Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 8, Heft 5 Mai 1962 [Reprint 2021 ed.] 9783112561904, 9783112561898

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ZEITSCHRIFT FÜR A N QE WANDTE QEOLOQIE

AUS D E M

INHALT

J . Zieschang Geologisch-hydraulische B e t r a c h t u n g der Wasserdurchlässigkeit von Lockergegteinsgrundwasserleitern M. M. Ellanski

HERAUSQEQEBEN VON DER S T A A T L I C H E N Q E O L O Q I S C H E N

KOMMISSION

U N D D E R Z E N T R A L E N V O R R A T S K O M M I SS I O N DER D E U T S C H E N

DEMOKRATISCHEN

REPUBLIK

Möglichkeiten z u r Bestimmung der Permeabilität wasserführender Speichergesteine durch Bohrlochmessungen F . Stammberger Z u r sowjetischen Diskussion über die Klassifizierung der prognostischen Vorräte a n Erdöl und Erdgas G. Tischendorf, G. Dörnfeld, M. K r a f t & E . Lewien Z u r Frage der Definition und der Aufgaben geologischer Arbeiten in Abhängigkeit Tom Untersuchungsstadium II. Bolduan & G. Richter Eine neue Bemusterungsmethode f ü r Gangerzlagerstätten K . Schulze Entwicklung von Tiefbohrzement in der D D R E. Wohlmann Über die A n w e n d u n g ' n e u e r Indikatoren der Chelatometrie in der E r z - und Silikatanalyse

A K A D E M I E - VERLAQ . BERLI N

BAND 8 / H E F T MAI SEITE

O 1962

225-280

COFLEPÎKAHHE

INHALT

CONTENTS

Unser 1. Mai

H a i u üepBOMafi

Our May-Day

Geologisch-hydraulische Betracht u n g der Wasscrdurchlässigkeit von Lockergesteinsjrundwasserleitern

OueiiKa BOAonpoiiimaeMOCTH ptlXilLIX BOÄOHOCHHX cjioeB

Geological-Ilydraullc Considéra- 226 tion of the Permeability of Loose Material Aquifers

Möglichkeiten zur Bestimmung der Permeabilität wasserführender Speichergesteine durch Bohrlochmessungen

BO3MOH;HOCTII onpeHejieniiH npo-

F . STAMMBERGER

Zur sowjetischen Diskussion über die Klassifizierung der prognostischen Vorräte an Erdöl u n d Erdgas

K COBeTCKOfi ÄHCKyCCIIII K J i a c c i i -

sana-

Soviet Discussion of the Classifi- 237 cation of Prognostic Petroleum and Natural Gas Reserves

F . A . GRISCHIN

Ist der Ölabgabekoeffizient abhängig von der Dichte des Bohrnetzes? (Referiert von IC. KATT-

3aBnciiT Jin K03$$imeiiT

ne$6ypoBoft c e r a ? (Pe$epaT K . K a y -

Is the Oil Output Coefficient De- 239 pendent on the Drill Net Density? (Abstracted by K. KAU-

J . ZlESCHANG

M . M . ELLANSKI

B REOJIORO-RIIHPANJNIMECKOM OTHomenim

TeoTaaiH

TER)

OT

rycTOTH

TER)

Tep)

G . TISCHENDORF, G . DÖRNFELD, M . KRAFT & E . L E WIEN

Zur Frage der Definition und der Aufgaben geologischer Arbeiten in Abhängigkeit vom Untersuchungsstadium

K Bonpocy onpeneneHHH h 3a«ai reoJiorimecKiix paßoT B 3 a B H -

A . B . RONOW & W . E . CHAIN

Die Sedimentation im mittleren und oberen Paläozoikum in Verbindung m i t der herzynischen Etappe der tektonischen Entwicklung

CE«HMenTai(HH B cpe^iieii ii Bepx-

Vergleich der bei geochemischen Sucharbeiten auf Kupfer angewendeten analytischen Methoden (Referiert von H.

ConocTaBjieHiie aiiajmraiecKiix MeTOAOB, npuMenneMtix n p n

L . C. HÜFT, T . G . LOVERINO, H . W . LAKIN & A . T . MYEBS

Possibilities of Determining t h e 233 Permeability of Water-Bearing Reservoir Rocks by Drillhole Measurements

MMAEMOCTH BOAOHOCHHX KOJIjieiiTopoB nvTeni n a p o T a » < a

$iiKaijnH nporno3HHX coB ncijtTH H ra3a

225

CHMOCTH OT CTaRHH

BailHH

The Problem of the Definition 242 and Purposes of Geological Works as a Function of the Stage of Exploration

HCCJieHO-

Sedimentation in t h e Middle and 249 Upper Paleozoic in Connection with the Hercynian Stage of t h e Tectonic Development

HEM najieoaoe B CBH3II C rep-

qiiHcitOH a30ä TeKTOHniecK o r o pa3BHTHH

Ha

A Comparison of Analytical Me- 251 thods Used in Geochemical Prospecting for Copper (Ab-

HOBOM MeTOfle o n p o S o B a n i i s /KHJIMILIX p y f l H H X MeCTOpO/K-

New Sampling Method for Vein 253 Ore Deposits

reoxiiMiiqecKiix

noncitax

Meat (Pe$epaT T. TpacMan)

stracted

by

H.

GRASSMANN)

GRASSMANN) H . BOLDTTAN & G . RICHTER

Eine neue Bemusterungsmethode f ü r Gangerzlagerstätten

O

M . G R A D I SNIK

Jugoslawiens tiefste Bohrung (Re-

Can an r j i y ö o K a H C K B a n t i t n a IOrocJiaBHH (Pe$epaT K . KayTep)

Jugoslavia's

Hcn0Jib30BaHiie ciantHofl «po6II C OHHCTKOÜ 3a6oH B 0 3 f l y XOM B pa3BeHOHHLIX CKBaJKHn a x (PeepaT K. KayTep)

Use of Steel Shot and Air Flush- 259 ing in Reconnaissance Drillings

f e r i e r t v o n K . KAUTEE) E . A . KOSLOWSKIJ

Anwendung von Stahlschrot u n d Luftspülung in Erkundungsbohrungen (Referiert von K. KAUTER)

Heimß

(Abstracted

Deepest by

K.

Drilling 257 KATJTER)

( A b s t r a c t e d b y I C KATJTER)

K . SCHULZE

Entwicklung von Tiefbohrzement in der D D R

Pa3pa6oTna itewenTa ajih rjiy-

Development of Deep Boring 260 Cement in the German Democratic Republic

E . WOHLMANN

Über die Anwendung neuer Indikatoren der Chelatometrie in der Erz- u n d Silikatanalyse

06

HH-

New Indicators for the Chelato- 263 metric Determination Applied to the Analysis of Ores and Silicates

D . FRANKE

V. Kongreß der Association Géologique Carpato-Balkanique 1961 in der Volksrepublik R u mänien

V ciesH Association Géologique Carpato-Balkanique B 1961 r .

F i f t h Congress of the Associa- 267 tion Géologique Carpato-Balkanique 1961 in t h e People's Republic of Rumania

Zur Ausbeutung der Bodenschätze Alaskas

K 8KCNNOATAHHH none3iiLix HC-

H. REH

ßOKILX CKBaJKHH B T ^ P NCNOJIBSOBAHHII

HOBLIX

RHKaTOpOB XGJiaTOMGTpilH npil aHanii3e ciiJiHKaTOB II PYJ;

B PyMWHCKOfi H a p o R H O f i : P e c -

ny6niiKe

KonaeMbix AJIHCKH

Exploitation of the Mineral Re- 269 sources of Alasca 273-280

Besprechungen und Referate, Nachrichten und Informationen, Kurznachrichten

Redaktionsbcirat Prof. Dipl.-Berging. K. B Ü H R I G , Nordhausen R. H O H L , Halle (Saale) Leipzig -

Prof. Dr. 0 . GEHL, Schwerin — Prof. Dr. H.-L. H E C K , Schwerin — Prof. Dr.

Prof. Dr. E. KAUTZSCH, Berlin — Prof. Dr. E. LANGE, Berlin — Prof. Dr. R. L A U T E R B A C H ,

Dr. R . M E I N H O L D , Freiberg (Sa.) -

K . PIETZSCH, Freiberg (Sa.) -

Dr. G. NOSSKE, Leipzig -

Dr. H. R E H , J e n a -

Prof. Dr. 0 . O E L S N E R , Freiberg (Sa.) -

Prof. Dr. H. J . RÖSLER, Freiberg (Sa.) -

Prof. Dr.

Prof. Dr. A. W A T Z N A U E R ,

Freiberg (Sa.) — Dipl.-Gcol. E. W I E N I i O L Z , Gommern Die Z E I T S C H R I F T F Ü R A N G E W A N D T E GEOLOGIE berichtet ständig über folgende Arbeitsgebiete: Geologische

Grund-

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

ZEITSCHRIFT FÜR ANQEWANDTE QEOLOQIE

Unser

KOLLEKTIVE

CHEFREDAKTION

Dr. K. K A U T E R (Redaktionssekretär) Dr. F. S T A M M B E R G E R Dr. G. T I S C H E N D O R F Dipl.-Bergmg.-Geol. G. Z I N D L E R

B A N D 8 • MAI 1962 • H E FT 5

Mai

Wir Deutschen in der Deutschen Demokratischen Republik feiern den 1. Mai 1962 an der Seite der Sowjetunion, die den Kommunismus aufbaut, und in Freundschaft verbunden mit allen Völkern des sozialistischen Lagers. Wir feiern diesen Tag in Gemeinschaft mit allen Menschen, die für Fortschritt, soziale Gerechtigkeit und Frieden eintreten. Neben dieser allgemeingültigen Zielsetzung trägt unser 1. Mai 1962 auch wesentliche Züge, die von den Gegenwartsaufgaben des deutschen Volkes geprägt sind, wobei wir stellvertretend für das ganze deutsche Volk stehen und entschieden das Neue bewahren und vielseitig entwickeln, das Alte und Überlebte aber ein für allemal beiseite räumen. In dieser Sicht bedeutet für uns der Abschluß eines deutschen Friedensvertrages nicht allein den völkerrechtlichen Abschluß des bereits vor 17 Jahren beendeten Krieges, er rechtfertigt vielmehr auch den Friedenskampf aller Deutschen in Ost und West. Der Friedensvertrag wird dem kriegslüsternen Treiben westdeutscher Politiker ein entschiedenes „ H a l t ! " entgegensetzen und ist somit eine solide Grundlage für die Annäherung der beiden auf deutschem Boden entstandenen Staaten. Es m u ß als Ausdruck des vorbildlichen politischen Bewußtseins gewertet werden, daß unsere arbeitenden Menschen durch außerordentliche Leistungen in der Produktion die Voraussetzungen für einen solchen Friedensvertrag schaffen. Das Produktionsaufgebot aber ist nicht allein Sache der Arbeiter. In einer für alle Mitmenschen sichtbaren Form vereinen sich hier Arbeiter, Bauern und Intellektuelle zu einer gemeinsamen, friedlichen Tat, zur Verbesserung der Produktion und damit zur Verbesserung der Lebensverhältnisse. Diese Zusammengehörigkeit von Arbeitern und fortschrittlichen Intellektuellen ist wesentlich und ursächlich. Wenn bei Maifeiern in früheren Jahrzehnten vielleicht nur einzelne Wissenschaftler spontan und gefühlsmäßig auf die Seite der Arbeiter

traten, so wurde ihre Zahl mit wachsender Einsicht in die Gesetzmäßigkeiten der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft immer größer. In unserem Staat steht heute die Intelligenz überzeugt an der Seite der Arbeiterklasse. Gemeinsam kämpfend haben sie das Alte überwunden; gemeinsam bauen sie heute den Sozialismus in der Deutschen Demokratischen Republik auf; gemeinsam — m Ost und West — werden sie den das Leben gefährdenden Militarismus in Westdeutschland besiegen. Welch weiter Weg zurückgelegt ist, spiegelt sich in den Feiern zum 1. Mai wider. 1856 beschlossen erstmalig australische Arbeiter einen Tag völliger Arbeitsruhe zum Erlangen des achtstündigen Arbeitstages. 30 Jahre später, 1886, griffen die Arbeiter Amerikas diesen Gedanken auf und bestimmten den 1. Mai zum einmaligen Kampftag. 1890 wurde dieser Tag bereits von der Arbeiterschaft aller Kontinente demonstrativ gefeiert. Von diesem Zeitpunkt ab war dieser Feiertag zu einem festen Bestandteil im Leben eines jeden Volkes geworden. So wurde der 1. Mai zum Symbol der internationalen Verbundenheit aller arbeitenden Menschen, aber auch zum Prüfstein für den Kampf der Klasse und schließlich zum Wahrzeichen des Sieges in den Ländern des Sozialismus. Wir in Deutschland haben den gleichen Weg zurückgelegt. Und auch heute geht es um die Verwirklichung der alten Losungen der Arbeiterschaft: Sozialismus und Frieden. In unserem Staat sind die Grundlagen für beide geschaffen. Unsere Tätigkeit zielt darauf ab, dem ganzen deutschen Volk nicht allein den Frieden heute zu erhalten, sondern ihn für alle künftigen Zeiten zu sichern. Dann erst können sich alle jene edlen K r ä f t e der Menschen frei und tausendfältig entwickeln in dem Streben, das unsere großen Denker und Dichter in dem Wort „ H u m a n i s m u s " zusammengefaßt haben. Zu diesen erhabenen Zielen f ü h r t der Weg über unseren 1. Mai.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 5 226

ZlESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitem

Geologisch-hydraulische Betrachtung der Wasserdurdilässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern ^ JOHANNES ZIESCHANG, Berlin

(Mitteilung aus dem Zentralen Geologischen Institut, Berlin) Mit dieser Veröffentlichung begrüßt die Redaktion der Zeitschrift für angewandte Geologie die 9. J a h r e s t a g u n g der Geologischen Gesellschaft in der D D R .

