefsten Bereich der Zone II gleichkommt und bei stärkerer tektonischer Beanspruchung über der der Zone II liegen kann ( H e h f e l d 1965).

— Die Durchlässigkeit in der Blockzone (III) ist durchschnittlich Kf = 1 , 4 - 1 0 " 5 m/s, kann aber etwa 0,5 • 10~4 m/s erreichen und damit höher liegen als einzelne Werte des Hangenden. Das stimmt mit Angaben Tschurinows überein. Nach TschtjriNOW kann der Filtrationskoeffizient in der Blockzone sogar bis zu 100 m/d (— 1 • 10 - 3 m/s) ansteigen. — Da die Mächtigkeit der Blockzone (III) nach den Ermittlungen der WD-Tests etwa mit 5, maximal 13 m festgelegt ist, ergibt sich eine Transmissibilität von etwa T = 1 • 10 - 4 m 2 /s.

4. Zur Grundwasserführung in der Yerwitterungszone des Gneises In den untersuchten Gebieten der Verwitterungszone des Gneises ergaben sich zur Grundwasserführung folgende Erkenntnisse : — In Gebieten kristalliner Gesteine sind die Verwitterungszonen die Zonen der verbreitetsten Grundwassererschließung. — Wegen der geringen Durchlässigkeit der Zone der vollständigen Zerkleinerung (I) geht die Versickerung der Niederschläge stark behindert vor sich.

Abb. 5. Schematische Darstellung eines Vertikalprofils der Verwitterungszone des Gneises mit Angaben zu hydrogeologischen Eigenschaften 1 — Mittelwerte; 2 — Infiltrometermessungen an der Erdoberfläche; 3 — Zubzw. Abnahme in der Tendenz

— In der Schuttzone (II) ist eine schnellere Passage des Sickerwassers möglich. — Die relativ gute Durchlässigkeit der Schuttzone (II) begünstigt hypodermischen Abfluß, bei günstiger Position und Mächtigkeit auch Speicherung größerer Grundwassermengen. — Das beste Retentionsvermögen weisen Schutt- und Blockzone (II und III) auf, speziell die Zone I I I . Grundwasserfassungen sollten deshalb die gesamte Verwitterungszone möglichst bis zur Monolithzone (IV) durchteufen. — Die günstigste Position für die Anlage von Sickerfassungen dürfte unterhalb des Übergangsbereichs Zone I I I / I V sein. — Die Speicherung des Sickerwassers dürfte in der Regel im Grenzbereich Schutt-/Blockzone erfolgen. — Die Menge des gespeicherten Grundwassers hängt vom hydrologischen Angebot ab (Niederschlagshöhe, Größe des Einzugsgebiets usw.) wird aber wesentlich von Durchlässigkeit, grundwassererfüllbarem Hohlraumanteil und Mächtigkeit der leitenden und speichernden Horizonte beeinflußt. — Innerhalb der Schuttzone erfolgt am raschesten der Ausgleich bei starkem oder niedrigem Niederschlagsangebot. Eine mehr oder weniger deutliche Abhängigkeit der Grundwasserführung vom Niederschlag wird immer vorhanden sein. Bei höherer Mächtigkeit der Zone II und vor allem der Zone I I I wird sich jedoch am ehesten ein Ausgleich einstellen, so daß in diesen Horizonten auch mit relativ langfristigen Spenden gerechnet werden kann. — Langfristige Schüttungen einiger Quellen sowie zahlreicher Brunnen geben einen Hinweis auf das verhältnismäßig gute Retentionsvermögen der Verwitterungszone mit mindestens 200 m 3 /d (.—' 2,5 1/s), maximal 700 m 3 /d (oo 8—9 1/s) auf etwa 4 km 2 Einzugsfläche, entsprechend 0,75 bis 2,3 1/s • km 2 Grundwasserspende. — Die höchsten Ergiebigkeiten sind in Abhängigkeit von Niederschlagsangebot und Jahreszeit im Grenzbereich Schutt-/ Blockzone (II/III) zu erwarten. —. Brunnenteufen (im Durchschnitt 5,40 m) weisen darauf hin, daß die Wasserfassungen z. T. bis in die Blockzone (III) hinabreichen und vorwiegend die Zonen I I und I I I wasserwirtschaftlich erschließen. Für anregende Diskussionen sei den Herren Dr. H. HÄNICHEH, Dipl.-Geol. W.-D. Oehme; Dipl.-Forsting. Neuhoef, V E B Geologische Forschung und Erkundung; sowie Prof. Dr. F. Reuter, Bergakademie Freiberg, gedankt.

Zusammenfassung Die Verwitterungszone des Gneises wird hydrogeologisch und hinsichtlich ihrer potentiellen Grundwasserführung charakterisiert. Dazu wurden Infiltrometermessungen, Sieb- und Schlämm-

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 GRÜNEST / Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe 611 analysen, Röntgenanalysen und Durchlässigkeitsbestimmungen d u r c h g e f ü h r t . Die g ü n s t i g s t e n hydrogeologischen B e d i n g u n g e n liegen i m allgemeinen in der Auflockerungszone o b e r h a l b der Monolithzone. E s w e r d e n hydrogeologische Zonen I . . . I I I ausg e h a l t e n , die hinsichtlich ihrer G r u n d w a s s e r f ü h r u n g folgende Tendenz aufweisen: Ia > Ib < II < l i l a >

Illb.

Pe3MMe C O 3 H A H N E RHAPOREONORIMECKHX n p e a n o c t u i o K H M BCKPBITHH r p y H T O B t i x BOR B K O M U J i e K c a x C K a j i L i i B i x n o p o j j , o ß n a s a j o i n n x H H 3 K H M H KOJIJIGKTOpCKHMH CBOHCTBaMH, 3 0 H a BBIBeTpHBaHHH rHeËca. fljia 3TOÌÌ i(eiiH noneBbie paöoTBi [asMepenne HH(J>HJII>T p a i a , c o c T a B J i e H H G p a 3 p e 3 0 B ] , n a ß o p a T o p H t i e p a S o T M [OHTOBOK aHaJiH3 H aHanH3 oTMyqHBaHHH, PEHTREHOBCKHFT ananH3, ONPEREJIEHHE NPOHHIJAEMOCTH, o ö m e i i NOPHCTOCTH, oöietia 3 a n o j i H H G M B i x R P Y H T 0 B 0 Ä BOHOÜ n y c T O T , c n o c o ö n o c ™ BOHOOTR a H H ] , a T a K » e o S p a ß o T i t a p e 3 y j i B T a T O B HcnHTaHHä H a BOJJOnpOHHIjaeMOCTB. 3OHBI BBIBeTpHBaHHH THflpOreOJIOrHHeCKH

MOWHO pa3HeJIHTB Ha r0pH30HTBI I ••• I I I . H

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BOßOÖ

üpOHHIiaeMOCTB

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npOHBJIHIOT

16 < I I Sg I l l a > I I 16.

Summary T h e w e a t h e r e d zone of gneiss is characterized b y hydrogeological p a r a m e t e r s a n d p o t e n t i a l g r o u n d - w a t e r flow. M e a s u r e m e n t s of i n f i l t r a t i o n , p e r m e a b i l i t y , porosity, sieve analysis, e l u t r i a t i o n analysis, a n d X - r a y analysis were m a d e . I n general, t h e o p t i m u m hydrogeological conditions are in t h e loosening zone j u s t a b o v e t h e r o c k - m o n o l i t h . I t is possible t o d e t e r m i n e hydrogeological

zones I to I I I w i t h the following tendencies r e g a r d i n g t h e i r g r o u n d - w a t e r flow la > lb < II < I l i a >

Illb.

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Eine neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe GRUNERT, S.,

Dresden

1. Einleitung Die Durchlässigkeit poröser S t o f f e f ü r flüssige u n d gasförmige Medien ist n i c h t n u r f ü r F r a g e n der G r u n d w a s s e r h y d r a u l i k u n d der L a g e r s t ä t t e n p h y s i k v o n E r d ö l - u n d E r d g a s v o r k o m m e n v o n B e d e u t u n g . I n z u n e h m e n d e m Maße s t e h e n die verschiedensten Zweige der T e c h n i k vor der A u f g a b e , diese Materialeigens c h a f t zu messen oder in die G ü t e k o n t r o l l e ihrer Erzeugnisse a u f z u n e h m e n . D a a b e r diese E i g e n s c h a f t einen ausgesprochen k o m p l e x e n C h a r a k t e r t r ä g t , h a b e n sich bereits h e u t e in den verschiedenen I n d u s t r i e z w e i g e n n i c h t n u r unterschiedliche Meßv e r f a h r e n , sondern a u c h unterschiedliche K e n n g r ö ß e n f ü r die Durchlässigkeit h e r a u s g e b i l d e t . Z w a n g s l ä u f i g f ü h r t diese E n t wicklung zu einer V e r w i r r u n g in d e n N o m e n k l a t u r e n , die schließlich a u c h die G e f a h r v o n Verwechslungen u n d F e h l e r n in sich t r ä g t . A m w e i t e s t e n v o r a n g e s c h r i t t e n sind in dieser H i n s i c h t h e u t e diejenigen Industriezweige, die sich m i t L a g e r s t ä t t e n p h y s i k flüssiger u n d gasförmiger B o d e n s c h ä t z e a u s e i n a n d e r setzen. A u s g e h e n d v o n h a u p t s ä c h l i c h aus den F o r s c h u n g e n dieser Industriezweige resultierenden E r k e n n t n i s s e n , soll in der vorliegenden A r b e i t eine universell einsetzbare A p p a r a t u r zur Durchlässigkeitsmessung vorgestellt w e r d e n .

d u r c h ein m i t S a n d gefülltes R o h r s t r ö m e n u n d stellte d a b e i eine A b h ä n g i g k e i t zwischen D u r c h s a t z , Druckgefälle, Quers c h n i t t der d u r c h s t r ö m t e n Fläche u n d der L ä n g e des s a n d g e f ü l l t e n Rohres fest. D a r a u s f o r m u l i e r t e er die Gleichung Q = k

F • (H1 -

Ht) (1)

Q = Durchsatz, F = durchströmter Querschnitt, / / j = H ö h e der Wassersäule vor d e m s a n d g e f ü l l t e n R o h r , II2 = H ö h e der W a s s e r s ä u l e h i n t e r d e m s a n d g e f ü l l t e n R o h r , L = L ä n g e des s a n d g e f ü l l t e n Rohres, k — Proportionalitätsfaktor. D e n P r o p o r t i o n a l i t ä t s f a k t o r k bezeichnete DARCY als „Coefficient d é p e n d a n t de la perméabilité de la c o u c h e " . E r stellte fest, d a ß dieser F a k t o r v o m Material des Filterkörpers abhängig, also eine M a t e r i a l k o n s t a n t e ist. Die K e n n t n i s dieser Materialk o n s t a n t e n gestattet, es, S i c k e r s t r ö m u n g e n in G r u n d w a s s e r leitern m a t h e m a t i s c h zu fassen.

2. Allgemeine Grundlagen

Durchlässigkeitsbeiwert und Permeabilität

Das Darcysche Gesetz

L ö s t

U m e x a k t e G r u n d l a g e n f ü r die Dimensionierung v o n B r u n n e n zu e r h a l t e n , b e s c h ä f t i g t e sich der französische Ingenieur HENRY DARCY m i t F l i e ß v o r g ä n g e n i m G r u n d w a s s e r . E r ließ W a s s e r E i n g a n g des M a n u s k r i p t s in der R e d a k t i o n : 1. 7. 1976.

m £ m

die

G l e i c h u n g (1) n a c h d e m

Proportionalitäts-

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(2)

H2)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 GRÜNEST / Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe 611 analysen, Röntgenanalysen und Durchlässigkeitsbestimmungen d u r c h g e f ü h r t . Die g ü n s t i g s t e n hydrogeologischen B e d i n g u n g e n liegen i m allgemeinen in der Auflockerungszone o b e r h a l b der Monolithzone. E s w e r d e n hydrogeologische Zonen I . . . I I I ausg e h a l t e n , die hinsichtlich ihrer G r u n d w a s s e r f ü h r u n g folgende Tendenz aufweisen: Ia > Ib < II < l i l a >

Illb.

Pe3MMe C O 3 H A H N E RHAPOREONORIMECKHX n p e a n o c t u i o K H M BCKPBITHH r p y H T O B t i x BOR B K O M U J i e K c a x C K a j i L i i B i x n o p o j j , o ß n a s a j o i n n x H H 3 K H M H KOJIJIGKTOpCKHMH CBOHCTBaMH, 3 0 H a BBIBeTpHBaHHH rHeËca. fljia 3TOÌÌ i(eiiH noneBbie paöoTBi [asMepenne HH(J>HJII>T p a i a , c o c T a B J i e H H G p a 3 p e 3 0 B ] , n a ß o p a T o p H t i e p a S o T M [OHTOBOK aHaJiH3 H aHanH3 oTMyqHBaHHH, PEHTREHOBCKHFT ananH3, ONPEREJIEHHE NPOHHIJAEMOCTH, o ö m e i i NOPHCTOCTH, oöietia 3 a n o j i H H G M B i x R P Y H T 0 B 0 Ä BOHOÜ n y c T O T , c n o c o ö n o c ™ BOHOOTR a H H ] , a T a K » e o S p a ß o T i t a p e 3 y j i B T a T O B HcnHTaHHä H a BOJJOnpOHHIjaeMOCTB. 3OHBI BBIBeTpHBaHHH THflpOreOJIOrHHeCKH

MOWHO pa3HeJIHTB Ha r0pH30HTBI I ••• I I I . H

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BOßOÖ

üpOHHIiaeMOCTB

nyCTOTBl]

npOHBJIHIOT

16 < I I Sg I l l a > I I 16.

Summary T h e w e a t h e r e d zone of gneiss is characterized b y hydrogeological p a r a m e t e r s a n d p o t e n t i a l g r o u n d - w a t e r flow. M e a s u r e m e n t s of i n f i l t r a t i o n , p e r m e a b i l i t y , porosity, sieve analysis, e l u t r i a t i o n analysis, a n d X - r a y analysis were m a d e . I n general, t h e o p t i m u m hydrogeological conditions are in t h e loosening zone j u s t a b o v e t h e r o c k - m o n o l i t h . I t is possible t o d e t e r m i n e hydrogeological

zones I to I I I w i t h the following tendencies r e g a r d i n g t h e i r g r o u n d - w a t e r flow la > lb < II < I l i a >

Illb.

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Eine neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe GRUNERT, S.,

Dresden

1. Einleitung Die Durchlässigkeit poröser S t o f f e f ü r flüssige u n d gasförmige Medien ist n i c h t n u r f ü r F r a g e n der G r u n d w a s s e r h y d r a u l i k u n d der L a g e r s t ä t t e n p h y s i k v o n E r d ö l - u n d E r d g a s v o r k o m m e n v o n B e d e u t u n g . I n z u n e h m e n d e m Maße s t e h e n die verschiedensten Zweige der T e c h n i k vor der A u f g a b e , diese Materialeigens c h a f t zu messen oder in die G ü t e k o n t r o l l e ihrer Erzeugnisse a u f z u n e h m e n . D a a b e r diese E i g e n s c h a f t einen ausgesprochen k o m p l e x e n C h a r a k t e r t r ä g t , h a b e n sich bereits h e u t e in den verschiedenen I n d u s t r i e z w e i g e n n i c h t n u r unterschiedliche Meßv e r f a h r e n , sondern a u c h unterschiedliche K e n n g r ö ß e n f ü r die Durchlässigkeit h e r a u s g e b i l d e t . Z w a n g s l ä u f i g f ü h r t diese E n t wicklung zu einer V e r w i r r u n g in d e n N o m e n k l a t u r e n , die schließlich a u c h die G e f a h r v o n Verwechslungen u n d F e h l e r n in sich t r ä g t . A m w e i t e s t e n v o r a n g e s c h r i t t e n sind in dieser H i n s i c h t h e u t e diejenigen Industriezweige, die sich m i t L a g e r s t ä t t e n p h y s i k flüssiger u n d gasförmiger B o d e n s c h ä t z e a u s e i n a n d e r setzen. A u s g e h e n d v o n h a u p t s ä c h l i c h aus den F o r s c h u n g e n dieser Industriezweige resultierenden E r k e n n t n i s s e n , soll in der vorliegenden A r b e i t eine universell einsetzbare A p p a r a t u r zur Durchlässigkeitsmessung vorgestellt w e r d e n .

d u r c h ein m i t S a n d gefülltes R o h r s t r ö m e n u n d stellte d a b e i eine A b h ä n g i g k e i t zwischen D u r c h s a t z , Druckgefälle, Quers c h n i t t der d u r c h s t r ö m t e n Fläche u n d der L ä n g e des s a n d g e f ü l l t e n Rohres fest. D a r a u s f o r m u l i e r t e er die Gleichung Q = k

F • (H1 -

Ht) (1)

Q = Durchsatz, F = durchströmter Querschnitt, / / j = H ö h e der Wassersäule vor d e m s a n d g e f ü l l t e n R o h r , II2 = H ö h e der W a s s e r s ä u l e h i n t e r d e m s a n d g e f ü l l t e n R o h r , L = L ä n g e des s a n d g e f ü l l t e n Rohres, k — Proportionalitätsfaktor. D e n P r o p o r t i o n a l i t ä t s f a k t o r k bezeichnete DARCY als „Coefficient d é p e n d a n t de la perméabilité de la c o u c h e " . E r stellte fest, d a ß dieser F a k t o r v o m Material des Filterkörpers abhängig, also eine M a t e r i a l k o n s t a n t e ist. Die K e n n t n i s dieser Materialk o n s t a n t e n gestattet, es, S i c k e r s t r ö m u n g e n in G r u n d w a s s e r leitern m a t h e m a t i s c h zu fassen.

2. Allgemeine Grundlagen

Durchlässigkeitsbeiwert und Permeabilität

Das Darcysche Gesetz

L ö s t

U m e x a k t e G r u n d l a g e n f ü r die Dimensionierung v o n B r u n n e n zu e r h a l t e n , b e s c h ä f t i g t e sich der französische Ingenieur HENRY DARCY m i t F l i e ß v o r g ä n g e n i m G r u n d w a s s e r . E r ließ W a s s e r E i n g a n g des M a n u s k r i p t s in der R e d a k t i o n : 1. 7. 1976.

m £ m

die

G l e i c h u n g (1) n a c h d e m

Proportionalitäts-

f a k t o r k a u f , so e r h ä l t m a n

fr

q _ j __

^ '

F • [H^ —

(2)

H2)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 612

GRUNERT / Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe

In der Grundwasserhydraulik und im Grundbau sind für diese Meßgrößen folgende Dimensionen üblich: Q [cm 3 • s" 1 ] L [cm] F [cm a ] //, [cm]

H 2 [cm]

Die Dimension des Proportionalitätsfaktors nimmt folgende Gestalt an: cm 3 • s - 1 • cm cm2

• cm

cm 3 • cm

cm

s • cm2• cm

s

Wie man sieht, hat er die Dimension einer Geschwindigkeit. Dieser Faktor wird als Durchlässigkeitsbeiwert bezeichnet; er soll im folgenden das Symbol kf erhalten. Nun ist die Geschwindigkeit der Sickerströmung und damit verbunden der Durchsatz von der dynamischen Zähigkeit des fließenden Mediums und diese wiederum von-der Temperatur abhängig. Um für den Durchlässigkeitsbeiwert vergleichbare Größen zu erhalten, rechnet man die mit Wasser einer beliebigen Temperatur gemessenen Werte auf eine vereinbarte Temperatur (20 °C oder 10 °C nach MUHS 1957) nach folgender Gleichung um: rjx

(3)

!x " V20°

chung soll im weiteren Text als Permeabilitätskoeffizient oder kurz als Permeabilität bezeichnet werden. In der Erdölindustrie hat sich als Standardeinheit für die Permeabilität das Darcy durchgesetzt. Die Definition des Darcy lautet (SIEMENS 1956): „Die Permeabilität eines porösen Mediums beträgt 1 Darcy, wenn 1 cm 3 einer Flüssigkeit mit einer dynamischen Zähigkeit von 0,01 Poise = 1 cP in der Zeit von 1 sec. durch den Querschnitt von 1 cm 2 und die Länge von 1 cm des porösen Mediums bei einer statischen Druckdifferenz von 1 Atm unter den Bedingungen des viskosen, laminaren Fließens hindurchtritt." Daraus ergibt sich die Dimension 3 1 Darcy = 1 cm • cm • cP cm 2 • s • Atm Setzt man

1 cP = 10- 2 cm- 1 • g • s" 1 1 Atm = 760 Torr = 1,01325 • 10 6 dyn • cm~2 so erhält man 1 Darcy =

1

rj = dynamische Zähigkeit. Die Dimension des Durchlässigkeitsbeiwertes ändert sich durch diese Umrechnung nicht. Diese aus der Problematik der Grundwassergewinnung heraus entstandene nur auf Wasser bezogene Definition der Durchlässigkeit genügt nicht für die Erfassung von Sickerströmungen in anderen Industriezweigen. Um Fließvorgänge anderer Medien aus den gemessenen Durchlässigkeitsbeiwerten ebenfalls leicht berechnen zu können, wurde in die Darcysche Gleichung die dynamische Zähigkeit aufgenommen. Dadurch erhält die Gleichung die Gestalt:

Dabei b e d e u t e t : D u r c h s a t z [cm 3 • s - 1 ] , Länge des durchströmten Probekörpers [cm], durchströmter Querschnitt [cm 2 ], statischer Druck am Anfang des Weges der rdyn] Strömung^—j,

— = = =

P2

— statischer Druck am Ende des Weges der Sickerströmung

rj

= dynamische Zähigkeit [P],

Sicker-

Tdyn-1 [cm2 J '

II

cm - 1 • g • s _ 1

cm 2 • dyn • cm - 2 1 dyn = 1 g • cm • s~2 •

s-1

• cm

1 Darcy = 0,9869 • 10~8 cm 2 1 cm 2 = 1,01325 • 108 Darcy

(6)

Da die Dimension Darcy [d] für die Praxis zu groß ist, benutzt man meist das Millidarcy [md] 1 md = 10- 3 d 1 d = 10 3 md

und der gesamte Ausdruck mit der dynamischen Zähigkeit des als Meßflüssigkeit benutzten Wassers multipliziert werden muß, um den Wert k zu erhalten. P[g-cm-'-s-a] = {Hl — H2)[Cm] • {?[g.cm-s] • g[cm-s-!]>

Gibt man alle Meßgrößen, wie oben dargestellt, im CGSSystem an, so erhält der Wert k folgende Dimension:

cm 3

1,01325 -10 8

Es erhebt sich nun die Frage nach dem Zusammenhang zwischen dem Durchlässigkeitsbeiwert Ay [cm • s _1 ] und der Permeabilität k [cm 2 ]. Ein Vergleich der beiden Berechnungsformeln zeigt, daß in der Formel für kf das Druckgefälle {Hi — H2) von cm Wassersäule in umgerechnet

Q L F P1

cm 3 • cm • P

cm J • cm • g • s^ cm 2 • s • 10 2 • cm • s • 1,01325 • 10 6 • cm • g

••g cm - 1

_

^¡([cm] ' Q ' gfe-cm-' s" ] >

q = Dichte des Wassers = 1 [g • cm - 3 ] (für 4°C), g = Erdbeschleunigung = 980,665 cm • s - 2 , P[dyn-cm-a] = (#1 — -^[cm] ' 1

•- ls"

1

980,665[g.cm-=.s-=j.

Daraus ergibt sich für Wasser von der Temperatur x

cm 2 • g • cm • s - 2 • cm - 2 cm 3 • cm • g s•2 • cm 2 s• cm • s•cm2 • g • c m

P[dyn-cm-2] = (#1

[cm 2 ]

(5)

Der unter Berücksichtigung der dynamischen Zähigkeit berechnete Proportionalitätsfaktor der ÜAECYschen Glei-

A[cm2] —

^[cm'-s-1] * -^[cm]

^xte-em^-s-1]

^[m'i • [Hi — H 2 ) i c m ] 1 • 980,665 [g . cm -i. s -i]

Ä[cma] — ^Mcm-s-1] '

Vx

980,665

[cm • s]

(7)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), lieft 12 GRUNERT / Neuartige A p p a r a t u r zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe Über den Gültigkeitsbereich des Darcyschen Gesetzes

Das DARCYsehe Gesetz gilt zunächst für Flüssigkeiten, die unter den Bedingungen des viskosen, laminaren Fließens den Porenraum eines festen Stoffes passieren. Zur physikalischen Modellierung wird der Porenraum der durchlässigen festen Stoffe als parallele Kapillaren versinnbildlicht. Durchdringt ein Gasstrom diese Kapillaren, so können je nach dem Größenverhältnis zwischen mittlerer freier Weglänge der Gasmoleküle „A" und dem Durchmesser der Kapillaren ,,d" folgende Strömungsformen auftreten: 1. HAGEN-PoiSBUILLEsche Strömung Das Darcysche Gesetz ist voll gültig.

d

2. Strömung mit Gleiteffekt X d In diesem Falle gilt (solange X < d) als allgemeine Beziehung K =

K.

• K )

(8)

D a b e i ist K K0 p a

— = = =

Gaspermeabilität, wahre P e r m e a b i l i t ä t , mittlerer Druck, ein K o e f f i z i e n t , a b h ä n g i g von 1 u. d.

Sie wird in der Literatur als KLINKENBERG-Effekt bezeichnet. 3. Molekularströmung oder KNUDSEN-Strömung X d. Nach KNÜDSEN (1909) ist bei dieser Strömungsform das Produkt aus mittlerem Druck und durchströmendem Volumen in der Zelteinheit konstant. CARMAN gibt für poröse Medien folgende Relation an : K = C •£• m • c = c • —

613

Permeabilitätsmessung benutzt, so wird in der Regel „Strömung mit Gleiteffekt" auftreten. Es zeigt sich, daß die gemessenen Permeabilitätswerte von der Art des fließenden Mediums und bei Gasen vom Druck abhängig sind, unter dem diese während des Fließvorgangs stehen. Die Permeabilität für Wasser wird in der Regel als generelle Bezugsbasis angenommen. In der Literatur werden zur Kennzeichnung der verschiedenen Permeabilitätswerte folgende Nomenklaturen benutzt: Die a b s o l u t e P e r m e a b i l i t ä t ist die nur durch die Ausbildung des Porenraums bedingte Permeabilität. Die s p e z i f i s c h e P e r m e a b i l i t ä t (spezifie permeability) gilt für ein bestimmtes fließendes Medium unter bestimmtem Druck. Die f l ü s s i g k e i t s ä q u i v a l e n t e - oder KLINKENBERGP e r m e a b i l i t ä t wird aus den spezifischen Permeabilitäten, die für ein bestimmtes Gas unter verschiedenem mittleren Druck gemessen worden sind, bestimmt. In Kapitel 3 wird dieses von KLINKENBERG (1941) entwickelte Verfahren, das die „Strömung mit Gleiteffekt" berücksichtigt, näher beschrieben. Unter e f f e k t i v e r P e r m e a b i l i t ä t einer porösen Substanz versteht man die Permeabilität für ein bestimmtes Medium bei Anwesenheit eines zweiten mit dem ersteren nicht mischbaren Mediums. Bezieht man die effektive Permeabilität auf die spezifische des gleichen Mediums, so erhält man einen Wert, der als r e l a t i v e P e r m e a b i l i t ä t bezeichnet wird. Die relative Permeabilität wird meist in Prozent angegeben. Effektive und relative Permeabilität sind erforderlich für die Lösung von Strömungsproblcmen in Erdöllagerstätten. Da sie nicht als Matcrialkonstanten betrachtet werden können, sollen sie hier unberücksichtigt bleiben.

(9) 3. Aufbau der Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit

G

=

c

=

s — m = c S

= =

• /Mol\ Konzentration — 5 , \cm '/ F a k t o r , in den die G e o m e t r i e der Poren und die N a t u r des Gases eingehen, Porosität, r mittlerer hydraulischer Radius = — [r K = R a d i u s der K a p i l l a r e ) , m i t t l e r e s t h e r m i s c h e s Molekulargewicht, spezifische O b e r f l ä c h e .

Die mittlere freie Weglänge wird durch die Gleichung A =

1 j/2 • 4 •n • r° • n

(10)

bestimmt. Dabei ist n = A n z a h l der Moleküle/cm 3 , r = Molekülradius.

(Obige Ausführungen nach SATJPE 1961 und SCHEIDEGGER 1960. Dort finden sich auch ausführliche Darstellungen.) Meistens basieren die Durchlässigkeitsmessungen auf dem Darcyschen Gesetz. Dabei müssen dann die Grenzbedingungen seiner Gültigkeit sorgfältig beachtet werden. (Das gilt sowohl, wenn als fließendes Medium Flüssigkeiten benutzt werden, als auch dann, wenn Gase zur Messung benutzt werden.) Neben den strömungsphysikalischen Bedingungen sind die Fließvorgänge von den physikalischen Eigenschaften des fließenden Mediums abhängig. Oberflächenreaktionen zwischen durchströmtem Substrat und fließendem Medium können die Permeabilität beeinflussen. Nicht in jedem Falle ist die Bedingung des viskosen Fließens realisiert. Wird ein Gas als Meßmedium bei der

Grundgedanken zur konstruktiven Lösung

Für die Messung der Durchlässigkeit ist bereits eine Vielzahl verschiedener Versuchsanordnungen publiziert worden. Das Grundprinzip der Messung besteht darin, daß man einen Probekörper definierter Abmessung von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchdringen läßt und den Durchsatz bei bekanntem Druckgefälle bestimmt. Bei allen bekannten Meßverfahren werden zylinderförmige Probekörper benutzt. Bei den meisten werden sie während des Versuchs in achsialer Richtung von der Meßflüssigkeit durchströmt PLUMMER,

(z. B .

MUHS

1957,

FANOHEE

U. a .

1933).

HARRIS & PEDIGO ( 1 9 3 4 ) g e b e n a u c h ein V e r -

fahren an, bei dem achsial durchbohrte zylindrische Proben in radialer Richtung durchströmt werden. Ganz ähnlich arbeiten

auch

JOHNSON

& HUGHES

(1948)

(zit.

PIRSON

1958).