Die Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinen ist definiert durch den Durchlässigkeitsbeiwert kf in der Durchflußgleichung nach D A B C Y Dabei bedeuten: Q kf I F

Q = k, • I • F

(1)

= Durchflußmenge in m 3 /s = Durchlässigkeitsbeiwert in m/s = Grundwassergefälle = Durchflußfläche in m 2

Der Durchlässigkeitsbeiwert und das Grundwassergefälle bestimmen die Durchgangs- oder Filtergeschwindigkeit. v = kf • I (2) v

= p

(3)

Danach ist der Durchlässigkeitsbeiwert die Durchgangsgeschwindigkeit, geteilt durch das Grundwassergefälle.

k

'= r

(4)

Über den Durchlässigkeitsbeiwert kf ist berechtigterweise schon sehr viel veröffentlicht worden. Daher kennt man u. a. auch die verschiedensten Verfahren zur Ermittlung und Berechnung des kf-Wertes. F A H M Y unterscheidet zwei Hauptgruppen: a) direkte Messungen a t ) Laborversuche mit gestörten und ungestörten Proben a 2 ) Feldversuche (Pumpversuche, Durchflußbeobachtungen) b) indirekte Messungen wie die Berechnung des kf-Wertes anhand von Korngrößen- oder Porengehaltsbestimmungen

Gegenwärtig kann festgestellt werden, daß der kfWert bei grundwasserwirtschaftlichen Betrachtungen immer mehr zur Anwendung gelangt. In vielen Ergebnisberichten, Gutachten oder Projekten findet man heute eine Unzahl von kf-Werten, die durch die verschiedensten Verfahren ermittelt wurden und meist kritiklos einander gegenübergestellt werden. Bei Anwendung von beispielsweise zwei verschiedenen Verfahren errechnet man für den gleichen Geländepunkt häufig zwei grundlegend verschiedene kf-Werte. Dann ist in jedem Fall zu untersuchen, ob Fehler vorliegen oder ob andere Ursachen diesen Unterschied herbeigeführt haben. Bevor jedoch untersucht wird, wo Fehler auftreten können oder inwieweit andere Ursachen eine Differenz bewirken, ist festzustellen, mit welcher Genauigkeit der kf-Wert ermittelt werden muß. Für die Benutzung von k f gibt es nämlich verschiedene Möglichkeiten, die sich dadurch unterscheiden, daß auf Grund praktischer Erfordernisse unterschiedliche Genauigkeitsansprüche erhoben werden. Es ist in der Praxis allgemein üblich, 1

) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 5. 2.1962.

Berechnungen nur bis zur geforderten Genauigkeit durchzuführen. Das gilt auch für den kf-Wert. Für die Berechnung der Höchstbelastung von Brunnen wird der kf-Wert der auszubauenden Schicht benötigt. Nach T ß U E L S E N rechnet man beim Brunnenausbau, um vorzeitige Versandung oder Verockerung zu vermeiden, mit einer Sicherheit von 100%. Da sich diese Sicherheit durch das Ausspülen des Feinkorns beim Entsanden noch wesentlich erhöht, genügt zur Bestimmung von kf im allgemeinen ein Verfahren mit Fehlermöglichkeiten bis i 50%. Das vom Verf. vorgeschlagene erweiterte empirische Verfahren nach H A Z E N (ZlESCHANG 1961) für gleichförmige sandige Lockergesteine entspricht dieser Toleranz. Eine ähnlich große oder hoch größere Toleranz kann zur Zeit noch bei der Bestimmung des Grundwasserzuflusses zu Tagebauneuaufschlüssen beobachtet werden. Dagegen ist man bei den Vorarbeiten für die Projektierung von Wasserwerken bestrebt, den ständig gewinnbaren Grundwasserdurchfluß — also die Vorräte des natürlichen Grundwasserdargebotes — recht genau zu bestimmen. Das ist im Interesse einer modernen Grundwasserwirtschaft sogar eine berechtigte Forderung. Darum gilt es, die bestehenden wirtschaftlich tragbaren Verfahren zur Bestimmung von kf auf ihre Fehlergrenzen hin zu überprüfen und die geeigneten Methoden in ihren Anwendungsbereichen zu fixieren. Bei der Ermittlung und Benutzung von kf muß grundsätzlich beachtet werden, daß dieser Wert keine Konstante ist, sondern von verschiedenen Faktoren beeinflußt wird. Zwei Faktoren sind bereits in DIN 4049 bei der Definition des Durchlässigkeitsgrundwertes kf 10°(m/s) berücksichtigt: Der Durchlässigkeitsgrundwert ist der Durchlässigkeitsbeiwert, auf destilliertes Wasser von 10 °C bezogen. Daraus ist erkennbar, daß der kf-Wert sowohl vom Chemismus als auch von der Temperatur des Grundwassers abhängig ist. In chemischer Hinsicht ist zu beachten, daß die vom Mineralgehalt abhängige Dichte des Grundwassers dessen kinematische Zähigkeit und damit den kf-Wert bei sonst gleichen Bedingungen ändert. Der Chemismus des Grundwassers spielt jedoch bei der quantitativen Untersuchung der in unseren Breiten durch Wasserwerke zu fördernden süßen Grundwässer keine Rolle und kann für die nachfolgenden Untersuchungen außer acht gelassen werden. Erst bei höheren Salzkonzentrationen wird sich der kf-Wert um wenige Prozente ändern. Einen viel größeren Einfluß übt die Temperatur des Grundwassers auf den kf-Wert aus. In dem uns interessierenden Bereich der Temperaturschwankungen von + 5°C bis + 30 °C ändert sich der kf-Wert bei einem Grad Temperaturunterschied schon um knapp 3%. Bei Bekanntgabe oder bei Anwendung von kf-Werten sollte daher stets ein Temperaturhinweis vorhanden sein. Die beste Verständigung und Vergleichsmöglichkeit ist durch die Bekanntgabe des Durchlässigkeitsgrundwertes kf 10°, im folgenden kurz k 10 genannt, gegeben.

Zeitschrift, f ü r angewandte Geologie (1962) Heft 5

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

Die Umrechnung erfolgt durch die Gleichung k10 = c • kt

(5)

Dabei b e d e u t e n : c = U m r e c h n u n g s f a k t o r (nach POISSEUILLB) c

~

1>359 i + 0,0337 • t + 0,00022 • t 2

k t = Durchlässigkeitsbeiwert, ermittelt bei t ° C temperatur (Versuchstemperatur) t = Versuchstemperatur in ° C

.g. '

K

Wasser-

Die Umrechnungsfaktoren für die a m häufigsten auftretenden T e m p e r a t u r e n können dem N o m o g r a m m A b b . 1 entnommen werden. E i n e weitere bedeutende Beeinflussung k a n n der kfWert unter sonst gleichbleibenden Bedingungen durch d a s Grundwassergefälle I erfahren. Die dabei wirksamen Gesetzmäßigkeiten sind uns bisher jedoch nur teilweise bekannt. U. a. h a t besonders SCHNEIDER die Zusammenhänge zwischen kf und I aufzudecken versucht. Wie jedoch im folgenden noch gezeigt wird, dürften die meisten der v o n SCHNEIDER (1952) angeführten THIEMPumpversuchs-kf-Werte in den mit großen Ungenauigkeiten behafteten Bereichen ermittelt worden sein. Eine eindeutige E i n s c h ä t z u n g ist nicht möglich, da Einzelheiten über die Versuchsdurchführung unbekannt sind. S o m i t k a n n festgestellt werden, daß genauere Beobachtungen der Veränderlichkeit von kf bei kleinem Grundwassergefälle etwa unterhalb von 0,01 bisher k a u m vorliegen, da dieser Gefällsbereich auch noch nicht durch L a b o r v e r s u c h e ü b e r p r ü f t worden ist (nur mit größerem A u f w a n d durchführbar). Der Gefällsbereich über 0,01 ist dagegen von verschiedenen Bearbeitern (vor allem ZUNKER, KING) durch Laborversuche überp r ü f t worden. Dabei h a t sich ergeben, daß der kf-Wert im Bereich über dem kritischen Gefälle nach ZUNKER (Abb. 2) mit zunehmendem Gefälle kleiner, im Bereich unter dem kritischen Gefälle nach ZTTNKER, wo die Durchflußgleichung nach DARCY Gültigkeit besitzt, mit zunehmendem Gefälle größer wird oder konstant bleibt. N u r SCHNEIDER spricht von einem starken Wechsel von Zu- u n d A b n a h m e des kf-Wertes zwischen einem Gefälle v o n angenähert 0,003 und 0,02 sowie von zunehmenden kf-Werten mit abnehmendem Gefälle unterh a l t v o n I = 0,003. Diese A u s s a g e n können jedoch keinesfalls als bewiesen gelten. Nach Untersuchungen des Verf. h a t es eher den Anschein, als vergrößerten sich die kf-Werte auch im Bereich unterhalb von I = 0,02 mit zunehmendem Gefälle. Bevor jedoch die Inkonstanz v o n kf in Abhängigkeit v o m Grundwassergefälle in dem f ü r die P r a x i s der Grundwassermengen-

Abb. 1. Nomogramm zur Bestimmung von c in der Gleichung (5) zur Berechnung des Durchlässigkeitsgrundwertes

227

bereehnung wichtigen Bereich, d. h. im Bereich der Gültigkeit der Durchflußgleichung nach DARCY, näher untersucht werden soll, ist es notwendig, die dazu brauchbaren Verfahren zur Berechnung v o n kf zu bestimmen. E s ist also notwendig, alle bekannten Verfahren sowohl in ihrer theoretischen Grundlage als auch in ihrer praktischen Anwendung zu analysieren. E s muß eine Untersuchung sein, die die Gesetze der Wasserbewegung und die Art des geologischen A u f b a u e s der Grundwasser-

Abb. 2. Kurve des kritischen Gelalles nacli ZTJNKER leiter gleichrangig und komplex beachtet. U m den Umf a n g einer solchen Untersuchung von vornherein zu beschränken, muß festgestellt werden, daß nur die unter natürlichen Bedingungen ablaufenden Verfahren, also dieFeldversuchsverfahren, für die Ü b e r p r ü f u n g der Inkonstanz von kf in F r a g e kommen. Alle indirekten Meßverfahren und auch die Laborversuche besitzen zur Zeit noch nicht die für diese Zwecke zu fordernde Genauigkeit im entscheidenden Gefällsbereich etwa unterhalb von 0,01. Sie können nur parallel mitgeführt werden, u m später verschiedene Verfahren untereinander in lückenlosen Reihen zu vergleichen und a b z u s t i m m e n . E r s t danach ist eine wesentliche Verbesserung der indirekten Meß- und der vereinfachten Feldverfahren durchführbar. Innerhalb der Gruppe der Feldversuchsverfahren dominieren in der P r a x i s der Lockergesteinsuntersuchung die Pumpversuchsverfahren. D a s a m meisten in der P r a x i s benutzte Pumpversuchsverfahren ist d a s Verfahren nach THIEM; es ist gegenüber dem weniger gebräuchlichen Verfahren nach SMREKER sowohl im Versuch als auch in der Auswertung weniger aufwendig. Schon aus diesem Grunde muß m a n dem Verfahren nach THIEM den Vorzug geben. Daneben gibt es zur Bestimm u n g von kf noch eine ganze Reihe von vereinfachten Pumpversuchsverfahren, die wohl einen geringeren Versuchsaufwand zeigen, dadurch aber gezwungen werden, bei der Auswertung empirische Größen oder die Reichweite R zu benutzen. Die empirischen Größen können einmal Schätzwerte sein, dann ist das Verfahren mit größeren Ungenauigkeiten behaftet, oder sie wurden aus einem aufwendigen D a u e r p u m p v e r s u c h , in den meisten Fällen nach der Methode v o n THIEM bzw. nach der Brunnengleichung, ermittelt. A u c h diese Verfahren sind mit größeren Ungenauigkeiten behaftet, wenn bei der Versuchsdurchf ü h r u n g nicht die im folgenden noch zu bezeichnenden Einschränkungen z u m Verfahren nach THIEM berücksichtigt wurden.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 5 228