Um an Bohrkernen ohne zusätzliche Bearbeitung die Durchlässigkeit messen zu können, entwickelte KELTON (1950) (zit. ROMM 1966) eine Methode, die den Strom des Meßmediums durch zwei gegenüberliegende Flächenteile des Kernmantels ein- und austreten läßt. COLLINS (1952) gab dazu das Verfahren für die Berechnung der Durchlässigkeit an. Bei den zitierten Meßverfahren wird das Druckgefälle in der Probe während des Durchströmungsversuchs konstant gehalten. Als strömendes Medium verwendet man für Durchlässigkeitsmessungen zu Untersuchungen für Aufgaben der Grundwasserhydraulik Wasser. Bei der Messung an

Zeitschrift f ü r angewandte Geologie, B d . 23 ( 1 9 7 7 ) , H e f t 12

614

G b u n e r t / Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stof fe

porösen Stoffen geringer Durchlässigkeit erzielt m a n wegen der relativ hohen Viskosität des Wassers einen geringen Durchsatz, so daß sich die Meßdauer sehr s t a r k erhöht. E i n e weitere Schwierigkeit ergibt sich dadurch, d a ß sich die im Wasser gelöste L u f t im Porenraum ausscheidet und die Durchlässigkeit der Probe während der Messung nach und nach verringert. Bei niedrig viskosen organischen Flüssigkeiten wirkt sich deren niedriger D a m p f d r u c k nachteilig auf die Messung aus. Verwendet m a n dagegen s t a t t der Flüssigkeiten Gase als strömende Medien, d a n n umgeht m a n alle diese Schwierigkeiten und hat gleichzeitig den Vorteil, daß die Durchströmungsversuche rasch durchgeführt und beliebig oft wiederholt werden können. Deshalb ist gerade diese Methode auch für Serienmessungen im L a b o r besonders geeignet. An die zu konstruierende A p p a r a t u r zur Durchlässigkeitsm e s s u n g stellten wir folgende Grundforderungen: — absolute Reproduzierbarkeit der Meßbedingungen, — keine — oder nur unbedeutende — Einschränkung des Meßbereichs, — leichte H a n d h a b u n g . Aus dem vorangehend Gesagten wird verständlich, daß wir sofort auf eine Meßmethode orientierten, die mit einem Gasstrom arbeitet. Zylindrische Probekörper sollten in achsialer Richtung durchströmt werden, wobei der Druckgradient in der Probe und der Durchsatz gemessen werden. Aus dieser Überlegung ergeben sich das A u f b a u s c h e m a und die zur Realisierung der Meßanordnung benötigten Bauteile. Da ist zunächst eine Halterung für den Probekörper erforderlich. Der den Probekörper passierende Gasstrom muß durch Ventile regulierbar sein und zwar so, daß für die B e s t i m m u n g der KLrNKENBEKG-Permeabilität auch der mittlere Druck in der Probe (p in Gleichung (8)) eingestellt werden kann. Als eigentliche Meßinstrumente b r a u c h t m a n Manometer zur E r f a s s u n g des Drucks innerhalb des Meßsystems und eine Einrichtung zur Messung der 'die P r o b e passierenden Gasmenge. D a befürchtet werden muß, daß die zur Messung benutzten Gase mit Ol, Wasser oder Staubteilchen verunreinigt sind, empfiehlt es sich, vor die Probe einen Filter in den G a s s t r o m einzuschalten. Bei den aus der Literatur bekannten Anlagen waren z u m Teil die einzelnen Bauelemente in der erforderlichen Reihenfolge nacheinander auf einen Tisch montiert oder,

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Abb. 1. Frontansicht messung

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der Apparatur

(Foto: Film- und Bildstelle der TU Dresden)

zur

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Durchlässigkeits-

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A.bb. 2. Schaltschema der Apparatur sofern sie stärker durchkonstruiert waren, zu einem geschlossenen Meßplatz vereinigt worden. Beide Lösungen erwiesen sich zur Realisierung der hier an die A p p a r a t u r gestellten Grundforderungen als ungeeignet. Die Universalität einer A p p a r a t u r wird nicht durch die Meßanordnung, sondern durch die Meßbereiche der verwandten Meßinstrumente b e s t i m m t . S o b e n ö t i g t m a n z. B . für die Messung an Proben mit hoher Permeabilit ä t ganz andere Gasmengenmesser als für solche m i t niedriger. D a s gleiche gilt analog auch für die Manometer. Auch ist f ü r verschiedene Untersuchungen eine unterschiedliche Meßgenauigkeit erforderlich. Schließlich sind auch die im Handel erhältlichen Meßinstrumente, die m a n zweckmäßigerweise verwenden wird, nicht alle zum E i n b a u in einen Meßplatz geeignet. Aus den genannten Gründen konzentrieren wir uns darauf, eine A p p a r a t u r zu s c h a f f e n , die es einmal gestattet, das S t r ö m u n g s r e g i m e während der Durchlässigkeitsmessung reproduzierbar einzustellen und an die zum anderen zur Druck- und G a s m e n g e n m e s s u n g beliebige Instrumente angeschlossen werden können. Beschreibung der A p p a r a t u r

Aufgabe der Apparatur ist es also, den zu untersuchenden Probekörper zu haltern und die Steuerung des Durchströmungsversuchs zu ermöglichen. A b b . 1 zeigt die Frontansicht des Geräts. Alle den Gasstrom regulierenden Bauelemente wurden in dem Steuerpult untergebracht, gleichzeitig trägt dieses den Meßkopf. Aus dem Schaltschema (Abb. 2) sind Anordnung und Funktion der einzelnen Bauelemente zu erkennen: Nach dem Eintritt des Meßgases in die Leitung des Steuerpults wird der Gasstrom geteilt. Der eigentliche Meßgasstrom wird dem Drosselventil zugeleitet, an dem der Druck, der vor der Probe herrschen soll, einreguliert wird. Hinter dem Drosselventil fließt das Gas durch einen Filter und dann in den Meßkopf. Hier passiert es die zu untersuchende Probe. Danach wird es dem Gegendruckventil, mit dem der Gasdruck hinter der Probe eingestellt wird, zugeleitet. Anschließend wird der Meßgasstrom der Gasmengenmessung zugeführt. Der vom Meßgasstrom abgezweigte Teil des Gases dient zum Abdichten der Probe im Probehalter. Durch das Reduzierventil wird der ankommende Gasdruck auf den zur Halterung der Probe erforderlichen gemindert. Das eingeschaltete Ablaßventil wird benötigt, um zum Wechseln der Proben'— bei geschlossenem Reduzierventil — die Dichtung im Probehalter entspannen zu können. Das Herzstück der Apparatur ist der Meßkopf (Abb. 3). Seihe gesamte Konstruktion konzentriert sich auf die exakte Messung des statischen Gasdrucks vor und hinter der Probe. Ausschlaggebend dafür ist eine strömungstechnisch einwandfreie Führung des Gasstroms. Über die Olive (1) tritt der vom Drosselventil

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 G r u n e r t / Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe

615

Abb. 3. Der Aufbau des Meßkopfes (Erläuterung im Text)

kommende Meßgasstrom in die Verwirbelungskammer ¡2) ein. Hier wird die Gastemperatur gemessen. Das Beruhigungsgitter (3) erzeugt einen laminaren Gasstrom, der durch das Einziehen und die anschließende parallele Fließstrecke noch weiter beruhigt wird. Über den Diffusor — mit einem halben Offnungswinkel von 3° — wird die Probe laminar angeströmt. Unmittelbar vor und hinter dem Probehalter befinden sich in parallelen Fließstrecken die Druckmeßstellen. Über die Oliven (4) und (5) kann man die Manometer anschließen. Hinter der Meßstelle für den Druck hinter der Probe wird der Gasstrom eingezogen und dem Gegendruckveniii zugeführt. Für den Probehalter, jenen Teil des Meßkopfcs, der die Probe während der Messung aufnimmt, findet sich ein konstruktives Vorbild bei H a s s l e r (1936). Es besteht aus einem Metallring, in den eine Gummihülse eingelegt wird, deren Enden an den Stirnseiten des Ringes nach außen umgeschlagen und mit konischen Ringen festgeklemmt werden. In die Gummihülse wird der Probekörper eingeführt (Abb. 4). Mit der Anpreßmutter (8) drückt man das Teil, in dem sich die Ableitung des Meßgases befindet, gegen den Probehalter und spannt so den Probehalter fest in den Meßkopf ein. Der über die Olive (10) zugeführte Anpreßdruck weitet die Gummimanschette auf und dichtet die Probe gegen eine Randgängigkeit des Meßgases ab. Der in den Meßgasstrom eingeschaltete Luftfilter besteht aus einer mit Blaugel gefüllten Metallhülse. Um eine feine Regulierung des Gasstroms zu ermöglichen, sind Drosselventil und Gegendruckventil als Nadelventile ausgebildet. Das Ventil zur Einstellung des Anpreßdrucks ist ein Reduzierventil, das Ablaßventil ein Dreiwegehahn. Zur Kontrolle des Meßgasstroms in der Apparatur und des Anpreßdrucks wurden „Betriebsmanometer mit Rohrfeder" nach T G L 1 6 3 7 2 , 8701 eingebaut. Die Zusatzgeräte Wie bereits erläutert wurde, ist die Apparatur so konstruiert, daß sie mit beliebigen Geräten zur Messung der durchsetzenden Gasmenge und des Druckes gekoppelt werden kann. Zur Gasmengenmessung eignet sich der Präzisions-Gaszähler des V E B Junkalor Dessau. Das Gerät wird in folgenden Ausführungen geliefert: Meßrauminhalt (1)

2

5

1 0

Druckverbrauch bei

Fehlergrenze

Min. Belastung (m 3 /h) Qmin

Max. Belastung (m 3 /h) Qmax

Qin i n Qmax ( ± % ) (kp/m 2 ) (kp/m»)

Kleinste Teilung der Skala (1)

0 , 0 0 5

0 , 7 5 0

3

1 0

0 , 8

0 , 0 2

0 , 0 1 0

1 , 5 0 0

3

1 5

0 , 8

0 , 0 5

0 , 0 1 0

3 , 0 0 0

3

1 5

0 , 8

0 , 1 0

'

Wir benutzten es für unsere Messungen an Proben, die einen ausreichend hohen Durchsatz aufwiesen. Die parallel dazu erforderlichen Zeitmessungen erfolgten mit einer Stoppuhr. Zur Messung niedrigster Gasmengen wandten wir die in Abb. 5 dargestellte Apparatur an: Ein feingraduiertes Rohr (Mikrooder Halbmikropipette) wird mit zwei hintereinander angeordneten Dreiwegehähnen verbunden. An das freibleibende Rohr des zweiten Hahns wird ein Trichter angeschlossen. Über diesen Trichter füllt man das horizontal eingespannte graduierte Rohr mit Wasser. Während dieser Zeit läßt man das anströmende Gas durch den ersten Dreiwegehahn abfließen. Ist die Meßeinrichtung vorbereitet, dann stellt man die Hähne so, daß durch den Gasstrom das Wasser aus dem graduierten Rohr gedrückt wird. Mit der Stoppuhr mißt man die Zeit, in der ein bestimmtes Wasservolumen durch das Gas verdrängt worden ist. 4

Angewandte Geologie, Heft 12/77

Abb. 4. Einbau eines Probekörpers in den Meßkopf ( F o t o : Film- und Bildstelle der T U Dresden)

Der statische Gasdruck vor und hinter der Probe kann mit Urohrmanometern gemessen werden. Besser bewährten sich jcdoch im Laborbetrieb Feinmeßmanometer der Klasse 0,6 nach T G L 16374. Diese Geräte stellt der V E B Meßgerätewerk Beierfeld/Erzgeb. her. Da der Gasdruck innerhalb des Meßsystems als Überdruck gemessen wird, bei der Auswertung jedoch auf absoluten Druck bezogen werden muß, ist es erforderlich, zusätzlich den Luftdruck zu messen. Hierfür empfiehlt es sich, ein QuecksilberStationsbarometer zu verwenden. Handlicher und für die vorliegenden Messungen an Genauigkeit ausreichend sind die Präzisions-Anäroid-Barometer. Durchführung und Auswertung der Durchlässigkeitsmessungen Als Meßgas für die Durchlässigkeitsmessung b e n u t z t e n wir P r e ß l u f t , die wir über ein D r u c k m i n d e r v e n t i l der Stahlflasche e n t n a h m e n . Man k ö n n t e — unter B e a c h t u n g der jeweiligen A r b e i t s s c h u t z b e s t i m m u n g e n — diese Appar a t u r auch m i t anderen Gasen betreiben. B e n u t z t m a n einen Kompressor zur Erzeugung des Gasstroms, dann ist es erforderlich, v o r die A p p a r a t u r noch einen Druckausgleichskessel einzuschalten. Der P r o b e h a l t e r der hier vorgestellten A p p a r a t u r ist für zylindrische P r o b e k ö r p e r von 3 0 m m Durchmesser und 3 0 m m Länge vorgesehen. Zu B e g i n n einer Messung wird der P r o b e k ö r p e r in den P r o b e h a l t e r eingebaut (Abb. 4). N a c h d e m der P r o b e h a l t e r fest i m Meßkopf eingespannt ist, schließt m a n das A b l a ß ventil und reguliert den A n p r e ß d r u c k ein. E r m u ß etwa die dreifache Höhe des mittleren Drucks in der P r o b e betragen, u m eine R a n d g ä n g i g k e i t m i t Sicherheit auszuschalten. D a n a c h stellt m a n über das Reduzierventil den D r u c k vor der P r o b e ein und steigert den D r u c k h i n t e r der P r o b e durch langsames Schließen des Gegendruckventils bis auf die gewünschte Höhe. W e n n sich das Strömungsregime stabilisiert h a t , liest m a n den D r u c k vor und hinter der P r o b e ab und b e s t i m m t m i t einer S t o p p u h r die Zeit, in der eine b e s t i m m t e Gasmenge die P r o b e durchdringt. Die Zeitmessung m u ß dabei m e h r f a c h wiederholt werden, u m einen gesicherten W e r t zu erhalten.

JL Abb. 5. Pipette zur Messung kleiner Gasmengen

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 616

G r u n e r t I Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe

Zur

Bestimmung

der

KUCKENBERG-Permeabilität

be-

nötigt man mindestens drei derartige Messungen, die bei

k |mdj 5000

unterschiedlichem mittleren Druck in der Probe, aber bei gleichem Differenzdruck durchgeführt worden

sind.

Zu-

züglich wird noch der Luftdruck, der während der Messun-

• •

gen herrscht, bestimmt. Man erhält damit folgende Meßwerte: •

Abmessungen der Proben — F = Durchströmter Querschnitt des Probekörpers, . L = Länge des Probekörpers, im p1 p2 Vg t Pl

•

Strömungsversuch gemessene Werte — = Druck vor dem Probekörper, = Druck hinter dem Probekörper, = gemessenes Volumen des strömenden Gases, = Zeit, in der das Volumen V die Probe passiert, = äußerer Luftdruck,

fcv"-

aus einem Tabellenwerk entnommen — rj = Viskosität des Meßgases. Die Berechnung der spezifischen nach der DARCYschen Gleichung: Ar =

Permeabilität

V-L", t-F-

{pj -

erfolgt

=

2pe '

(12)

Pi + Pa + 2 pi

Fügt man (12) in (11) ein und faßt man die Gleichung so zusammen, daß die während einer Meßserie konstant bleibenden Werte herausgegeben werden, dann kann man schreiben: L-VPi

(13) l(Pi

~ Pi) (Pi + Pi +

P2Pi).

In dieser Schreibweise erkennt n&n, daß sich die recht umständliche Berechnung des k-Werts ziemlich weit vereinfachen kann, wenn man aus den Abmessungen des Probekörpers, der Viskosität des Meßgases und dem Luftdruck einen Faktor berechnet, der zumindest für eine Meßserie konstant bleibt. Der zweite Faktor und das Produkt aus beiden ist dann bei entsprechender Tabellierung leicht manuell zu berechnen.

1000 k [md] 900-

J.J AP

:0i « f e S ^

600-

500-

0,2-10""

500

1000 2000 Anstieg dir Klinkenberggeraden (tan«)

3000

Abb. 7. Graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Durchlässigkeit und dem Anstieg der K l i n k e n b e r g Geraden

(11)

p2)

V ist dabei das Gasvolumen, das die Probe tatsächlich passiert. Da Vg unter Druckbedingungen gemessen wird, die nahe dem äußeren Luftdruck liegen, kann man V nach dem BOYL-MABlOTTschen Gesetz wie folgt berechnen: V

• •

0,4-10

Abb. 6. KxiNKENBERG-Diagramm

0,6-10""

0,8-10"'

Pm [dynj

Je nachdem, in welchen Dimensionen Werte bei der Messung abgelesen werden, können in den konstanten Faktor Umrechnungsgrößen mit aufgenommen werden. U m die KLINKENBERG-Permeabilität zu bestimmen, trägt man die spezifische Permeabilität in einem Diagramm über dem zugehörigen mittleren Druck in der Probe ab. Hat man für ein und denselben Probekörper mehrere Messungen bei unterschiedlichem mittleren Druck durchgeführt, dann erhält man in dem Diagramm Punkte, die sich durch eine Gerade verbinden lassen. Verlängert man diese Gerade bis zu dem Abszissenwert

=

0

dann kann man auf der zugehörigen Ordinate die KLnsrKENBERG-Permeabilität ablesen. Aus Gleichung (8) ist dieses graphische Verfahren leicht zu erklären. Da die mittlere freie Weglänge und der Durchmesser der Kapillaren über den Koeffizienten a der Gleichung (8) auf die „Strömung mit Gleiteffekt" Einfluß nehmen, gilt es, auch diesen bei der Messung Rechnung zu tragen. In dem Diagramm der Abb. 6 wurden an der gleichen Probe gemessene spezifische Permeabilitäten dargestellt. Bei der einen Meßreihe betrug die Druckdifferenz 0,4 bei der anderen.0,2 kp/cm2. Die beiden K l i n k e n b e r g Geraden führen zwar zu der gleichen K l i n k e n b e r g Permeabilität, zeigen jedoch deutlich verschiedenen Anstieg. Der Einfluß des Druckgradienten auf die Sickerströmung erfordert, daß man nur feolche spezifischen Permeabilitäten zu einer KLINKENBERG-Geraden vereinigen darf, die bei dem gleichen Druckgradienten gemessen worden sind. Eine weitere Beobachtung ist in diesem Zusammenhang interessant: In Abb. 7 wurde von einer größeren Anzahl Permeabilitätsmessungen an Sandsteinen aus dem Elbsandsteingebirge die K l i n k e n b e r g Permeabilität über dem Anstieg der KlinkenbergGeraden abgetragen. Man erkennt daraus, daß bei abnehmender Permeabilität auch der Anstieg der K l u t k e n BERG-Geraden geringer wird. Bei extrem niedriger Durchlässigkeit streut die spezifische Permeabilität um einen Mittelwert in recht engen Grenzen; eine ansteigende KLINKENBEEG-Gerade erhält man dann nicht.

Zeitschrift f ü r a n g e w a n d t e Geologie, B d . 23 ( 1 9 7 7 ) , H e f t 12

GRITNERT / Neuartige Apparatur zur Messung der Durchlässigkeit poröser Stoffe 4. A b s c h l i e ß e n d e B e t r a c h t u n g e n über die E i n s a t z m ö g l i c h k e i t e n der A p p a r a t u r Die

vorgestellte

Apparatur

zur

f o l g r e i c h eingesetzt. I m großen U m f a n g w u r d e m i t ihr die von

Sandsteinen

gänzlich

unterschied-

licher G e f ü g e gemessen. Daneben wurden aber auch an d i c h t e n Gesteinen — wie verfestigter T o n s t e i n und Granit —

g u t reproduzierbare Ergebnisse erzielt. Die Skala der

e r m i t t e l t e n P e r m e a b i l i t ä t s w e r t e reichte bei den bisherigen Messungen v o n I t h 1 bis 104 md. A u c h zur

Untersuchung

der abdichtenden W i r k u n g v o n Bautenschutzmitteln

auf

den P o r e n r a u m v o n Sandsteinen und der Durchlässigkeit v o n i m Zugversuch geschädigten Plastelaminaten

wurde

die A p p a r a t u r eingesetzt.

30 m m die

Probekörper

Höhe

von

vorgesehen.

Gummihülse

30 m m

Setzt

man

des Probehalters

für

Durchmesser

schließlich

kann

ein, dann kann

in

man

man

Lockermaterialien

in

dieser

A p p a r a t u r auf ihre Durchlässigkeit prüfen, w e n n man diese in zylindrische Metallhülsen einfüllt und die Stirnflächen m i t einer geeigneten Gaze abdeckt. A u ß e r d e m ist der Meßkopf

der A p p a r a t u r

M3MepeHne npommaeMoc™

so konstruiert,

daß er bei

npn noMomn ra30B KaK

H3MepeHHH HMeeT n p e u M y m e c T B a n o cpaBHeHnio c npn

noMomn

3TOM

OCOÖeHHOCTH,

JKHflKOCTeö.

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OGpaSaTbiBaeTCH

^ap3H,

onpejiejiaeTCH

„JKHRKOCTHOc

noMombio

KJIHHKEHBEPFA.

und

Adaptionsringe

auch zylindrische P r o b e k ö r p e r m i t geringerer H ö h e messen. Und

Pe3K>Me

OKBHBaneHTHaH

In der vorliegenden A u s f ü h r u n g ist der P r o b e h a l t e r zylindrische

erfolgt nach der DiRCYsehen Gleichung; über das KLINKENBERG-Diagramm wird die „Flüssigkeitsäquivalente Permeabilit ä t " ermittelt.

Durchlässigkeitsmessung

w i r d seit nahezu 10 Jahren bei uns i m L a b o r b e t r i e b erDurchlässigkeit

617

gleicher

Grundgestaltung auch für zylindrische P r o b e n m i t 50 m m Durchmesser und 50 m m H ö h e a n g e f e r t i g t werden kann.

Summary Considerable advantages are available when using gases instead of liquids as a medium for measuring the permeability, peculiarities must, however, be observed because they may produce inaccuracies. A n apparatus enabling the measuring regime to be adjusted with exact reproducibility is presented and can be combined with instruments of any measuring ranges in the measurement of pressure and gas volumes, so that it is universal in operation. The measuring results are evaluated by means of Darcy's equation, the "liquid equivalent permeability" being determined by the KLINKENBERG diagram.

Die ersten Arbeiten zur Entwicklung dieser Apparatur f ü h r t e der Verfasser 1960 mit Herrn Dipl.-Ing. ASSMUSEN, der damals als P r a k t i k a n t bei uns tätig war, am ehemaligen Institut für Mineralogie und Geologie der T U durch. A n

der konstruktiven

Entwicklung

waren

Herr

Dresden

Mechanikermeister

Literatur

R . SCHREITERER und Herr I n g . CH. SCKREITERER maßgeblich beteiligt. Nachdem

verschiedene Versuchsvarianten

erprobt

worden

waren,

baute

Herr

R . SCHREITERER 1968 die Apparatur in der nunmehr vorliegenden Ausführung. 1969 wurde diese Apparatur patentiert. Neben der Vielseitigkeit im experimentellen Einsatz zeichnet sich die Apparatur durch eine gute Iteproduzierbarkeit der Meßbedingungen und damit auch der Meßergebnisse aus. Da sie gleichzeitig leicht zu handhaben ist, sehen wir in ihr eine Möglichkeit zur Standardisierung der Durchlässigkeitsmessung stättendynamik

flüssiger

und

— nicht nur für die Fragen der Lager-

gasförmiger

Bodenschätze,

sondern

Industriezweige, in denen die Durchlässigkeit für flüssige oder

für

alle

gasförmige

S t o f f e als W e r k s t o f f p a r a m e t e r benötigt wird.

Zusammenfassung Die Permeabilitätsmessung mit Gasen als Meßmedium bietet gegenüber der Messung mit Flüssigkeiten beträchtliche Vorteile. Gleichzeitig treten dabei Besonderheiten auf, die — bei Nichtbeachtung — zu Mcßungenauigkeiten führen können. In der Arbeit wird eine Apparatur zur Permeabilitätsmessung vorgestellt, die es ermöglicht, das Meßregime exakt reproduzierbar einzustellen. Da sie für die Druck- und Gasmengenmessung mit Geräten beliebiger Meßbereiche kombiniert werden kann, ist sie universell einsetzbar. Die Auswertung der Meßergcbnisse

4*

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Zeitschrift f ü r angewandte Geologie, B d . 28 ( 1 9 7 7 ) , H e f t 12

ZIEGENHARDT U. a. / Charakteristik eines Kluftspeichers

618

Strukturelle Charakteristik eines Kluftspeichers im sedimentären Rotliegenden (Zu geologischen Problemen der Untergrundspeicherung) ZIEGENHARDT, W . ; B R A N D T , W . ; JAGSCH, R . ,

Mittcmvalde/Mark

Mitteilung aus dem V E B Untergrundspeicher Mittenwalde/Mark

1. Einleitung und Problemstellung Die klastischen Sedimente des Rotliegenden (Saxon) der Mitteleuropäischen Senke bilden z. T. mächtige granulare Porenspeicher mit bedeutenden wirtschaftlichen Erdgasakkumulation e n ( s i e h e B O I G K & STAHL 1 9 7 1 , A u t o r e n k o l l e k t i v 1 9 7 5 , B A N D LOWA & KATZTJNG 1 9 7 5 , GLUSCHKO U. a . 1 9 7 5 , u . a . ) . D e m g e g e n -

über spielen Kluftspeicher im Rotliegenden nur eine untergeordnete Rolle. Der in dieser Arbeit zu untersuchende Kluftspeicher ist an grobe Rotliegendkonglomerate der Innenmolasse vor dem südlichen Rand der Mitteleuropäischen Senke gebunden. Hier ist eine mächtige vulkanitfreie Sedimentfolge vom Saxon bis ins Siles ausgebildet (vgl. Abb. 1). Infolge starker ruptureller Deformationen an generell NW—SE gerichteten Tiefenstörungen liegt ein subsalinarer Schollenbau vor, der lokal zur intensiven Kluftbildung geführt hat. Solchen Klüften in einer Hochscholle sitzt ein Erdgaslager auf. Es ist weitgehend abgebaut und wird als Untergrundgasspeicher entwickelt. Von besonderem Interesse sind Fragen der Intensität und räumlichen Anordnung der effektiven (d. h. offenen und teilzementierten) Klüfte als Grundlage für die geologisch-reser-

voirmechanische Speicherbewertung sowie die Optimierung des Ansatzes leistungsstarker Sonden (vgl. dazu ZIEGENHARDT u. a. 1976, im Druck). Das erfordert die Untersuchung möglicher Zusammenhänge zwischen lokalem Strukturbau und Anlage der Rupturen (Brüche, Klüfte) als ersten Schritt zur qualitativen und quantitativen Klufterfassung auf genetischer Basis. Gleichzeitig ergeben sich daraus sowohl methodische als auch allgemeine Gesichtspunkte zur Signifikanz der Kluftspeicher, die weitgehend verallgemeinerungsfähig sind. Die vorliegenden Untersuchungen stützen sich auf qualitativ gute Resultate der Rx-Seismilc, auf Bohrergebnisse (mit ausreichenden Kernarbeiten in den Speicherbereichen) sowie auf die Auswertung von Bohrlochmessungen, Test- und Sondenintensivierungsarbeiten und des Lagerstättenabbaus.

2. Strukturbauanalyse Der subsalinare Schollenbau wird im Untersuchungsgebiet trotz Sprunghöhen bis ca. 500 m durch disharmonische L a g e r u n g des Salinars und Suprasalinars vollständig verdeckt (siehe Abb. 2 a und b sowie Abb. 4). Seine Erkundung erfolgte deshalb anfangs durch Rx-Seismik und parallel geteufte erste Bohrungen. D a m i t konnte eine hohe Aussagegenauigkeit zur L a g e des Subsalinars erreicht werden. Das äußert sich in sehr geringen Teufenabweichungen nachfolgend niedergebrachter Bohrungen. Insg e s a m t ist die subsalinare Hochscholle als eine der a m besten bekannten verdeckten Strukturen zu bewerten. D a s erleichtert die Analyse von Zusammenhängen zwischen S t r u k t u r b a u und K l ü f t u n g . A b b . 2 b zeigt den Isobathenplan der Rotliegendoberfläche, der auf Grund unbedeutender Mächtigkeitsschwankungen im basalen Zechstein praktisch als mit der Subsalinaroberflächenlage identisch anzusehen ist. E r charakterisiert eine an generell N W - S E streichenden Brüchen pultförmig herausgehobene, flach halbantiklinalförmig gewölbte Hochscholle, die das E r d g a s l a g e r t r ä g t . Von besonderem Interesse sind Art und Ausbildung der dominierenden Brüche. D a f ü r werden die Bezeichnungen Aufschiebung I bzw. II sowie Bruchzone I bzw. II verwendet (vgl. Abb. 2 b ) . Aufschiebung I

Abb. 1. Lithostratigraphisches Normalprofil (halbschematisch) des Molassestockwerks (Rotliegendes und Siles) im Untersuchungsgebiet a — erbohrtes Profil; b — interpretiertes Profil; 1 — vorherrschend Fein- und Grobkonglomerate; 2 — vorherrschend Sandsteine; 3 — vorherrschend Siitsteine; 4 — vorherrschend Tonsteine; 5 — variszisch konsolidiertes Grundgebirgsstockwerk ip bzw. I — mittlere Porositäts- bzw. Permeabilit&tswerte der ungeklüfteten Gesteinsmatrix

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 1. 12. 1976.

ist das beherrschende Element. E s grenzt die lokale Struktur und das E r d g a s l a g e r nach S W a b und fällt, ra-seismisch durch Uberlappen subsalinarer ita-Horizonte gut belegt, steil nach N E ein (Abb. 4). Die m a x i m a l e Amplitude erreicht ca. 500 m. In NW- und S E - R i c h t u n g nehmen die Sprunghöhen allmählich ab. Bereits wenige Kilometer außerhalb des in A b b . 2 b gewählten Ausschnitts ist diese bedeutende S t ö r u n g nicht mehr nachweisbar. Aufschiebung I I

modifiziert das strukturelle Bild im nordöstlichen Flankenabfall der Hochscholle. Ihr genereller Verlauf läßt eine gewisse Parallelität zur Aufschiebung I erkennen. Sie

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 2 8 ( 1 9 7 7 ) , Heft 12 ZIEGENHARDT U. a . / C h a r a k t e r i s t i k eines K l u f t s p e i c h e r s

619

A b b . 2. S t r u k t u r b a u , r u p t u r e i l e D e f o r m a t i o n u n d G a s d y n a m i k i m K l u f t s p e i c h e r ( a — f , i m T e x t e r k l ä r t ) S 1, S 2: Lage der Schnitte (Abb. 4) 1 — Isobathen der Rotliegendoberfläche (in m NN); 2 — Bruchstörung bzw. Aufschiebung (AI, A l l sowie B I , B I I : im Text erläutert); 3 — Verlauf des Hauptkluftbereichs; 4 — Bohraufschluß bis ins Rotliegende; 5 — relative Häufigkeit des am Kern gemessenen Einfallens der Großklüfte; 6 — hochproduktiver Hauptkluftbereich; 7 — Sonde ohne bzw. mit extrem geringem Zufluß; 8 — Sondenleistungen (absolut frei) in 1 0 3 m 3 / d ( < 100; —300; —600; > 600; schwarz: initiale Leistung, weiß: Leistung nach Sondenintensivierung mittels Frac); 9 — Blöcke unterschiedlicher Kluftintensität; 10 — mittlere Kluftzonenabstände je Block (in m); 11 — mittlere Sondenleistungen je Block (in m®); 12 — Bereiche relativer Druckerhaltung (z. B. ca. 80 kp/crrr); 13 — etwaige Speicherbegrenzung im Niveau der —900 mIsobathe der Uotliegendoberfläche (GWK); 14 — permeabler Bereich einer Ruptur; 15 — Fließrichtung der Ausgleichsströmungen

fällt ebenfalls steil nach NE ein. Das wird durch einen Bohraufschluß bestätigt (Abb. 3). Dieser macht außerdem deutlich, daß sich die im Kartenbild einheitlich erscheinende Ruptur im kleintektonischen Bereich in Einzelelemente auflöst. Die Sprunghöhe der Aufschiebung II erreicht nur wenig über 200 m. Daraus erklärt sich ihr rascheres Ausgingen (mit Ubergang in eine Abschiebung im äußersten NW, siehe Schnitt 1, Abb. 4).

Beide Aufschiebungen werden in ihrem „Hinterland" von den B r u c h z o n e n I bzw. II begleitet. Deren Amplituden sind gering. Soweit sie etwa 30 m übersteigen, sind die Brüche nz>seismisch lokalisierbar. Geringere Sprünge insbesondere im Bereich der Bruchzone I lassen sich mit lagerstättengeologischen Fakten später belegen, ebenso das steile NE-Einfallen. s Die strukturbestimmenden Aufschiebungen reichen bis

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1877), Heft 12

620 ins

ZIEGENHARDT U. a. / Charakteristik eines Kluftspeichers variszisch

geprägte

Grundgebirgsstockwerk.

Aussage ist allein aus den S p r u n g h ö h e n zwingend

Diese abzu-

leiten. Sie wird durch korrelierbare i f a - E l e m e n t e im Niveau des Siles b e s t ä t i g t , die e n t s p r e c h e n d e aufweisen.

Im

Unterschied

unter den B r u c h z o n e n

Versetzungsbeträge

dazu fehlen

solche

I u n d I I , d. h . , d e r e n

Verwürfe

Tiefenreich-

w e i t e i s t g e r i n g . D a r a u s w i r d g e s c h l u ß f o l g e r t , d a ß es sich bei diesen B r ü c h e n u m „ k o m p e n s i e r e n d e S e k u n d ä r s p r ü n g e " der g r o ß e n A u f s c h i e b u n g e n h a n d e l t . weiterhin Aussagen zum Charakter

der

salinaren und suprasalinaren Ü b e r d e c k u n g : W ä h r e n d

Abb. 4 gestattet

die

subsalinare

Bruchbildung

steinsalz (Staßfurtsteinsalz mär

etwa 400

offenbar

im

mächtigen

zum

Erliegen

Schnitt S1

Zech-

N a 2 n a c h SCHULZE 1 9 5 9

bis 5 0 0 m) d u r c h dessen

Fließbewegungen

- 2000

pri-

kompensierende

gekommen

ist,

m o b i l e S a l z die D e c k e ( B u n t s a n d s t e i n ) f l a c h

hat

das

schildförmig

aufgewölbt und dort Scheitelsprünge ausgelöst. E s scheint, d a ß e i n i g e dieser

Verwerfungen

in d i r e k t e r

Fortsetzung

d e r s u b s a l i n a i ; e n B r u c h z o n e n I u n d I I a u f s i t z e n (siehe a u c h S t r e i c h e n der S t ö r u n g e n in A b b . 2 a u n d b ) u n d g e n e t i s c h m i t d i e s e n i n V e r b i n d u n g zu b r i n g e n sind. D a r a u f bei der s t r u k t u r g e n e t i s c h e n

Interpretation

nochmals

1000-

wird ein-

gegangen.

n -

• 2000-

V

* Schnitt S2

3. Charakteristik des Kluftspeichers

Abb. 4. Geologische S c h n i t t e (Lage: siehe Abb. 2)

Klultcrfassung Das Rotliegende führt im G e s a m t b e r e i c h der subsalinaren l l o c h l a g e Gas. Die hier geteuften B o h r u n g e n wurden beim

1 — Mittlerer Buntsandstein; i, — Unterer Buntsandstein; 3 — Zechstein 3 und 4 ; 4 — Staßfurtsteinsalz (Zechstein 2 ) ; 5 — Zechstein 1 einschließlich Staßfurtkarbonat (Ca2) und Basalaiihydrit (A 2 ) ; G — ßotliegendes und Siles; 7 — reflexionsseismisch erfaßter Horizont

Anfahren effektiver Klüfte wirtschaftlich fündig (Abb. 2 c ) . D a b e i t r i t t die K l ü f t u n g u n t e r s c h i e d l i c h

in

Erscheinung

und kann folgendermaßen erfaßt werden. 1. K e r n - und Spülverlustintervalle repräsentieren intensiv geklüftete Bereiche, die sich durch e x t r e m hohe Zuflußraten auszeichnen. Die Z u f l u ß " h o r i z o n t e " lassen sich z. T . bis auf dm-Bereiche einengen. Statische und dynamische Bohrlochmessungen bestätigen diesen Zusammenhang. 2. Am Bohrkern werden in F o r m von Spezialaufnahmen K l u f t arl, (Groß- und Kleinklüftung), -habitus (Ausbildung der Flächen), -Zementation (offen oder verheilt; Zementminerale), -anzahl (meterbezogen zur B e s t i m m u n g der Kluftdichte) und -einfallen ermittelt und in Profildarstellungen im Detail übersichtlich dokumentiert.

3. Dünuschlifi'bcobachtungen zur Ausbildung von Mikroklüften belegen die rupturellc Deformation bis in die kleinsten Gefügeeinheiten der Rotliegendsedimenle. A b b . 5 z e i g t einen P r o f i l a u s s c h n i t t , d e r die K l ü f t u n g h i n reichend und repräsentativ charakterisiert. U n t e r B e r ü c k s i c h t i g u n g a l l e r b i s h e r i g e n B o h r e r g e b n i s s e i s t a n h a n d solcher Detailaufnahmen festzustellen: G r o ß k l ü f t e länge >

3 cm, Kluftweite >

Kluftscharen.

Diese

zeichnen

mäßig-intervallweisen

(Kluft-

1 m m ) ordnen sich meist zu sich

Wechsel

durch

einen

unregel-

( = Kluftzonen)

aus.

An

G r o ß k l ü f t e n g e m e s s e n e E i n f a l l w e r t e h a b e n ein a u s g e p r ä g t e s Häufigkeitsmaximum

(ca. 6 0 % )

bei 8 0 bis 9 0 ° ;

flachere

F a l l w e r t e , bis c a . 5 0 ° , sind u n t e r g e o r d n e t . D i e K l u f t f l ä c h e n -BrgJL

h a b e n ü b e r w i e g e n d ein e i n h e i t l i c h e s

Azimut

(vgl.

weiter

u n t e n ) . Q u e r o r i e n t i e r t e K l ü f t e sind v o r h a n d e n , t r e t e n a b e r a n t e i l i g w e i t z u r ü c k . D i e K l u f t a u s b i l d u n g ist s t a r k typenabhängig. Schicht

E,

gefiederte

Während

in

der

unregelmäßig-absetzige, Formen

auftreten,

litho-

Konglomeratfazies, verzweigte,

zeichnen

sich

die

häufig Sand-,

Silt- und Tonsteinstraten, vorwiegend Schicht. B , durch ebenflächige, lang aushaltende

K l ü f t e aus. E t w a 1 1 0

^ bis

1 5 0 m u n t e r der R o t l i e g e n d o b e r f l ä c h e t r i t t m i t e i n e m B i n d e m i t t e l w e c h s e l i m S e d i m e n t v o n k a l z i t i s c h zu a n h y d r i t i s c h a u c h e i n e a n a l o g e Ä n d e r u n g der K l u f t m i n e r a l i s a t i o n

ein.

M i t d e m A u f t r e t e n des A n h y d r i t s v e r s c h w i n d e t d e r o f f e n e b z w . t e i l w e i s e o f f e n e , d. h. e f f e k t i v e

Klufthohlraum.

Kleinklüfte

Kluftweite

(Kluftlänge


100000 E i n w o h n e r (England 5 2 % , USA 4 8 % , B R D 3 1 % ) , w ä h r e n d die m i t t l e r e Bevölkerungsdichte des G e s a m t k o n t i n e n t s n u r 2 E i n w o h n e r / k m 2 b e t r ä g t ( D D R : 158 E i n w o h n e r / k m 2 ) . Die g e o l o g i s c h e F o r s c h u n g u n d E r k u n d u n g des K o n t i n e n t s erfolgt nach einem f ö d e r a t i v e n S y s t e m auf E b e n e der einzelnen S t a a t e n (Industrie, S t a a t l . Geologische Dienste, U n i versitäten) ; zentrale F u n k t i o n e n bei der E r f o r s c h u n g der geologischen Ressourcen Australiens ü b t das B u r e a u of Mineral Ressources, Geology a n d Geophysics (BMR), Canberra A.C.T., aus, insbesondere a u c h auf d e m Gebiet einer einheitlichen gelogisch-geophysikalischen Kartenaufnahme des gesamten S t a a t e n b u n d e s . Nach statistischen A n g a b e n Australiens arbeit e n ca. 600 Geologen im S t a a t s d i e n s t (CASEY 1976), wobei das Verhältnis v o n W i s s e n s c h a f t l e r n zu wissenschaftlich-technischen Mitarbeitern (einschließlich Ingenieuren) bei e t w a 1 : 0 , 9 liegt. Gemessen a n der Teilnehmerzahl v o n ca. 1600 A u s t r a l i e r n a m X X V . IGC d ü r f t e die G e s a m t a n z a h l der in S t a a t s d i e n s t , I n d u s t r i e u n d im Hochschulwesen t ä t i g e n Geologen Australiens j e d o c h ein Mehrfaches d a v o n b e t r a g e n . Die geographische u n d später geologische E r f o r s c h u n g d e s K o n t i n e n t s v o m A n f a n g bis zur Mitte des 19. J a h r h u n d e r t s ist mit den N a m e n vieler englischer Geographen u n d Geologen, verbunden,

darunter

C h . STUART,

O'HARA

BURNE,

FLINDERS

u. a. A u c h das W i r k e n des deutschen Geographen LEICHARDT, insbesondere seine S E - N W - D u r c h q u e r u n g des Australischen K o n t i n e n t s zwischen M o r o n t o n b a i u n d Carpentariagolf (1844/46) f i n d e t noch h e u t e h o h e r A n e r k e n n u n g in Australien (vgl. KRÜGER 1976). Als U b e r s i c h t s l i t e r a t u r ü b e r die wesentlichen geologischen Z u s a m m e n h ä n g e u n d G r u n d p r o b l e m e Australiens h a t sich u . E . die „Tectonic Map of Australia a n d New G u i n e a " i.M. 1 : 5 Mill. (SWOBODA 1971) sehr b e w ä h r t , die z u s a m m e n m i t der aus Anlaß des X X V . I n t e r n a t i o n a l e n Geologischen Kongresses herausgegebenen Ü b e r s i c h t s k a r t e „Geology of A u s t r a l i a " , 1.M. 1 : 2 , 5 Mill. (PALFREYMAN u. a. 1976), bereits einen h o h e n Verallgemeinerungsgrad b e i n h a l t e t . F e r n e r wird in diesem Zus a m m e n h a n g auf das d e m X X V . IGC gewidmete H e f t 2/3 des Bandes 12 des E a r t h — Science Reviews verwiesen, insbesondere a u f V E E V E R S & M C E L H I N N Y ( 1 9 7 6 ) , R U T L A N D (1976)', COLEMAN

& PACKHAM (1976) u n d bezüglich der historischen A s p e k t e der geologischen E r f o r s c h u n g des 5. K o n t i n e n t s auf BRANAGAN & TOWNLEY (1976). Die ausgezeichneten Übersichtsreferate ü b e r die „ S t r u k t u r u n d unterschiedlichen t e k t o n i s c h e n Baustile A u s t r a l i e n s " (Symposium 103.3) lagen zur Zeit des Kongresses bereits in F o r m von S k r i p t e n vor, herausgegeben v o m B M R (u. a . WILLIAMS, DOUTCH, BRANSON, PLUMB,

THOMSON).

2. Geologie des Amadeus-Beckcns/Zentralaustralien (Northern Territory) Allgemeine

Problematik

des

Typengebietes

D a s A m a d e u s b e c k e n Zentralaustraliens, T y p einer aufgelagerten i n t r a k r a t o n a l e n Syneklise v o n ca. 800 k m Länge u n d 150 bis 250 k m Breite im weiteren Gebiet v o n Alice Springs (N.T)., gehört h e u t e zu einer der im i n t e r n a t i o n a l e n M a ß s t a b a m besten u n t e r s u c h t e n B e c k e n s t r u k t u r e n (Stratigraphie — Lithologie, T e k t o n i k , Seismik, Schwere, Magnetik, L a g e r s t ä t t e n ) . Die seit Mitte der 60er J a h r e systematisch im Z u s a m m e n h a n g m i t der E r d ö l - E r d g a s - E x p l o r a t i o n u n d U r a n s c h ü r f u n g e n durchg e f ü h r t e n U n t e r s u c h u n g e n u n d die bis A n f a n g der 70er J a h r e erfolgten geologischen D o k u m e n t a t i o n e n (WELLS U. a. 1970) w a r e n Gegenstand v o n a u s g e d e h n t e n F a c h e x k u r s i o n s f ü h r u n g e n in den Bergwüsten (MacDonnel-Range) sowie W ü s t e n - u n d

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12

Jubitz u. a. / XXV. IGC in Sydney II Steppengebieten Zentralaustraliens, d. h. in den nicht peneplainisierten Hochebenen und Berggebieten mit einer ausgeprägten Orographie (500 bis 1200 m ii. d. M.) und dadurch günstigen, z. T. ausgezeichneten geologischen Aufschlußverhältnissen. Die wissenschaftliche G r u n d p r o b l e m a t i k der dort durchgeführten Beckenuntersuchung liegt in der Möglichkeit einer kausalen Verbindung der lithologischen Entwicklung eines etwa 9000 bis 10000 m mächtigen Profils (vom Präkambrium bis zum höheren Meso- und Känozoikum) mit der strukturellen Ausbildung (Stockwerke, Deformationsstil) der Plattform- bis Miogeosynklinalsedimente. Regionaltektonisch befindet sich das Amadcusbecken in einer von NW nach SE den Kontinent durchziehenden Mobilzone, die besonders während des höheren Proterozoikums und Altpaläozoikums aktiv war und die bei einer Längserstreckung von ca. 2000 km heute durch eine Reihe von Beckcn mit durchschnittlich 3 000 bis 8000 m Tiefe markiert wird (von NW nach SE; Canningbecken mit Fitzroytrog, Ngaliabecken, Amadeusbecken, Officerbecken, Warburtonbecken; vgl. Abb. 2). Dadurch wird auch die genetische Lateralbeziehung dieser „Diagonalzone" zu den östlich anschließenden Geosynklinalgebieten der Tasmaniden (z. T. auch Adelaiden) sowohl in paläogeographischer als auch paläotektonischer Hinsicht — unter dem Aspekt der Beziehung zwischen Tektogen und Vorland — erklärt. Die intrakontinentale Entwicklung des Amadeusbeckens wird besonders durch die Blocktektonik des proterozoischen Fundaments bestimmt, indem die kristallinen Blöcke — AruntaKomplex (1 800 bis 1300 Mill. Jahre) im N, Musgrave-Komplex (1400 bis 1 200 Mill. Jahre) im S — die Entwicklung des Amadeusbeckens nach Mobilität und Gesteinsinhalt bestimmten. Eine strukturelle Besonderheit des Tafelbereichs ist hierbei die Bildung eines Decken- und Schuppenbaus an den Flanken des Beckens, indem die Kristallineinheiten der Flanken randlich auf das Becken überschoben werden, z. T. mit Uberschiebungsweiten von 5 bis 10 Kilometern! Diese Einengungstektonik zum Abschluß des Hauptbeckenbildungsprozesses während des Karbons ist mit einer intensiven Abscherungstektonik vom Typ der „juratypen Faltung" im Niveau des tiefsten Deckgebirges (Salinare der jungproterozoischen Bitter Springs-Formation und z. T. des Kambriums) gekoppelt (vgl. Abb. 10, 11). Abgesehen von einem kurzfristigen Vulkanismus des tieferen Oberproterozoikums, der vor Beginn des geschlossenen Beckenbildungsprozesses des höheren Oberproterozoikums offensichtlich im Zusammenhang mit Dehnungsvorgängen erfolgte, ist die Beckenentwicklung amagmatisch. Vom Strukturtyp und der Beckenfüllung (Salinare, Klastite, Karbonatserien einer zeitweisen marinen Entwicklung) her gesehen, bestehen sehr große Analogien zum Donbass bzw. auch zur Mitteleuropäischen Senke, d. h. zu taphrogenen Absenkungsstrukturen, die in ihrer Gesamtentwicklung bruchtektonisch eingeleitet werden (Aulakogene nach Schatskij). Stratigraphisch-formationelle

Entwicklung

Das P r o f i l des Amadeusbeckens ist f o r m a t i o n e i l nach Einheiten (units, groups, formations, beds) vom Typ geologischer Körper — meist formationell untereinander verbundener Linsenkörper — außerordentlich stark gliederbar, und zwar bedingt durch die Tatsache, daß sich terrigene, ästuarine und marinepikontinentale Fazien in der Längs- und Querrichtung des Beckens verzahnen. Besonders der Südwest- und Ostteil des Beckens sind auf diese Weise genau erfaßt worden. Demgegenüber ist die orthostratigraphische Zuordnung der einzelnen geologischen Teilkörper infolge der Fossilarmut der bevorzugt klastisch ausgebildeten Schichten nur begrenzt möglich; Spezialuntersuchungen erforschen die Proterozoikum/ Phanerozoikum-Grenze (u. a. mit „paläomagnetischer Stratigraphie"), das Kambrium und Teile des Ordoviziums, d. h. dem tieferen Teil der marin-karbonatischen Beckenabfolgen. Bedingt durch die enge strukturelle Wechselbeziehung mit den benachbarten Kristallinblöcken lag — generell gesehen — die Hauptabsenkungsintensität zunächst während des höheren Proterozoikums im Südteil des Beckens (Musgraveblock), der dort nach den Faltungsvorgängen der Petermann-Range-Orogenese (Tektogenese) an der Wende Proterozoikum/Kambrium mehrere 1000 m mächtige Molassen aufnahm. Diese Rotmolassen dünnen nach N — ähnlich wie in der variszischen Vor- und Außensenke Mitteleuropas — unter Abnahme der Klastizität aus. Seit dem Kambrium-Ordovizium lag der Sedimentationsschwerpunkt im N des Beclccns, bedingt durch die tektonischen Aktivitäten am Nordrand des Bcckens (Aruntablock). Im MesoKänozoikum ist die Sedimentation lückenhaft, verursacht durch

627 großräumige Heraushebungstendenzen des Beckens (Inversion nach der HauptfaltungsVorgängen im Karbon). Die generelle Sedimentation des Beckens beginnt s t r a t i g r a p h i s c h (über einem hochkristallinen Proterozoikum und einer weniger dislozierten vulkanoklastischen Serie des Mt. Harris Basalts von ca. 2000 m) mit einer weiträumig über das gesamte Becken verteilten und außerordentlich gleichmäßig entwickelten Basisklastitfolge des Oberproterozoikums von ca. 500 m Mächtigkeit (Heavitreequarzit), die von den ca. 1000 m mächtigen Salinarabfolgen der Bitter Springs-Formation (Dolomite, Anhydrite, I-Ialitc) sowie von Siltstein-Sandstein-KonglomeratFolgen (A leyongaformation und Pertatatakaformation) überlagert wird. Mit steigendem Reifegrad des Beckens macht sich dabei eine fuzielle Differenzierung der Sedimentkörper, namentlich im NE des Beckens, bemerkbar. Dieses tiefe Deckgebirge (Oberpro terozoikum) endet mit den oben erwähnten Rotmolassen der Petcrmann-Range-Orogeny (Typ Mt. Curiekonglomerate, Ayers Rock), bedingt durch intensive Faltungsvorgänge an der Wende Proterozoikum/Kambrium ( = Baikalische Faltung). Die Gesamtmächtigkeit des proterozoischen Anteils der Beckenfüllung liegt bei ca. 2000 bis 3000 m. Für die spätere disharmonische Verfaltung dieser Gesteinspakete sind die Salinarserien der Bitter Springs-Formation, die übrigens die ältesten Halite der Erde enthält, von besonderer geomechanischer Bedeutung (vgl. Abb. 10). Mit dem Phanerozoikum (Kambrium) setzt ein 2. Sedimentationszyklus ein, der — ähnlich wie der vorausgegangene — mit Klastiten beginnt und über karbonatisch-marine Serien zu mächtigen Sandsteinen eines ausklingenden Beckenbildungsprozesses weiterführt. So wird während des Kambriums und Ordoviziums (Pertaoorta-Group, Larapinta-Group; insgesamt 0 ca. 4000 m) mit Dolomiten und Kalksteinen paläogeographisch eine maximale Verbindung zum östlich angrenzenden Geosynklinalraum der Tasmaniden erreicht. Den kaledonischen Faltungsvorgängen im benachbarten Tektogen entsprechen im Amadeusbecken nur epirogenetische Bewegungen mit Schichtausfällen; transgressiv liegen Silur bis Mitteldevon (Mereeniesandstcin, ca. 1 6 0 0 m ) , vom Typ eines feinklastischcn Old Reds. Das Profil vom höheren Devon bis Karbon ist slratigraphisch im einzelnen noch nicht voll belegbar. Die Alice Springs-Orogcny (ca. 360 Mill. Jahre, vermutlich intra-Karbon) beendete die Entwicklung dieses Stockwerks von ca. 4000 bis 5000 m Mächtigkeit, wobei es zur Ausbildung der schuppenförmigen, südvergenten Uberschiebungen und Decken kommt, in die auch das kristalline Fundament sowie die liegenden Teile des 1. Sedimentationszyklus (Heavitreequarzit) strukturell in Form von Klippen einbezogen werden (vgl. Abb. 11). Abscherungshorizont für die Tangentialbewegungen sind die Salinarserien der Bitter Springs-Formation („Blatherskite Nappe", „Arltunga N." und „Ormiston N".). Höheres Karbon, Perm, (?) Jura, Unterkreide und Tertiär überdecken praktisch unverformt die Südrandgebiete des Beckens (ca. 1000 m), das heute mit seinem nördlichen und zentralen Teil schwach herausgewölbt ist (McDonnel-Range). Beckendynamisch sind somit ein jungproterozoischer und ein kaledonisch-variszischer S e d i m e n t a t i o n s z y k l u s unterscheidbar, die in sich jeweils nach dem Typ der Norddeutsch-Polnischen Senke von der Taphrogen- bis zur Stabilisierungsetappe prinzipiell untergliederbar sind. Die klastischen Schüttungen kamen im 1. Zyklus bevorzugt von S, im 2. Zyklus von N (Heraushobung von Blöcken des Kristallins). Dabei erfolgen die Mächtigkcits- und Faziesänderungen in der Horizontalen ausgesprochen gleichmäßig, d. h. vom Typ der Tafel- bis Miogeosynklinalsedimentation. Strukturelle Entwicklung Die generelle Stockwerkentwicklung des Deckgebirges des Amadeusbeckens und deren Unterteilung in Teilstockwerke wird — unter Vernachlässigung der Deformationen innerhalb des höheren Proterozoikums durch folgende s t r u k t u r b i l d e n d e n V o r g ä n g e kontrolliert: • Alice Springs-Orogeny

••• intra-Karbon (bis Oberdevon) ( = variszisch) • Perthjara-Movements ••• Ober-/Mitteldevon ( = (?j bretonisch) • Rodingan-Movements ••• (?) intra-Silur bis Silur/ Ordovicium ( = kaledonisch) • Petermann-Ranges-Orogeny • • • Proterozoikum/Kambrium ( = baijkalisch)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12

628

Jtjbitz u. a. / XXY. IGC in Sydney II

Alle „Bewegungen" bzw. Tektogenesen brachten Winkeldiskordanzen und Änderungen im lithologischen Regime. Die Hauptdeformation erfolgte variszisch, verbunden mit einer typischen Salzabscherungstektonik im Niveau der Bitter SpringsFormation (höheres Proterozoikum) sowie der Bildung von Decken im Nordteil des Beckens. Prinzipiell erinnert die strukturelle Beziehung von Fundament und Beckennordrand an die tektonische Situation im Bereich der Harznordrandstörungszone in Mitteleuropa (Aufrichtungszone mit beckenwärtsgerichteten Schüben des Fundamentblocks des Harzes; disharmonischer Faltenbau des Subherzynen Beckens im Vorfeld dieser Bruch- und Überschiebungszone, bedingt durch das Zechsteinsalinar und dessen Fließmechanik). Der B a u s t i l des Amadeusbeckens ist, abgesehen von den unterschiedlichen Dimensionen der betrachteten Strukturgebiete, durchaus mit einer saxonischen Tektonik (Deckgebirgstektonik) vergleichbar. „ J u r a t y p " ist die Abscherurig im proterozoischen und kambrischen Salinar, „alpinotyp" jedoch die beckenwärts gerichtete Überschiebungstektonik am Nordrand des Beckens. Charakteristisch für den streichenden Sattel- und Muldenbau des Beckens ist eine typische Salinartektonik mit Salzantiklinalen, Salzkissen und vereinzelt auch einer Diapirbildung; typisch sind hierbei intensive streichende Einengungsstörungen, an denen die Sattelflanken vergent überschoben werden, ver-

Abb. 9. Schichtaufsteilungen im Bereich der Außenflanke einer juratypen Antiklinalstruktur (links) und deren Kern (rechts), mit umlaufendem Streichen (Hintergrund links)

Rhythmische Schichtenfolgen (i. w. Grob- und Feinklastite des höheren Proterozoikums im Kern der Struktur und Kambrium, Ordovizium, Silur an den Flanken), morphologisch als Schichtkammlandschaft herausmodelliert Gebiet der Parana-Hill-Antiklinale im George Hill-Range, SW-Teil des Amadeusbeckens, ca. 250 km südwestlich Alice Springs, N.T. Himmelsrichtungen: links SW, rechts NE Flugaufnahme (ca. 500 m Höhe) K.-B. JUBITZ

Abb. 8. Periklinales Abtauchen einer schmalen Antiklinale juratyper Deformation, morphologisch durch Reliefumkehr gekennzeichnet Sattelflanken: Sandsteine des Ordoviziums bis zum Devon, Sattelkern: Karbonatsgesteine des KambriumB Ostteil der Waterhouse-Antiklinale, ca. 30 km westlich Alice Springs N.T., Nordteil des Amadeus-Beckens. Himmelsrichtungen: links WNW, rechts ESE; Blick zum McDonnel-Range nach N

gleichbar mit dem Typ der Schmalsättel des Subherzyns (Quedlinburger Antiklinale, Asse, Vienenburger Antiklinale), und zwar i. d. B. inmitten von Breitmulden (vgl. Abb. 7 bis 10). Beispiel hierfür sind die Gardiner Range-Antiklinale und Waterhouse Range-Antiklinale im Südwestteil des Amadeusbeckens. Im Vergleich dazu fehlen bruchtektonische Querstrukturen des Beckens nahezu völlig. — Halokinetisehe Bewegungen zwischen den Hauptdeformationsvorgängen sind, gemessen an den nur geringen strukturbezogenen Mächtigkeitsänderungen, offensichtlich nur sehr schwach angedeutet. Vom Strukturtyp her betrachtet, sind die Salzstrukturen des Amadeusbeckens auch mit den Gebieten der Lenasenke im SE der Sibirischen Tafel vergleichbar, weil auch dort der paläotektonisch bedingte, d. h. synsedimentäre Strukturanteil, relativ gering ist; Abscherungshorizont ist dort das kambrische Salinar. Mineralische

Rohstoffe

Das Becken ist Akkumulationsbereich für Erdöl-Erdgas, Phosphorite, Salzgesteine (Anhydrit, Steinsalz) und in seinen kristallinen Randbereichen auch für Kernbrennstoffe.

30 km 3

Postsalinor

Salinar

Subsaünar

Abb. 10. Schnitt durch den Westteil des Amadeus-Beckens, den disharmonischen Stockwerkbau zwischen Subsalinar (1—2), Salinar (2) und Postsalinar (3 — 5) vom Typ einer juratypen Deformation sowie die Beziehung zwischen Beckenrand und Kristallin des Arunta-Blocks zeigend (rechts) 1 — Gneise des Arunta-Blocks (i.w. Mittelproterozoikum)", 2 ~ Heavitreequarzit (Oberproterozoikum), 3 — Bitter Springs-Formation (Oberproterozoikum), 4 — Ordovizium/Kambrium/Oberproterozoikum (Larapinta Gr., Pertaoorta Gr., Pertataka F., Areyonga F.), 5 — Karbon/Devon/?Silur [Pertynjara Gr., Mereenie Sandst). Der Südteil des Profils entspricht etwa dem Ausschnitt der Abb. 9, der Nordteil der Abb. 8 (s. dort). Die Länge des Profilschnitts (ca. 150 km) ist, bezogen auf das DDR-Territorium, mit dem Schnitt Subherzyn + Aitmark vergleichbar. Nach WELLS U. a. (1970)

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12

JUBITZ u . a. / X X V . IGC in S y n d e y I I

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Abb. 11. Abscherungsdecke vom Typ eines „Gleitbrctts" von tieferem Oberproterozoikum, südvergent bewegt über höheres Oberproterozoikum (Bitter Springs-Formation) am Nordrand des Amadeus-Beckens (links) Uberschiebungsweite des schematischen Bildausschnittes: ca. 1 —2km; Übcrschiebungsweite des Gesamtsystems zwischen Arunta-Block (rechts) und Amadeus-Becken (links): ca. 14 km maximal 4 — Bitter Springs-Formation (höheres Oberproterozoikum, geomechanisch hochmobil, 3 — oberer Heavitreequarzit (tiefers Oberproterozoikum, teilmobil), 2 — mittlerer und oberer Heavitreequarzit (dito), 1 — Gneise des AruntaKomplexes (i. w. Mittelproterozoikum, starr) Ormiston-Gorge am Südhang des McDonnel-Range, ca. 120 km westl. Alice Springs, N.T. (Zentralaustralien)

Die K o h l e n w a s s e r s t o f f e vom Typ der Gas- und Gaskondensatlagerstätten befinden sich in den Speichern des Pacootasandsteins (höheres Kambrium, tieferes Ordovizium), der auf Grund seiner hohen Bitumenführung im Bereich der siltigon Horizonte zugleich auch als Muttergestein angesprochen wird. Bis 1970 wurden 25 Suchbohrungen auf Antiklinalstrukturen und stratigraphische Fallen im Gebiet südlich und südwestlich Alice Springs niedergebracht. Nachgewiesen wurde die Antiklinallagerstätte „Palm Valley" (Gas) und „Mereenie" (öl, Gas), deren produktive Folge sich auf ca. 250 bis 320 m bzw. 100 m verteilt (Porosität 0 14%, Permeabilität 0 814 Millidarcy/ horizontal, 0 1350 Millidarcy/vertikal). Die Testleistungen von einzelnen Sonden liegt bei 100000 bis 800000 Nm 3 /Tag. Entsprechend dem Strukturbau schwankt die Tiefe der Förderhorizonte zwischen ca. 1500 m und ca. 2300 m Tiefe. Das Öl der Lagerstätte Mereenie hat einen geringen Gehalt an Schwefel (0,1%); die Dichte beträgt 47° API. — Infolge der ungünstigen Lage im praktisch unbesiedelten Zentralteil des Kontinents werden die Lagerstätten noch nicht abgebaut. Die P h o s p h o r i t e treten im höheren Proterozoikum (Areyongaformation) als linsenförmige Einlagerungen von 10 bis 25 cm Dicke in Transgressionskonglomcraten auf ( 0 30% P 2 0 5 , Matrix 1 bis 7 % P 2 0 5 ). Ein Abbau findet z. Z. nicht statt. Die U r a n v o r k o m m e n befinden sich z. Z. noch in Exploration (Aruntakomplex). Von ökonomischem Interesse sind auch die Umlagerungsprodukte auf sekundärer Lagerstätte (Sande), ähnlich den miozänen Uranmineralisationen Südostaustraliens (Lake Frome, nördlich Adelaide).