ZlESCHANG / Wasserdurchlässigkeit von Lockergesteinsgrundwasserleitern

Diejenigen Verfahren, die mit der Reichweite R rechnen, sind ebenfalls mit größeren Ungenauigkeiten behaftet. Die Reichweite R ist nämlich keine eindeutige Größe. Sie ist, wenn der Pumpversuch im Grundwasserstrom durchgeführt wird, nach allen Richtungen verschieden groß. Wenn der Pumpversuch aber im gefällslosen Bereich (praktisch nicht gegeben) durchgeführt würde, müßte R theoretisch unendlich groß sein. Gerade die Komplikationen, die sich durch die schwierig erfaßbare Größe R ergeben, haben THIEM veranlaßt, das nach ihm benannte Feldverfahren einzuführen. Alle Verfahren, die R oder andere empirische Werte benutzen, sind also unbrauchbar, wenn es wie im vorstehenden Falle darum geht, die kf-Wert-Ermittlung möglichst genau durchzuführen und gleichzeitig die Inkonstanz von kf bei Veränderung des Gefälles zu berücksichtigen. Neben den Pumpversuchsverfahren sind vereinzelt noch Durchflußbeobachtungen zur Ermittlung von kf in Lockergesteinen herangezogen worden. Um den Durchfluß beobachten zu können, müssen dem Grundwasser bestimmte Fremdstoffe zugeführt werden, die sich nach einer gewissen Beobachtungszeit auch bei großer Verdünnung wieder nachweisen lassen (Salze, Farben, Mikroorganismen, radioaktive Substanzen). Während bei der Messung mittels radioaktiver Substanzen nur ein Beobachtungspunkt benötigt wird (MILDE), sind bei sonstigen Messungen mindestens zwei Beobachtungspunkte notwendig; der Vcrsuchsaufwand ist A

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mindest im Bereich der kleinen natürlichen Grundwassergefälle ist damit zu rechnen, daß das Grundwassergefälle auf der ganzen Durchflußhöhe in gleicher Größe wirksam ist. Dann ist ein gleichmäßiges Strömen des Grundwassers vorhanden, und die Grundwassergeschwindigkeit ist in der durchlässigeren Schicht (Schicht 2) doppelt so groß wie in Schicht 1. Wird in einem solchen Falle eine Durchflußbeobachtung in der Weise vorgenommen, daß in das Bohrloch A z. B . ein Farbstoff eingeführt wird und im Bohrloch B die Beobachtung erfolgt, dann mißt man unter der Voraussetzung idealer zweigeschichteter Verhältnisse im günstigsten Falle die Grundwassergeschwindigkeit v a . Allein auf Grund dieser Ergebnisse kann den Verfahren zur Bestimmung von kf anhand von Durchflußbeobachtungen keine allzu große Genauigkeit beigemessen werden. Die Versuchsbedingungen fallen jedoch noch ungünstiger aus, wenn man berücksichtigt, daß Kreuzschichtung und linsenförmige Lagerung innerhalb der Grundwasserleiter einen heterogenen Körper schaffen, der kein gleichförmiges Strömen des Grundwassers zuläßt. Das muß auch bei der Durchführung und Auswertung von Pumpversuchsverfahren berücksichtigt werden. Im folgenden soll nun noch das die Brunnengleichung als Grundlage benutzende kf-Bestimmungsverfahren nach THIEM eingehend untersucht werden. Dieses Verfahren benötigt einen Pumpbrunnen und zwei Beobachtungsbrunnen, die sich auf einer Geraden zwischen dem Pumpbrunnenaußenrand (Radius r) und der Absenkungsreichweite R befinden. Durch Beobachtung der Wasserspiegelabsenkungen und der Ergiebigkeit Q läßt sich mit Hilfe der umgeformten Brunncngleichung, die sich bei gleichförmig radialem Zustrom von Grundwasser zu einem Brunnen aus der Durchflußgleichung nach DARCY ergibt, der kf-Wert bestimmen. Die Gleichung für gespanntes Grundwasser lautet:

A b b . 3. S c h n i t t durch einen zweigeschichteten Grundwasserleiter

kt =

Q • ( l n x 2 — In Xj)

(7)

2 • 7T • m • (sx — ? 2 )

Die Gleichung für freies Grundwasser lautet: also bei letzteren größer. Eine weitere Einschätzung der Brauchbarkeit dieser Verfahren ist nur möglich, wenn die natürlichen Lagerungsverhältnisse in den Grundwasserleitern in Verbindung mit den Strömungsverhältnissen analysiert werden. Bereits bei einer Grobbetrachtung der verschiedenen Lockergesteinsgrundwasserleiter fällt auf, daß der Kornaufbau sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Erstreckung stets Schwankungen aufweist. Wenn man auch annimmt, was einem -Idealfall nahekommt, daß der Kornaufbau in der horizontalen Erstreckung konstant bleibt, sind die Schwankungen in der vertikalen Erstreckung für sich schon so groß, daß bei den gleichförmigsten Grundwasserleitern Fehlermöglichkeiten von i 5 0 % bestehen, wenn der kf-Wert mit Durchflußbeobachtungen bestimmt wird. Nach praktischen Erfahrungen kann eingeschätzt werden, daß auch die gleichförmigsten Grundwasserleiter — bestehend aus Mittel- und Feinsanden — im allgemeinen noch so ungleichförmig geschichtet sind, daß sich die kf-Werte der einzelnen Schichten mindestens wie 1 : 2 verhalten. Innerhalb von grobsandig-kiesigen Grundwasserleitern kann dieses Verhältnis häufig über 1 : 1 0 betragen. Abb. 3 zeigt einen idealisierten zweigeschichteten Grundwasserleiter mit einem Unterschied der kf-Werte von 1 : 2 . Zu-

Kf =

Q • (lnx 2 — l n X l ) * • (yi + yz) • ( s i -

(8)

s 2)

Abb. 4 erläutert alle benötigten Größen. Diese Gleichungen gelten nur dort, wo sich das Grundwasser ra-

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Summary The author mentions methods for the détermination of the permeability coefficient k ( in loose material aquifers and

analyses methods designed to disclose error limits. The consideration of factors affecting the k f value was also necessary. A detailed analysis is given of the k ( value method of determination using the radial flow equation, on which T H I E M ' S field method is based. The scope of validity of this method is stated. For a more accurate determination of the k, value the author suggests a modified procedure, which also includes the heterogeneous grain structure of aquifers. Finally, the determination of the specific rush of water according to T R T J E L S E N is dealt with.

Literatur BOOOMOLOW, A . E . & A . J . SILIN-BEKTSCHURIN : Spezielle H y d r o g e o l o g i e .

— Gosgeoltechisdat, Moskau 1955. BOLLMANN, H.: Berechnungsmethoden der Grundwasserspende mit praktischen Beispielen. - WWT, H. 8, Berlin 1961. BUSCH, K.: Wasserversorgung in Stadt u. Landwirtschaft. — Teubner-Verl., Leipzig 1956. CH ARDABKI.LAS. P . E . : Durchüußwiderstände im Sand und ihre Abhängigkeit von Flüssigkeits- und Bodenkennziffern. — Diss. T. H. Berlin 1939. DACHLER, U.: Grundwasserströmung. — Springer-Verl., Wien 1936. FAHMY, M. J . : The influence of clay particles on the hydraulic conductivity of sandy soils. — Diss. Univ. Wageningen 1961. KOEHNE, W.: Die Ermittlung der Wasserführung von Grundwasserströmen und ihre Bedeutung für den Betrieb von Wasserwerken. — KirschbaumVerl., Bielefeld 1953. — Grundwasserkunde. — Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandl., Stuttgart 1948. PFALZ, B,.: Grundgewässerkunde. — Knapp-Verl., Halle 1951. SCHNEIDBB, H . & C. TRUELSEN : D i e W a s s e r e r s c h l i e ß u n g . T e i l I .

—

Vul-

kan* Verl., Essen 1952. SKABALLANOWITSCH, J. A.: Hydrogeologische Berechnungen über die Dynamik des unterirdischen Wassers. — Ugletechisdat, Moskau 1954. THIEM, G.: Die Grundlagen der Grundwasserforschung. — Dietrich-Verl., Leipzig 1941. — Die Grundwasserströme in und um Leipzig und ihre Verwertung. — Kröner-Verl., Leipzig 1935. ZIESCHANO, J.: Zur Klassifikation der Grundwasservorräte. — Z. angew. Geol., 7, H. 6, Berlin 1961. — Zur zulässigen Höchstbelastung eines Brunnens. — E. angew. Geol., 7, H. 11, Berlin 1961. Standard der DDE: DIN 4049, Berlin, 1. März 1954.

Möglichkeiten zur Bestimmung der Permeabilität wasserführender Speidiergesteine durch Bohrlochmessungen1) M. M.

ELLANSKI

Eine der Hauptaufgaben der geophysikalischen Bohrlochmessungen ist die quantitative Untersuchung der Speichereigenschaften von Gesteinen. Während gegenwärtig einige genügend zuverlässige Verfahren zur Bestimmung der Porosität zur Verfügung stehen, ist es um die Permeabilitätsbestimmung wesentlich schlechter bestellt. Die Notwendigkeit, Kenntnis von der Permeabilität der Speichergesteine zu erlangen, ist in der Praxis der Erdölindustrie unbestritten. Dennoch findet man häufig nur sehr spärliche Angaben über diesen wichtigen Parameter. Die gewöhnlich verwendeten Permeabilitätswerte, die durch Laboruntersuchungen an Bohrkernen erhalten werden, charakterisieren in keiner Weise die Permeabilität eines Speicherhorizontes im ganzen, da der Kerngewinn meist sehr mangelhaft ist und häufig nur das am wenigsten speicherfähige, dichteste und am stärksten verfestigte Material ausgebracht wird. In der Mehrzahl der Fälle ist es auch nicht möglich, die Permeabilität der Speichergesteine durch geophysikalische Bohrlochmessungen quantitativ zu bestimmen. Es werden verschiedene Verfahren zur Abschätzung dieser Größe angegeben. Die Mehrzahl von ihnen ist jedoch theoretisch nur ungenügend fundiert. Die errechneten Werte weichen gewöhnlich bedeutend von der tatsächlichen Permeabilität der Gesteine ab. Es ist daher notwendig, die Zusammenhänge zwischen der Permeabilität der Gesteine und ihren strukturellen, ') Aus: „Trudy WNU", 29, S. 207-217 (1960). - Übers.: K. ROTHE

physikalischen und elektrischen Parametern zu untersuchen und auf dieser Basis ein industriell brauchbares Verfahren zur Permeabilitätsbestimmung durch Bohrlochmessungen auszuarbeiten. Im folgenden werden die bisherigen Ergebnisse der in dieser Richtung erfolgten Arbeiten vorgelegt. Am Beispiel des Untersuchungsgebietes Kaluga, wo gegenwärtig die Vorarbeiten für die Untergrundgasspeicherung für Moskau durchgeführt werden, sollen drei mögliche Verfahren zur Permeabilitätsbestimmung beschrieben werden. 1. Untersuchung der Abhängigkeit der Permeabilität terrigener wasserführender Gesteine von ihrem Formationsfaktor und Tongehalt Es wird eine ideale Bodenprobe betrachtet, die zylindrische Porenkanäle mit einem konstanten Radius r aufweist, die unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung der Flüssigkeit verlaufen. Für ein solches Material gilt die KozENY-Formel ( N I E L S E N 1957): ®3

k

= 2WW

(1)

in der k die Permeabilität des idealen Gesteins, dessen Porosität, T die Tortuosität und S die spezifische Oberfläche der Porenkanäle ist. Drücken wir die spezifische Oberfläche und die Porosität durch die Länge der Porenkanäle 1, ihre Anzahl n

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 5 / Bestimmung der Permeabilität

ELLANSKI

233

Zusammenfassung Verf. nennt die Methoden zur ' Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes kf in Lockergesteinsgrundwasserleitem und analysiert die Verfahren zwecks Aufdeckung der Fehlergrenzen. Dabei war es auch notwendig, die den kj-Wert beeinflussenden Faktoren zu berücksichtigen. Verf. analysiert eingehend die die radiale Durchflußgleichung benutzende kf-Bestimmungsmethode, auf der das Feldverfahren nach T H I E M aufgebaut ist. Dabei wird der Gültigkeitsbereich dieser Methode festgelegt. Zwecks genauerer Bestimmung v o n kf schlägt Verf. einen abgeänderten Verfahrensweg vor, der auch den heterogenen Kornaufbau der Grundwasserleiter berücksichtigt. Abschließend wird noch auf die Bestimmung des spezifischen Wasserandranges nach T B U E L S E N eingegangen.

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Summary The author mentions methods for the détermination of the permeability coefficient k ( in loose material aquifers and

analyses methods designed to disclose error limits. The consideration of factors affecting the k f value was also necessary. A detailed analysis is given of the k ( value method of determination using the radial flow equation, on which T H I E M ' S field method is based. The scope of validity of this method is stated. For a more accurate determination of the k, value the author suggests a modified procedure, which also includes the heterogeneous grain structure of aquifers. Finally, the determination of the specific rush of water according to T R T J E L S E N is dealt with.

Literatur BOOOMOLOW, A . E . & A . J . SILIN-BEKTSCHURIN : Spezielle H y d r o g e o l o g i e .

— Gosgeoltechisdat, Moskau 1955. BOLLMANN, H.: Berechnungsmethoden der Grundwasserspende mit praktischen Beispielen. - WWT, H. 8, Berlin 1961. BUSCH, K.: Wasserversorgung in Stadt u. Landwirtschaft. — Teubner-Verl., Leipzig 1956. CH ARDABKI.LAS. P . E . : Durchüußwiderstände im Sand und ihre Abhängigkeit von Flüssigkeits- und Bodenkennziffern. — Diss. T. H. Berlin 1939. DACHLER, U.: Grundwasserströmung. — Springer-Verl., Wien 1936. FAHMY, M. J . : The influence of clay particles on the hydraulic conductivity of sandy soils. — Diss. Univ. Wageningen 1961. KOEHNE, W.: Die Ermittlung der Wasserführung von Grundwasserströmen und ihre Bedeutung für den Betrieb von Wasserwerken. — KirschbaumVerl., Bielefeld 1953. — Grundwasserkunde. — Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandl., Stuttgart 1948. PFALZ, B,.: Grundgewässerkunde. — Knapp-Verl., Halle 1951. SCHNEIDBB, H . & C. TRUELSEN : D i e W a s s e r e r s c h l i e ß u n g . T e i l I .