629 rend der ersten Bildungsetappen eine allmähliche Verringerung der Absenkungstendenzen anhand der Sedimentationsraten nachweisbar ist (Diskontinuierlichkeit der Absenkung). Der Gesamtvorgang erfolgte hier in Form von zwei Absenkungszyklen, deren tiefere Teile Salinar (Proterozoikum, Unteres Kambrium) enthalten. Typisch für die liegenden Teile der Absenkungszyklcn ist die weitflächige Verbreitung und damit flächige Korrelierbarkeit der Sedimente, übrigens ganz analog den Basisfolgen im Bereich der Mitteleuropäischen Senke (Saxon/ Zechstein/tiefere Trias). Mit dem Ausklingen der Absenkung stellt sich bei zunehmender Differenzierung des Beckens hier eine bevorzugt klastische Sedimentation ein. Auch bezüglich des Baustils gibt es große Analogien zur Mitteleuropäischen Senke, insbesondere infolge des disharmonischen Stockwcrkbaus (JUBITZ). Den Fließ- und Abscherungsverformungen der jungproterozoischen Bitter Springs-Formation entspricht hier eine analoge Deformation im Zechsteinsalinar. Entsprechend lassen sich auch die „saxonischen" Bautypen des poslsalinaren Deckgebirges beider Gebiete bzw. die n u r bruchtcktonisch dislozierten Strukturen des Subsalinars (Heavitreequarzit des höheren Proterozoikums bzw. Werraserie des germanischen Zcchsteins) bezüglich ihrer strukturellen Stellung vergleichen. Die jüngere bruchtelctonische Einengung der Tafeldeckgebirgssenken in Mitteleuropa während des höheren Mesozoikums (Finnstörung, Thüringer Wald-Nordostrandstörung, Harznordrand, Osningüberschiebung u. a. m.) ist im Vergleich' zu den variszischcn Randstörungen des Amadcusbeckens jedoch weniger intensiv. Beide Deformationstypen lassen sich genetisch auf vertikale und laterale Blockbewegungen zurückführen, die offensichtlich einem übergeordneten Bauplan benachbarter Tektogene zuzuordnen sind (Alpen, Tasmaniden), d. h. einem überregionalen Krus tengeschehen. Speziell in bezug auf die Beckengenese — Beckenkinematik und -dvnamik — und die hier skizzierten Vergleiche mit den mitteleuropäischen Verhältnissen im Bereich einer jungen Tafel sind die von den australischen Geologen und Geophysikern (WELLS U. a. 1970) erzielten Forschungsergebnisse von besonderer allgemeinmcthodischer Bedeutung. 3. Erzlagerstätten von Wcsttasmanicn

Regionalgeologisch-stratigraphische

Ubersicht

(Abb. 12)

In Westtasmanien treten zwei große Gebiete mit p r ä k a m b r i s c l i e n Gesteinen auf: — im östlichen Teil der sogenannte Tyennankern, bestehend aus Quarziten und Phylliten sowie — im nordwestlichen Teil die Rocky Cape-Region, mit Tonschiefern, wenig metamorph, als Produkte einer Schelffazies.

Die ausgedehnten S a l i n a r v o r k o m m e n der Bitter SpringsFormation werden technisch nicht genutzt, bedingt durch den Mangel an Kalisalzen sowie die verkehrsungünstige Situation der Lagerstätten. Die Exploration auf Kalilagerstättcn hat sich nach NW verlagert (Canningbeckcn, Fitzroytrog). Ausblick Die Untersuchungen des Amadeusbeckens durch die australischen Geologen während der beiden letzten Jahrzehnte beanspruchen in zweifacher Hinsicht besonderes Interesse: a) R e g i o n a l g e o l o g i s c h charakterisiert dieses Gebiet eine tektonische Schwächezone, die den australischen Kontinent von NW nach SE durchquert und in der es während des höheren Proterozoikums und älteren Paläozoikums zu paläotektonischen Absenkungen mit erheblicher Mobilität kam (ca. 8000 bis 10000 m Sediment). Nur der basale Teil dieser aulakogenartigen Struktur zeigt einen geringen Magmatismus. Überraschend sind für einen Kraton vom Typ Alter Tafeln die intensiven Tangentialbewegungen während des Karbons, die — den Faltungsvorgängen in dem benachbarten Tasmaniden entsprechend — bis zum Deckenbau mit Schubweiten von ca. 5 bis 10 km führen. Analoge Erscheinungen gleicher Intensität fehlen aus den Alten Tafeln der Nordhemisphäre bzw. sind nur von ihren Rändern bekannt geworden (Donbass-Nordrahdfall.cn, Südwesttafelrand der Osteuropäischen Tafel im NE der VR Polen). b) M e t h o d i s c h bildet das Amadeusbecken einen Modelli'all der Beckendynamik, indem nach einer raschen Absenkung wäh-

Abb. 12. Geologische Übersicht Guide 31 AG, Sydney 1976)

Wesltasmaniens

(aus

Exc.

1 — produzierende Gruben; 2 — metamorphes Präkambrium, vor allem Tyennan-Kern; 3 — nichtmetamorphes Präkambrium, vor allem Rocky Cape-Gebiet; 4 — kambrische sedimentär-magrriatische Formationen und Mt.Read-Vulkanite; 5 — ordovizisch-devonische Setlimente; 0 — (levonisch-karbonische Granitoide; 7 — karbonische bis holoeäne Ablagerungen; a — präkambrische Orogenesen; b- tabberabberische Orogenesc

Zeitschrift für angewandt« Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 630

JUBITZ u. a. / X X V . I G C in S y d n e y

Große Teile des Gebiets werden von k a m b r i s c h e n Gesteinen aufgebaut: — die Success Creek-Gruppe (als älteste) mit Sandstein und Schiefer (einige 100 m mächtig), — die Crimson Creek-Formation mit etwa 2 5 0 0 m Tonstcin und wenig basaltischen Einlagerungen, — die Dundasgruppe, die aus Konglomeraten, Grauwacken und Tonsteinen besteht und mindestens 3 8 0 0 m mächtig ist. Diese Gesteine sind typische Geosynklinalablagerungen. Ein Teil der mafischen Einlagerungen der Crimson Creek-Formation führt Nickelsulfidmineralisationen (Ileazlewood River-Komplex). Die Mafite gelten auch als Edukte von Osmiridiumanreicherungen in Seife'n. Von großer Bedeutung für die metallogenctischc Situation sind die östlich des Dundastrogs auftretenden vulkanischen Gesteine (Mt. R e a d - V u l k a n i t e ) . Die vulkanische Folge ist wenigstens 2 000 m mächtig und enthält Laven, Brekzien, Aschen, Tuffe sowie umgelagerte vulkanische Gesteine. Die Vulkanite gehören zur Kalkalkalireihe; vornehmlich treten Dazite und Rhyolite auf. In den Vulkaniten sind eine Reihe von bedeutenden Erzlagerstätten lokalisiert (Rosebery — Zn — Pb—Cu; Mt. Forreil — P b — A g — Z n ; Mount Lyell — Cu). Durch den Nachweis zahlreicher Ignimbrite wird ersichtlich, daß es sich zumindest z. T. um terrestrische Ergüsse handelt. Es gibt auch Anzeichen von Ergüssen und Sedimentation im Flachmeerbereich. Jedoch müssen in bezug auf die Ablagerungsbedingungen der Erze gänzlich andere Verhältnisse angenommen werden als z. B. für den Kurokotyp. Die Vulkanite werden durch spätkambrische Kalke, Siltsteine und felsische Tuffe überlagert. Vom frühen O r d o v i z i u m bis zum frühen D e v o n bildete Westtasmanien einen stabilen Schelf. Über 2 000 m Kalke, Tonschiefer und Sandstein wurden abgelagert. An der Wende U n t e r - / M i t t e l d e v o n erfolgte die Hauptfaltung der T a b b e r a b b e r a n - O r o g e n c s e . Im Verlauf dieser haben die massiven Sulfidkörper der Mt. Read-Vulkanite erhebliche Deformationen erfahren. Anschließend intrudierten zahlreiche spättektonische Granitoide, für die ein Alter von 400 bis 340 Mill. J a h r e n festgestellt wurde. Die meisten Granite führen als mafische Komponenten nur Biotit, in wenigen Fällen Hornblende. Kassiteritvererzungen und Verskarnungen in ihren Rahmen werden genetisch auf diese zurückgeführt. Einige Gebiete Westtasmaniens werden von permokarbonen Sedimenten, in denen örtlich j u r a s s i s c h e Dolcrite stecken, bedeckt. T e r t i ä r e Bewegungen erzeugten Grabenstrukturen. Im J u n g p l c i s t o z ä n traten Vereisungserscheinungen auf.

Scheelitlagerstätte

von King

Island

Die Lagerstätte befindet sich auf einer Tasmanien nach NW vorgelagerten kleinen Insel. Bis 1974 wurden im Tagebau über 6 Mill. t Erze mit einem Gehalt von 0 , 5 3 % W 0 3 gewonnen. Die jährliche Produktion beträgt gegenwärtig 3 1 0 0 0 0 t mit 0 , 7 % W 0 3 . Die Vorräte werden mit 7 Mill. t Roherz bei 0 , 8 % W O , angegeben. Es wird mit einem geologischen Schwellengehalt von 0 , 3 % W 0 3 gerechnet. Die Förderung des Erzes erfolgt gleislos. Die Erzlager kommen in verskarnten Gesteinen in der Nachbarschaft eines Granodiorit-Adamellits vor. Innerhalb einer Sandstein-Tonstein-Folge sind kalkige Partien selektiv metasomatisch verändert worden. Hauptmineral ist Scheelit. Dieser tritt sehr feinkörnig (0,05 bis 0,2 mm 0 ) auf Korngrenzen im Andraditskarn auf. Nur geringe Mengen sind gröberkristallin. Von den zahlreichen Sulfiden hat nur noch Molybdänit ökonomische Bedeutung. Die Temperatur der Kontaktmetamorphose wurde zu 610 bis 710 °C auf der Basis des MgO-Gehalts in koexistierenden Dolomit und Kalzit bestimmt. Früher ist von allen Bearbeitern übereinstimmend angenommen worden, daß es sich bei dieser Lagerstätte um eine echte kontaktmetasomatische Bildung handelt. In neueren Arbeiten (BURCHARD) wird die Anreicherung des Wolframs als sedimentär betrachtet, u. U. ausgehend von zeitgleich auftretenden vulkanischen Prozessen. Entsprechende Relikttexturen und die relativ hohen Ti —Ni—Cr-Gehalte der scheelitführenden klinopyroxenreichen Bänder werden als Hinweis dafür angesehen.

Zinnlagerstätten

von Mt.

Bischoff

Die Lagerstätte wurde 1871 entdeckt. In der Zeit von 1891 bis 1921 sind über 6 0 0 0 0 t Sn aus Erzen mit einem Durchschnitt von 1 , 4 % S n 0 2 gewonnen worden. Gegenwärtig erfolgt keine

II

Zinngewinnung. Durch eine US-amerikanische Gesellschaft werden Untersuchungsarbeiten durchgeführt, um die noch vorhandenen Ressourcen einschätzen zu können. Die Kassiterit-Sulfid-Mineralisation ist genetisch an eine Serie von devonischen Quarzporphyrgängen und Sills gebunden. Die Gänge sind stellenweise außerordentlich stark metasomatisch verändert, meist silifiziert und sulfidisiert. Die Hauptvererzung tritt als Verdrängungskörper in Dolomiten und dolomitischcn Schiefern auf, die in einer Wechselfolge mit Schiefern und Quarzitcn das Nebengestein der Quarzgänge bilden. Ein vermutlich formationell zu den Quarzporphyren gehöriger Granit (Meredithgranit) tritt etwa 3 km südwestlich vom Mt. Bischoff auf. Dieser Granit ist ein normaler Syenogranit (qz 3 5 - 3 9 , afs 41—43, pl 1 4 - 1 6 , bt 4 - 6 , mu 0—2), führt allerdings ziemlich An-reichc Plagioklase (An 3 3 —An 3 8 ). Die Akzessorienparagenese ist mit hb, ap, zc und sph normal. Es treten afs-Phenokristen bis 6 cm Durchmesser auf. Das Alter der Granite wurde nach mehreren Methoden (Rb/Sr; K/Ar) auf 350 Mill. J a h r e bestimmt. Jüngere, aber zum selben Komplex gehörige Aplite führen Plagioklase mit An 6—9 sowie ziemlich viel Turmalin. Es treten zwei Erz typen auf: 1. metasomatisch veränderte Quarzporphyrgänge mit einer i typischen Greisenparagcnese (Topas, Fluorit, Turmalin, Muskovit, Kassiterit, Pyrit, Sphalerit). Dieser Typ hatte ökonomisch vermutlich nur eine geringe Bedeutung; 2. stratiforme pyrrhotin-reiche Lager, die durch Verdrängung des Dolomits entstanden sind und Kassiterit sowie zahlreiche Sulfide führen. Es wird angenommen, daß die Zinnvererzung genetisch mit den granitoiden Gesteinen (Quarzporphyr, Granite) in Verbindung steht. Während des Tertiärs traten starke oxydative Prozesse auf, die eine Limonitisierung und damit Kassiteritanreicherung bewirkten. Ein großes Pingengelände zeigt an, daß in der Vergangenheit intensiver Bergbau stattfand.

Magnetitlagerstätte

Savage

River

Das hier anstehende Eisenerz wird im Tagebau gewonnen. Von November 1967 bis März 1975 wurde aus 29,1 Mill. t Erz 14,3 Mill. t Konzentrat gewonnen. Aus den gegenwärtig nachgewiesenen Roherzreserven können 45 Mill. t Konzentrat mit 6 9 , 5 % Fe, 0 , 7 8 % TiO z , 0 , 0 4 7 % Ni, 0 , 6 2 % S i 0 2 und 0 , 4 7 % V hergestellt werden. Die 75 bis 260 m mächtige Erzzone enthält ziemlich massive Magnetiterze und zahlreiche mafische Vulkanite, die stellenweise stark serpentinisiert sind. Die Serie besitzt oberproterozoisches Alter. Eine Reihe von basischen Gängen durchsetzt die Erzzone. Alle Gesteine, weisen eine starke Metamorphose bis zur Grünschiefer-, lokal bis zur Amphibolitfazies auf. Die massiven Erze enthalten über 7 0 % Magnetit mit schwankenden Sulfid- und Silikatgehalten. In bestimmten Partien nimmt der Sulfidgehalt (Pyrit sowie wenig Chalkopyrit, Bornit, Sphalerit) erheblich zu. In den neuesten Arbeiten (SPILLER, COLEMAN) wird eine vulkanogen-exhalative Entstehung der Erze angenommen. Die Bildung der erzführenden Serie soll in einer Grabenstruktur vor sich gegangen sind. Die Lagerstätte weist starke Ähnlichkeiten mit Vorkommen des kombinierten [oxydischen und sulfidischen) Lahn-Dill-Typs auf.

Zinnlagerstätte

Cleveland

Die Lagerstätte wurde 1898 entdeckt; bis 1917 sind oberflächennahe Erze abgebaut worden. Die gegenwärtige Produktionsperiode begann 1968. Jährlich werden ca. 3 0 0 0 0 0 t Erz mit 0 , 7 5 % S n 0 2 und 0 , 2 5 % Cu gewonnen. 1974 sind 1 5 1 2 t Sn sowie 529 t Cu produziert worden. Das Aufbereitungsausbringen beträgt für Sn und Cu j e 6 0 % . Die Erzkörper befinden sich in einer steil einfallenden Zone in Tonschiefern. Im Hangenden und Liegenden treten kambrische Sandsteine und mafische Vulkanite auf (Abb. 13). Die Erzlinsen haben eine Mächtigkeit bis zu 30 m ; einzelne sind bis 600 m im Streichen bekannt. Es existieren vier Erzzonen; zwei davon führen bauwürdig vererzte Linsen. Folgende Minerale treten auf: Pyrit, Pyrrhotin, Arsenopyrit, Chalkopyrit, Sphalerit, Quarz, Karbonate, Turmalin, Haupterzmineral ist Kassiterit. Der durchschnittliche Zinngehalt im Erz beträgt 1 % . 5 bis 1 0 % des Zinns sind an Stannin gebunden. Die einzelnen Erzlinsen werden durch eine Si0 2 -reiche Bildung (chert) ummantelt.

• Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12

631

J t t b i t z u. a. / X X V . IGC in S y d n e y II NW.

SE

m ä n n i s c h e r P r o d u k t i o n . Der d u r c h s c h n i t t l i c h e Z i n n g e h a l t des Erzes liegt bei 1 , 5 % , die jährliche P r o d u k t i o n bei 640000 t . Die t e c h n i s c h e n Möglichkeiten der P r o d u k t i o n sind noch nicht ausgeschöpft. Die E r z k ö r p e r liegen in einer d o l o m i t f ü h r e n d e n Serie oberhalb der k a m b r i s c h e n Success Creek-Gruppe. I m H a n g e n d e n b e f i n d e n sich Tonschiefer, T u f f e u n d G r a u w a c k e n der Crimson Creek-Formation. Die Vererzung t r i t t in drei T y p e n a u f : (1) m e t a s o m a t i s c h e V e r d r ä n g u n g k a r b o n a t i s c h e r L a g e n ; (2) G a n g f ü l l u n g c n in S t ö r u n g s z o n e n m i t begrenzter Verd r ä n g u n g des Nebengesteins; (3) eingesprengte u n d T r ü m e r v e r e r z u n g i m rekristallisierten Quarzit.

A b b . 13. Profil d u r c h die Z i n n l a g e r s t ä t t e Cleveland (aus Exc. Guide 31 AC, Sydney 1970)

U b e r die E n t s t e h u n g der s t r a t i f o r m e n Erzlager herrscht keine einheitliche Ansicht. Bis j e t z t dominieren Vorstellungen, d a ß es sich u m epigenetische Bildungen handele, die auf p o s t m a g m a t i s c h e L ö s u n g e n des Meredithgranits zurückgehen sollen. Die E r z k ö r p e r w e r d e n als V e r d r ä n g u n g s p r o d u k t e von kalkf ü h r e n d e n Linsen angesehen. Neuerdings wird a u c h eine s y n gcnetische E n t s t e h u n g in E r w ä g u n g gezogen. F ü r diese Vorstell u n g spricht vor allem die s t r a t i f o r m e L a g e r u n g . Ungewöhnlich ist d a n n j e d o c h der hohe Zinngehalt im Sulfiderz, der in äquiv a l e n t e n L a g e r s t ä t t e n noch nicht a n g e t r o f f e n w u r d e . F ü r die Sulfide einerseits u n d den Kassiterit andererseits g e t r e n n t e Bildungsprozesse a n z u n e h m e n , ist nicht wahrscheinlich. Zink-Blei-Lagerstätte

Rosebery

Seit Beginn der P r o d u k t i o n im J a h r e 1905 w u r d e n 7,9 Mill. t Erz m i t 1 8 , 0 % Zn, 5 , 5 % P b , 0 , 8 % Cu, 1 4 , 9 % Fe, 187 p p m Ag sowie 2,8 p p m A u gewonnen. Die jährliche P r o d u k t i o n b e t r ä g t gegenwärtig 450000 t Roherz. E s sind ca. 8 Mill. t V o r r ä t e bek a n n t , wobei reale Aussichten bestehen, in größerer Tiefe noch weitere Erze zu erschließen. Die L a g e r s t ä t t e b e f i n d e t sich m i t zahlreichen v e r e r z t e n B u n t m e t a l l v o r k o m m e n in einer ca. 20 k m langen Zone, die Vulkanit e n der k a m b r i s c h e n Mt. R e a d - G r u p p e b e n a c h b a r t ist. Die s t r a t i f o r m e n massiven Sulfiderzkörper v e r d a n k e n ihre E n t s t e h u n g m i t Sicherheit v u l k a n i s c h e n Prozessen. I h r e syngenetische E n t s t e h u n g wird nicht in Zweifel gezogen. I n R o s e b e r y w e r d e n Linsen m i t einigen h u n d e r t Metern streichender L ä n g e a b g e b a u t ; die m i t t l e r e Mächtigkeit b e t r ä g t e t w a 6 m. I m H a n genden u n d Liegenden t r e t e n P y r o k l a s t i t e auf. Das direkte Nebengestein bilden Serizit-Quarz-Schiefer. Das E r z b e s t e h t aus feinkörnigen, f e i n g e b ä n d e r t e n massiven Sulfiden. V o m Liegenden z u m H a n g e n d e n t r i t t eine ausgezeichnete zonale Abfolge auf, u n d zwar Hangendes:

Liegendes:

G e b ä n d e r t e massive Baryt-Sphalent-(Galenit)-Erze; tuffogene Sedimente; massive Sphalerit-Galenit-(Pyrit-) E r z e ; g e b ä n d e r t e massive P y r i t - S p h a l e r i t - E r z c ; g e b ä n d e r t e massive P y r i t - C h a l k o p y r i t - E r z e ; eingesprengte Pyrit-Vererzung.

Die Gesetzmäßigkeiten der E r z v e r t c i l u n g ähneln sehr d e m gleichfalls g u t u n t e r s u c h t e n T y p R a m m e i s b e r g . Da die Vcrerzungsfolge v o l l k o m m e n jener in epigenetischen Ganglagers t ä t t e n polymetallischer F o r m a t i o n e n entspricht, wird angezeigt, d a ß bei den Erzausscheidungen aus Lösungen m a g m a t i schen U r s p r u n g s offensichtlich weltweit generelle Gesetzmäßigkeiten a u f t r e t e n . Zinnlagerstätte

Renison

Obwohl schon 1890 e n t d e c k t , b e g a n n eine intensivere P r o d u k tion erst 1962. Bis 1975 w u r d e n ca. 28000 t Zinn gewonnen. Die jährliche P r o d u k t i o n b e t r ä g t gegenwärtig 4000 t Sn. D a m i t z ä h l t Renison zu den g r ö ß t e n Z i n n b e t r i e b e n der E r d e mit berg-

Die ersten beiden E r z t y p e n h a b e n die g r ö ß t e B e d e u t u n g . Die V e r d r ä n g u n g s k ö r p e r b e s t e h e n zu 70 bis 9 0 % aus Sulfiden m i t eingesprengtem Quarz, K a s s i t e r i t u n d Fluorit. V e r b r e i t e t e s Sulfid ist P y r r h o t i n ; es folgen P y r i t (meist d u r c h U m w a n d l u n g aus P y r r h o t i n e n t s t a n d e n ) , A r s e n o p y r i t , weniger C h a l k o p y r i t , S t a n n i n , Sphalerit u n d Galenit. N a h e z u das gesamte Zinn ist im Kassiterit, der eine d u r c h schnittliche K o r n g r ö ß e v o n 70 (im aufweist, k o n z e n t r i e r t . Alle B o e b a c h t u n g e n d e u t e n d a r a u f h i n , d a ß das Sulfid-Kassiteriterz d u r c h V e r d r ä n g u n g des Dolomits bei E i n w i r k u n g der auf B r u c h störungen zirkulierenden Lösungen e n t s t a n d e n ist. Bei d e n E r z t y p e n (2) u n d (3) h a n d e l t es sich offensichtlich u m Umlager u n g e n . Die erzbildenden L ö s u n g e n werden auf R e s t l ö s u n g e n eines in der N ä h e gelegenen G r a n i t s (vom Pine Hill) z u r ü c k g e f ü h r t , der a u c h in der Tiefe d u r c h eine B o h r u n g bei ca. 1000 m nachgewiesen ist. Gegenwärtig sind die k a s s i t e r i t f ü h r e n d e n Erze bis 400 m T e u f e b e r g m ä n n i s c h erschlossen. Es wird e r w a r t e t , d a ß die V e r e r z u n g bis 1000 m a n h ä l t . Die gegenwärtig nachgewiesenen R e s e r v e n b e t r a g e n 16 Mill. t. Dies b e d e u t e t eine L e b e n s d a u e r v o n ca. 30 J a h r e n . Das K o n z e n t r a t wird in S y d n e y v e r h ü t t e t u n d ü b e r den Tin Council v e r k a u f t . Kupferlagerstätte

Mount

Lyell

Die L a g e r s t ä t t e b e f i n d e t sich n a h e Queenstown. Sie w u r d e d u r c h den g o l d f ü h r e n d e n Eisernen H u t 1883 e n t d e c k t . Die Grube ist seit 1896 u n u n t e r b r o c h e n in Betrieb. Bis j e t z t w u r d e n n a h e z u 82 Mill. t Erz m i t 1 , 1 5 % Cu, 8 p p m Ag u n d 0,4 p p m A u gew o n n e n . Die gegenwärtige P r o d u k t i o n b e t r ä g t 2,3 Mill. t pro J a h r bei einem d u r c h s c h n i t t l i c h e n Gehalt v o n 1 , 2 4 % Cu. D a s Erzfeld b e f i n d e t sich i n m i t t e n der k a m b r i s c h e n M o u n t R e a d - V u l k a n i t e , die hier aus — einem zentralen Gürtel m i t s a u r e n L a v e n ( h a u p t s ä c h l i c h Quarzkeratophyrc); — lateral a u f t r e t e n d e n Ä q u i v a l e n t e n m i t P y r o k l a s t i t e n sowie — T u f f e n der T y n d a l l g r u p p e bestehen. Die V u l k a n i t e bilden ein A n t i k l i n o r i u m , welches N — S s t r e i c h t (West Coast R a n g e - A n t i k l i n o r i u m ) . Die V u l k a n i t e des G r u b e n gebiets sind s t a r k u m g e w a n d e l t ; sie b e s t e h e n aus Quarz, Serizit, Chlorit sowie K a r b o n a t e n (Siderit, Kalzit), Magnetit, H ä m a t i t , P y r o p h y l l i t , u n t e r g e o r d n e t akzessorischen A p a t i t , F l u o r i t , Zirkon. Die U m w a n d l u n g s p r o d u k t e reichen v o n i n t e n s i v e r Silifizierung bis zu reinen Quarz-Serizit- u n d Quarz-Serizit-ChloritAssoziationen, gewöhnlich m i t K a r b o n a t e n . Reliktische Q u a r z u n d A l b i t p h ä n o k r i s t e n t r e t e n in den n i c h t so intensiv v e r ä n d e r t e n Zonen auf. Die v e r b r e i t e t s t e n Sulfide sind P y r i t , C h a l k o p y r i t u n d B o r n i t . U n t e r g e o r d n e t k o m m e n zahlreiche K u p f e r z e m e n t a t i o n s m i n e r a l e vor. Die Erze sind in einer Reihe v o n linsenförmigen K ö r p e r n lokalisiert, wovon der b e d e u t e n d s t e (Prinz Lyell) m i t 400 m streichender, f a s t 700 m fallender E r s t r e c k u n g u n d einer Mächtigkeit zwischen 50 u n d 180 m eine a u ß e r o r d e n t l i c h große Ausd e h n u n g aufweist. Die E r z k ö r p e r liegen e t w a „ k o n k o r d a n t " in den vulkanischen Serien; allerdings g e h t die Mineralisation, vor allem wegen spateren U m b i l d u n g e n a u c h in vielen Fällen ü b e r lithologische Grenzen hinaus. Die E r z m i n e r a l e t r e t e n in E r z k ö r p e r n in unterschiedlichen F o r m e n a u f : meist eingesprengt, häufig derb, in m a n c h c n Fällen g e b ä n d e r t . C h a l k o p y r i t ist f a s t stets in kleinen T r ü m e r n zu finden. Einige E r z k ö r p e r f ü h r e n reichlich Bornit. D o r t erreicht K u p f e r durchschnittliche Gehalte v o n 5 , 5 % . A n d e r e Linsen f ü h r e n derben P y r i t m i t Gehalten u m 8 5 % . Es t r e t e n a u c h h ä m a t i t b a r y t - f ü h r e n d e E r z k ö r p e r auf.

Zeitschrat für angewandte Geologie, Bd. 28 ( 1 9 7 7 ) , lieft 12 •

632 SW

Jttbitz u. a. / X X V . IGC in Sydney II NE

weg ein hohes Niveau. In einigen Betrieben wird gleislos , gefördert. Der E i t r a n s p o r t erfolgt von untertage über spiralförmig angelegte Streckensysteme auf Tracks von vor Ort bis zur Aufbereitung. Die wenig effektive Förderung in Hunten mit Zugbetrieb und über Schächte wird bewußt vermieden und dadurch die diesem System innewohnende Störanfälligkeit ausgeschaltet.

C. Schlußbemerkungen

Abb. 14. Profil durch den Prinz Lyell-Erzkörpcr der Kupferlagerstätte Mt. Lyell (aus Exo. Guide 31 AC, Sydney 1970) Der Prince Lyell-Erzkörper, der über eine Teufe von nahezu 700 m durch Bohrungen nachgewiesen ist, besitzt bei einer im Prinzip Imsenartigen Form einen zonalen Aufbau. Die zentrale Zone mit einer Mächtigkeit zwischen 50 bis 75 m führt CuGehalte zwischeii 1,0 bis 1,7%, die Randzonen (auf beiden Seiten etwa je 30—50 m) solche zwischen 0,4 bis 1 % (Abb. 14.) Die Vererzung wird genetisch dem Mt. Read-Vulkanismus zugeordnet. Es wird angenommen, daß die Erze teils exhalativ gebildet wurden, teils durch Hydrothermen. Das mittel- bis spätkambrische Alter sowohl des Vulkanismus als auch der Vererzung wird als sicher angenommen. Schlußfolgerungen In Westtasmanien existieren Lagerstätten, die unterschiedlichen genetischen Typen zugeordnet sind: 1. Epigenetische sulfidführende Zimilagerstätten, vermutlich gebunden an Granitoide (Mt. Bischoff, Renison). 2. Epigenetische kupferführende, massive Sulfidlagerstätten, die genetisch an Vulkanite gebunden sind (Mt. Lyell). 3. Stratiforme Lagerstätten, vermutlich genetisch mit basischem Geosynklinalvulkanismus verbunden: a) Magnetit (Savage River), b) Eisensulfide mit Zinn (Cleveland), c) Buntmetallsulfide ohne Zinn (Rosebery). 4. Stratiforme W-Lagerstätten, die in der Kontaktaureole von Granodioriten auftreten (King Island). Einige der Lagerstätten haben Äquivalente im europäischen Raum, so Savage River — oxydische Eisenerze vom Lahn-DillTyp, Rosebery — sulfidische Erze vom Lahn-Dill-Typ; andere sind nur mit erheblichen Schwierigkeiten einem bestimmten metallogenetischen Typ, der in Europa auftritt, zuzuordnen. Offensichtlich zeigt sich, daß ein großer Teil der früher als epigenetisch-metasomatisch eingestuften Lagerstätten ihre Entstehung in Wirklichkeit syngenetischen, vermutlich exhalativsedimentären Prozessen zu verdanken haben. D. h., die Bedeutung der stratiformen Erzanreicherung nimmt mehr und mehr zu. Diese Erkenntnis resultiert nicht nur aus Beobachtungen und Diskussionen im Verlauf der Exkursion selbst, sondern auch aus dem im Verlauf des Kongresses behandelten Schwerpunkten. Es scheint, daß auch ein Teil der stratiformen sulfid-kassiteritführenden Lagerstätten in Tasmanien ihren Zinninhalt syngenetischen Prozessen verdankt, wenngleich auch einige Autoren, relativ unmotiviert, nach wie vor die Zinnführung aus Graniten der weiteren Nachbarschaft ableiten. Unter diesem Aspekt ist den stratiformen Erzanreicherungen des Grundgebirges der DDR prinzipiell und insbesondere in bezug auf ihren Zinninhalt weiterhin gebührende Aufmerksamkeit zu schenken. Die technologischen Ausrüstungen der Gruben besitzen durch-

Der Kongreß war inhaltlich und organisatorisch von den Veranstaltern gut vorbereitet worden. Sowohl die Fachexkursionen als auch die Sektionen und Symposien besaßen ein hohes fachliches Niveau. Von besonderer Bedeutung für den Besuch der Vortragsveranstaltungen war, daß die Vortragsräume in der Universität Sydney nahe beieinander lagen und ohne zeitlichen Verzug ein Wechsel von Sektion zu Sektion vorgenommen werden konnte. Leider werden die im Verlauf des X X V . IGC gehaltenen Vorträge nicht zusammengefaßt publiziert. Eine eventuelle Veröffentlichung obliegt den einzelnen internationalen Assoziationen und hängt u. a. mit davon ab, ob diese über entsprechende Zeitschriften verfügen bzw. Einfluß auf diese haben. Auf alle Fälle wird es im Gegensatz zu den vergangenen Kongressen keine geschlossene mehrbändige IGC-1976-Veröffentlichung geben. Die Gastgeber verwiesen auf die hohen Druckkosten. Es ist außerordentlich bedauerlich, daß für den Geologen heute und auch in ferner Zukunft nicht ohne größeren Aufwand ablesbar sein wird, wie der Stand der Kenntnisse international auf den einzelnen geowissenschaftlichen Disziplinen 1976 ausgesehen hatte. Zusammenfassend ist feszustellen, daß sich international der Trend zunehmender interdisziplinärer Forschung und zunehmender großregionaler Interpretation weiterhin verstärkt hat. Entsprechend erweitert sich auch ständig die Wechselwirkung der internationalen wissenschaftlichen Organisationen [IUGS, IUGG, IAVCEI, IC 6] untereinander. Dies bedeutet natürlich nicht, daß nicht weiterhin Grundlagen- und angewandte Forschung auf speziellen Gebieten oder in lokalen Bereichen erfolgen. Im Gegenteil: Intensivere Durchdringung konkreter Erscheinungen und fundiertere Verallgemeinerungen nach thematischen und regionalen Aspekten gehen konform. Bei der Organisierung von Forschungsthemen sollte diese Erkenntnis, die letztlich nach einer Steigerung der Effektivität zielt, bewußt angewandt werden. In die Tat umgesetzt heißt dies: weitere Verstärkung und Verbesserung der Kooperation zwischen den bezüglich ihrer Aufgaben unterschiedlichen geowissenschaftlichen Betrieben im nationalen Rahmen sowie weitere Verstärkung und Verbesserung der Kooperation zwischen gleichartigen geowissenschaf tlichen Betrieben im internationalen Rahmen. Aus den äquivalenten geologisch-ökonomischen Aufgaben und Zielen innerhalb der sozialistischen Staatengemeinschaft resultieren daher die Notwendigkeit und das Bedürfnis für eine weitere Intensivierung der Kooperation mit den sozialistischen Staaten. Vom X X V . IGC gingen und gehen wieder wesentliche Impulse in bezug auf die weitere Entwicklung der theoretischen Grundlagen der Geologischen Wissenschaften als Basis und Vorlauf für die Lagerstättensuche aus. Die Entwicklungsländer beteiligen sich mehr und mehr an den internationalen Programmen. E s wird durch Korrelierung und Standardisierung zunehmend versucht, geologische Ergebnisse allseitiger nutzbar zu machen. Die australischen Gastgeber haben bei der Organisierung des Kongresses sowie bei der sehr erfolgreichen Präsentation der geologischen und metallogenetischen Verhältnisse ihres Landes viel Mühe aufgewendet. Ihnen gebührt dafür unser bester Dank!

Literaturhinwciso (Auswahl) Ks werden liier nur die wichtigsten Materialien des X X V . IGC (einschließlich der Publikationen, die dem Kongreß gewidmet wurden) sowie einige Sekundärinformationen, die über den X X V . Kongreß berichten, zusammengefaßt. Abelson, Pii. H . : X X V International Geological Congress in Sydney. Status enhanced by global tectonics. — Geotimes, 21, 11, IB—19, Fall Church, VA 197(5, Washington 197G. Campbell, K . S. W. (Edit.): Gondwana Geology. Papers presented at the Third Gondwana Symposium, Canberra, Australia, 1973. Austral. Nation. Univ. Press. 705 S., Canberra 1875. Cochkan, W.: X X V t h International Geological Congress in Sydney. A random sample. - Geotimes, 21, 11, 2 0 - 2 2 , Falls Church, VA 1970, Washington 1970.

WASSERMANN

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 633

U. a. / Eine bedeutende Erdöl-Erdgasprovinz

COLEMAN, J. P.; PAOKHAM, G. H.: The Melanesian Borderlands and IndiaPacific Plates' Boundary. — Earth — Sei. Rev., 12, 197 — 233, Amsterdam 1970. DELANY, F.: Commission for the Geological Map of the World (C.G.M.W.), Meetings 1976, XXV, I.G.C., Syndey. - C.M.G.W. - Bull., 2», 31-102, Paris 1977. GIAESSNER, M. F.: The Geosciences in Australia. — Earth-Sci. Rev., Special Issue. 12, 2/3, 346 S., Amsterdam 1976. VAN DER HEIDE, S.: International Geological Congress (25th Session, Sydney, Australia, 1 0 - 2 5 t h August 1976). - Geol. Newsletter, 1979, 3, 229-236, Haarlem (Netherlands) 1976. JUBITZ,K .-B. (Edit.): Materialien zum tektonischen Bau von Europa, M. 1: 6 Mill. - Veröff. Zentral.-Inst. Pliys. Erde Akad. Wiss. DDR, 47, Berlin 1976. — 25. Internationaler Geologischer Kongreß (IGC). — Spektrum, 8, 1, Akademie-Verlag, Berlin 1977. KRÜGER,P.: Der Beitrag der deutschen Wissenschaftler zur geographischgeologischen Erschließung des Pazifikraumes in der ersten Hälfte des 19. Jahrhundert. - Z. Geol. Wiss., 7, 7, 1097-1107, Berlin 1976. KRYLOV, I. N.: Na geologiceskom Kongresse v Australii. — Priroda, 1977, 0, 5 8 - 0 7 , Moskau 1977 (rU9S.). LAUTERBACH, R. (Edit.): XXV. Internationaler Geologischer Kongreß — Sydney 1970. - Z. geol. Wiss., 7, 7, 949-1107, Berlin 1976. MOKELVEY, V. Fi.; HOOVER, L.: XXVth International Geological Congress in Sydney. A thousand papers, dozens of field trips. — Geotimes, 21,11,23 — 25, Falls Church VA 1976. MOKELVEY, V. E.; HOOVER, L.: XXVth Internationl Geological Congress in Sydney. International Union interchanges Chinas. — Geotimes, 21,11, 25 to 27, Falls Church VA 1970.

NOAKES, L. C. (Edit.): BMR Journal of Australian Geology and Geophysics. - 1,1, 1 - 8 1 , Austral. Governement Publ. Serv., Canberra A.C.T. 1970.

PALFREYMAN, W . D . ; D ADDARIO, G. W . ; SWOBODA, R . A . ; BOITITUDE, J. M . ;

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the

Amadeus Basin, Central Australia. — Bull. Bureau Mineral Resources, Geology and Geophysics. 100, 222 S., Canberra A.C.T. 1970. WELLS, A. T. (Edit.): 25th International Geological Congress — Excursion Guide No. 48A. Geology of the late Proterozoic-Palaeozoic Amadeus Basin. — Bureau of Mineral Resources. 48 S., 17 Anlagen, Canberra A.C.T. 1976. Anonymus: Scientific maps and atlases. Catalogue 1976. — UNESCO Press, 44 S., Paris 1976. Autorenkollektiv: 25th International Geological Congress. Abstracts (Vol. 1: Precambrian Geology, Petrology, Tectonics and Structural Geology, Mineral Deposits, Fossil Fuels, Recent Advances in Biostratigraphy etc., Palaeontology; S. 1 — 334, Vol. 2: Marine Geology, Geophysics, Geochemistry, Hydrology, Quarternary Geology, Engineering Geology, Mineralogy, Planetology, Geological Information and Mathematical Geology, Geological Education, Additional Papers; S. 335-602. Vol. 3: Symposien 102.1 bis 117.2; S. 663-936). - Union Offset Com. Pty. Lmtd., 936 S., Canberra A.C.T. 1970. — Gravity Map of Australia, 1:5 Mill. — Zusammengestellt und gedruckt im Bereich Geophysik.

Der europäische Norden der UdSSR - eine neue und bedeutende Erdöl-Erdgasprovinz WASSERMANN,

B. J . ;

SABRODOZKI,

N. T.;

TSCHURILOW,

Der Nordosten dos europäischen Teils der UdSSR, der das Petschorabecken im Bereich der ASSR der Komi und im Nationallcreis der Nenzen des Archangelsker Verwaltungsbezirks umfaßt, wurde unter der Bezeichnung Timan-Petschora-ErdölErdgas-Provinz bekannt. Natürliche Grenzen sind die Erhebungen des Timan im SW und die Ausläufer des Nord- und Polarurals sowie das Gebiet des Pai-Choj im NE und E. Ihrem tektonischcn Unterbau entsprechend, liegt die Provinz teils auf dem nordöstlichen Teil der Russischen Tafel, teils im Bereich der nördlichen Vorural-Pai-Choj-Senke (Abb. 1). Das F u n d a m e n t der Provinz besteht im Gegensatz zu dem aus Graniten und Gneisen aufgebauten, archaisch bis karelisch konsolidiertem Fundament der weiter südwestlich gelegenen Gebiete der Russischen Tafel aus einer riphäischen bis wendischen Folge stark dislozierter und metamorpher Schiefer, die an vielen Stellen von sauren und basischen Intrusionen durchsetzt sind. Das jüngere Alter des Fundaments im Vergleich zu anderen Teilen der Russischen Tafel bedingte eine erhöhte Mobilität des Territoriums während des gesamten Paläozoikums ebenso wie während des Meso- und Känozoikums und führte zur Bildung von Wällen und kuppeiförmigen Aufwölbungen, die in der horizontalen wie vertikalen Erstreckung riesenhafte Ausmaße besitzen und mit weitgespannten Senken abwechseln. Das Überwiegen einer langzeitigen und kontinuierlichen Seukungstendenz der Provinz führte zur verhältnismäßig vollständigen Ablagerung der gesamten paläozoischen, mesozoischen und känozoischen Schichtenfolgen, die vorwiegend aus klastischen und karbonatischen Sedimenten bestehen. Ihre Gesamtmächtigkeit erreichen sie im Bereich der Russischen Tafel östlich der Timanerhebungen 3000 bis.6000 m und in den tiefer abgesenkten Teilen der Vorural-Pai-Choj-Senke 10000 bis 15000 m. Der größte Teil der Sedimente vom Silurs bis zum Unterperm wurde unter marinen Bedingungen mit reduzierendem Milieu abgelagert. Dieser Umstand wirkte sich begünstigend auf die Erdöl- und Erdgasbildung aus. Bei der Umwandlung der in den mächtigen marinen Sedimenten enthaltenen organischen Substanzen wurde eine gewaltige Menge an Kohlenwasserstoffen gebildet, aus der sich die große Perspcktivität der TimanPetschora-Provinz ableitet. Die Epoche der kontinuierlichen Absenkung wurde periodisch durch den kurzzeitigen Aufstieg einzelner großer Blöcke des Fundaments unterbrochen. Hiermit sind lokale Erosionen, Winkeldiskordanzen und stratigraphische Lücken verbunden. Davon ausgehend, lassen sich im Profil verschiedene tektonische Aus: Geol. Nefti i Gasa, 20, 1 8 - 2 4 , Moskau 1976. Ü b e r s . : L . FROHSE, B e r l i n .

L. D.;

SCHKBKMETA,

O. O.;

LESCHTSCHENKO,

W. E., UdSSR

Stockwerke aushalten, die sich hinsichtlich ihrer Strukturpläne beträchtlich unterscheiden. Die Herausbildung großer Areale mit Erdöl-Erdgas-Akkumulationen sowie die Bildung großer und vielschichtiger Kohlenwasserstofflagcrstätten wurden durch die große Mächtigkeit der Ablagerungen, durch das Auftreten von terrigenen und karbonatischeu Speichern im Wechsel mit regional vcrfolgbaren sowie lokal auftretenden impermeablen sulfatisch-tonigen und toniglcarbonatischen Gesteinspaketen und -schichten, aber auch durch das Vorhandensein von Wällen und Aufwölbungen mit großen Amplituden begünstigt, die sich über hunderte von Kilometern verfolgen lassen. Sowohl die Rekonstruktion der geologischen Entwicklung des Gebiets als auch die Suche von Erdöl- und Erdgaslagerstätten wird durch das Auftreten von Diskordanzflächen und beträchtlichen Mächtigkeitsschwankungen, Störungen mit großen Amplituden und Überschiebungen besonders im Übergang zum Westabhang des Urals, die relativ großen Teufen der produktiven Schichten sowie die Vielfalt und den komplizierten Charakter der Speicher erschwert (KREMS u. a. 1974).

Die Erdölerkundung auf dem Territorium der Provinz wurde in den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts begonnen und in begrenzt e m Umfang kontinuierlich fortgesetzt. Systematische und zielstrebige Untersuchungen begannen jedoch erst unter der Sowjetmacht. Während der e r s t e n U n t e r s u c h u n g s e t a p p e (1929 bis 1958) wurden einige Erdöl- und Erdgaslagerstätten v o n geringerer Bedeutung im Vorland des Nordostabhangs des Timans (Tschibju, Sed-Ijol, Woi-Wosh, Nibel, Nishnaja Omra u. a.) erkundet. Dazu gehört auch die große Schweröllagerstätte v o n Jarega, auf deren Basis die Erdöl-Erdgas-Industrie der ASSR der Komi entsteht. Jedoch schränkten die geringen Ausmaße und der komplizierte Aufschluß dieser Lagerstätte lange Zeit die Möglichkeiten einer Weiterentwicklung der Erdöl-ErdgasIndustrie ein. So wurden 1959 nur insgesamt 0,76 • 10 6 t Erdöl und 1,06 • 10 9 m 3 Erdgas gefördert. Das waren 0,5 bzw. 3 % der Gesamtförderung v o n Erdöl und Erdgas in der U d S S R (Abb. 2).

WASSERMANN

Zeitschritt für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 633

U. a. / Eine bedeutende Erdöl-Erdgasprovinz

COLEMAN, J. P.; PAOKHAM, G. H.: The Melanesian Borderlands and IndiaPacific Plates' Boundary. — Earth — Sei. Rev., 12, 197 — 233, Amsterdam 1970. DELANY, F.: Commission for the Geological Map of the World (C.G.M.W.), Meetings 1976, XXV, I.G.C., Syndey. - C.M.G.W. - Bull., 2», 31-102, Paris 1977. GIAESSNER, M. F.: The Geosciences in Australia. — Earth-Sci. Rev., Special Issue. 12, 2/3, 346 S., Amsterdam 1976. VAN DER HEIDE, S.: International Geological Congress (25th Session, Sydney, Australia, 1 0 - 2 5 t h August 1976). - Geol. Newsletter, 1979, 3, 229-236, Haarlem (Netherlands) 1976. JUBITZ,K .-B. (Edit.): Materialien zum tektonischen Bau von Europa, M. 1: 6 Mill. - Veröff. Zentral.-Inst. Pliys. Erde Akad. Wiss. DDR, 47, Berlin 1976. — 25. Internationaler Geologischer Kongreß (IGC). — Spektrum, 8, 1, Akademie-Verlag, Berlin 1977. KRÜGER,P.: Der Beitrag der deutschen Wissenschaftler zur geographischgeologischen Erschließung des Pazifikraumes in der ersten Hälfte des 19. Jahrhundert. - Z. Geol. Wiss., 7, 7, 1097-1107, Berlin 1976. KRYLOV, I. N.: Na geologiceskom Kongresse v Australii. — Priroda, 1977, 0, 5 8 - 0 7 , Moskau 1977 (rU9S.). LAUTERBACH, R. (Edit.): XXV. Internationaler Geologischer Kongreß — Sydney 1970. - Z. geol. Wiss., 7, 7, 949-1107, Berlin 1976. MOKELVEY, V. Fi.; HOOVER, L.: XXVth International Geological Congress in Sydney. A thousand papers, dozens of field trips. — Geotimes, 21,11,23 — 25, Falls Church VA 1976. MOKELVEY, V. E.; HOOVER, L.: XXVth Internationl Geological Congress in Sydney. International Union interchanges Chinas. — Geotimes, 21,11, 25 to 27, Falls Church VA 1970.

NOAKES, L. C. (Edit.): BMR Journal of Australian Geology and Geophysics. - 1,1, 1 - 8 1 , Austral. Governement Publ. Serv., Canberra A.C.T. 1970.

PALFREYMAN, W . D . ; D ADDARIO, G. W . ; SWOBODA, R . A . ; BOITITUDE, J. M . ;

LAMBERTS, I. T. (Edit.): Geology of Australia, 1:2.5 Mill. — Canberra A.C.T. 1976. RUTLAND, R. W. R.: Orogenic evolution of Australia. — Earth-Sci. Rev., 12, 161-196, Amsterdam 1976. SWOBODA, R. A.: Tectonic Map of Australia and New Guinea, 1:5 Mill. - Geol. Soc. Austral., Canberra 1971. VEEVERS, J. J.; MOELHINNY, M. W.: The Separation of Australia from other Continents. - Earth-Sci. Rev., 12, 139-159, Amsterdam 1970. WELLS, A . T . ; FORMAN, D . J . ; RANFORD, L . C.; COOK, P . J . : G e o l o g y of

the

Amadeus Basin, Central Australia. — Bull. Bureau Mineral Resources, Geology and Geophysics. 100, 222 S., Canberra A.C.T. 1970. WELLS, A. T. (Edit.): 25th International Geological Congress — Excursion Guide No. 48A. Geology of the late Proterozoic-Palaeozoic Amadeus Basin. — Bureau of Mineral Resources. 48 S., 17 Anlagen, Canberra A.C.T. 1976. Anonymus: Scientific maps and atlases. Catalogue 1976. — UNESCO Press, 44 S., Paris 1976. Autorenkollektiv: 25th International Geological Congress. Abstracts (Vol. 1: Precambrian Geology, Petrology, Tectonics and Structural Geology, Mineral Deposits, Fossil Fuels, Recent Advances in Biostratigraphy etc., Palaeontology; S. 1 — 334, Vol. 2: Marine Geology, Geophysics, Geochemistry, Hydrology, Quarternary Geology, Engineering Geology, Mineralogy, Planetology, Geological Information and Mathematical Geology, Geological Education, Additional Papers; S. 335-602. Vol. 3: Symposien 102.1 bis 117.2; S. 663-936). - Union Offset Com. Pty. Lmtd., 936 S., Canberra A.C.T. 1970. — Gravity Map of Australia, 1:5 Mill. — Zusammengestellt und gedruckt im Bereich Geophysik.

Der europäische Norden der UdSSR - eine neue und bedeutende Erdöl-Erdgasprovinz WASSERMANN,

B. J . ;

SABRODOZKI,

N. T.;

TSCHURILOW,

Der Nordosten dos europäischen Teils der UdSSR, der das Petschorabecken im Bereich der ASSR der Komi und im Nationallcreis der Nenzen des Archangelsker Verwaltungsbezirks umfaßt, wurde unter der Bezeichnung Timan-Petschora-ErdölErdgas-Provinz bekannt. Natürliche Grenzen sind die Erhebungen des Timan im SW und die Ausläufer des Nord- und Polarurals sowie das Gebiet des Pai-Choj im NE und E. Ihrem tektonischcn Unterbau entsprechend, liegt die Provinz teils auf dem nordöstlichen Teil der Russischen Tafel, teils im Bereich der nördlichen Vorural-Pai-Choj-Senke (Abb. 1). Das F u n d a m e n t der Provinz besteht im Gegensatz zu dem aus Graniten und Gneisen aufgebauten, archaisch bis karelisch konsolidiertem Fundament der weiter südwestlich gelegenen Gebiete der Russischen Tafel aus einer riphäischen bis wendischen Folge stark dislozierter und metamorpher Schiefer, die an vielen Stellen von sauren und basischen Intrusionen durchsetzt sind. Das jüngere Alter des Fundaments im Vergleich zu anderen Teilen der Russischen Tafel bedingte eine erhöhte Mobilität des Territoriums während des gesamten Paläozoikums ebenso wie während des Meso- und Känozoikums und führte zur Bildung von Wällen und kuppeiförmigen Aufwölbungen, die in der horizontalen wie vertikalen Erstreckung riesenhafte Ausmaße besitzen und mit weitgespannten Senken abwechseln. Das Überwiegen einer langzeitigen und kontinuierlichen Seukungstendenz der Provinz führte zur verhältnismäßig vollständigen Ablagerung der gesamten paläozoischen, mesozoischen und känozoischen Schichtenfolgen, die vorwiegend aus klastischen und karbonatischen Sedimenten bestehen. Ihre Gesamtmächtigkeit erreichen sie im Bereich der Russischen Tafel östlich der Timanerhebungen 3000 bis.6000 m und in den tiefer abgesenkten Teilen der Vorural-Pai-Choj-Senke 10000 bis 15000 m. Der größte Teil der Sedimente vom Silurs bis zum Unterperm wurde unter marinen Bedingungen mit reduzierendem Milieu abgelagert. Dieser Umstand wirkte sich begünstigend auf die Erdöl- und Erdgasbildung aus. Bei der Umwandlung der in den mächtigen marinen Sedimenten enthaltenen organischen Substanzen wurde eine gewaltige Menge an Kohlenwasserstoffen gebildet, aus der sich die große Perspcktivität der TimanPetschora-Provinz ableitet. Die Epoche der kontinuierlichen Absenkung wurde periodisch durch den kurzzeitigen Aufstieg einzelner großer Blöcke des Fundaments unterbrochen. Hiermit sind lokale Erosionen, Winkeldiskordanzen und stratigraphische Lücken verbunden. Davon ausgehend, lassen sich im Profil verschiedene tektonische Aus: Geol. Nefti i Gasa, 20, 1 8 - 2 4 , Moskau 1976. Ü b e r s . : L . FROHSE, B e r l i n .

L. D.;

SCHKBKMETA,

O. O.;

LESCHTSCHENKO,

W. E., UdSSR

Stockwerke aushalten, die sich hinsichtlich ihrer Strukturpläne beträchtlich unterscheiden. Die Herausbildung großer Areale mit Erdöl-Erdgas-Akkumulationen sowie die Bildung großer und vielschichtiger Kohlenwasserstofflagcrstätten wurden durch die große Mächtigkeit der Ablagerungen, durch das Auftreten von terrigenen und karbonatischeu Speichern im Wechsel mit regional vcrfolgbaren sowie lokal auftretenden impermeablen sulfatisch-tonigen und toniglcarbonatischen Gesteinspaketen und -schichten, aber auch durch das Vorhandensein von Wällen und Aufwölbungen mit großen Amplituden begünstigt, die sich über hunderte von Kilometern verfolgen lassen. Sowohl die Rekonstruktion der geologischen Entwicklung des Gebiets als auch die Suche von Erdöl- und Erdgaslagerstätten wird durch das Auftreten von Diskordanzflächen und beträchtlichen Mächtigkeitsschwankungen, Störungen mit großen Amplituden und Überschiebungen besonders im Übergang zum Westabhang des Urals, die relativ großen Teufen der produktiven Schichten sowie die Vielfalt und den komplizierten Charakter der Speicher erschwert (KREMS u. a. 1974).

Die Erdölerkundung auf dem Territorium der Provinz wurde in den siebziger Jahren des vorigen Jahrhunderts begonnen und in begrenzt e m Umfang kontinuierlich fortgesetzt. Systematische und zielstrebige Untersuchungen begannen jedoch erst unter der Sowjetmacht. Während der e r s t e n U n t e r s u c h u n g s e t a p p e (1929 bis 1958) wurden einige Erdöl- und Erdgaslagerstätten v o n geringerer Bedeutung im Vorland des Nordostabhangs des Timans (Tschibju, Sed-Ijol, Woi-Wosh, Nibel, Nishnaja Omra u. a.) erkundet. Dazu gehört auch die große Schweröllagerstätte v o n Jarega, auf deren Basis die Erdöl-Erdgas-Industrie der ASSR der Komi entsteht. Jedoch schränkten die geringen Ausmaße und der komplizierte Aufschluß dieser Lagerstätte lange Zeit die Möglichkeiten einer Weiterentwicklung der Erdöl-ErdgasIndustrie ein. So wurden 1959 nur insgesamt 0,76 • 10 6 t Erdöl und 1,06 • 10 9 m 3 Erdgas gefördert. Das waren 0,5 bzw. 3 % der Gesamtförderung v o n Erdöl und Erdgas in der U d S S R (Abb. 2).

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W A S S E R M A N N U. a .

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Eine bedeutende Erdöl-Erdgasprovinz

Abb. 1. Übersichtskarte der Timan-Petschora-Provinz Grenzen von: 1 — Großeinheiten; 2 — tektonischen Elementen 1. Ordnung; 3 — tektonischen Elementen 2. Ordnung, Lagerstätten; 4 — Erdöllagerstätten; 5 — Erdgaslagerstätten (das Vorhandensein von Kondensat wird durch * angezeigt); 0 — Erdöl-Erdgaslagerstätten; 7 — nachgewiesene lokale Hochlagen. Tektonische Elemente: A — Antiklise des Timan; B — Uralantiklinorium; C — Pai-Choj-Antiklinorium; I — IshmaPetschora-Becken; I I — Petschora-Koshwa-Megawall; I I I — Denissowkabecken; l i l a — "Wall von Schapkina-Jurjacha; I l l b ~ Lajawall; IV — Kolwamegawall; V — Chorejwerbecken; VI — Sorokinwall; VII — Morejusenke; VIII — Oberes Petschorabecken; I X — Bolschesynjabecken; X — Grjada Tschernyschewa; X I — Kosju-B.ogawaja-Becken; X I I — Grjada Tschernowa, X I I I — Korotsichabecken Lagerstätten und lokale Hochlagen: 1 — Tschibju; 2 — Jarega; 3 - Sed-Ijol; 4 - Woi-Wosh; 5 - Nibel; 6 - NishnjajaOmra; 7 - Paschna; 8 - Dsher; 9 - West-Tebuk; 10 - PetschoraKoshwa; 11 — Kyrtajol; 12 — Aranez; 13 — Perebor; 14 — Chudojol; 15 - Jugid; 16 - West-Sopljas; 17 - Wutkyl; 18 — Kumsha; 19 — Wasilkow; 20 — Wanjewis; 21 — Schapkina; 22 — Süd-Schapkina; 23 — Werchnie Grubeschor; 24 — Lajawosh; 25 — Komandirsehor; 20 — Mischwan; 27 — Chyltschuju; 28 — Jareju; 29 — Nord-Charjagin; 30 — Charjagin; 31 - Wosej; 32 - Ussa; 33 - Mittel-Makaricha; 34 - Saljuka; 35 — Petschorogorodsk

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I m V e r l a u f d e r z w e i t e n E t a p p e (1959—1972) wurden auf der Grundlage umfassender geophysikalischer Arbeiten sowie von Stütz-, Parameter- und Suchbohrungen eine Reihe von Erdöl- und Gaskondensatlagerstätten gefunden und in Förderung genommen. Sie erlaubten die E i n s c h ä t z u n g der Provinz als eine der hochperspektiven des gesamten L a n d e s für die Errichtung einer E r d ö l - E r d g a s - I n d u s t r i e (KREMS U. a. 1973). Im J a h r e 1959 wurde im Zentralteil des Ishma-Petschora-Beckens, 70 k m östlich von Uchta, die hochproduktive E r d ö l l a g e r s t ä t t e W e s t - T e b u k aufgeschlossen, deren schnelle E r k u n d u n g und Inproduktionsn a h m e (1962) eine E r h ö h u n g der Erdölförderung in der A S S R der K o m i u m das Dreifache gegenüber 1959 innerhalb eines kurzen Zeitraums ermöglichte. Mit dem Auf-

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1975

Abb. 2. Die Entwicklung der Förderung von Erdöl, Kondensat und Erdgas in der A S S R der Komi 1 — Erdöl, Kondensat und Erdgas zusammen; 2 — Erdöl und Kondensat; 3 — Erdgas; 4 — Erdöl

schluß von West-Tebuk und in den Folgejahren der Lagers t ä t t e n Dsher, P a s c h n a und weiteren wurde die skeptische Einstellung zur E r d ö l - E r d g a s - H ö f f i g k e i t des europäischen Nordsostens, überwunden. Die Analyse der geologischen Daten ermöglichte kurzfristig eine bedeutend höhere Einschätzung der prognostischen Erdöl- und E r d g a s v o r r ä t e der gesamten Timan-Petschora-Provinz. Eine besonders große B e d e u t u n g h a t t e der Aufschluß der sehr großen Gask o n d e n s a t l a g e r s t ä t t e W u k t y l und der E r d ö l l a g e r s t ä t t e Ussa. Die 1966 erzielten vorläufigen geologischen Ergebnisse über die großen Ausmaße der L a g e r s t ä t t e W u k t y l erlaubten es, ihren beschleunigten Aufschluß und den B a u der H a u p t g a s l e i t u n g Wuktyl-Uchta-Toshok mit einem Durchmesser von 1 2 2 0 m m vor B e s t ä t i g u n g der

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WASSERMANN U. a. / E i n e b e d e u t e n d e E r d ö l - E r d g a s p r o v i n z

Vorräte durch die Staatliche Vorratskommission ( S t V K ) der U d S S R zu beginnen. Im J a h r e 1969 wurde das E r d g a s von Wuktyl an das metallurgische Kombinat Tscherepowezk, danach auch an Betriebe in Moskau, Leningrad, Riga, Minsk sowie in andere Städte und Industriezentren geliefert. Anfang 1976 lieferte die Lagerstätte Wuktyl mehr als 85 • 10 9 m 3 Gas und 22 • 10 6 t Kondensat, das zum überwiegenden Teil in den Zentralteil der U d S S R abgegeben wurde. I n d e n J a h r e n 1967 bis 1 9 6 9 erhielt m a n A n g a b e n ü b e r die ries i g e n A u s m a ß e u n d h o h e n F ö r d e r r a t e n der E r d ö l l a g e r s t ä t t e U s s a , auf d e r e n B a s i s die S t V K g e m e i n s a m m i t d e n Ministerien f ü r Geologie u n d der E r d ö l i n d u s t r i e in der L a g e w a r , d e n B a u der E r d ö l l e i t u n g U s s a - U c h t a - J a r o s l a w l v o r B e e n d i g u n g der E r k u n d u n g u n d der B e s t ä t i g u n g der L a g e r s t ä t t e n v o r r ä t e zu beschließen. D i e W e i t e r f ü h r u n g der E r k u n d u n g der L a g e r s t ä t t e U s s a lief k o n f o r m m i t i h r e m A b b a u u n d d e m A b t e u f e n v o n P r o d u k t i o n s b o h r u n g e n . I m D e z e m b e r 1 9 7 2 w u r d e n die L a g e r s t ä t t e n v o r r ä t e v o n der S t V K b e s t ä t i g t . I m A u g u s t 1973 floß e r s t m a l s d a s E r d ö l d u r c h die L e i t u n g U s s a - U c h t a n a c h U c h t a u n d v o n d o r t in die Z e n t r a l g e b i e t e d e s L a n d e s . Mit d e m E n d e der E r k u n d u n g u n d der B e s t ä t i g u n g d e r L a g e r s t ä t t e n v o r r ä t e v o n W u k t y l u n d U s s a w a r die zweite E t a p p e der S u c h - u n d E r k u n d u n g s a r b e i t e n auf E r d ö l - u n d E r d g a s in der T i m a n - P e t s c h o r a - P r o v i n z a b g e s c h l o s s e n . In dieser P e r i o d e stellte sich e n d g ü l t i g h e r a u s , d a ß in d i e s e m G e b i e t n i c h t n u r kleinere u n d m i t t l e r e , s o n d e r n a u c h sehr große L a g e r s t ä t t e n e r s c h l o s s e n w e r d e n k ö n n e n (KREMS & WASSERMANN 1974).