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kan* Verl., Essen 1952. SKABALLANOWITSCH, J. A.: Hydrogeologische Berechnungen über die Dynamik des unterirdischen Wassers. — Ugletechisdat, Moskau 1954. THIEM, G.: Die Grundlagen der Grundwasserforschung. — Dietrich-Verl., Leipzig 1941. — Die Grundwasserströme in und um Leipzig und ihre Verwertung. — Kröner-Verl., Leipzig 1935. ZIESCHANO, J.: Zur Klassifikation der Grundwasservorräte. — Z. angew. Geol., 7, H. 6, Berlin 1961. — Zur zulässigen Höchstbelastung eines Brunnens. — E. angew. Geol., 7, H. 11, Berlin 1961. Standard der DDE: DIN 4049, Berlin, 1. März 1954.

Möglichkeiten zur Bestimmung der Permeabilität wasserführender Speidiergesteine durch Bohrlochmessungen1) M. M.

ELLANSKI

Eine der Hauptaufgaben der geophysikalischen Bohrlochmessungen ist die quantitative Untersuchung der Speichereigenschaften von Gesteinen. Während gegenwärtig einige genügend zuverlässige Verfahren zur Bestimmung der Porosität zur Verfügung stehen, ist es um die Permeabilitätsbestimmung wesentlich schlechter bestellt. Die Notwendigkeit, Kenntnis von der Permeabilität der Speichergesteine zu erlangen, ist in der Praxis der Erdölindustrie unbestritten. Dennoch findet man häufig nur sehr spärliche Angaben über diesen wichtigen Parameter. Die gewöhnlich verwendeten Permeabilitätswerte, die durch Laboruntersuchungen an Bohrkernen erhalten werden, charakterisieren in keiner Weise die Permeabilität eines Speicherhorizontes im ganzen, da der Kerngewinn meist sehr mangelhaft ist und häufig nur das am wenigsten speicherfähige, dichteste und am stärksten verfestigte Material ausgebracht wird. In der Mehrzahl der Fälle ist es auch nicht möglich, die Permeabilität der Speichergesteine durch geophysikalische Bohrlochmessungen quantitativ zu bestimmen. Es werden verschiedene Verfahren zur Abschätzung dieser Größe angegeben. Die Mehrzahl von ihnen ist jedoch theoretisch nur ungenügend fundiert. Die errechneten Werte weichen gewöhnlich bedeutend von der tatsächlichen Permeabilität der Gesteine ab. Es ist daher notwendig, die Zusammenhänge zwischen der Permeabilität der Gesteine und ihren strukturellen, ') Aus: „Trudy WNU", 29, S. 207-217 (1960). - Übers.: K. ROTHE

physikalischen und elektrischen Parametern zu untersuchen und auf dieser Basis ein industriell brauchbares Verfahren zur Permeabilitätsbestimmung durch Bohrlochmessungen auszuarbeiten. Im folgenden werden die bisherigen Ergebnisse der in dieser Richtung erfolgten Arbeiten vorgelegt. Am Beispiel des Untersuchungsgebietes Kaluga, wo gegenwärtig die Vorarbeiten für die Untergrundgasspeicherung für Moskau durchgeführt werden, sollen drei mögliche Verfahren zur Permeabilitätsbestimmung beschrieben werden. 1. Untersuchung der Abhängigkeit der Permeabilität terrigener wasserführender Gesteine von ihrem Formationsfaktor und Tongehalt Es wird eine ideale Bodenprobe betrachtet, die zylindrische Porenkanäle mit einem konstanten Radius r aufweist, die unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung der Flüssigkeit verlaufen. Für ein solches Material gilt die KozENY-Formel ( N I E L S E N 1957): ®3

k

= 2WW

(1)

in der k die Permeabilität des idealen Gesteins, dessen Porosität, T die Tortuosität und S die spezifische Oberfläche der Porenkanäle ist. Drücken wir die spezifische Oberfläche und die Porosität durch die Länge der Porenkanäle 1, ihre Anzahl n

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 5

ELLANSKI / Bestimmung der Permeabilität

234

und ihren Radius r aus, stellen die Tortuosität als Funktion des Formationsfaktors F und der Porosität O dar (NIELSEN 1957):

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Summary Special conditions existing in the borehole necessitate the development of deep boring cement. The disadvantages involved in the application of normal building cement are shown. Setting times, stiffening times, bending strengths and compressive strengths of the newly developed deep boring cements are tested and compared with those of the building cements. The deep boring cement shows obvious advantages in all properties. Literatur WITTEKINDT, W.: Tief bohrzement. - Erdöl u. Kohle, 7,3/4, Hamburg 1954. WITTEKINDT, W . & STRIEBEL : Q u a l i t ä t s b e d i n g u n g e n f ü r T i e f b o h r z e m e n t .

- Erdöl-Zeitschrift, 72, Wien, März 1956.

Über die Anwendung neuer Indikatoren der Chelatometrie in der Erz- und Silikatanalyse1) (Mitteilung aus dem Zentralen Geologischen Institut, Berlin) E R I K A WOHLMANN, B e r l i n

I. Einleitung Die vorliegende Arbeit stellt eine Ergänzung zum „Schnellverfahren zur Analyse einfacher Silikate" dar (E. WOHLMANN 1961). Die Anwendung der bei diesem Verfahren benutzten Indikatoren wird eingehend beschrieben und ihre Anwendungsmöglichkeit für verschiedene Elemente wie Ca, Sr, B a und Mg durch Versuche belegt bzw. ausgeschlossen 2 ). E s handelt sich um folgende Indikatoren, die R. PÄIBIL, J . K Ö R B L , F . V Y D K A , A . E M B , M . MALAT u n d V . S U K

eingeführt haben: Xylenolorange (J. KÖRBL, R. PÄIBIL & A. EMB 1956), Thymolphtalexon ( J . KÖRBL & R. PfiiBIL 1957), Fluorexon (J. KÖRBL, F. VYDRA 1957) und Brompyrogallolrot (A. JENICKOVA, M. MALAT & V. SUK 1956). Brenzcatechinviolett (M. MALAT, V. SUK & 0 . RYBA 1954) wird ebenso wie Cresolphtalexon (M. MALAT, V. SUK & 0 . RYBA 1954), bekannt unter dem Namen Phtaleinkomplexon (G. ANDEREGG, H. FLASCHKA, R . S A L L M A N N & G . S C H W A R Z E N B A C H 1 9 5 4 , G . SCHWAR-

ZENBACH 1956) oder Metallphtalein, seit längerer Zeit benutzt; Brenzcatechinviolett diente zur Wismutbestimmung, Cresolphtalexon zur Erdalkalibestimmung. Methylthymolblau ( J . KÖRBL & R. PÄIBIL 1957) entspricht dem Thymolphtalexon in ammoniakalischer Lösung, dem Xylenolorange in acetatgepufferter Lösung, •Pyrogallolrot dem Brompyrogallolrot und kann wie dieses eingesetzt werden. Die genannten Indikatoren können von Chemapol, Prag, bezogen werden.

l

Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 1.11.1961 ) Frau W. LEMKE sei für die Ausführung der Versuche gedankt

II. Die Titration von Ca, Sr, B a und Mg mit neuen Indikatoren Für die Titration der Erdalkalien stehen neuerdings die Indikatoren Fluorexon und Thymolphtalexon zur Verfügung, während Metallphtalexon seit Jahren benutzt wird. Fluorexon, das dem Calcein nahesteht, wird in alkalischer (KOH) Lösung angewandt. Die Versuche mit Fluorexon wurden auch auf ammoniakalische Lösungen ausgedehnt. Dabei zeigte sich, daß Barium, wenn es allein vorliegt, weder in alkalischer noch in ammoniakalischer Lösung durch Titration mit Chelaplex erfaßt wird, sondern nur das Calcium. Tritt Barium neben Calcium in alkalischer Lösung auf, wird es mittitriert. Der Umschlag des Fluorexons erfolgt von gelbgrüner Fluoreszenz auf fluoreszenzfreies Rosa. Wichtig ist, daß Magnesium weder in alkalischer noch in ammoniakalischer Lösung direkt titriert werden kann. In ammoniakalischen Lösungen wird es jedoch bei Anwendung eines Überschusses von Chelaplex bei der Rücktitration mit Calciumlösung mitbestimmt. Magnesiumhydroxyd löst sich im Überschuß von Clielaplexlösung allmählich auf. Thymolphtalexon wird für die Titration von Calcium und Strontium in stark alkalischen Lösungen angewandt; die Farbe schlägt von blau nach schwach blau bis fast farblos um. Sicherer erhält man den Endpunkt durch Rücktitration mit Calciumlösung auf blau. Magnesium wird bei direkter Titration in alkalischer Lösung nicht, bei Rücktitration eines Chelaplexüberschusses mit Calciumlösung aber ebenfalls mittitriert.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heltfi WOHLMANN / Neue Indikatoren der Chelatometrie meistens schon nach 24 Stunden überschritten. Der Tiefbohrzement zeigt dagegen einen geringeren Festigkeitsanstieg innerhalb der ersten 24 Std. Ebenso liegen auch nach 48 bzw. 72 Stunden die Festigkeitswerte noch wesentlich unter denen der Portlandzemente. Danach setzt jedoch eine relativ gute Festigkeitsentwicklung ein, so daß dieser Zement schließlich noch gute Endwerte erreicht. Damit weist er bedeutende Vorteile gegenüber dem normalen Portlandzement auf. Die Ergebnisse beweisen deutlich die Überlegenheit von Tiefbohrzement gegenüber dem normalen Bauzement. In dem entwickelten Tiefbohrzement konnten die gewünschten Eigenschaften für seine Verwendung in Tiefbohrungen vereinigt werden, so daß seine Verwendung im Bohrfeld wesentliche Vorteile bringt. Durch eine günstige Einsatzmöglichkeit, größere Schonung der Lagerstätte und längere Haltbarkeit der Zementation ergeben sich große ökonomische Vorteile gegenüber der Verwendung normaler Bauzemente. Zusammenfassung Durch die besonderen Bedingungen im Bohrloch ist die Entwicklung von Tiefbohrzement erforderlich. Die Nachteile beim Einsatz von normalem Bauzement werden aufgezeigt. Von den neuentwickelten Tiefbohrzementen wurden

263 Abbindezeiten, Versteifungszeiten, Biege- und Druckfestigkeiten geprüft und mit denen der Bauzemente verglichen. Der Tiefbohrzement zeigt in allen Eigenschaften deutliche Vorteile. PeaioMe B B i i n y o c o ö w x ycnoBHft' B CKBajKHHe HeoöxoflHMa p a 3 p a ö o T K a IIEIUEHTA HJIH r j i y S o r a i x CKBS>KIIH. OcBemaiOTCH HeROCTaTKH npHMeHGHHH HOpMajIbHOrO CTpOHTejIbHOrO ueineHTa. IIpoBepjnoTCH cpoKH c x B a T W B a H M H K p e n n e m i H (HtecTKocra), n p o i H o c T H Ha H a r n ö H Ha c > K a ™ e 3aH0B0 pa3paÖ0TaHHbix ijeMeHTOB «JIH r n y ß o K u x CKBawiiH. I l o n y MeHHbie aaHHbie COnOCTaBIIHIOTCH C COOTBeTCTByiOmHMH B e m q H H a M H cTpoHTeJibHbix iienieHTOB. IJeitteHT HJIH r j i y 0OKHX CKBa?KHH BO BCeX CBOÜCTBaX OßHAPYJKHBAET OTieTjiHBHe n p e H M y m e c T B a .

Summary Special conditions existing in the borehole necessitate the development of deep boring cement. The disadvantages involved in the application of normal building cement are shown. Setting times, stiffening times, bending strengths and compressive strengths of the newly developed deep boring cements are tested and compared with those of the building cements. The deep boring cement shows obvious advantages in all properties. Literatur WITTEKINDT, W.: Tief bohrzement. - Erdöl u. Kohle, 7,3/4, Hamburg 1954. WITTEKINDT, W . & STRIEBEL : Q u a l i t ä t s b e d i n g u n g e n f ü r T i e f b o h r z e m e n t .

- Erdöl-Zeitschrift, 72, Wien, März 1956.