Die h o h e P e r s p e k t i v i t ä t der Timan-Petschora-Provinz und besonders ihrer nördlichen Gebiete, in welchem Erdöl-, Gaskondensat- und Erdgas-Erdöllagerstätten nachgewiesen wurden, die verhältnismäßig geringe Entfernung zu den Hauptindustriezentren des Landes, aber auch die Ergebnisse der geologischen Erkundungsarbeiten der letzten J a h r e waren die Grundlage für die Verstärkung der Erkundungsarbeiten und der Entwicklung einer Erdölund Erdgas-Industrie in den nördlichen Gebieten der A S S R der Komi und dem Nationalen Kreis der Nenzen des Archangelsker Verwaltungsbezirks. E t w a ab 1974/75 begann d i e d r i t t e U n t e r s u c h u n g s etappe der Timan-Petschora-Provinz, in der eine breite Anwendung der fortschrittlichsten Methoden der Suche und Erkundung, die weitere Erhöhung der Effektivität der geologischen Untersuchungen, eine Beschleunigung der Erschließung von entdeckten Lagerstätten und ein starkes Wachstum des Umfangs der Erdöl- und ErdgasFörderung vorgesehen sind. Eine Analyse des vorhandenen geologischen und geophysikalischen Materials zeigt, daß zu den Hauptgebieten, in denen sowohl ein geplanter Zuwachs an Erdöl- und Ergasvorräten als auch eine Erhöhung der Förderung möglich sind, in erster Linie der Kolwawall, der Lajawall und der Wall von Petschora-Koshwa gehören. Hier entdeckte man bereits eine Reihe von Lagerstätten. S o k a m i m J a h r e 1 9 7 2 die E r k u n d u n g d e s K o l w a w a l l s z u m A b s c h l u ß u n d 1 9 7 3 b e g a n n der A b b a u der großen E r d ö l l a g e r s t ä t t e U s s a . I n ihrer N ä h e w u r d e m i t d e m B a u eines I n d u s t r i e k o m p l e x e s u n d der E r d ö l a r b e i t e r s t a d t U s s a b e g o n n e n . B e i d e w e r d e n die B a s i s f ü r die E r s c h l i e ß u n g aller E r d ö l l a g e r s t ä t t e n in d i e s e m G e b i e t sein. U n m i t t e l b a r n o r d w e s t l i c h der L a g e r s t ä t t e U s s a k o n n t e die große H o c h l a g e v o n W o s e j m i t einer A m p l i t u d e v o n m e h r als 5 0 0 m n a c h g e w i e s e n w e r d e n . I m P r o f i l der H o c h l a g e f ü h r e n sowohl die m i t t e l - u n d o b e r d e v o n i s c h e n A b l a g e r u n gen als a u c h die des K a r b o n s u n d P e r m s E r d ö l .

Die Vorräte der Erdöllagerstätte Wosej überschreiten an Hand des bisher vorliegenden Materials der Vorerkundung die Vorräte an Leichtöl der Lagerstätte Ussa. Der Abschluß der Erkundung der Lagerstätte ist in den nächsten Jahren zu erwarten. Seit 1975 läuft auf der Erdöllagerstätte in den mitteldevonischen Sandsteinen im S der Ilochlage Wosej die Probeförderung.

Die Reflexionsseismik wies im NW der Lagerstätte Wosej im Bereich des Kolwawalls die Strukturen Charjagin, NordCharjagin, J a r e j u und Chyltschuju nach. Diese Strukturen sollen durch Tiefbohrungen besser erkundet werden. Auf zwei von ihnen (Charjagin und J a r e j u ) sind bereits Vorkommen leichten Erdöls bekannt. Offenbar ist der Kolwawall als einheitliche Erdölakkumulationszone mit hohen Konzentrationen an Erdölvorräten anzusehen. Westlich des Kolwawalls konnten Erdöllagerstätten in den Bereichen des Lajawalls und des Walls von Schapkina-Jurjacha nachgewiesen werden. Auf der Werchnie Grubeschor-Struktur sind diese Lager an die mitteldevonischen Sandsteine gebunden; in Süd-Schapkina weisen die Karbonatablagerungen des Karbons und Unterperms eine Erdölführung auf. Gaskondensatlager mit einem Saum leichten Erdöls konnten in den Karbon- und Permablagerungen der Strukturen Schapkina, Wanejwis, Wasilkow, K u m s h a und Lajawosh festgestellt werden. Die Erdgasvorräte in den KarbonPerm-Ablagerungen überschreiten 100 • 10 9 m 3 für die Lagerstätte von Lajawosh. Sie sind durch die S t V K schon bestätigt worden. Mit der B e s t ä t i g u n g der V o r r ä t e d u r c h die S t V K wird in d e n J a h r e n 1 9 7 6 — 1 9 7 8 auf d e n L a g e r s t ä t t e n W a s i l k o w , S ü d - S e h a p k i n a , W a n e j w i s u n d K u m s h a die E r k u n d u n g a b g e s c h l o s s e n . A u s g a n g s p u n k t e f ü r die S u c h e n a c h K o h l e n w a s s e r s t o f f - G r o ß l a g e r s t a t t e n i m B e r e i c h der g e n a n n t e n W ä l l e s i n d a n e r s t e r S t e l l e die g e o p h y s i k a l i s c h n a c h g e w i e s e n e n h o c h p e r s p e k t i v e n E r h e b u n g e n M i s c h w a n u n d K o m a n d i r s h o r , die a n a l t e v e r d e c k t e H o c h l a g e n d e s F u n d a m e n t s g e b u n d e n sind u n d eine große A m p l i t u d e b e s i t z e n , sowie a n d e r e S t r u k t u r e n , auf d e n e n S u c h b o h r u n g e n gerade begonnen wurden. Die ausgewiesenen Vorräte des W a l l s v o n S c h a p k i n a - J u r j a c h a u n d d e s L a j a w a l l s e r m ö g l i c h e n es, m i t d e m A u f b a u v o n B a u - u n d B o h r b e t r i e b e n f ü r die E r s c h l i e ß u n g dieser L a g e r s t ä t t e n , die n ö r d l i c h des P o l a r k r e i s e s liegen, z u b e g i n n e n u n d d a s neue N a r j a n - M a r - E r d ö l - E r d g a s - F ö r d e r revier zu g r ü n d e n . I m B e c k e n v o n C h o r e j w e r , d a s a n den K o l w a wall anschließt, w u r d e n die e r s t e n w i r t s c h a f t l i c h e n E r d ö l z u f l ü s s e a u s u n t e r p e r m i s c h - k a r b o n i s c h e n K a l k e n auf der H o c h l a g e v o n S a l j u k a u n d a u s silurischen K a r b o n a t a b l a g e r u n g e n auf der M i t t e l - M a k a r i c h a n - S t r u k t u r e r h a l t e n . D a r a u s k a n n a u c h a u f die große P e r s p e k t i v i t ä t des a m w e n i g s t e n u n t e r s u c h t e n N o r d ostteils der T i m a n - P e t s c h o r a - P r o v i n z g e s c h l o s s e n w e r d e n .

Perspektiven Im Zeitraum von 1972 bis 1975 konnte die große Perspektivität der zentralen und südlichen Teile des PetschoraKolwa-Walls mit der Erkundung der Gas- und Erdöllagerstätten von Kyrtajol, Petschora-Koshwa und Petschoragorodsk und der Bestätigung der Vorräte durch die S t V K untermauert werden. Gleichzeitig wurde die Lagerstätte von West-Soplajas entdeckt. Die in der Nähe durch die Reflexionsseismik ausgewiesenen Antiklinalstrukturen, die noch nicht durch Tiefbohrungen erschlossen sind (NordKoshwa, J u g i d , Chudojol, Perebor, Aranez) lassen erwarten, daß hier in naher Zukunft ein neues Erdöl-Erdgas-Förderrevier entstehen wird. Die geologischen und geophysikalischen Angaben sprechen auch für die Perspektivität der nördlichen Senken des Vorural-Paj-Choj-Beckens. In diesem Gebiet wurden bisher nur zum Teil die Struktur Ober-Petschora sowie einige durch große Uberschiebungen verdeckte Strukturen des Westabhangs des Urals untersucht. E s steht außer Zweifel, daß auch in den südlichen Gebieten der Provinz, in denen sich die Mehrzahl der bisher abgebauten Lagerstätten befinden, die Möglichkeiten noch nicht ausgeschöpft sind. Dieses Gebiet enthält zweifellos eine Vielzahl von noch nicht entdeckten Erdöl- und Erdgaslagerstätten, die an Strukturen mit geringen Amplituden und an strukturelle und lithologische Fallen (darunter auch

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Riffe) gebunden sind. Zur Zeit wird v o n der TGU Uchta das projektierte Programm der Suche v o n Lagerstätten des nichtstrukturellen T y p s durchgeführt. Im Ergebnis dieser Arbeiten wird es möglich sein, das hier erreichte Niveau der Erdöl-Erdgas-Förderung zu halten. Die auf einer komplexen Analyse des geologischen und geophysikalischen Materials beruhende H ö f f i g k e i t s e i n s c h ä t z u n g zeigt, daß allein durch die schon ausgewiesenen Lagerstätten ein Zuwachs an Vorräten gewährleistet werden kann, der eine planmäßige, stufenweise Erhöhung der Erdölförderung in der Timan-Petschora-Provinz im Umfang bis zu ca. 25 • 10 6 t und eine Erdgasförderung v o n ca. 22 • 10 9 m 3 pro Jahr gestattet. Die schnelle Zunahme der erkundeten Erdöl-Erdgas-Bilanzvorräte und die durch die Praxis gerechtfertigte beschleunigte Übernahme neuer großer Lagerstätten in den Abbau gestatten ein hohes Zuwachstempo in der Förderung v o n Erdöl, Erdgas und Kondensat. Wie oben schon dargelegt, betrug 1959 die Erdölförderung in der A S S R der Komi nur 0,5%, die Erdgasförderung nur 3 % der Gesamtförderung der U d S S R . Im Jahre 1975 erhöhten sich die Anteile auf 2 , 5 % bzw. auf 7,15%. Bemerkenswert ist folgender Vergleich: Wenn in der U d S S R v o n 1959 bis 1975 die Förderung v o n Erdöl und Kondensat um das 3,33fache, die v o n Erdgas um das 6,73fache gestiegen sind, so entspricht das analog einer Steigerung der Förderung um das 14,7fache bzw. 17,5fache in der A S S R der Komi. Der schnelle Zuwachs der Förderung v o n Erdöl und Erdgas in der A S S R der Komi wurde dank einer rechtzeitigen Detailerkundung neuer großer Lagerstätten und ihrer Vorbereitung für die Förderung erreicht. So erfolgte z u m Beispiel die Vorratsbestätigung für die Erdöllagerstätte WestTebuk im Januar 1962; im August des gleichen Jahres begann auf dieser Lagerstätte die Förderung. Im März 1968 wurden die Vorräte für die Lagerstätte W u k t y l bestätigt, und schon ein halbes Jahr später konnte das Gas aus W u k t y l in den Betrieben der Stadt Uchta genutzt werden. Analoges gilt für die Lagerstätte Ussa, deren Erdölvorräte im Dezember 1972 bestätigt wurden. Ab August 1973 strömte das erste Erdöl von Ussa nach Uchta. Die beschleunigte Überführung neuer Lagerstätten in die Förderung gestattete v o n 1959 bis 1975 die E n t n a h m e v o n 76 • 10° t Erdöl und Kondensat sowie v o n 90,8 • 1 0 9 m 3 Erdgas und Erdölbegleitgas. Im Vergleich dazu wurden in der Periode v o n 1929 bis 1958 in der A S S R der Komi nur 7,25 • 10" t Erdöl und 14 • 10 9 m 3 Erdgas gefördert.

Für die Erschließung und den Abbau neuer Lagerstätten unter den Bedingungen eines rauhen Klimas, der Wegelosigkeit und der sumpfigen, morastigen Taiga wurden Autobahnen angelegt, große erdölverarbeitende Werke errichtet, Städte und Dörfer mit städtischem Charakter gebaut. Bedeutende Bauvorhaben in der ASSR der Komi und dem Nationalkreis der Nenzen sind in Verbindung mit der Erschließung neuer großer Lagerstätten im Nordteil der Timan-Petschora-Provinz verbunden.

Zusammenfassung Der Nordosten des europäischen Teils der UdSSR, der h a u p t sächlich das Petschorabecken umfaßt, besitzt nach neuesten geologischen Erkundungen reiche Erdöl- und Erdgaslagers tätten. Im Beitrag werden abrißhaft die Regionalgeologie, die geologische Grobcharakteristik einiger Kohlenwasserstofflagerstätten, Förderungsmengen sowie die auf den Lagerstätten basierende Nachfolgeindustrie vorgestellt.

PesioMe E B p o n e ß C K H ä c e u e p o - B o c T o k , OXBATHBAIOMHÄ RJIABHTIM 0 6 p a 3 0 M r i e H o p c K n i l ö a c c e ü H , e o « e p > K H T n o HOBeÄniHM r e o n o . r H i e c K H M p a 3 B e a i t a M ß o r a r a e HE$THHBIE H ra30Bue M e c T o p o m n e H t i H . B CTaTbe o Ö 3 o p H O o ö c y j K A a i o T C H p e r a o i i a j i L H a H r e o j i o THH, r e o n o r m i e c K a n x a p a n T e p n c T H K a H e K O T o p u x M e c r o p o m ß e i m i i y r j i e B O R o p o a a , AeÖHTM HeifiTH H r a 3 a KaK H 6 a 3 n p y i o m a a H a 3THX 3 a j i e n ; a x n o c J i e n y i o m a H NPOMBIMITEHHOCTB.

Summary From latest geological explorations results t h a t rich oil and gas deposits are found in the European north-east of the U.S.S.R, mainly comprising the Pechora basin. The regional geology, geological characteristic of some hydrocarbon deposits and oil and gas outputs are described in outline, and the subsequent industry based oil these deposits is discussed.

Literatur KREMS, A. J . ; WASSERMANN, B. J . : Die geologische Voraussetzungen für die Entwicklung eines Zentrums der Erdölförderindustrie im Gebiet der TimanPetschora-Provinz. — Tematitscheskij nautschno-technitscheskij obzor, W N I I O E N G ; 21 S., (1974). KREMS, A. J.; WASSERMANN, B . J . ; LESCHTSCHENRO, W . E . : D i e Entwicklungsperspektiven der Erdölindustrie in der Timan-Petschora-Provinz, im Norden des europäischen Teils der U d S S R . - H e f t . Chos., 9, 23—26, Moskau 1973. KREMS, A. J . ; WASSERMANN, B . J . ; MATWIEWSKAJA, N . D . : D i e Bildungsbedingungen und Verteilungsgesetzmäßigkeiten v o n Erdöl- und Erdgaslagern. — Verlag Nedra, 332 S., Moskau 1974.

Spektrographische Zinnbestimmung in Zinnerzen und ihren Aufbereitungsprodukten VOLKE, P., Freiberg

1. Einleitung Durch die Forderung nach verstärkter Nutzung einheimischer Rohstoffe gewinnt die Aufbereitung der Zinnerze des Erzgebirges steigende Bedeutung. Damit wachsen auch die Anforderungen an die Analytik. Es ist notwendig, rationelle Analysenmethoden zur Ermittlung des Aufbereitungseffekts einzusetzen. Hier bieten sich spektralanalytische Verfahren an. Auf Grund des geringen Zinngehalts der Erze ist die Emissionsspektrographie zur Zinnbestimmung in diesen Erzen und einem Teil ihrer Aufbereitungsprodukte geeignet. Voraussetzung für den Einsatz spektralanalytischer Verfahren ist allerdings eine weitestgehende Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 28.10. 1976.

Eliminicrung von Matrixeffekten. Dies ist besonders wichtig, da die Aufbereitung beträchtliche Matrixveränderungen zur Folge haben kann. Deshalb wurde bei dem hier beschriebenen Verfahren zur spektrograpliischen Zinnbestimmung| den Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten besondere Beachtung geschenkt.

2. Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten Das in Abb. 1 dargestellte Schema zeigt prinzipielle Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten bei spektralanalytischen Verfahren. Dabei wurden optimal gewählte Gerätepara-

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VOLKE / Zinnbestimmung in Zinnerzen

Riffe) gebunden sind. Zur Zeit wird v o n der TGU Uchta das projektierte Programm der Suche v o n Lagerstätten des nichtstrukturellen T y p s durchgeführt. Im Ergebnis dieser Arbeiten wird es möglich sein, das hier erreichte Niveau der Erdöl-Erdgas-Förderung zu halten. Die auf einer komplexen Analyse des geologischen und geophysikalischen Materials beruhende H ö f f i g k e i t s e i n s c h ä t z u n g zeigt, daß allein durch die schon ausgewiesenen Lagerstätten ein Zuwachs an Vorräten gewährleistet werden kann, der eine planmäßige, stufenweise Erhöhung der Erdölförderung in der Timan-Petschora-Provinz im Umfang bis zu ca. 25 • 10 6 t und eine Erdgasförderung v o n ca. 22 • 10 9 m 3 pro Jahr gestattet. Die schnelle Zunahme der erkundeten Erdöl-Erdgas-Bilanzvorräte und die durch die Praxis gerechtfertigte beschleunigte Übernahme neuer großer Lagerstätten in den Abbau gestatten ein hohes Zuwachstempo in der Förderung v o n Erdöl, Erdgas und Kondensat. Wie oben schon dargelegt, betrug 1959 die Erdölförderung in der A S S R der Komi nur 0,5%, die Erdgasförderung nur 3 % der Gesamtförderung der U d S S R . Im Jahre 1975 erhöhten sich die Anteile auf 2 , 5 % bzw. auf 7,15%. Bemerkenswert ist folgender Vergleich: Wenn in der U d S S R v o n 1959 bis 1975 die Förderung v o n Erdöl und Kondensat um das 3,33fache, die v o n Erdgas um das 6,73fache gestiegen sind, so entspricht das analog einer Steigerung der Förderung um das 14,7fache bzw. 17,5fache in der A S S R der Komi. Der schnelle Zuwachs der Förderung v o n Erdöl und Erdgas in der A S S R der Komi wurde dank einer rechtzeitigen Detailerkundung neuer großer Lagerstätten und ihrer Vorbereitung für die Förderung erreicht. So erfolgte z u m Beispiel die Vorratsbestätigung für die Erdöllagerstätte WestTebuk im Januar 1962; im August des gleichen Jahres begann auf dieser Lagerstätte die Förderung. Im März 1968 wurden die Vorräte für die Lagerstätte W u k t y l bestätigt, und schon ein halbes Jahr später konnte das Gas aus W u k t y l in den Betrieben der Stadt Uchta genutzt werden. Analoges gilt für die Lagerstätte Ussa, deren Erdölvorräte im Dezember 1972 bestätigt wurden. Ab August 1973 strömte das erste Erdöl von Ussa nach Uchta. Die beschleunigte Überführung neuer Lagerstätten in die Förderung gestattete v o n 1959 bis 1975 die E n t n a h m e v o n 76 • 10° t Erdöl und Kondensat sowie v o n 90,8 • 1 0 9 m 3 Erdgas und Erdölbegleitgas. Im Vergleich dazu wurden in der Periode v o n 1929 bis 1958 in der A S S R der Komi nur 7,25 • 10" t Erdöl und 14 • 10 9 m 3 Erdgas gefördert.

Für die Erschließung und den Abbau neuer Lagerstätten unter den Bedingungen eines rauhen Klimas, der Wegelosigkeit und der sumpfigen, morastigen Taiga wurden Autobahnen angelegt, große erdölverarbeitende Werke errichtet, Städte und Dörfer mit städtischem Charakter gebaut. Bedeutende Bauvorhaben in der ASSR der Komi und dem Nationalkreis der Nenzen sind in Verbindung mit der Erschließung neuer großer Lagerstätten im Nordteil der Timan-Petschora-Provinz verbunden.

Zusammenfassung Der Nordosten des europäischen Teils der UdSSR, der h a u p t sächlich das Petschorabecken umfaßt, besitzt nach neuesten geologischen Erkundungen reiche Erdöl- und Erdgaslagers tätten. Im Beitrag werden abrißhaft die Regionalgeologie, die geologische Grobcharakteristik einiger Kohlenwasserstofflagerstätten, Förderungsmengen sowie die auf den Lagerstätten basierende Nachfolgeindustrie vorgestellt.

PesioMe E B p o n e ß C K H ä c e u e p o - B o c T o k , OXBATHBAIOMHÄ RJIABHTIM 0 6 p a 3 0 M r i e H o p c K n i l ö a c c e ü H , e o « e p > K H T n o HOBeÄniHM r e o n o . r H i e c K H M p a 3 B e a i t a M ß o r a r a e HE$THHBIE H ra30Bue M e c T o p o m n e H t i H . B CTaTbe o Ö 3 o p H O o ö c y j K A a i o T C H p e r a o i i a j i L H a H r e o j i o THH, r e o n o r m i e c K a n x a p a n T e p n c T H K a H e K O T o p u x M e c r o p o m ß e i m i i y r j i e B O R o p o a a , AeÖHTM HeifiTH H r a 3 a KaK H 6 a 3 n p y i o m a a H a 3THX 3 a j i e n ; a x n o c J i e n y i o m a H NPOMBIMITEHHOCTB.

Summary From latest geological explorations results t h a t rich oil and gas deposits are found in the European north-east of the U.S.S.R, mainly comprising the Pechora basin. The regional geology, geological characteristic of some hydrocarbon deposits and oil and gas outputs are described in outline, and the subsequent industry based oil these deposits is discussed.

Literatur KREMS, A. J . ; WASSERMANN, B. J . : Die geologische Voraussetzungen für die Entwicklung eines Zentrums der Erdölförderindustrie im Gebiet der TimanPetschora-Provinz. — Tematitscheskij nautschno-technitscheskij obzor, W N I I O E N G ; 21 S., (1974). KREMS, A. J.; WASSERMANN, B . J . ; LESCHTSCHENRO, W . E . : D i e Entwicklungsperspektiven der Erdölindustrie in der Timan-Petschora-Provinz, im Norden des europäischen Teils der U d S S R . - H e f t . Chos., 9, 23—26, Moskau 1973. KREMS, A. J . ; WASSERMANN, B . J . ; MATWIEWSKAJA, N . D . : D i e Bildungsbedingungen und Verteilungsgesetzmäßigkeiten v o n Erdöl- und Erdgaslagern. — Verlag Nedra, 332 S., Moskau 1974.

Spektrographische Zinnbestimmung in Zinnerzen und ihren Aufbereitungsprodukten VOLKE, P., Freiberg

1. Einleitung Durch die Forderung nach verstärkter Nutzung einheimischer Rohstoffe gewinnt die Aufbereitung der Zinnerze des Erzgebirges steigende Bedeutung. Damit wachsen auch die Anforderungen an die Analytik. Es ist notwendig, rationelle Analysenmethoden zur Ermittlung des Aufbereitungseffekts einzusetzen. Hier bieten sich spektralanalytische Verfahren an. Auf Grund des geringen Zinngehalts der Erze ist die Emissionsspektrographie zur Zinnbestimmung in diesen Erzen und einem Teil ihrer Aufbereitungsprodukte geeignet. Voraussetzung für den Einsatz spektralanalytischer Verfahren ist allerdings eine weitestgehende Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 28.10. 1976.

Eliminicrung von Matrixeffekten. Dies ist besonders wichtig, da die Aufbereitung beträchtliche Matrixveränderungen zur Folge haben kann. Deshalb wurde bei dem hier beschriebenen Verfahren zur spektrograpliischen Zinnbestimmung| den Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten besondere Beachtung geschenkt.

2. Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten Das in Abb. 1 dargestellte Schema zeigt prinzipielle Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffekten bei spektralanalytischen Verfahren. Dabei wurden optimal gewählte Gerätepara-

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V OLKE / Z i n n b e s t i m m u n g in Zinnerzen PAWLENKO & POPOWA

(1964),

SACHARIJA u . a .

(1963)

sowie

SAWORODNOWA (1962, 1965) vor. Von diesen A u t o r e n w e r d e n die E l e m e n t e K u p f e r , K o b a l t , I n d i u m , Gold u n d G e r m a n i u m als innere S t a n d a r d s v e r w e n d e t . F ü r die Lösung der vorliegenden A u f g a b e ist K u p f e r n i c h t geeignet, d a es in den Erzen z. T. e n t h a l t e n ist u n d in einigen A u f b e r e i t u n g s p r o d u k t e n mit angereichert wird. I n d i u m u n d Gold u n t e r s c h e i d e n sich in den Ionisierungsenergien der einfachen Ionisation (5,79 eV bzw. 9,22 eV) relativ s t a r k v o m Zinn (7,33 eV). K o b a l t wird von SAWORODNOWA (1962) n i c h t e m p f o h l e n , da es chemisch d e m Zinn zu wenig ähnlich ist.

A b b . 1. Möglichkeiten z u r Beseitigung von M a t r i x e f f e k t e n bei spektralanalytischen Verfahren m e t e r bereits vorausgesetzt. So ist beispielsweise n a c h SCHRÖN (1964) eine hohe S t r o m s t ä r k e g ü n s t i g zur V e r m i n d e r u n g des M a t r i x e f f e k t s bei der Analyse silikatischer Materialien im Gleichstromdauerbogen. Bei der E i n t e i l u n g der Möglichkeiten w u r d e v o n p r a k t i s c h e n K r i terien a u s g e g a n g e n u n d p r i m ä r u n t e r t e i l t in A u s w e r t e v e r f a h r e n u n d M a ß n a h m e n bei der P r o b e v o r b e r e i t u n g , je n a c h d e m , ob die M a t r i x e r h a l t e n bleibt oder nicht. I n der Regel f ü h r t n u r eine K o m b i n a t i o n der a u f g e f ü h r t e n M e t h o d e n z u m Ziel. Bei der vorliegenden A u f g a b e s t e h t die A n w e n d u n g der Additionsm e t h o d e u n d der T r e n n v e r f a h r e n nicht z u r Diskussion, da sie den E r f o r d e r n i s s e n eines schnellen R o u t i n e v e r f a h r e n s n i c h t genügen. K o r r e k t u r v e r f a h r e n , die auf einer K e n n t n i s der Zus a m m e n s e t z u n g der M a t r i x , d. h. auf einer B e s t i m m u n g störender E l e m e n t e b e r u h e n , sind im Gegensatz zur R ö n t g e n f l u o r e s z e n z a n a l y s e bei der emissionsspektrographischen E r z a n a l y s e wenig gebräuchlich. Zu den V e r f a h r e n , bei d e n e n eine K e n n t n i s der Z u s a m m e n s e t z u n g der M a t r i x nicht erforderlich ist, zählt n e b e n der Methode des inneren S t a n d a r d s a u c h das Messen eines oder m e h r e r e r d u r c h M a t r i x s c h w a n k u n g e n b e e i n f l u ß t e r P a r a m e t e r mit a n schließender K o r r e k t u r r e c h n u n g . Hierher gehört die Messung v o n T e m p e r a t u r u n d E l e k t r o n e n d r u c k bzw. v o n R e l a t i v w e r t e n dieser G r ö ß e n i m P l a s m a , w i e sie z . B . v o n DECKER & EVE (1969), D E N N E N & SANKARAN (1963) s o w i e FRISQUE (1960) z u r

Korrek-

t u r von M a t r i x e f f e k t e n b e n u t z t wird. Ü b e r Versuche, K o r r e k t u r v e r f a h r e n bei der Z i n n b e s t i m m u n g in E r z e n einzusetzen, soll zu einem s p ä t e r e n Z e i t p u n k t bericht e t w e r d e n . I n dieser A r b e i t wird n e b e n der Auswahl o p t i m a l e r G e r ä t e p a r a m e t e r die A n w e n d u n g eines inneren S t a n d a r d s u n d eines s p e k t r o c h e m i s c h c n P u f f e r s beschrieben.

3. Experimentelles Es bestand die Aufgabe, ein universelles Routineverfaliren für die spektrograpliische Zinnbestimmung in Erzen der Lagerstätten des Erzgebirges und ihren Aufbereitungsprodukten im Konzcntrat.ionsbereieh von 0,01 bis 0,3% Zinn auszuarbeiten. Die Nachweisgrenze des hier beschriebenen Verfahrens beträgt ca. 0,003% Sn. Zu bemerken ist jedoch, daß die Aufgabenstellung ein Optimieren hinsichtlich der Nachweisbarkeit nicht erforderte. Als A n r e g u n g s g e r ä t s t e h t ein Abreißbogenerzeuger, T y p A B R 3, u n d zur A u f n a h m e der S p e k t r e n ein Q u a r z s p e k t r o g r a p h , T y p Q 24 v o m V E B Carl Zeiss J e n a , zur V e r f ü g u n g . Das Homogenisieren der A n a l y s e n s u b s t a n z e n erfolgt in einer f ü r diesen Zweck u m g e b a u t e n Schleudermühle (VOLKE 1966). Z u r Charakteris i e r u n g der M a t r i x der Erze u n d A u f b e r e i t u n g s p r o d u k t e dient ein h a l b q u a n t i t a t i v e s spektrographisches V e r f a h r e n (VOLKE 1978). Innerer Standard Zur spektrographischen

Z i n n b e s t i m m u n g in E r z e n u n d

u.a.

(1960),

KRAFT

(1962),

M U R R A Y & MARITZ

Spektrochcmischer Putfer

Bei dem vorliegenden Analysenproblem reicht die Zugabe eines inneren Standards zur Beseitigung von Matrixeffekten nicht aus. Dies zeigt sich in der unterschiedlichen Lage der Eichkurven 1 ) einiger Aufbereitungsprodukte. Deshalb wurden verschiedene Verbindungen (NaF, CaF 2 , BaF 2 und Na 2 C0 3 ) auf ihre Brauchbarkeit als spektrochemische Puffer getestet. Zu einer Ausgangssubstanz (Standardprobe Greisen ,,GnA" des Zentralen Geologischen Instituts, Berlin) wurden Hauptbestandteile der Matrices und Komponenten, deren Gehalt durch die Aufbereitung stark verändert wird (Si0 2 , A1203, Fe 2 0 3 , MgO, CaO, ZnO, As 2 0 3 ) im Überschuß zugesetzt, damit extreme Matrixveränderungen erzeugt und relative systematische Abweichungen der Sn-Konzentration, bezogen auf die Mischung mit Si0 2) ermittelt. Es zeigte sich, daß mit Natriumfluorid und Nalriumcarbonat die geringsten relativen Abweichungen auftreten. Die beste Reproduzierbarkeit wurde bei Natriumfluoridzusatz erreicht. S A W O R O D N O W A (1962, 1965) hat gezeigt, daß Natriumfluorid als Puffer für die spektrographische Zinnbestimmung geeignet, jedoch zur Stabilisierung der Verdampfungsbedingungen eine vollständige Fluoridierung der Probe erforderlich ist. Zur Ermittlung der optimalen Natriumfluoridmenge wurden die Abhängigkeiten der Schwärzungen von Zinn Sgn (303,4 nm) und Germanium Sße (303,9 nm) sowie der Schwärzungsdifferenz AS = Sgn — S(je von der Natriumfluoridkonzentration untersucht. In Abb. 2 sind diese Kurven für ein hämatitisches, quarzreiches Altenberger Erz dargestellt. Die angegebene Natriumfluoridkonzentration bezieht sich auf 100 mg Erz und konstante Standardzugabe, wobei mit Spektralkohlepulver zu 400 mg

Ge-

s t e i n e n l i e g e n A r b e i t e n v o n DOERFEL & GEYER (1964), HEOEMANN

Ein für die Zinnbestimmung geeigneter innerer Standard ist das auch von S A W O E O D N O W A (1962) verwendete Element Germanium. Zur Auswertung wird das Linienpaar Sn 303,4 nm/Ge 303,9 nm benutzt. Dieses Linienpaar bietet wegen seiner günstigen Lage im Spektrum sehr gute Auswertebedingungen. Die Ubereinstimmung der Anregungsenergien dieser Linien (4.30 eV und 4,96 eV) sowie der Ionisierungsenergien der Elemente (7,33 eV und 8,13 eV) ist befriedigend. Eine Störung der Zinnlinie durch Chrom ist bei den vorliegenden geringen Chromkonzentrationen nicht gegeben. In den wenigen Fällen der Mitanreicherung von Indium koinzidiert die Germaniumlinie mit der Indiumlinie bei 303,9 nm. Es wird dann die Linie Ge 271,0 nm ausgewertet. Durch die Anwendung von Germanium wird gegenüber dem Arbeiten ohne inneren Standard eine Verringerung der Standardabweichung um ca. 10% erreicht. Fahrspektrogramme und Streudiagramme zeigten ebenfalls, daß Germanium als innerer Standard gut zur Verminderung des Zufallsfehlers geeignet ist.

(1965),

D e n E i c h u n g e n lagen P r o b e n z u g r u n d e , deren Z i n n g e h a l t polarograpliisch u n d jodometriseli b e s t i m m t worden war.

Zeitschrift für angewandte Geologie, Bd. 28 (1977), Heft 12

638

V o l k e / Zinnbestimmung in Zinnerzen .

AS

1

j

Anoden lollgebiel

zungsdifferenzen von der NaF-Konzentration

Gesamtmischung ergänzt wurde. Weiterhin wurde zur näherungsweisen Charakterisierung der Plasmatemperatur in Abhängigkeit von der Natriumfluoridzugabe die Schwärzungsdifferenz ASj e des Eisenlinienpaars Fe II 275,5 nm/ Fe I 275,0 n m gemessen. Der Verlauf der AS- und der ASy e -Kurve (Abb. 2) zeigt, daß bei einer Natriumfluoridkonzentration von mehr als 60 mg/100 mg Probe eine Stabilisierung der Verdampfungs- und Anregungsbedingungen 1 erreicht wird. Durch den Zusatz von Natriumfluorid wird die Intensität der Zinnlinie 303,4 nm beträchtlich erhöht. Wie ein Vergleich mit Natriumcarbonat zeigt (vgl. Abb. 3), ist diese Intensitätszunahme mit steigender Puffermenge bis etwa 5 mg Natrium nur in geringem Maße auf die Fluoridierung, sondern vor allem auf den Einfluß des Natriums auf die Anregungsbedingungen zurückzuführen (Senkung der Plasmatemperatur mit steigendem Natriumzusatz). Die Sgn'Kurve bei Natriumcarbonat besitzt ein Maximum bei ca. 5 mg Na/100 mg Probe. Bei dieser Konzentration sind die Anregungsbedingungen optimal. Der weitere Anstieg der Sg„-Kurve bei Natriumfluorid deutet auf den zunehmenden Einfluß der Fluoridierung. Die Abhängigkeit der Schwärzung der Zinnlinie von der Fluoridzugabe läßt sich näherungsweise (z. B. bleiben Diffusionseffekte unberücksichtigt) aus einer Differenzkurve Sg n (NaF) — Sg n (Na 2 C0 3 ) erkennen (vgl. Abb. 3). Danach ist eine vollständige Fluorierung bei ca. 50 mg Natriumfluorid/100 mg Probe erreicht. Die Natriumfluoridzugabe bewirkt, daß sich die Verteilungsgradienten von Zinn und Germanium längs der Bogenachse (Elektrodenabstand 4 mm), in den Abb. 4 und 5 näherungsweise dargestellt durch die Schwärzungen, ein-

3


one

Kolodengl^mschid^C

Abb. 5. Schwärzungsverlauf von Sn und Ge längs der Bogenachse mit NaF-Zusatz

Zeitschriit für angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 VOLKE

/ Zinnbestimmung in Zinnerzen

zusammengepreßten Mischung in der Trägerelektrode zu suchen. Diese Abbrandstörungen lassen sich ohne zusätzlichen Aufwand durch 15 s Vorbrennen m i t einem Wechselstromabreißbogen' ebenfalls beseitigen. Fahrspektrogramme, bei denen auch die Kohlenstofflinie bei 247,9 nm ausgewertet wurde, zeigen die Gleichwertigkeit dieses Vorgehens mit den oben genannten. Während bei Abbrandstörungen die Schwärzung der Kohlenstofflinie schon nach etwa 40 s stark ansteigt, erfolgt bei Vorbrennen mit Wechselstromabreißbogen ebenso wie bei geglühter Probe und bei „grobem" Kohlepulver erst nach ca. 80 s Brenndauer der Ubergang v o m natriumgepufferten Gleichstrombogen z u m Kohlebogen. U m innerhalb gleichbleibender Anregungsbedingungen zu bleiben, wird auf Totalabbrand verzichtet und eine Belichtungszeit v o n 75 s gewählt. Durch die A n w e n d u n g des Wechselstromabreißbogens wird gegenüber dem Vorbrennen im Gleichstromdauerbogen eine Verringerung des Zufallsfehlers erreicht. Die Standardabweichung für eine Einzelmessung vermindert sich um ca. 1—2%. 4. A u s w e r t u n g Es wird leitprobenfrei gearbeitet. Die Konzentrationsberechnung erfolgt mit einem Rechnerprogramm, dessen Algorithmus auf der bei SCHRÖN& ROST (1969) beschriebenen Methode II basiert. Zur Abarbeitung des Programms steht ein Tischrechner (Calculator hp 9 8 1 0 A) zur Verfügung. Da die 10%-Filterstufen des Analysenlinienpaars (Sn 303,4 nm/Ge 303,9 nm) photometriert werden, ist eine Untergrundkorrektur nicht erforderlich. Für die Berechnung der Plattengradation werden nur Filterstufen (10% und 100%) der Germaniumlinien bei 303,9 nm benutzt. D a m i t liegen v o n Platte zu Platte etwa gleiche Schwärzungswerte vor und die Übertragbarkeit ist gut. Der Vertrauensbereich unter Vergleichsbedingungen (statistische Sicherheit 95%) für den Mittelwert aus drei Spektren beträgt ca. 10%. Der Routinebetrieb wird durch ein Kontrollanalysensystem überwacht. Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zur spektrographischcn Zinnbestimmung in Erzen und Aufbereitungsprodukten im Konzentrationsbereich von 0,01 bis 0,3% beschrieben. Nach einem Überblick über prinzipielle Möglichkeiten zur Beseitigung von Matrixeffelcten wird auf die Auswahl eines Standardelements, eines spektroehemischen Puffers und optimaler Anregungsbedingungen eingegangen. Als Standardelement dient Germanium (Analysenlinienpaar Sn 303,4 nm/Ge 303,9 nm). Eine Mischung von 200 mg Spektralkohlepulver und 80 mg Natriumfluorid, bezogen auf 100 mg Probe, wurde als geeigneter Puffer ermittelt. Die Anregung erfolgt im Gleichstromdauerbogen bei einer Stromstärke von 9 A (Trägerelektrode ist Katode). Als günstig hat sich das Vorbrennen mit Wechselstromabreißbogen erwiesen. Zur Aufnahme der Spektren dient der Quarzspektrograph Q 24. Der Vertrauensbereich für den Mittelwert aus 3 Spektren beträgt ca. 10% (Vergleichsbedingungen, statistische Sicherheit 95%). Pe3H)Me OnHCHBaeTCH cnoco6 cneKTporpa^aqecKoro onpeflejieHHH onoBa B OJIOBHHHOÜ pyne H B oßoraTHTeKBHtix npoflyKTax npii ConepjKaHHHx OT 0,01 H'O 0 , 3 % . Ilocjje oß3opa o npHHu;«-

639 IIHaJIfeHfclX B03M0/KH0CTHX y C T p a H e H H H 3$(|>eKT0B M a T e p H H CKHX nopoH ocTaHaBJiHBaeTCH Ha Bi>i6op cTaHflapraoro ajie-

MeHTa, cneKTpoxHMmeeKoro f5y$epa h oimiMajlbHHx yenoBH0 B036y>KHeHHH. CTaHflapTHiiM sjieMeHTOM cayjKHT repMAHHÖ (napHtie JIHHHH ANAJIMA Sn 303,4 H M / G e 303,9 HM). CnocoÖHHM 6y$epoM BHHCHeHa cMecb H3 200 Mr cneKTpajibHoyrooibHoro nopouiKa h 80 Mr ({»iioopHTa HaTpaa B oTHonienne k 100 Mr npo6bi. Bo36ym,neHHe irpoiicxojtHT B HenpepuBHoS a y r e nocTOHHHOro Tona n p n cmie TOna 9 A (HOCHTejibHMM 3jteKTpop;oM HBJlneTCH KaflOT). BnaronpHHTHHM yKa3ajioct npefloropeHHe c npepbiBHOü ayroK nepeMeimoro Tona. ^JIH CHHMKa cneKTpa cjiy>KHT KBapqeBoft cneKTporpa$ 24. Ilp^en Hej;eJKHOCTH BJIH cpeAHero 3HaneHHH H3 3 cneKTpoB cocTaBnneT OKOJIO 10% (ycjloBHH cpaBHHBocTH, CTaTHCTHHecKaa Hap;e>KHOCTb 9 5 % ) . Summary A method for the spectrograph^ determination of tin in ores and products of dressing is described within the concentration range of 0.01 to 0.3 per cent. After reviewing fundamental possibilities of suppressing the matrix effect the choice of a standard element, of a spectroehemical buffer and of optimum conditions of excitation is discussed. Germanium serves as a standard element (pair of analytical lines Sn 303.4 nm/Ge 303.9 nm). A mixture of 200 mg of spectral carbon powder and of 80 mg of sodium fluoride, referred to 100 mg of the sample, was determined to be a suitable buffer. The excitation in the directcurrent permanent arc took place at a current intensity of 9 A (the carrier electrode is the cathode). A preliminary burning by means of the alternating-current intermittent arc has proved to be favourable. The quartz spectrograph Q 24 was used to make spectrum recordings. The confidence area for the mean value obtained form 3 spectra is about 10 per cent (reference conditions, level of confidence 95 per cent).

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WOITKEWITSCH u. a. / Metallogenie des Präkambriums

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Bodenschätze und Metallogenie des Präkambriums WOITKISWITSCH, G. W . ; LBBEDKO, C. I., U d S S R P r ä k a m b r i s c h o Ablagerungen sind in den alten Kristallinkernen aller K o n t i n e n t e bekanntlich weit verbreitet; große Teile von ihnen sind deshalb eingehend kartiert worden. E s existiert ferner eine große Anzahl v o n g u t untersuchten kambrisehen L a g e r s t ä t t e n , die alle zur kontinentalen K r u s t e gehören. Die Metallogenie des P r ä k a m b r i u m s k a n n letztlich nur dort bearbeitet werden, wo es an die E r d o b e r f l ä c h e ausstreicht. Eine A n a l y s e seiner metallogenetischen Besonderheiten sowie eine Untersuchung der p r ä k a m b r i s c h e n F o r m a t i o n e n im T a f e l u n t e r b a u und deren Metallogenie steht jedoch noch aus. Die Tafelgebiete, deren U n t e r b a u aus präkambrischen Gesteinen bestehen, u m f a s s e n 6 4 % der Oberfläche aller Kontinente. Allerdings sind nur ca. 1 8 % von ihnen aufgeschlossen (Afrika — 3 3 % ; S ü d a m e r i k a - 2 1 , 6 % ; N o r d a m e r i k a - 2 0 , 6 % ; Australien — 1 2 , 7 % ; E u r o p a — 1 1 % und Asien — 9 % ) .

In den letzten J a h r e n ist ein merklicher Fortschritt bei der Erforschung des P r ä k a m b r i u m s zu verzeichnen, der vornehmlich mit geochemischen Methoden erzielt worden ist. Die absoluten Altersbestimmungen präkambrischer Gesteinskomplexe auf den einzelnen Kontinenten konnten verbessert, das S t u d i u m der Isotopenzusammensetzung von Elementen (besonders von P b , C, S und 0 ) einiger präkambrischer Erzformationen erweitert und auf diese Weise die Lagerstättengenese und Erzherkunft besser eingeschätzt werden. Schließlich haben die Kenntnisse über Lithologie, Geologie und Tektonik der ältesten geologischen Formationen bedeutend zugenommen, wobei auch etliche F r a g e n metallogenetischen Charakters entschieden G O R S H E W S K I & KOSEKENKO,

TWAL-

TSCHRELIDSE, BELEWZEW, TUGAKINOW, SLNIZYN,

werden

konnten.

DERRY,

HOLMS, WILSON U. a. haben in ihren Arbeiten anschaulich bewiesen, daß das P r ä k a m b r i u m der verschiedenen strukturell-faziellen Zonen reich an Bodenschätzen ist. R ä u m liche Besonderheiten in der Verteilung metallogenetischer Provinzen endogenen T y p s existieren in den Randteilen alter K r a t o n e . Diese (2600 Mill. J a h r e und mehr) finden auch hinsichtlich des Auftretens von sedimentären Lagers t ä t t e n ( K a n a d a , S ü d a f r i k a , Ostaustralien) ein b e s t i m m t e s Interesse. In einer Anzahl metallogenetischer Provinzen des P r ä k a m b r i u m s treten stratiforme Kupfer-, Blei- und Zinklagerstätten verschiedenen Alters mit vulkanogener bzw. sedimentärer (biogener) Genese auf, die später metamorph umgewandelt worden sind. Einige von ihnen gehören zum frühen P r ä k a m b r i u m (2600 bis 3 5 0 0 Mill. J a h r e ) . Größere Teile der präkambrischen Massive unterlagen nach ihrer Stabilisierung einer autonomen Aktivierung, wobei verschiedene endogene L a g e r s t ä t t e n entstanden. Solche Vorgänge sind besonders im späteren Präk a m b r i u m zu beobachten. D a s vorliegende B u c h bildet die gegenwärtig vollständigste Z u s a m m e n f a s s u n g über p r ä k a m b r i s c h e L a g e r s t ä t t e n und deren Metallogenie in der Sowjetunion. E s basiert auf internationalen Untersuchungsergebnissen auf diesem Gebiet, wobei zahlreiche T a t s a c h e n über neu entdeckte Lagers t ä t t e n auf den verschiedenen Kontinenten mitgeteilt werden und enthält auch die Ergebnisse der Autoren über das präkambrische F u n d a m e n t im S der Russischen Tafel. Die Autoren geben eine kurze metallogenetische Analyse der wichtigsten chemischen E l e m e n t e der präkambrischen V e r l a g N E D R A , 231 S., 31 T a b . , 39 A b b . , 408 Lit., Moskau 1975. R e f e r a t : W. BEYER, Schneeberg

Metallogenie: F e , Ti, Cr, Mii, Co, Ni, Cu, Pb —Zn, Au, Ag, Pt-Gruppe, Sn, W, Mo, Be, Li, T a - N b , U, T h und Seltene Erden. Dabei werden die Bildungsbesonderheiten von Erzprovinzen im P r ä k a m b r i u m in Verbindung mit der chemischen Entwicklung von Lithosphäre, A t m o s p h ä r e und H y d r o s p h ä r e dargestellt, die wichtigsten geochemischen und geologischen F a k t o r e n der Elementkonzentration behandelt und die metallogenetischen E p o c h e n des Präk a m b r i u m s auf verschiedenen Kontinenten ausgegliedert. Besonders ausführlich ist der Abschnitt „ E i s e n " , in dem u. a. die kennzeichnenden Merkmale der einzelnen Eisenerzt y p e n (Keewatin, Leptit, Kriwoi R o g , Itabirit, T a k o n i t , Eisenoolithe usw.), ihre E n t s t e h u n g und Evolution dargestellt sind. In einem einleitenden K a p i t e l weisen die Autoren darauf hin, daß die allgemeine Entwicklung von A t m o s p h ä r e , Hydrosphäre, Lithosphäre und der Lebewelt im Präk a m b r i u m die wesentlichsten Voraussetzungen für eine Metallkonzentration und Erzbildung bei den nachfolgenden m e t a m o r p h e n und ultrametamorphen Prozessen sowie bei der Bildung von Erzprovinzen waren. t Nach A u f f a s s u n g der Autoren waren die ersten sedimentären Bildungen L a t e n t e , eisenschüssige B a u x i t e , A1 2 0 3 - und Si-haltige Gesteine, die aus dem Zerfall von Basalten u. a. kontinentaler Gesteine s t a m m t e n , sowie Dolomite, K a l k steine, kohlensaure und Mn-haltige Gesteine. D a s älteste S t a d i u m der Lithogenese verlief unter den Bedingungen eines feuchten, tropischen K l i m a s und intensiver vulkanischer Tätigkeit, d. h., es überwog eine effusiv-sedimentäre Lithogenese. Nach MILOWSKI (1972) ist für die Zerlegung des B a s a l t s in die H a u p t b e s t a n d t e i l e — tonige P r o d u k t e (Montmorillonit, Kaolinit, und Hydroglimmer), K a r b o n a t e , Fe- und Mn-Hydroxidc, Salze, freie Kieselsäure und wenige andere K o m p o n e n t e n — die A u f n a h m e v o n S u b s t a n z e n aus der A t m o s p h ä r e und H y d r o s p h ä r e im U m f a n g v o n ca. 2 5 % notwendig (ca. 7 % IT 2 0, ca. 1 3 % C 0 3 und ca. 3 , 5 % HCl). In den älteren Entwicklungsstadien m i t hoher Konzentration von freier Energie, hoher Stoffdispersion, hoher Mobilität und Reaktionsfähigkeit der Substanzen usw., entstanden große Massen von Sedimentgesteinen mit zunächst nur schwacher Metallkonzentration. E r s t später erfuhren sie durch u l t r a m e t a m o r p h e Prozesse in der Tiefe eine weitere Anreicherung. Diese Gesteine waren die Urs u b s t a n z für die E n t s t e h u n g von m a g m a t o g e n e n und später sedimentären L a g e r s t ä t t e n . Die Autoren sind auch der Meinung, daß in tieferen Krustenbereichen bzw. im oberen Mantel metallangereicherte regionale Schichten gebildet wurden, die unter orogenen Bedingungen zum Metallträger geworden sind und die metallogenetische Spezialisierung von Intrusionen beeinflußten. Der überwiegende Teil von E r z l a g e r s t ä t t e n ist an die Kontinentalkruste gebunden. Geosynklinalen in ozeanischer K r u s t e sind dagegen relativ erzarm. E s ist noch zu erwähnen, daß sich während des P r ä k a m briums durch die Veränderung der thermodynamischen Bedingungen im Verlauf der Krustenentwicklung die Intensität der m e t a m o r p h e n Prozesse verringert hat. Im älteren P r ä k a m b r i u m war der geothermische Gradient

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u. a. / Metallogenie des Präkambriums

b e d e u t e n d größer als in rezenter Zeit. Nach Auffassung der A u t o r e n h ä n g t dies eventuell m i t dem radioaktiven Zerfall zusammen.

Frühes Präkambrium Die Gesteine des f r ü h e n P r ä k a m b r i u m s (2500 bis 3700 Mill. Jahre) bilden besonders in K a n a d a , Südafrika, Indien und Westaustralien große geologische Provinzen. Diese ,,Grüns t e i n " - K e r n e der K o n t i n e n t e ähneln in ihrem Chemismus der ozeanischen Kruste. Insgesamt sind in den Schichten der Epoche des f r ü h e n P r ä k a m b r i u m s nur geringe Erzv o r k o m m e n v o r h a n d e n . Auch mangelt ihnen die Vielfältigkeit. Von wirtschaftlichem Interesse sind in den gen a n n t e n Gebieten vorwiegend Eisen-, Mangan- und Golderzlagerstätten sowie in geringerem Maße Chromerz- und T i t a n e r z l a g e r s t ä t t e n in alten Anorthositen. Die Eisenerzlagerstätten sind meist bändrige Fe-führende Formationen v o m T y p Keewatin. In K a n a d a (Flin-Flon, Norande, Indian, Mountain Lake u. a.) sind auch stratiforme polymetallische L a g e r s t ä t t e n sowie solche vulkanogener Herk u n f t b e k a n n t . Die Vererzüng ist meist syngenetisch, z. B. in der Provinz K e e w a t i n / K a n a d a mit plutonischen Cu-Ni-, P b - C r - , Asbest- und Fe-Erzen in basisch-ultrabasischen Gesteinen; m i t C u - Z n - A g - A u - S u l f i d e r z e n in sauren und mittleren V u l k a n i t e n ; m i t sedimentär-exhalativen Variet ä t e n der Eisernerzformation in chemogenen Sedimenten u n d sedimentären Eisenerzen. Im Verlauf der frülipräkambrischen Granitisierung wurden radioaktive Minerale und Gold angereichert, welchc die Grundlage der u r a n - und goldführenden Konglomerate vom T y p W i t w a t e r s r a n d im mittleren P r ä k a m b r i u m bilden. Insgesamt sind mehrere T y p e n von Anofthositen festzustellen, die auf orogene Prozesse vor der Bildung der Granitgneise schließen lassen. Auch auf die Ähnlichkeit zwischen irdischen p r ä k a m b r i s c h e n Anorthositen und lanaren Anorthositen wird von den Autoren a u f m e r k s a m gemacht.

Mittleres Präkambrium I m mittleren P r ä k a m b r i u m (1700 bis 2500 Mill. Jahre) e n t s t a n d e n stabile T a f e l s t r u k t u r e n . Einige wurden sogar von einem Deckgebirge überdeckt ( R o r a i m a - F o r m a t i o n / Südamerika). An den peripheren Kratonteilen bildeten sich alte Geosynklinalen m i t entsprechenden erzführenden Formationen. Die Metallogenie ist reicher als die des f r ü h e n P r ä k a m b r i u m s , und neue genetische L a g e r s t ä t t e n t y p e n t r e t e n in Verbindung m i t den T a f e l s t r u k t u r e n auf. Die Lebenstätigkeit, die die hypergenen Prozesse und die sedimentäre Erzbildung beeinflußt, hinterließ deutlichere Spuren. Zu den typischen E r z f o r m a t i o n e n des mittleren P r ä k a m b r i u m s gehören die bändrigen Eisenquarzite, z. B. vom T y p Kriwoi Rog, Itabirite u n d Takonite sowie goldf ü h r e n d e Konglomerate. Vorkommen v o n Kupfersulfiden sind im Olekmo-Witim-Gebiet/Sibirien (Udokan-Serie) besonders charakteristisch ausgebildet. Die Ähnlichkeit der Isotopenzusammensetzung zwischen m i t t e l p r ä k a m brischen und jüngeren Kupferablagerungen weisen auf eine genetische V e r w a n d t s c h a f t sowie einen vergleichbaren Charakter u n d Maßstab der Tätigkeit von sulfatreduzierenden Bakterien bei ihrer Bildung hin. Bereits im mittleren P r ä k a m b r i u m m u ß eine reiche Lebewelt von anaeroben u n d vielleicht auch anderen Bakterien existiert haben, die sich vor allem in den k ü s t e n n a h e n Teilen der Paläobecken gebildet haben. «

641 Die E r d a t m o s p h ä r e war zweifellos an freiem Sauerstoff reicher, der die Migration der Erzelemente u n t e r hypergenen Bedingungen s t a r k stimulierte. In der Eisenerzform a t i o n lassen sich alle T y p e n geochemischer Fazies nachweisen (oxidisch, silikatisch, karbonatisch und sulfidisch). E r s t m a l s t r i t t in T r a n s v a a l auch die oolithische Eisenerzf o r m a t i o n auf. Es e n t s t a n d e n sedimentäre polymetallische L a g e r s t ä t t e n s t r a t i f o r m e n Aussehens, die m e t a m o r p h umgewandelt wurden (Australien). Das mittlere P r ä k a m b r i u m ist die Epoche einer intensiven Granitisierung von Geosynklinalserien. Auf allen p r ä k a m brischen Schilden k o m m e n in diesem Z u s a m m e n h a n g zahlreiche seltenmetallische G r a n i t p e g m a t i t e vor. E r s t m a l s werden h y d r o t h e r m a l e L a g e r s t ä t t e n gebildet; d a f ü r ist die Provinz C h u r c h i l l - A t h a b a s k a / K a n a d a ein Beispiel. Im mittleren P r ä k a m b r i u m beginnen auch die GeosynklinalTafel-Bedingungen in der Krustenentwicklung zu wirken. In den stabilsten Bereichen entstehen m i t u n t e r mächtige Intrusivkomplexe subkrustaler H e r k u n f t (Bushveld) mit bauwürdigen Erzanreicherungen. U n t e r halbtafeligen Bedingungen t r e t e n Alkaligesteine und ihre P e g m a t i t e mit einer typischen Erzmineralisation auf. Die älteren Geosynklinalserien unterlagen starken u l t r a m e t a m o r p h e n Prozessen, u n d die umgelagerten Metalle wurden in Lagers t ä t t e n endogenen Aussehens konzentriert. Das mittlere P r ä k a m b r i u m u m f a ß t mehrere orogene Zyklen u n d metallogenetische Epochen, deren T r e n n u n g infolge v o n Überlagerungen der'einzelnen Prozesse schwierig ist.