Über die Anwendung neuer Indikatoren der Chelatometrie in der Erz- und Silikatanalyse1) (Mitteilung aus dem Zentralen Geologischen Institut, Berlin) E R I K A WOHLMANN, B e r l i n

I. Einleitung Die vorliegende Arbeit stellt eine Ergänzung zum „Schnellverfahren zur Analyse einfacher Silikate" dar (E. WOHLMANN 1961). Die Anwendung der bei diesem Verfahren benutzten Indikatoren wird eingehend beschrieben und ihre Anwendungsmöglichkeit für verschiedene Elemente wie Ca, Sr, B a und Mg durch Versuche belegt bzw. ausgeschlossen 2 ). E s handelt sich um folgende Indikatoren, die R. PÄIBIL, J . K Ö R B L , F . V Y D K A , A . E M B , M . MALAT u n d V . S U K

eingeführt haben: Xylenolorange (J. KÖRBL, R. PÄIBIL & A. EMB 1956), Thymolphtalexon ( J . KÖRBL & R. PfiiBIL 1957), Fluorexon (J. KÖRBL, F. VYDRA 1957) und Brompyrogallolrot (A. JENICKOVA, M. MALAT & V. SUK 1956). Brenzcatechinviolett (M. MALAT, V. SUK & 0 . RYBA 1954) wird ebenso wie Cresolphtalexon (M. MALAT, V. SUK & 0 . RYBA 1954), bekannt unter dem Namen Phtaleinkomplexon (G. ANDEREGG, H. FLASCHKA, R . S A L L M A N N & G . S C H W A R Z E N B A C H 1 9 5 4 , G . SCHWAR-

ZENBACH 1956) oder Metallphtalein, seit längerer Zeit benutzt; Brenzcatechinviolett diente zur Wismutbestimmung, Cresolphtalexon zur Erdalkalibestimmung. Methylthymolblau ( J . KÖRBL & R. PÄIBIL 1957) entspricht dem Thymolphtalexon in ammoniakalischer Lösung, dem Xylenolorange in acetatgepufferter Lösung, •Pyrogallolrot dem Brompyrogallolrot und kann wie dieses eingesetzt werden. Die genannten Indikatoren können von Chemapol, Prag, bezogen werden.

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Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 1.11.1961 ) Frau W. LEMKE sei für die Ausführung der Versuche gedankt

II. Die Titration von Ca, Sr, B a und Mg mit neuen Indikatoren Für die Titration der Erdalkalien stehen neuerdings die Indikatoren Fluorexon und Thymolphtalexon zur Verfügung, während Metallphtalexon seit Jahren benutzt wird. Fluorexon, das dem Calcein nahesteht, wird in alkalischer (KOH) Lösung angewandt. Die Versuche mit Fluorexon wurden auch auf ammoniakalische Lösungen ausgedehnt. Dabei zeigte sich, daß Barium, wenn es allein vorliegt, weder in alkalischer noch in ammoniakalischer Lösung durch Titration mit Chelaplex erfaßt wird, sondern nur das Calcium. Tritt Barium neben Calcium in alkalischer Lösung auf, wird es mittitriert. Der Umschlag des Fluorexons erfolgt von gelbgrüner Fluoreszenz auf fluoreszenzfreies Rosa. Wichtig ist, daß Magnesium weder in alkalischer noch in ammoniakalischer Lösung direkt titriert werden kann. In ammoniakalischen Lösungen wird es jedoch bei Anwendung eines Überschusses von Chelaplex bei der Rücktitration mit Calciumlösung mitbestimmt. Magnesiumhydroxyd löst sich im Überschuß von Clielaplexlösung allmählich auf. Thymolphtalexon wird für die Titration von Calcium und Strontium in stark alkalischen Lösungen angewandt; die Farbe schlägt von blau nach schwach blau bis fast farblos um. Sicherer erhält man den Endpunkt durch Rücktitration mit Calciumlösung auf blau. Magnesium wird bei direkter Titration in alkalischer Lösung nicht, bei Rücktitration eines Chelaplexüberschusses mit Calciumlösung aber ebenfalls mittitriert.

Zeitschritt für angewandte Geologie (1962) Helt 6

264

WOHLMANN / Neue Indikatoren der Chelatometrie

Tab. 1. Indikatorenansätze und -lösungen für die chelametrische Bestimmung der Erdalkalien Nr.

Spalte 1

Spalte 2

Spalte 3

Indikator

Feste Verdünnung Indikator+Salz g g

Mischung aus festen Verdünnungen

1 2 3 4 5

Fluorexon Murexid Naphtholgrün B Murexid + Fluorexon Murexid + Naphtholgrün

6 7

Brompyrogallolrot Brompyrogallolrot + Fluorexon

1 + 100 KNO3 wie 6 und 1

Eriochromschwarz T Methylrot Erio T + Methylrot

1 + 200 NaCl 1 + 100 NaCl wie 8 und 9

Thymolphtalexon Phtalexon Phtalexon-Mix = Mix II Mix II + Thymolphtalexon = Mix III

1 + 100 KNO, 1 + 200 KNO3

8 9 10

1 + 100 KNO3 1 + 200 NaCl 1 + 200 NaCl wie 2 und 1 • wie 2 und 3

Mix I = 0,028 g Diazingrün + 0,0025 g Methylrot + 6 g NaCl bezw, 5,6 g + 0,5 g „ + 1220 g NaCl

e

5 + 10 4 + 10 2 + 3

4 + 10 mg

Spalte 4

Spalte 5

ml Feste Ver- Ind.-Zusatz/ dünnung(g)/ Titr.-Vol. 100 ml 250 ml 2 fest

-

fest fest 1 1

Spalte 6 Farbumschläge

Schärfe

gelbgrün/rot weinrot/violett

mäßig mäßig

-

gelbgrün/rot rot/grau-farblos

scharf scharf

5 2,5

violett/blau rotgrün/violett

mäßig scharf

weinrot/blau

scharf

braunrot/grün

scharf

blau/farblos-blau dunkelrot/rosa violett/farblos violett/farblos

mäßig mäßig scharf scharf

5

-

1 1 fest

1-2

1 1 1 1

5 4 4 5

Mix II = 12 g Mix I (1 + 200) + 44 -g Phtalexon(l + 200) entsprechend 0,028 g Diazingrün + 0,0025 g Methylrot + 0,11 g Phtalexon Mix III = 2 g Mix 11(1 + 200) + 1 g Thymolphtalexon (1 + 100)

Bei der Prüfung der Einsatzmöglichkeit von Thymolphtalexon zur Titration in ammoniakalischer Lösung wurde festgestellt, daß Calcium, Strontium und Magnesium vollständig, Barium jedoch nur teilweise erfaßt werden. Die Verwendung von Thymolphtalexon ist daher nur bei Abwesenheit von Barium in ammoniakalischer Lösung möglich. Metallphtalexon bzw. seine Mischung mit Diazingrün, letzteres anstelle des von G. SCHWARZENBACH (1956) benutzten Diamingrüns, ist bereits längere Zeit in Gebrauch. Es wird nur in ammoniakalischen Lösungen für die Bestimmungen von Calcium, Strontium, Barium und Magnesium verwendet. Die Mischung mit Diazingrün, von Verf. Phtalexon-Mix genannt, schlägt von violettrot nach farblos um; der Endpunkt der Titration ist somit besser zu erkennen als mit dem reinen Indikator, der von dunkelrot nach hellrot bis rosa umschlägt. Die gewichtsmäßigen Anteile der SCHWABZENBACHschen Indikatorzusammensetzung: 0,05 g Diazingrün, 0,005 g Methylrot und 0,1 g Phtalexon/100 ml verd. Ammoniak wurden etwas verändert. 0,028 g Diazingrün + 0,0025 g Methylrot + .0,11 g Phtalexon werden mit der 200fachen Menge NaCl verdünnt, von dieser Verdünnung wird 1 g in 100 ml 50%igem Alkohol gelöst, und auf etwa 250 ml Titriervolumen werden 4 ml aus der Bürette zugesetzt. Der Indikator schlägt dann bei richtiger Dosierung von violett nach farblos um. Die Kurzbezeichnung ist Mix I I , während Mix I die feste Verdünnung von Diazingrün und Methylrot mit NaCl (wie oben angegeben) darstellt. In Tab. 1 sind die Indikatorzusammensetzungen (Spalte 1), die feste Verdünnung (Spalte 2) und die Mischungsverhältnisse für Mischindikatoren (Spalte 3), der Ansatz der Lösungen (Spalte 4), die Zugaben zur Titration (Spalte 5) und die Farbumschläge (Spalte 6) angegeben. Brompyrogallolrot (Kurzbezeichnung B P G R ) wurde ebenfalls auf seine Einsatzfähigkeit für die Titration der Erdalkalien geprüft. Nur Calcium kann in alkalischer Lösung mit Brompyrogallolrot titriert werden. Der Indikator schlägt bei pH 10 von violett nach blau um. In ammoniakalischer Lösung ist er nicht anwendbar.

III. Neue Mischindikatorcn Da die Indikatorumschläge, zum Teil wohl wegen ungünstiger Beleuchtung im Winter, nicht zufriedenstellend festgestellt werden konnten, wurden einige Mischungen der obengenannten Indikatoren erprobt, zumal mit Phtalexon-Mix gute Erfahrungen gemacht worden waren. Mischt man Brompyrogallolrot (2 g) Fluorexon (3 g) zu, beide in fester Verdünnung vorliegend, erhält man auch bei ungünstigem Licht scharfe Umschläge von rotgrün nach violett. Dieser BPGR-Fluorexon-Indikator ermöglicht die titrimetrische Bestimmung von Strontium und Barium in alkalischer wie in ammoniakalischer Lösung. Thymolphtalexon (1 g) wurde mit Phtalexon-Mix (2 g), jeweils feste Verdünnung, gemischt = Mix I I I . Um bei der Titration den Umschlag von violett auf farblos zu erhalten, wird 1 g Indikatormischung in 50 ml Wasser gelöst, mit 50 ml Alkohol auf 100 ml aufgefüllt, und davon werden 5 ml zur Titration für ein Volumen von etwa 250 ml zugesetzt. Die besten Ergebnisse wurden bei der Verbesserung des Murexid-Umschlages durch Zusatz von 10 g Fluorexon (feste Verdünnung 1 : 1 0 0 ) zu 5 g Murexid (feste Verdünnung 1 : 2 0 0 ) erreicht. Der Umschlag erfolgt augenblicklich und führt von gelbgrün zu rot. E r ist schärfer als der Umschlag der Komponenten dieser Mischung. Die Chelaplex-Lösung wird mit dem Indikator gegen CaC0 3 (nach SMITH) als Urtiter eingestellt. Nach Beendigung der Versuchsreihen erhielten wir Naphtolgrün B , das von A. G. KNIGHT zur Verbesserung des Umschlags von Murexid vorgeschlagen wurde. Der Umschlag soll von oliv über schmutziges R o t nach rein Blau erfolgen. Der Mischindikator hat folgende Zusammensetzung: 0,2 g Murexid (Original) + 0,5 g Naphtolgrün B (Original) + 140 g NaCl. Von Naphtolgrün B wurde nun eine feste Verdünnung 1 : 2 0 0 mit NaCl hergestellt und 4 g Murexid- mit 10 g Naphtolgrün-B-Verdünnung gemischt. Bei Verwendung dieses Indikators traten jedoch etwas andere Färbungen auf.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 5

265

WOHLMANN / N e u e I n d i k a t o r e n der C h e l a t o m e t r i e

Gegenwart von Triäthanolamin- plus Hydroxylaminhydrochlorid (R. P R I B I L 1953 und 1954) ausgedehnt, die bei chelametrischen Titrationen in alkalischer und in ammoniakalischer Lösung Eisen, Aluminium, Titan und Mangan in Lösung halten. R. P R I B I L empfahl diese Arbeitsweise zuerst und arbeitete einige spezielle Analysenverfahren für chelametrische Titrationen in Gegenwart von Triäthanolamin plus Hydroxylamin aus. Mit diesem Verfahren sollte nun die Kalk-, Silikat-, Ton-, Anhydrit- und Spatanalyse, unter Verwendung der neuen Indikatoren, stark beschleunigt werden, was aber zunächst an der Unreinheit des zur Verfügung stehenden Triäthanolamins scheiterte. Durch Überführung des Triäthanolamins in das Hydrochlorid (V. TICHOMIROVA & O . SIMACKOVA 1 9 5 7 ) wurde eine erfolgreiche Anwendung möglich. Die Reinigung des Triäthanolamins: Zu Triäthanolamin wird unter Rühren in einem 3-Liter-Glas langsam konzentrierte HCl zugegeben, bis die Lösung sauer reIV. Chelametrische Titrationen der Erdalkalien in agiert. Das Hydrochlorid fällt sofort aus. Es wird abgeGegenwart von Triäthanolamin- und Hydroxyl- saugt, mit Äthanol gewaschen und an der Luft geaminhydroehlorid trocknet. Ein sehr sauberes Präparat ist das Ergebnis Nachdem die Indikatoren an reinen Lösungen von dieser Umsetzung, bei der eine braune Mutterlauge Calcium, Strontium, Barium und Magnesium und in zurückbleibt, die verworfen wird. Die für Titration neben Triäthanolamin plus HydroMischlösungen von Ba und Mg geprüft worden waren, wurde die Prüfung der Indikatoren auf die Titration xylamin geeigneten Indikatoren (Tab. 2) wurden dann von Calcium, Strontium, Barium und Magnesium in noch bei Versuchen verwendet, bei denen 100 mg Fe 2 0 3 als Chlorid zugegeT a b . 2. E i n s a t z v o n C h e l a p l e x - I n d i k a t o r e n n e b e n T r i ä t h a n o l a m i n ben waren. Diese Menge u n d H y d r o x y l a m i n h y d r o c h l o r i d s o w i e E i s e n ( I I I ) - C h l o r i d zur B e s t i m m u n g der E r d a l k a l i e n entspricht bei einer Einwaage von 2 g Probe, 2 7 8 5 6 8 4 Spalte 1 einer Auffüllung auf Ca + Ba + Sr Triä. Ca + Ba Ca 500 ml und einer Ab+ Mg Ca Sr Ba Mg NaOH, NHjOH Indikator + Mg + Hyd. + Sr nahme von 50 ml zur Summe KOH einzeln titriert Summe + FeaO, Summe titriert Titration 50% Fe 2 0 3 . Mit einem Zusatz von _ _ Brompyrogallolrot + 2 g Triäthanolaminhy• • BPGR drochlorid 8 ) können • • BPGR + Fluorexon + + -r + + + + + + 250 mg von Eisen, Alu+ + + + + + + + + minium, Titan und Man+ + + + + + + gan gebunden werden. Fluorexon + + + + + + + + + + Mangan wird zwar in + + + + + + + + + + Lösung gehalten, aber + + + zusammen mit Magne+ + + + + sium in ammoniakaliThymolphtalexon + + + + + + + + + (+ ) + schen Lösungen voll er+ + + + + + + + + + (+ ) + faßt. Neben Calcium + +*) + + wird Mangan in alkali+ + + + + schen Lösungen nicht Phtalexon-Mix = Mix II + + + + + + + + + + + + + + mittitriert. + + + + + + + + + + + + + + + Der Mischindikator, der fest zugesetzt wird, schlägt sehr scharf von rot bis rosa nach grau bis farblos um. Auch für Eriochrbmschwarz T (H. FLASCHKA 1954 bis 1958) wurde eine Mischung, und zwar mit Methylrot, erprobt. Methylrot wurde 1:100 mit NaCl verdünnt und davon 10 mg mit 4 g fester Verdünnung des Erio T gemischt. Die Farbe dieses Mischindikators führt von braunrot nach reinem Grün und schlägt sehr scharf um. Er wird im allgemeinen in fester Verdünnung zugesetzt, kann aber auch für gleichmäßige Dosierungen bei Serienanalysen in 20 ml Pufferlösung (pH 10) gelöst und mit Wasser auf 100 ml aufgefüllt werden. Aus der Bürette werden dann 1—2 ml zugesetzt. Beim Titrieren von Analysenlösungen, die Methylrot enthielten, stellte sich oft ein blaugrüner Farbton ein, der durch weiteren Zusatz von Methylrot zu reinem Grün führte, wodurch das Ende wieder eindeutig festgestellt werden konnte.

Mix II + Thymolphtalexon = Mix III

Murexid

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Murexid + Fluorexon

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Murexid + iTaphtholgrün

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Eriochromschwarz T

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-

In den Spalten 2 — 4 wird die An- bzw. Abwesenheit der genannten Komponenten durch 4- und — angezeigt. In den Spalten 5—8 werden die titrimetrisch bestimmbaren Elemente mit + , die nicht bestimmbaren mit — gekennzeichnet. *) nur KOH

Tab. 2 enthält eine Ubersicht der von den geprüften Indikatoren angezeigten Elemente. Die in Spalte 5 aufgeführten Elemente werden, wenn sie allein vorliegen, nicht, in Gegenwart eines weiteren Elementes in der Lösung aber doch titrimetrisch erfaßt. 3)

100 mg FesOs •< 0,25 g Triä • HCl 100 mg A1..0S ' 0,40 g Triä • HCl

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 6

266

WOHLMANN / Neue I n d i k a t o r e n der Chelatometrie

Tab. 3. Titration der Erdalkalien mit Chelaplex in Gegenwart von Fe (III) und Triäthanolamin- und Hydroxylaminhydrochlorid sowie Sulfat AnalysenNr.

57,87, 60 59 178 162 120 179 175,6 180,81 279 80,81 69 83

Ca Sr Ba Mg ml ml ml ml je 1/ 10 m 10 21,2 10 10 10 10 10 10 10 10

10 10 10 10 10 10 10

10 10 10 10 10 10

10 -

10 10 10 10 10

NaOH 2n ml

25 25 50 25 25 25 50 -

25 25 —

NH.OH Triäth. Fe,0 3 + Puff, NHsOH (FeCls) g ml mg

-

40 + 20 25 + 20 -

25 + 20

5 5 5 5 5 ' 5 5 5 5 5 5 5

100 100

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

.

Sulfat g

100 100 100

V. Ausführung der chelametrischen Titration der Erdalkalien in Gegenwart von Triäthanolamin- und Hydroxylaminhydrochlorid Eine Abnahme von 50 bzw. 25 ml aus dem Hauptfiltrat (500 ml) eines Säure- oder Sodaaufschlusses (2 g Einwaage) wird in einen ERLENMEYER-Kolben (Volumen 500—750 ml) pipettiert; mit einigen Tropfen konz. H N 0 3 oder 3%igem H 2 0 2 werden Eisen(II)-Ionen oxydiert und N 0 2 + C 1 2 bzw. 0 2 verkocht. Nach Zugabe von 100 ml Wasser werden 2 g Triäthanolaminhydrochlorid (Kurzbezeichnung = Triä) und ca. 0,5 g Hydroxylaminhydrochlorid (NH 2 OH), je nach zu erwartender Menge der Sesquioxyde, zugesetzt. Soll Calcium bestimmt werden, wird nach Zusatz von 2 Tropfen Methylrot mit 2 n NaOH oder KOH neutralisiert. Die evtl. bestehenbleibende bräunliche Färbung verschwindet nach weiterem Zusatz von Lauge. Nun werden in kleiner Menge der Indikator, Murexid-Fluorexon, und entsprechend der zu erwartenden Calciummenge noch weitere 20—40 ml Kalilauge zugesetzt. Die Lösung weist eine rote Färbung mit gelbgrüner Fluoreszenz auf, die beim Titrieren mit m/40 Chelaplexlösung verschwindet und plötzlich in reines Rot übergeht. Der Titer der Chelaplexlösung wird in Gegenwart von Triäthanolamin- plus Hydroxylaminhydrochlorid mit M/40 Calciumlösung (CaC0 3 nach SMITH) eingestellt. Anstelle des Murexid-Fluorexons kann auch MurexidNaphtolgrün-Mischung benutzt werden, die von rot nach graublau bis farblos umschlägt. Zur Magnesiumbestimmung wird die Lösung mit verdünntem Ammoniak (1:1) neutralisiert. Als Indikator wird Thymolphtalexon, Phtalexon-Mix ( = Mix II) oder Thymolphtalexon-Phtalexon-Mix ( = Mix III) benutzt. Zuvor ist auch hier die Oxydation der Eisen(II)-Ionen durchzuführen. Die Einstellung der ÄDTA-Lösung erfolgt mit dem gewählten Indikator in Gegenwart von Triäthanolamin- plus Hydroxylaminhydrochlorid gegen die m/40 Calciumlösung. T L Tersuche zur Beschleunigung der technischen Spatund der Silikatanalyse Nachdem die Ausführung der bei Karbonat- und Gesteinsanalysen häufigsten Aufgabe, die Calcium- und Magnesiumbestimmung, nach einer Schnellmethode möglich geworden ist, sollten noch die Bestimmung und schließlich die Schnellbestimmung von gleichzeitig

1 1

Chelaplex Verbrauch ml

10,1 20,9 27,8 33,4 33,25 27,8 10,0 20,15 13,1 20,3 10,3 20,05

Soll m/40

10,0 21,2 27,8 33,1 33,1 27,8 10,0 20,0 13,1 20,0 10,0 20,0

Indikator

Ca

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(erfaßt

Murexid

„,, ,,

Murexid u. Fluorexin

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Mix III >>

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„ II Thymolphtalexon »

+ +

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+ + +

Ba Mg =

+

+ + +

Sulfat

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+

+

10

_ _ -

+ + + +

vorliegendem Calcium, Strontium, Barium und Magnesium neben Eisen, Aluminium, Titan und Mangan in Gegenwart von Triäthanolamin- und Hydroxylaminhydrochlorid geprüft werden. Liegt Strontium neben Barium vor, werden stets beide Elemente titriert, so daß keine Aussicht auf eine Schnellbestimmung des Strontiums neben Barium besteht. In ammoniakalischer Lösung konnten Ca + Ba + Mg mit Phtalexon-Mix bestimmt werden. Ca + Sr + Ba konnten in alkalischer Lösung mit Murexid-Fluorexon titriert werden, so daß die Differenz beider Titrationen Mg anzeigt. Durch Fällen von Strontium und Barium mit Na 2 S0 4 in alkalischer, mit (NH 4 ) 2 S0 4 in ammoniakalischen Lösungen war die Titration von Ca allein bzw. von Ca + Mg neben den Sulfaten von Sr und Ba möglich. Auf diese Weise können also Ca direkt, Mg wie üblich aus der Differenz, Sr + Ba zusammen aus der Differenz der Titrationen von Ca + Sr + Ba + Mg und Ca + Mg neben Sr + Ba-Sulfat in ammoniakalischer Lösung bestimmt werden. Eine Trennung von Ba und Sr kann über den Kationenaustauscher Wofatit K P S 200 durchgeführt werden. Mangan wird in ammoniakalischen Lösungen ebenfalls erfaßt, und dessen Verbrauch an Chelaplexlösung igt nach der photometrischen oder titrimetrischen Bestimmung des Mangans zu berechnen und beim Verbrauch für Mg abzuziehen. TII. Anwendung des Terfahrens in der Praxis Bei Anwendung des Verfahrens in der Praxis ergaben sich einige Schwierigkeiten bei Silikaten aus den Randgebieten vererzter Zonen und bei Eisenerzen. Geringe Gehalte an Buntmetallen blockierten offenbar in ammoniakalischer Lösung sowohl Thymolphtalexon als auch Phtalexon-Mix. Da vermutet wurde, daß Eisen(II)Ionen die Ursache der Störungen, des plötzlichen Schleppens der Umschläge, sein könnten, wurde vor der Titration eine Oxydation mit HN0 3 oder H 2 0 2 vorgenommen. Diese bewährte sich tatsächlich gut; denn danach schlugen die Indikatoren wieder normal um. Buntmetalle können nur in alkalischer Lösung neben Triäthanolamin mit Diäthyldithiocarbamat (R. PftlBEL 1960) unschädlich gemacht werden, aber nicht in ammoniakalischer Lösung, wie das nach vorausgegangener

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Hettg FRANKE

/ V. Kongreß der Association Géologique Carpato-Balkanique

Abscheidung der Sesquioxyde möglich ist. In ammoniakalischer Lösung fällt schwarzes Eisencarbamat aus und macht die unmittelbare Titration von Ca + Mg unmöglich. Eisen wird demnach von Triäthanolamin in ammoniakalischer Lösung nicht stark genug gebunden, um die Fällung mit Carbamat zu verhindern. Das Verfahren, die Erdalkalien neben wechselnden Mengen von Eisen, Aluminium, Titan und Mangan zu titrieren, hat sich bis jetzt bei der Analyse von Anhydriten, Tonen, Eisenerzen, Dolomiten, Kalken, Späten, Silikaten sowie von Kohlenaschen, die zum Teil hohe Fe-Gehalte (bis 60% Fe a 0 3 ) und mäßige Al-Gehalte (5—30% A1 2 0 3 ) aufwiesen, bewährt.

Zusammenfassung Bei der Untersuchung der Verwendungsmöglichkeit neuer Indikatoren für die chelametrische Bestimmung der Erdalkalien wurden befriedigende Ergebnisse erhalten. Unter Verwendung von Triäthanolamin- plus Hydroxylaminhydrochlorid wurde das von R. PßiBlL vorgeschlagene Verfahren zur Titration von Calcium und Magnesium neben Eisen, Aluminium, Titan und Mangan unter Verwendung neuer Indikatoren geprüft und die dafür geeigneten Indikatoren ausgewählt. Wie die Praxis gezeigt hat, steht damit ein Schnellverfahren für die Erdalkalibestimmung in mineralischen Stoffen zur Verfügung, das zu einer großen Beschleunigung der Analysen führt, da alle Trennungen, Filtrationen und Abdampfungen entfallen. Ferner erfolgte noch die Untersuchung der Bestimmungsmöglichkeiten, die bestehen, wenn in Proben gleichzeitig Calcium, Strontium, Barium und Magnesium vorliegen und diese neben Eisen, Aluminium, Titan und Mangan zu bestimmen sind. Aus einem derartigen Gemisch können Ca, Mg -f- Mn und Sr + Ba bestimmt werden. Pe3MM6

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im Zentralteil der Westkarpaten keine weitreichenden Dekkenschübe feststellen konnten und das Auftreten scheinbar ortsfremder Gesteinsmassen innerhalb autochthoner Komplexe z. T. als ein Ergebnis von germanotypen Bruchbildungen, Faziesschwankungen und anderen Faktoren deuteten, gaben

D.

ANDRTJSOV, A .

CODARCEA,

I.