Spätes Präkambrium Im späten P r ä k a m b r i u m (570 bis 1700 Mill. Jahre) erhält die E r d k r u s t e einen komplizierten Bau, der sich auch in der endogenen und exogenen Erzgenese widerspiegelt. Alle genetischen L a g e r s t ä t t e n t y p e n des Phanerozoikums t r e t e n j e t z t auf. Es sind Tafeln und Geosynklinalen v o r h a n d e n , und die Krustendifferenzierung in kontinentale und ozeanische Segmente schreitet weiter fort. Die m e t a m o r p h e n Prozesse verlieren an Einfluß und k o m m e n n u r noch in den mobilsten Krustenbereichen vor. Die Granitoide bilden vorwiegend Batholithe. G r a n i t p e g m a t i t e und hydrot h e r m a l e L a g e r s t ä t t e n entwickeln sich vielfältig. Bei den G r a n i t p e g m a t i t e n können deutlieh Altergruppen unterschieden werden (550 bis 600 Mill. J a h r e — Sri L a n k a , Mozambique usw.; 700 bis 750 Mill. J a h r e — H a r t Range/ Zentralaustralien usw.; 800 bis 900 Mill. J a h r e — Ontario, Südostnorwegen usw.; 1000 bis 1100 Mill. J a h r e — Grenville/Kanada, Texas, Südafrika, Indien u. a.). Das W a c h s t u m der Tafeln ist m i t einigen geotektonischen Zyklen v e r b u n d e n , an die b e s t i m m t e sedimentäre und endogene Lagerstätten g e k n ü p f t sind. So e n t s t a n d e n in Afrika im Zeitraum von 1050 bis 850 Mill. J a h r e n Zinn- und Goldl a g e r s t ä t t e n ; in der Zeitepoche von 600 bis 650 Mill. J a h r e n L a g e r s t ä t t e n von K u p f e r , Kobalt und V a n a d i u m ; im Zeitr a u m von 500 bis 550 Mill. J a h r e n L a g e r s t ä t t e n von Zink, Blei, Silber u n d Zinn. Im S p ä t k a m b r i u m wurden in einzelnen stabilen Gebieten auch K a r b o n a t i t e m i t Seltenen Erden sowie Thorium gebildet. Die Genese h ä n g t mit ultrabasischem bis alkalischem Magmatismus z u s a m m e n . Die A m p l i t u d e - d e r epirogenen Bewegungen der K r u s t e n i m m t zu und demzufolge auch der K o n t r a s t des Rfeliefs. Die mechanische Denudation und Sedimentation werden beschleunigt. Dementsprechend erfolgt eine umfangreiche E n t w i c k l u n g von terrigenen Sedimenten, u n d die Mächtigkeit solcher Serien n i m m t zu. Es entstehen kontinentale

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642 A b l a g e r u n g e n m i t Kaolinit- u n d A b l a g e r u n g e n m i t Kaolinitu n d L a t e r i t v e r w i t t e r u n g s k r u s t e n . In d e n m a r i n e n Becken t r e t e n v o r w i e g e n d biogehe K a r b o n a t e a u f , w ä h r e n d sich die D o l o m i t b i l d u n g v e r r i n g e r t . I m s p ä t e n P r ä k a m b r i u m v e r s c h w i n d e t die b ä n d r i g e J a s p i l i t - E i s e n e r z f o r m a t i o n , u n d die F e - f ü h r e n d e n S e d i m e n t e b e s t e h e n m e i s t aus Sideriten u n d oolithischen H ä m a t i t Chlorit-Erzen. Unter reduzierenden Bedingungen ents t e h e n s e d i m e n t ä r e K u p f e r l a g e r s t ä t t e n , so z. B. der K u p f e r gürtel von Zentralafrika. Unter ähnlichen Voraussetzungen w e r d e n a u c h Blei, Zink u n d Silber a b g e s e t z t . S t r a t i f o r m e p o l y m e t a l l i s c h e L a g e r s t ä t t e n sind w e i t e r h i n a n z u t r e f f e n . I m s p ä t e n P r ä k a m b r i u m vervielfältigen sich die s t r u k t u r e l len, lithologischen u n d s t r a t i g r a p h i s c h e n B e d i n g u n g e n der V e r e r z u n g . Die F o r m e n der E r z k ö r p e r w e r d e n differenzierter. Sie reichen v o n S c h i c h t l a g e r n bis zu k o m p l i z i e r t e n S t o c k w e r k s l a g e r s t ä t t e n . Der E r z g a n g wird z u r h ä u f i g s t e n

F o r m der E r z k ö r p e r . Hinsichtlich der Verteilung der Lagers t ä t t e n t r i t t eine klare L i n e a r i t ä t auf. Die m e i s t e n Lagers t ä t t e n des s p ä t e n P r ä k a m b r i u m s e n t s t a n d e n in sediment ä r e n Gesteinen, die f ü r eine Migration v o n E r z l ö s u n g e n u n d f ü r m e t a s o m a t i s c h e Prozesse günstig sind. A m E n d e des s p ä t e n P r ä k a m b r i u m s ( R i p h ä i k u m ) ist also eine K o m p l i z i e r u n g der genetischen T y p e n v o n Erzlagers t ä t t e n sowie der Z u s a m m e n s e t z u n g u n d des A u f b a u s der m e t a l l o g e n e t i s c h e n P r o v i n z e n e i n g e t r e t e n . Die E r z b i l d u n g s prozesse e r f a h r e n in v e r t i k a l e r R i c h t u n g u n d in b e z u g auf die d a m i t v e r b u n d e n e Z o n a l i t ä t der E r z f e l d e r eine bedeut e n d e E n t w i c k l u n g . Das P h a n e r o z o i k u m ü b e r n i m m t schließlich die m i t Metallen a n g e r e i c h e r t e n Zonen des P r ä k a m briums. Die Autoren wollen mit ihrer Arbeit keine Vollkommenheit anstreben, aber eine bestimmte Orientierung auf die Besonderheiten der Lagerstättenverteilung im Präkambrium geben. Dieses Bemühen ist den Autoren gelungen.

Die Zonalität endogener Erzlagerstätten RUNDKWIST, D . W . ; NESHESKIJ, I. A.,

UdSSR

Die Zonalität der Vererzung ist eine der charakteristischsten Eigenschaften fast aller endogenen Erzlagerstätten und bildet daher in der Lagerstättenlehre ein zentrales wissenschaftliches Problem. Im Lagerstättenaufbau ist die Zonalität nicht weniger wichtig als der Stoffbestand und gleichfalls ein den Lagerstältcntyp bestimmendes Merkmal. Die Lagerslättenzonalität hat insbesondere eine wichtige praktische Bedeutung, die vor allem in den Möglichkeiten einer Nutzung für die Suche, Erkundung und Einschätzung von Lagerstätten, der Klärung der Lagerstättengenese sowie der Besonderheiten bei der Erzbildung und -veiteilung beruht. In den letzten Jahren erhielt in der Sowjetunion die Zonalität von Lagerstätten im Zusammenhang mit der sogenannten Konzeption über das Organisationsniveau der Stoffe, insbesondere bei der Formationslehre, einen neuen Inhalt (DRAGUKOW 1 9 6 5 , WASILJEW U. a. 1 9 7 2 ) . W e n n v o m

Organisations-

niveau der Stoffe ausgegangen wird, kann die Zonalität von veischiedenen Standpunkten betrachtet werden, wobei in vorliegender Arbeit speziell die Verteilung von chemischen Elementen in den Lagerstätten bzw. Erzformationen studiert wird. Die Zonalität als „gesetzmäßig geordnete (geregelte) Verteilung der im Lagerstättenraum liegenden Gesteine, Erze, Minerale und chemischen Elemente" (S. 3) wird als eine der wichtigsten Merkmale der Struktur von Formationen (analog dem Begriff „Mineralstruktur") angesehen und bei der Unterteilung und Systematik von Formationen, auch metasomatischer, breit angewendet. Langjährige Untersuchungen haben die Autoren zu dem Schluß geführt, daß die geochemische Zonalit ä t die wichtigsten Besonderheiten der Bildung und des Aufbaus von endogenen Lagerstätten und die genetische Verwandtschaft von Lagerstätten widerspiegeln kann. In dem zu referierenden Werk wird die Zonalität der Vererzung endogener Lagerstätten der unterschiedlichsten Erzassoziationen aus aller Welt, auch erzgebirgischer Lagerstätten, in einer inhaltsreichen und instruktiven Arbeit analysiert. Die von den Autoren mitgeteilten Ergebnisse beruhen auf einer Auswertung umfangreicher Literaturangaben aus allen Kontinenten, wobei über 500 Lagerstätten sowie eigene Studien aus verschiedenen Lagerstättengebieten der Sowjetunion berücksichtigt worden sind. Einige Aspekte der verdienstvollen Arbeit sollen hier genannt sein. Die Autoren haben zur Systematisierung der vorhandenen Daten über die Lagerstättenzonalität drei Merkmale als am typischsten ausgehalten. Das sind vor allem die Zonalitätsreihen, ihre räumliche Orientierung und schließlich ihre zeitliche Entwicklung. Verlag Nedra, 224 S., 26 Abb., 6 Taf., 248 Lit.-Ang., Leningrad 1975. Referat: W, BEYER, Schneeberg

Zonalitätsreihcn Die Zonalitätsrcihcn v o n E l e m e n t e n bleiben in vielen L a g e r s t ä t t e n a m stabilsten e r h a l t e n . Sie k ö n n e n u n t e r verschiedenen G e s i c h t s p u n k t e n b e t r a c h t e t w e r d e n . So z. B. als T e n d e n z einer V e r ä n d e r u n g der q u a n t i t a t i v e n Verhältnisse b e s t i m m t e r Minerale oder K o n z e n t r a t i o n e n v o n E l e m e n t p a a r e n ( P b / Z n — in K i e s l a g e r s t ä t t e n , Cu/Ni — in C u / N i - L a g c r s t ä t t e n usw.), a b e r a u c h als V e r ä n d e r u n g e n in der Z u s a m m e n s e t z u n g u n d den G e h a l t e n v o n E l e m e n t b e i m e n g u n g e n in einfachen V e r c r z u n g s t y p e n (Fe, Mg — C h r o m i t , Gebiet Kemirsai, Bi — Galenit, Gebiet Freiberg usw.). In d e m zu r e f e r i e r e n d e n W e r k c h a r a k t e r i s i e r e n die Z o n a l i t ä t s r e i h e n j e d o c h nicht die W e c h s e l v e r h ä l t n i s s e b e i m i s o m o r p h e n E i n b a u v o n E l e m e n t e n in die Minerale, die v o n den B e s o n d e r h e i t e n der r a u m l i c h e n Verteilung der Mineralwirte a b h ä n g i g sind, s o n d e r n die K o n z e n t r a t i o n s m a x i m a erzbildender E l e m e n t e sowie i h r e r Assoziationen v o n hoch- zu n i e d r i g t e m p e r i e r t e n P a r a g e n e s e n ; sie w e r d e n von d e n A u t o r e n als V e k t o r m i t einem ger i c h t e t e n r ä u m l i c h e n Wechsel der Mineralisation verstanden. Infolge der Vielfalt v o n E r z t y p e n u n d deren r ä u m l i c h e n u n d zeitlichen B e z i e h u n g e n k a n n keine einheitliche Reihe aller b e k a n n t e n Z o n a l i t ä t e n b e s t e h e n , s o n d e r n n u r ein S y s t e m v o n Zonalitätsreihen der E r z e l e m e n t e in d e n verschiedenen L a g e r s t ä t t e n a r t e n . In der Tabelle sind in F o r m z u s a m m e n g e f a ß t e r Z o n a l i t ä t s r e i h e n die t y p i s c h s t e n W e c h s e l v e r h ä l t n i s s e der r ä u m l i c h e n V e r b r e i t u n g v o n K o n z e n t r a t i o n s m a x i m a v o n E r z e l e m e n t e n in sieben Lagers t ä t t e n g r u p p e n m i t i h r e n U n t e r g r u p p e n gezeigt (siderophil, siderophil •— chalkophil, chalkophil, lithophil — chalkophil, lithophil, siderophil — lithophil, lithophil — siderophil — chalkophil). N a c h d e n E l c m e n t a s s o z i a t i o n e n w u r d e n d a n e b e n sieben H a u p t z o n e n a u s g e h a l t e n , wobei ein E l e m e n t f ü r m e h r e r e Zonen typisch sein k a n n . Die v i e r t e Zone bildet als polymetallische P b — Zn-Zone eine A r t von „ A c h s e " , die auf d e r weiten V e r b r e i t u n g v o n Bleiglanz-Zinkblende-Mineralisationen in verschiedenen L a g e r s t ä t t e n t y p e n b e r u h t . Die A n a l y s e d e r g e n a n n t e n

Zeitschrift tiir angewandte Geologie, Bd. 23 (1977), Heft 12 RUNDKWIST U. a. / Zonalität endogener Erzlagerstatten

642 A b l a g e r u n g e n m i t Kaolinit- u n d A b l a g e r u n g e n m i t Kaolinitu n d L a t e r i t v e r w i t t e r u n g s k r u s t e n . In d e n m a r i n e n Becken t r e t e n v o r w i e g e n d biogehe K a r b o n a t e a u f , w ä h r e n d sich die D o l o m i t b i l d u n g v e r r i n g e r t . I m s p ä t e n P r ä k a m b r i u m v e r s c h w i n d e t die b ä n d r i g e J a s p i l i t - E i s e n e r z f o r m a t i o n , u n d die F e - f ü h r e n d e n S e d i m e n t e b e s t e h e n m e i s t aus Sideriten u n d oolithischen H ä m a t i t Chlorit-Erzen. Unter reduzierenden Bedingungen ents t e h e n s e d i m e n t ä r e K u p f e r l a g e r s t ä t t e n , so z. B. der K u p f e r gürtel von Zentralafrika. Unter ähnlichen Voraussetzungen w e r d e n a u c h Blei, Zink u n d Silber a b g e s e t z t . S t r a t i f o r m e p o l y m e t a l l i s c h e L a g e r s t ä t t e n sind w e i t e r h i n a n z u t r e f f e n . I m s p ä t e n P r ä k a m b r i u m vervielfältigen sich die s t r u k t u r e l len, lithologischen u n d s t r a t i g r a p h i s c h e n B e d i n g u n g e n der V e r e r z u n g . Die F o r m e n der E r z k ö r p e r w e r d e n differenzierter. Sie reichen v o n S c h i c h t l a g e r n bis zu k o m p l i z i e r t e n S t o c k w e r k s l a g e r s t ä t t e n . Der E r z g a n g wird z u r h ä u f i g s t e n

F o r m der E r z k ö r p e r . Hinsichtlich der Verteilung der Lagers t ä t t e n t r i t t eine klare L i n e a r i t ä t auf. Die m e i s t e n Lagers t ä t t e n des s p ä t e n P r ä k a m b r i u m s e n t s t a n d e n in sediment ä r e n Gesteinen, die f ü r eine Migration v o n E r z l ö s u n g e n u n d f ü r m e t a s o m a t i s c h e Prozesse günstig sind. A m E n d e des s p ä t e n P r ä k a m b r i u m s ( R i p h ä i k u m ) ist also eine K o m p l i z i e r u n g der genetischen T y p e n v o n Erzlagers t ä t t e n sowie der Z u s a m m e n s e t z u n g u n d des A u f b a u s der m e t a l l o g e n e t i s c h e n P r o v i n z e n e i n g e t r e t e n . Die E r z b i l d u n g s prozesse e r f a h r e n in v e r t i k a l e r R i c h t u n g u n d in b e z u g auf die d a m i t v e r b u n d e n e Z o n a l i t ä t der E r z f e l d e r eine bedeut e n d e E n t w i c k l u n g . Das P h a n e r o z o i k u m ü b e r n i m m t schließlich die m i t Metallen a n g e r e i c h e r t e n Zonen des P r ä k a m briums. Die Autoren wollen mit ihrer Arbeit keine Vollkommenheit anstreben, aber eine bestimmte Orientierung auf die Besonderheiten der Lagerstättenverteilung im Präkambrium geben. Dieses Bemühen ist den Autoren gelungen.

Die Zonalität endogener Erzlagerstätten RUNDKWIST, D . W . ; NESHESKIJ, I. A.,

UdSSR

Die Zonalität der Vererzung ist eine der charakteristischsten Eigenschaften fast aller endogenen Erzlagerstätten und bildet daher in der Lagerstättenlehre ein zentrales wissenschaftliches Problem. Im Lagerstättenaufbau ist die Zonalität nicht weniger wichtig als der Stoffbestand und gleichfalls ein den Lagerstältcntyp bestimmendes Merkmal. Die Lagerslättenzonalität hat insbesondere eine wichtige praktische Bedeutung, die vor allem in den Möglichkeiten einer Nutzung für die Suche, Erkundung und Einschätzung von Lagerstätten, der Klärung der Lagerstättengenese sowie der Besonderheiten bei der Erzbildung und -veiteilung beruht. In den letzten Jahren erhielt in der Sowjetunion die Zonalität von Lagerstätten im Zusammenhang mit der sogenannten Konzeption über das Organisationsniveau der Stoffe, insbesondere bei der Formationslehre, einen neuen Inhalt (DRAGUKOW 1 9 6 5 , WASILJEW U. a. 1 9 7 2 ) . W e n n v o m

Organisations-

niveau der Stoffe ausgegangen wird, kann die Zonalität von veischiedenen Standpunkten betrachtet werden, wobei in vorliegender Arbeit speziell die Verteilung von chemischen Elementen in den Lagerstätten bzw. Erzformationen studiert wird. Die Zonalität als „gesetzmäßig geordnete (geregelte) Verteilung der im Lagerstättenraum liegenden Gesteine, Erze, Minerale und chemischen Elemente" (S. 3) wird als eine der wichtigsten Merkmale der Struktur von Formationen (analog dem Begriff „Mineralstruktur") angesehen und bei der Unterteilung und Systematik von Formationen, auch metasomatischer, breit angewendet. Langjährige Untersuchungen haben die Autoren zu dem Schluß geführt, daß die geochemische Zonalit ä t die wichtigsten Besonderheiten der Bildung und des Aufbaus von endogenen Lagerstätten und die genetische Verwandtschaft von Lagerstätten widerspiegeln kann. In dem zu referierenden Werk wird die Zonalität der Vererzung endogener Lagerstätten der unterschiedlichsten Erzassoziationen aus aller Welt, auch erzgebirgischer Lagerstätten, in einer inhaltsreichen und instruktiven Arbeit analysiert. Die von den Autoren mitgeteilten Ergebnisse beruhen auf einer Auswertung umfangreicher Literaturangaben aus allen Kontinenten, wobei über 500 Lagerstätten sowie eigene Studien aus verschiedenen Lagerstättengebieten der Sowjetunion berücksichtigt worden sind. Einige Aspekte der verdienstvollen Arbeit sollen hier genannt sein. Die Autoren haben zur Systematisierung der vorhandenen Daten über die Lagerstättenzonalität drei Merkmale als am typischsten ausgehalten. Das sind vor allem die Zonalitätsreihen, ihre räumliche Orientierung und schließlich ihre zeitliche Entwicklung. Verlag Nedra, 224 S., 26 Abb., 6 Taf., 248 Lit.-Ang., Leningrad 1975. Referat: W, BEYER, Schneeberg

Zonalitätsreihcn Die Zonalitätsrcihcn v o n E l e m e n t e n bleiben in vielen L a g e r s t ä t t e n a m stabilsten e r h a l t e n . Sie k ö n n e n u n t e r verschiedenen G e s i c h t s p u n k t e n b e t r a c h t e t w e r d e n . So z. B. als T e n d e n z einer V e r ä n d e r u n g der q u a n t i t a t i v e n Verhältnisse b e s t i m m t e r Minerale oder K o n z e n t r a t i o n e n v o n E l e m e n t p a a r e n ( P b / Z n — in K i e s l a g e r s t ä t t e n , Cu/Ni — in C u / N i - L a g c r s t ä t t e n usw.), a b e r a u c h als V e r ä n d e r u n g e n in der Z u s a m m e n s e t z u n g u n d den G e h a l t e n v o n E l e m e n t b e i m e n g u n g e n in einfachen V e r c r z u n g s t y p e n (Fe, Mg — C h r o m i t , Gebiet Kemirsai, Bi — Galenit, Gebiet Freiberg usw.). In d e m zu r e f e r i e r e n d e n W e r k c h a r a k t e r i s i e r e n die Z o n a l i t ä t s r e i h e n j e d o c h nicht die W e c h s e l v e r h ä l t n i s s e b e i m i s o m o r p h e n E i n b a u v o n E l e m e n t e n in die Minerale, die v o n den B e s o n d e r h e i t e n der r a u m l i c h e n Verteilung der Mineralwirte a b h ä n g i g sind, s o n d e r n die K o n z e n t r a t i o n s m a x i m a erzbildender E l e m e n t e sowie i h r e r Assoziationen v o n hoch- zu n i e d r i g t e m p e r i e r t e n P a r a g e n e s e n ; sie w e r d e n von d e n A u t o r e n als V e k t o r m i t einem ger i c h t e t e n r ä u m l i c h e n Wechsel der Mineralisation verstanden. Infolge der Vielfalt v o n E r z t y p e n u n d deren r ä u m l i c h e n u n d zeitlichen B e z i e h u n g e n k a n n keine einheitliche Reihe aller b e k a n n t e n Z o n a l i t ä t e n b e s t e h e n , s o n d e r n n u r ein S y s t e m v o n Zonalitätsreihen der E r z e l e m e n t e in d e n verschiedenen L a g e r s t ä t t e n a r t e n . In der Tabelle sind in F o r m z u s a m m e n g e f a ß t e r Z o n a l i t ä t s r e i h e n die t y p i s c h s t e n W e c h s e l v e r h ä l t n i s s e der r ä u m l i c h e n V e r b r e i t u n g v o n K o n z e n t r a t i o n s m a x i m a v o n E r z e l e m e n t e n in sieben Lagers t ä t t e n g r u p p e n m i t i h r e n U n t e r g r u p p e n gezeigt (siderophil, siderophil •— chalkophil, chalkophil, lithophil — chalkophil, lithophil, siderophil — lithophil, lithophil — siderophil — chalkophil). N a c h d e n E l c m e n t a s s o z i a t i o n e n w u r d e n d a n e b e n sieben H a u p t z o n e n a u s g e h a l t e n , wobei ein E l e m e n t f ü r m e h r e r e Zonen typisch sein k a n n . Die v i e r t e Zone bildet als polymetallische P b — Zn-Zone eine A r t von „ A c h s e " , die auf d e r weiten V e r b r e i t u n g v o n Bleiglanz-Zinkblende-Mineralisationen in verschiedenen L a g e r s t ä t t e n t y p e n b e r u h t . Die A n a l y s e d e r g e n a n n t e n

Zeitschrift für R u n d k w i s t

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angewandte

E r z l a g e r s t ä t t e n

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Z. angew. Geol., BepjiHH, 2 3 ( 1 9 7 7 ) , , 1 2 , CTp. 6 3 6 - 6 3 9 , 5 HJIJI., 1 5 JIHT.

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Z. angew. Geol., BepjiHH, 2 3 ( 1 9 7 7 ) 1 2 , CTp. 6 4 2 - 6 4 5

Neuerscheinungen und Literaturhimreise BEBESCHEW, I. I.

Die Lithologie der jurassischen k o h l e f ü h r e n d e n A b l a g e r u n g e n des Hissargebirges Moskau: Verlag Nauka 1976 135 S., 61 Abb., 12 Tab.. 157 Lit. (Tr. geol. Inst. An SSSR, Bd. 293)

CHOMENTOWSKIJ, W .

W.

Das Vend

In den nächsten Heften

Nowosibirsk: Verlag Nauka 1976. 268 S., 62 Abb., 15 Anl., 31 S. Lit. (Tr. Inst. Geol. i Geofis. A N SSSR, sib. Ausg., Bd. 243)

der

Zeitschrift für angewandte Geologie

GALL, J : - C .

E n v i r o n n e m e n t s sedimentaires anciens et milieux de vie Strasbourg: Inst. Giol. Univ. Louis Pasteur Strasbourg 1976. 228 S., 128 Abb. (Mem. Sei. g6ol. Univ. Strasbourg 42)

erscheinen u. a. folgende Beiträge KIRPAL, G . R . KAEMMEL, T . ; MÜLLER, E . P . ; KROSSNER, L . ; NEBEL, J . ; UNGER, H . ; UNGETHÜM, H . : Sind

H g P b 2 u n d (Hg, Pb), gebildet aus n a t ü r l i c h e n B e g l e i t k o m p o n e n t e n der E r d g a s e der Lagers t ä t t e n der A l t m a r k , Minerale? MÜCKE, M.: Rechtsvergleichende B e m e r k u n g e n zu der j ü n g s t e n Berggesetzgebung der U d S S R u n d d e m Bergrecht der D D R MACH, B . : N i v e a u u n d E n t w i c k l u n g der G e s a m t kosten f ü r das Niederbringen v o n B o h r u n g e n in A b h ä n g i g k e i t v o n der E n d t e u f e TICHOMIROW, W . W . : Zur V e r w e n d u n g ausgewählt e r E r d g a s k o m p o n e n t e n als geochemische Bezugsgrößen PUTSCHER, S . ;

BACHMANN, G . ;

KADO, H . :

Zur

Methodik der D o k u m e n t a t i o n v o n H a n g b e w c gungen HÄHNE, R . : Neue m e t h o d i s c h e A s p e k t e einer paläohydrogeologischen Analyse FRÖHLICH, K . ;

KATER, R . :

32

Si-Verlustc

bei

G r u n d w a s s e r d a t i e r u n g e n m i t n a t ü r l i c h e m 3 2 Si KÜHL, A . : M a t h e m a t i s c h e Modellierung v o n K a r bonatgesteinslagerstätten BLANKENBURG, H . - J . : Z u m S p u r e n e l e m e n t g e h a l t der Quarze im Glassand v o n H o h e n b o c k a DOERFFEL, K . ;

TAQLE, A . :

Spektrometrische

Lö-

sungsanalyse v o n polymetallischem E r z mit Hilfe des stabilisierten L i c h t b o g e n s BACHMANN, H . : Z u r Ökonomie mineralischer R o h stoffe — Ergebnisse der F o r s c h u n g an der Sektion Sozialistische B e t r i e b s w i r t s c h a f t der Berga k a d e m i e Freiberg ZIEGENHARDT, W . ;

HEINRICH, J . ;

REH, B.:

Über

Fehlereinflüsse bei der petrophysikälischen Speicher- u n d Deckgebirgsbewertung i m gek l ü f t e t e n Gestein KRETZSCHMAR, H . - J . ;

SEUME, T . :

Numerische

KAEMMEL, T . :

Die

Moskau: Verlag Nedra 1976. 207 S., 49 Abb., 10 Tab., 48 Lit.

MlNAftlK, L . ; POVONDRA, P .

Die Geochemie v o n D u r b a c h i t - K a l i g e s t e i n e n im Revier Certovo bremeno Prag: Verlag Acad. 1976. 64 S., 23 Abb., 11 Tab.

NIEMCZYCKA, T .

Gesteine des Oberen J u r a der östlichen V R Polen Warschau: Geol. Verlag 1976. 99 S., 45 Abb., 4 Tab., 6 Tat., 2 S Lit., 1 Anl. (Prace geol. Inst., 77)

OSADTSCHIJ, W . G . ; L U R E , A . J . u . a.

Geo thermische innern

Kriterien der E r d ö l - E r d g a s f ü h r u n g des

Erd-

Kiew: Verlag Nauk. Dumka 1976. 141 S., 40 Abb., 8 Tab., 133 Lit.

SCHARUDO, I . I . ; MOSKWIN, W . I .

H a u p t f a k t o r e n der Metamorphose der Kohlen des P a r t i z a n s k e r Beckens Nowosibirsk: Verlag Nauka 1976. 75 S., 21 Abb., 15 Tab., 2 S. Lit. (Tr. Inst. Geol. i Geofis. A N SSSR, sib. Ausg., B d . 204)

STANISLAWSKIJ, F . A .

Die Floren des m i t t l e r e n K e u p e r s des Donezbeckens K i e w : Verlag Nauk. Dumka 1976. 167 S., 61 Abb., 87 Taf., 5 S. Lit.

Si-

m u l a t i o n der r a d i a l s y m m e t r i c h e n G a s s t r ö m u n g a n einer B o h r u n g MAAS, I . ; W A N D , U ' ;

Die B a u x i t l a g e r s t ä t t e n K a s a c h s t a n s

Kohlen-

stoffisotopenzusammensetzung hochinkohlter organischer S u b s t a n z e n — ein K r i t e r i u m zur C h a r a k t e r i s i e r u n g ihrer P r i m ä r s u b s t a n z e n

K r y s t a l i n i k u m . B d . 12 A r b e i t e n zu P r o b l e m e n der Geologie u n d Petrologie v o n Kristal1 lingebieten Prag: Verlag Acad. 1976. 164 S., zahlr. Abb. u. Tab.

Materialien zur genetischen u n d experimentellen Mineralogie. Bd. 9 Nowosibirsk: Verlag Nauka 1976. 203 S. (Tr. Inst. Geol. i Geofis. A N SSSR, sib. Ausg., Bd. 263)

Paläontologie u n d B i o s t r a t i g r a p h i e der Mongolei Moskau: Verlag Nauka 1976. 382 S., zahlr. Abb. u. Tab. (Sowmest. sow.-mongol. paleont. Eksped., Bd. 3)

Entwicklung und tektonischer Bau des südwestlichen Rand Bereichs der Osteuropäischen Tafel Von HANS-JÜRGEN TESCHKE (Schriftenreihe für Geologische Wissenschaften, Nr. 4) 1975.151 Seiten - 44 Abbildungen - 4 Tabellen - gr. 8° Bestell-Nr. 7621760 (2170/4)

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Der Autor hat die in der deutschen und fremdsprachigen Literatur verstreuten Daten zur Paläogeographie, Paläotektonik und Stratigraphie des SW-Rands der Osteuropäischen Tafel zusammengetragen und mit den modernen Methoden der EDV aufbereitet und interpretiert. Die dadurch erzielten Ergebnisse geben völlig neue Hinweise zur Erforschung des höheren und tieferen Untergrunds der Osteuropäischen Tafel und der an sie grenzenden Norddeutsch-Polnischen Senke auf Lagerstätten flüssiger Brennstoffe (Erdöl—Erdgas) sowie auf Lagerstätten der Steine- und Erdenindustrie. Damit ist eine wichtige theoretische und methodische Grundlage zur geologischen Weitererkundung des Nordteils der DDR erarbeitet worden. Dies betrifft einmal die Lagerstättenforschung, zum anderen aber die Auswertung der Erkenntnisse von der Einheit der Raum/Zeit- sowie Stoff/Zeit-Beziehung. Diese neuen Denkwege sind nicht allein auf den Nordteil der DDR anwendbar, sondern können, sinnvoll übertragen, viele neue Beiträge zur geologischen Erkenntnis aller Teile der DDR liefern.

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AKADEMIE-VERLAG DDR -108 Berlin, Leipziger Str. 3 - 4

Tonminerale Genese, Lagerstätten, industrielle Bedeutung und Nutzung 3. Tonmineraltagung in Greifswald vom 16. bis 18. Juli 1973 Von einem Autorenkollektiv (Schriftenreihe für Geologische Wissenschaften, Nr. 5) 1976. 291 Seiten - 119 Abbildungen - 1 Tafel - 46 Tabellen - gr. 8° -

M57,-

Bestell-Nr. 7622149 (2170/5)

Die Erforschung der Tonminerale und Tonmineral-Rohstoffe hat in den letzten Jahrzehnten in aller Welt große Bedeutung erlangt und auch beachtliche Fortschritte erzielt. Dies begründet sich insbesondere darauf, daß die vielseitige Industrie der Ton-Nutzer kontinuierlich mehr und bessere Rohstoffe benötigt. Die Befriedigung der qualitativen und quantitativen Anforderungen an die Rohstoffe bedingt eine stärkere Verknüpfung von Grundlagen- und Anwendungsforschung, ein Bestreben, das aus nahezu allen Beiträgen ersichtlich ist. Die Beiträge kommen neben der DDR aus vier Ländern des sozialistischen Auslandes, so daß neben einer Information aus den eigenen Forschungsbereichen wertvolle Informationen aus benachbarten Ländern gegeben werden.

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