DTTMITRESCU U. a .

an, in vielen Gebieten des Karpaten-Balkan-Raumes eindeutig einen stark ausgeprägten Deckenbau nachweisen zu können. Die Vorträge in der Sektion für Stratigraphie und Paläontologie befaßten sich verständlicherweise in erster Linie mit den Ablagerungen des Mesozoikums. Dabei wurden nicht nur die mannigfaltigen stratigraphischen Probleme, sondern auch paläogeographische, lithogenetische, petrographische u. a. Fragen behandelt-, G. MURGEANTT sprach z. B . über die Stratigraphie und Lithogenese der Kreidesedimente in der inneren Zone des Karpatenbogens, A. CODARCEA über die Stratigraphie und Fauna der mesozoischen Kalke von Gura Vaii im Ostbanat und G. M. FILIPESCU über die Kreideablagerungen der inneren Flyschzone zwischen dem Teleajenund dem Trotus-Tal. Besonders interessant waren darüber hinaus die Vorträge von S. O. VIALOV über die Problematik in der Stratigraphie des Karpatenflyschs, von P. N. SEMENENKO über die Ergebnisse absoluter Altersbestimmungen an Gesteinen der ukrainischen Ostkarpaten u. a., die, ebenso wie auch die Ausführungen über die sog. Olistolithen des Bucegi-Massivs (D. PATRULITJS) und über die Beziehungen zwischen Flysch und Molasse (S. O. VIALOV), zu lebhaften Diskussionen führten. Von den zahlreichen interessanten Vorträgen in der Sektion für Mineralogie, Geochemie, Magmatismus und Pétrographie sollen hier nur diejenigen von M. SAVUL & V. POMIRLEANU über die paläogeothermischen Untersuchungen einzelner Erzlagerstätten und kristalliner Komplexe in den Ostkarpaten sowie von J . KANTOR über die absoluten Altersbestimmungen in den Westkarpaten erwähnt werden. Starke Beachtung fanden aber u. a. auch die neuen Ergebn i s s e , d i e D . GIUSCA, V .

MANILICI & V . STIOPOL ü b e r

die

Vererzung von Baia Sprie mitteilten. Im Anschluß an die Bukarester Vortragstagung fanden vom 1 0 . — 1 4 . September getrennte Exkursionen ins Banater Gebirge, in die Ostkarpaten und nach B a i a Mare statt. Hauptziel der Banater Exkursion war das in vieler Hinsicht instruktive „Donauprofll" von Turnu Severin im Osten quer durch den Südteil des Gebirges bis nach Cozla

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im Westen. Unter der bewährten Führung Prof. A. CODARCEAS lernten die Teilnehmer Stratigraphie und B a u des Danubischen Autochthons einschließlich der bei Mosu si B a b a und im Ivanici-Tal anstehenden Reste der Getischen Decke kennen. Die wichtigsten Aufschlußpunkte waren der „klassische" Steinbruch bei Gura Vaii (Oberjura und Unterkreide — Oberkreide — Neogen), das SfintuPetru-Tal südlich Mosu si B a b a (Paragneise und Quarzite der Getischen Decke), das Slatinicul-Mare-Tal südöstlich Virciorova (Kontakt zwischen Getischer Decke und dem Parautochthon von Severin), der Wegeinschnitt im Sohodol-Tal nördlich Ogradena (Ogradena-Granit), das schon erwähnte Ivanici-Tal (getisches Kristallin über Ablagerungen der Severin-Decke und des Danubischen Autochthons), der Serpentinit bei Tisovita und der Gabbrosteinbruch östlich Triculi, die Klippen an der Straße zwischen Triculi und Greben (Jura und Kreide), das imposante Profil bei Munteana (Lias, Dogger, Malm) sowie das Oberkarbonvorkommen östlich Drencova. Die Ostkarpaten-Exkursion galt ausschließlich dem Studium der kretazischen Ablagerungen, insbesondere der Flyschsedimente. Von Brasov aus führte die Route einmal in Richtung Norden das Olttal aufwärts bis nach Micfalau (Flysch des Barreme bis Alb der inneren oberen Decke) sowie das etwas weiter östlich gelegene Covasnatal entlang (Zone der Schwarzen Schiefer des Außenflyschs), zum anderen in Richtung Osten bis in die Gegend von Sita Buzaului (Flysch des oberen Apt und Alb der inneren oberen sowie Cenoman und Turon der inneren unteren Decke) und schließlich in Richtung Süden ins Prahovatal (Un-

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Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 5 REH / Bodenschätze Alaskas

269

terkreideflysch mit überlagerndem Bucegi-Konglomerat) und obere Dimbovitatal (Hauterive und Barreme sowie Cenoman bis einschließlich Maastricht in pelagischer Fazies). Die dritte Exkursion führte in das Gebiet des neogenen Vulkanismus in der Umgebung von Baia Mare. Neben der allgemeinen geologischen Situation wurde der petrographischen Ausbildung der neogenen Vulkanite sowie der Vererzung und hydrothermalen Umwandlung des Nebengesteins besonderes Augenmerk geschenkt — einmal in zahlreichen Ubertageaufschlüssen (Baita-, Boccutului-, Firizei- und Tulbure-Tal) und zum anderen in den Gruben Baia Sprie und Herja. Nachdem sich die drei Exkursionsgruppen am Abend des 14. September in Bukarest wieder vereinigt hatten, ging es a m nächsten Tag im Sonderzug gemeinsam bis nach Braila. Von hier aus begann die Dobrudscha-Exkursion. Die wichtigsten paläozoischen Aufschlußpunkte lagen im Macin-Gebirge (westliche Norddobrudscha), wo die Schichtenfolge von unten nach oben aus wahrscheinlich präkambrischen kristallinen Schiefern (nördlich Macin und in der Gegend

von Cerna), aus den kambrisch-ordovizischen quarzitischphyllitischen Gesteinen der Boclegea-Serie (Piatra Riioasa), einer silurischen Tonschiefer-Kalkstein-Abfolge (am Priopceaberg) sowie einer durch Fossilien belegten devonischen Sandstein-Tonschiefer-Kalkstein-Wechsellagerung (am Bujoareberg) und der mit ihren Konglomeraten, Grauwacken und Phylliten dem deutschen Kulm sehr ähnlichen unterkarbonischen Carapelit-Serie (Balabancea) besteht. Ungeklärt ist bis heute noch das Alter der Grünschiefer-Abfolge (Camena de Sus, Casimceatal) in der Zentralen Dobrudscha. Triassische Sedimente wurden hauptsächlich in der Zone von Tulcea (Werfener Schichten südöstlich Tulcea, AnisLadin-Karn, z. T. in der Ausbildung der Hallstätter Kalke, bei Agighiol, Halobienschichten in der Gegend von Cataloi, unteres Nor bei Filimon Sirbu und oberes Nor bei Nalbant), jurassische Serien am Denis Tepe (Lias) sowie im Casimceatal (Dogger, Malm) und kretazische im Becken von Babadag angetroffen. In Mamaia fand am 19. September der ausgezeichnet organisierte Kongreß seinen Abschluß.

Zur Ausbeutung der Bodenschätze Alaskas HERBERT

REH,

Jena

Zu dem Thema „Regionaler Bericht über Alaska" erschienen in der Zeitschrift „Mining Engineering", Bd. 13, Nr. 12, 1961, 14 Aufsätze, die zunächst einen Überblick über die Geologie und die Lagerstätten Alaskas vermitteln, dann aber auch besonders auf die ökonomischen Grundlagen des Bergbaus und seine Zukunftsaussichten eingehen. Einzelne Bergbauunternehmen werden eingehend beschrieben und Fragen der Prospektion sowie deren Aussichten erörtert. Der Zweck der Artikelserie ist ganz olfensichtlich, neue Beigbauinteressenten auf den 49. S t a a t der USA hinzuweisen, da man sich von einer verstärkten Ausbeutung der Bodenschätze dieses 1518 717 k m 2 großen, im äußersten Nordwesten des nordamerikanischen Kontinents gelegenen Gebietes einen nicht unerheblichen Beitrag zu seiner wirtschaftlichen Erschließung erhofft. Vor dem 2. Weltkrieg hatte die Wirtschaft Alaskas durchaus noch einen kolonialen Charakter. Die Ausfuhr bestand hauptsächlich aus Lachskonserven, Gold und Silber sowie Pelzen und Häuten. Die Einfuhr in etwa der Hälfte des Wertes der Ausfuhr setzte sich aus dem Verpackungsmaterial für die Lachskonservenindustrie, Leuchtpetroleum und Benzin, W h i s k y und anderen alkoholischen Getränken, Lebensmitteln und Wirtschaftsartikeln zusammen. Mit dem Eintritt der U S A in den Weltkrieg änderte sich durch den Ausbau Alaskas zu einem strategischen Stützpunkt im pazifischen R a u m dessen wirtschaftliche Situation grundlegend. Mit dem Anwachsen der Verteidigungskräfte von etwa 500 auf 1 5 2 0 0 0 Mann im J a h r e 1943 stieg auch der Einsatz der in der Bauindustrie Beschäftigten durch die Errichtung von Verteidigungsanlagen, den Neubau von Straßen, Flugplätzen und Verkehrseinrichtungen von 1300 auf über 1 3 0 0 0 im J a h r e 1941. Nach dem Krieg ging der Anteil des Bergbaus an der W i r t schaft Alaskas allmählich zurück (Tab. 1), und zwar von 7 , 4 % im J a h r e 1950 auf 4 , 3 % im J a h r e 1958. Von dem R ü c k gang wurde vor allem der Goldbergbau betro/fen, während der Kohlenbergbau, die Gewinnung von Erdöl und Erdgas sowie von Sand und Kies eine Steigerung erfuhren (Tab. 2). I m J a h r e 1960 waren 18 Bergbaugesellschaften in Alaska tätig, von denen sechs Kohlengruben, fünfzehn Goldbagger, drei Goldseifen, ein Platinbagger, eine Quecksilbergrube und ein Kupferaufschluß betrieben wurden. Darüber hinaus führten 16 Untersuchungsbetriebe Erkundungsarbeiten durch. Der Aufwand für die Erkundung wird auf etwa 2 Mill. S im J a h r e 1960 veranschlagt, nachdem von 1955 bis 1959 etwa 1 Mill. $ jährlich ausgegeben worden waren. Erdöl/Erdgas I n der Hauptsache wurde auf Erdöl prospektiert. 1957 wurde das erste Erdölvorkommen auf der Kenai-Halbinsel südlich von Anchorage (Swanson-River-Feld) entdeckt und 1959 auf der gleichen Halbinsel ein Erdgasvorkommen gefunden. Gegenwärtig sind drei Gasfelder bekannt. 1960 wurde

eine Erdölleitung vom Swanson-River-Feld zur Cook-Bucht gebaut und im Sommer 1961 eine Erdgasleitung von dem Kenai-Feld an der Kalifonsky-Küste nach Anchorage fertiggestellt. Die Entwicklung der E r d ö l i n d u s t r i e läßt sich an dem Ansteigen der Produktion erkennen. Wurden von 1957 bis Ende 1960 nur 780 000 Barrels (1 Barrel ~ 0,121) produziert, so stieg die Förderung vom 1. J a n u a r bis 1. J u n i 1961 auf 1 6 0 0 0 0 0 Barrels. Uber 40 produzierende Bohrungen können über 2 0 0 0 0 Barrels täglich liefern. In der Erdöl- und Erdgasindustrie sind etwa 600 Mann beschäftigt; der Aufwand für Löhne beträgt rund 5 Mill. $. Es bestehen Pläne, für den Bedarf Alaskas eine Raffinerie mit 2 0 0 0 0 Barrels täglicher Leistung auf der Kenai-Halbinsel zu errichten. Die Erdgasproduktion kann den Bedarf Alaskas bei weitem decken. Gegenüber der Wasserkraft ist Erdgas durchaus konkurrenzfähig. Es wird sogar erwogen, das Erdgas zu verflüssigen und nach wichtigen Verbrauchszentren des pazifischen Raums zu exportieren, vor allem nach J a p a n . Kohle Alaska besitzt sowohl Steinkohlen- als auch Braunkohlenlagerstätten. Es werden Vorräte von etwa 95 Mrd. t Kohle veranschlagt, davon etwa 2 5 % Steinkohle und 7 5 % Pechbraunkohle oder lignitische Braunkohle. Der größte Kohlenproduzent ist die Usibelli Coal Corp., die im Nenana-KohlenT a b . 1. Lohnsuinmen für die einzelnen Industriezweige (in 1000 S) Löhne

1050

1954

1958

1869 6226 5733 3449 7931

1384 7380 4369 4064 10134

1241 5599 4844 4841 12340

25208

27 331

28865

Bergbau Bauindustrie Fabrikation Transport u. öffentliche Einrichtungen Handel u. Dienstleistungsbetriebe Gesamt:

Tab. 2. Entwicklung der einzelnen Bergbauzweige [in 1000 $) Wert der Bergbauerzeugung

Gold Kohle Erdöl und Erdgas übrige Mineralien Sand und Kies Gesamt:

Mittel 1946-1950 8917 2808 -

1

f

3737 15462

1955

1960

8725 5760 2685 8242

5887 6318 1260 2914 5483

25412

21862

-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1962) Heft 5 REH / Bodenschätze Alaskas

269

terkreideflysch mit überlagerndem Bucegi-Konglomerat) und obere Dimbovitatal (Hauterive und Barreme sowie Cenoman bis einschließlich Maastricht in pelagischer Fazies). Die dritte Exkursion führte in das Gebiet des neogenen Vulkanismus in der Umgebung von Baia Mare. Neben der allgemeinen geologischen Situation wurde der petrographischen Ausbildung der neogenen Vulkanite sowie der Vererzung und hydrothermalen Umwandlung des Nebengesteins besonderes Augenmerk geschenkt — einmal in zahlreichen Ubertageaufschlüssen (Baita-, Boccutului-, Firizei- und Tulbure-Tal) und zum anderen in den Gruben Baia Sprie und Herja. Nachdem sich die drei Exkursionsgruppen am Abend des 14. September in Bukarest wieder vereinigt hatten, ging es a m nächsten Tag im Sonderzug gemeinsam bis nach Braila. Von hier aus begann die Dobrudscha-Exkursion. Die wichtigsten paläozoischen Aufschlußpunkte lagen im Macin-Gebirge (westliche Norddobrudscha), wo die Schichtenfolge von unten nach oben aus wahrscheinlich präkambrischen kristallinen Schiefern (nördlich Macin und in der Gegend

von Cerna), aus den kambrisch-ordovizischen quarzitischphyllitischen Gesteinen der Boclegea-Serie (Piatra Riioasa), einer silurischen Tonschiefer-Kalkstein-Abfolge (am Priopceaberg) sowie einer durch Fossilien belegten devonischen Sandstein-Tonschiefer-Kalkstein-Wechsellagerung (am Bujoareberg) und der mit ihren Konglomeraten, Grauwacken und Phylliten dem deutschen Kulm sehr ähnlichen unterkarbonischen Carapelit-Serie (Balabancea) besteht. Ungeklärt ist bis heute noch das Alter der Grünschiefer-Abfolge (Camena de Sus, Casimceatal) in der Zentralen Dobrudscha. Triassische Sedimente wurden hauptsächlich in der Zone von Tulcea (Werfener Schichten südöstlich Tulcea, AnisLadin-Karn, z. T. in der Ausbildung der Hallstätter Kalke, bei Agighiol, Halobienschichten in der Gegend von Cataloi, unteres Nor bei Filimon Sirbu und oberes Nor bei Nalbant), jurassische Serien am Denis Tepe (Lias) sowie im Casimceatal (Dogger, Malm) und kretazische im Becken von Babadag angetroffen. In Mamaia fand am 19. September der ausgezeichnet organisierte Kongreß seinen Abschluß.

Zur Ausbeutung der Bodenschätze Alaskas HERBERT

REH,

Jena

Zu dem Thema „Regionaler Bericht über Alaska" erschienen in der Zeitschrift „Mining Engineering", Bd. 13, Nr. 12, 1961, 14 Aufsätze, die zunächst einen Überblick über die Geologie und die Lagerstätten Alaskas vermitteln, dann aber auch besonders auf die ökonomischen Grundlagen des Bergbaus und seine Zukunftsaussichten eingehen. Einzelne Bergbauunternehmen werden eingehend beschrieben und Fragen der Prospektion sowie deren Aussichten erörtert. Der Zweck der Artikelserie ist ganz olfensichtlich, neue Beigbauinteressenten auf den 49. S t a a t der USA hinzuweisen, da man sich von einer verstärkten Ausbeutung der Bodenschätze dieses 1518 717 k m 2 großen, im äußersten Nordwesten des nordamerikanischen Kontinents gelegenen Gebietes einen nicht unerheblichen Beitrag zu seiner wirtschaftlichen Erschließung erhofft. Vor dem 2. Weltkrieg hatte die Wirtschaft Alaskas durchaus noch einen kolonialen Charakter. Die Ausfuhr bestand hauptsächlich aus Lachskonserven, Gold und Silber sowie Pelzen und Häuten. Die Einfuhr in etwa der Hälfte des Wertes der Ausfuhr setzte sich aus dem Verpackungsmaterial für die Lachskonservenindustrie, Leuchtpetroleum und Benzin, W h i s k y und anderen alkoholischen Getränken, Lebensmitteln und Wirtschaftsartikeln zusammen. Mit dem Eintritt der U S A in den Weltkrieg änderte sich durch den Ausbau Alaskas zu einem strategischen Stützpunkt im pazifischen R a u m dessen wirtschaftliche Situation grundlegend. Mit dem Anwachsen der Verteidigungskräfte von etwa 500 auf 1 5 2 0 0 0 Mann im J a h r e 1943 stieg auch der Einsatz der in der Bauindustrie Beschäftigten durch die Errichtung von Verteidigungsanlagen, den Neubau von Straßen, Flugplätzen und Verkehrseinrichtungen von 1300 auf über 1 3 0 0 0 im J a h r e 1941. Nach dem Krieg ging der Anteil des Bergbaus an der W i r t schaft Alaskas allmählich zurück (Tab. 1), und zwar von 7 , 4 % im J a h r e 1950 auf 4 , 3 % im J a h r e 1958. Von dem R ü c k gang wurde vor allem der Goldbergbau betro/fen, während der Kohlenbergbau, die Gewinnung von Erdöl und Erdgas sowie von Sand und Kies eine Steigerung erfuhren (Tab. 2). I m J a h r e 1960 waren 18 Bergbaugesellschaften in Alaska tätig, von denen sechs Kohlengruben, fünfzehn Goldbagger, drei Goldseifen, ein Platinbagger, eine Quecksilbergrube und ein Kupferaufschluß betrieben wurden. Darüber hinaus führten 16 Untersuchungsbetriebe Erkundungsarbeiten durch. Der Aufwand für die Erkundung wird auf etwa 2 Mill. S im J a h r e 1960 veranschlagt, nachdem von 1955 bis 1959 etwa 1 Mill. $ jährlich ausgegeben worden waren. Erdöl/Erdgas I n der Hauptsache wurde auf Erdöl prospektiert. 1957 wurde das erste Erdölvorkommen auf der Kenai-Halbinsel südlich von Anchorage (Swanson-River-Feld) entdeckt und 1959 auf der gleichen Halbinsel ein Erdgasvorkommen gefunden. Gegenwärtig sind drei Gasfelder bekannt. 1960 wurde

eine Erdölleitung vom Swanson-River-Feld zur Cook-Bucht gebaut und im Sommer 1961 eine Erdgasleitung von dem Kenai-Feld an der Kalifonsky-Küste nach Anchorage fertiggestellt. Die Entwicklung der E r d ö l i n d u s t r i e läßt sich an dem Ansteigen der Produktion erkennen. Wurden von 1957 bis Ende 1960 nur 780 000 Barrels (1 Barrel ~ 0,121) produziert, so stieg die Förderung vom 1. J a n u a r bis 1. J u n i 1961 auf 1 6 0 0 0 0 0 Barrels. Uber 40 produzierende Bohrungen können über 2 0 0 0 0 Barrels täglich liefern. In der Erdöl- und Erdgasindustrie sind etwa 600 Mann beschäftigt; der Aufwand für Löhne beträgt rund 5 Mill. $. Es bestehen Pläne, für den Bedarf Alaskas eine Raffinerie mit 2 0 0 0 0 Barrels täglicher Leistung auf der Kenai-Halbinsel zu errichten. Die Erdgasproduktion kann den Bedarf Alaskas bei weitem decken. Gegenüber der Wasserkraft ist Erdgas durchaus konkurrenzfähig. Es wird sogar erwogen, das Erdgas zu verflüssigen und nach wichtigen Verbrauchszentren des pazifischen Raums zu exportieren, vor allem nach J a p a n . Kohle Alaska besitzt sowohl Steinkohlen- als auch Braunkohlenlagerstätten. Es werden Vorräte von etwa 95 Mrd. t Kohle veranschlagt, davon etwa 2 5 % Steinkohle und 7 5 % Pechbraunkohle oder lignitische Braunkohle. Der größte Kohlenproduzent ist die Usibelli Coal Corp., die im Nenana-KohlenT a b . 1. Lohnsuinmen für die einzelnen Industriezweige (in 1000 S) Löhne

1050

1954

1958

1869 6226 5733 3449 7931

1384 7380 4369 4064 10134

1241 5599 4844 4841 12340

25208

27 331

28865

Bergbau Bauindustrie Fabrikation Transport u. öffentliche Einrichtungen Handel u. Dienstleistungsbetriebe Gesamt:

Tab. 2. Entwicklung der einzelnen Bergbauzweige [in 1000 $) Wert der Bergbauerzeugung

Gold Kohle Erdöl und Erdgas übrige Mineralien Sand und Kies Gesamt:

Mittel 1946-1950 8917 2808 -

1

f

3737 15462

1955

1960

8725 5760 2685 8242

5887 6318 1260 2914 5483

25412

21862

-

Zeltschrift für angewandte Geologie (1962) Hett 5 R e h / Bodenschätze Alaskas

270 feld in d e n nördlichen Vorbergen der A l a s k a - K e t t e , etwa 165 k m südlich F a i r b a n k s , b a u t . 1961 w u r d e n 500000 t P e c h b r a u n k o h l e m i t 7 % Asche u n d einem W a s s e r g e h a l t v o n 2 1 % , vorwiegend f ü r militärische K r a f t - u n d Heizwerke sowie f ü r den zivilen Bedarf v o n F a i r b a n k s , g e f ö r d e r t . Die fünf b a u w ü r d i g e n Flöze sind 4—15 m s t a r k , das Deckgebirge ist 5—23 m m ä c h t i g . Der d u r c h D a u e r f r o s t verfestigte Kies der Deckschichten m u ß in d e n vier S o m m e r m o n a t e n d u r c h ' hydraulische Spritzverfahren und Planierraupen entfernt w e r d e n . D e r A b b a u der Kohle i m T a g e b a u erfolgt a u c h bei T e m p e r a t u r e n v o n —30° bis — 40°C. S p ä t e r sollen die tief e r e n Flöze im T i e f b a u gewonnen w e r d e n . A u c h ein weiterer großer P r o d u z e n t , die E v a n s J o n e s Coal Co. i m M a t a n u s k a - K o h l e n f e l d , 90 k m nordöstlich Anchorage, beliefert zu e t w a 9 0 % militärische O b j e k t e in der N ä h e v o n A n c h o r a g e . I n den l e t z t e n 40 J a h r e n w u r d e n jährlich etwa 110000 t S t e i n k o h l e m i t 1 3 , 5 % Asche u n d 8 % F e u c h t i g keit i m T a g e b a u g e f ö r d e r t . Die n i c h t k o k e n d e Steinkohle ist in vier G r u p p e n v o n drei u n d m e h r Flözen in die oberen 420 m der m i n d e s t e n s 1000 m m ä c h t i g e n Chickaloon-Schicht e n des T e r t i ä r eingeschaltet. Gegenwärtig w e r d e n n e u n b a u w ü r d i g e Flöze v o n 0,3—5 m Mächtigkeit u n d 30—50° Einfallen a u s g e b e u t e t . Die V o r r ä t e w e r d e n auf 40 Mill. t v e r a n s c h l a g t , w o v o n 2 Mill. t i m T a g e b a u g e w i n n b a r sind. Eine g u t e K o k s k o h l e s t e h t i m Bering-River-Feld a n . E r k u n d u n g s a r b e i t e n der Jewell R i d g e Coal Co. h a b e n allerdings s t a r k g e f a l t e t e u n d verworfene Flöze festgestellt. M a n h ä l t einen E x p o r t n a c h J a p a n u n t e r U m s t ä n d e n f ü r möglich, wobei e t w a 1 Mill. t jährliche F ö r d e r u n g erreichbar scheint. Die weitere E n t w i c k l u n g des K o h l e n b e r g b a u s in Alaska ist d u r c h die s t a r k e K o n k u r r e n z v o n E r d ö l u n d E r d g a s sehr in F r a g e gestellt, z u m a l diese V o r k o m m e n g ü n s t i g zu den V e r b r a u c h s z e n t r e n liegen u n d die bereits verlegten Ol- u n d Gasleitungen a u c h i m W i n t e r die T r e i b s t o f f z u f u h r gewährleisten. Erze Zu den Aussichten auf b e d e u t e n d e E r z n e u a u f s c h l ü s s e bem e r k t e R. J. L u n d , d a ß Alaska d u r c h die großen A u s b e u t e n a n Gold a m Y u k o n u n d a n K u p f e r a u s K e n n e c o t t in den e r s t e n J a h r z e h n t e n dieses J ä h r h u n d e r t s als „ g e w a l t i g e s L a g e r h a u s v o n B o d e n s c h ä t z e n " angesehen w u r d e , das n u r der E r s c h l i e ß u n g h a r r t e . L e i d e r e r g a b die sorgfältige U n t e r s u c h u n g der Größe u n d d e r Gehalte d e r j e t z t b e k a n n t e n L a g e r s t ä t t e n A l a s k a s i m Vergleich m i t d e n g r o ß e n L a g e r s t ä t t e n . a n d e r e r L ä n d e r , d a ß m i t A u s n a h m e einer geringen A n z a h l g u t b e k a n n t e r Möglichkeiten große Neuerschließungen n u r d u r c h N e u e n t d e c k u n g e n in geologisch höffigen Geb i e t e n oder günstige E n t w i c k l u n g e n in einzelnen der zahlreichen E r z v o r k o m m e n zu e r w a r t e n sind. E i s e n e r z l a g e r s t ä t t e n k o m m e n in S E - A l a s k a in d e r N ä h e des Meeres vor. Auf der K a s a a n - H a l b i n s e l liegen einige kleine V e r d r ä n g u n g s l a g e r s t ä t t e n m i t z u s a m m e n 10 bis 25 Mill. t eines 4 0 — 5 0 % i g e n Erze's, wie es gegenwärtig auf der Insel V a n c o u v e r in B r i t i s c h - K o l u m b i e n a b g e b a u t wird. Eine Z e n t r a l a u f b e r e i t u n g k ö n n t e 600000 t K o n z e n t r a t j ä h r lich liefern. I m K l u k w a n - F ä c h e r bei H a i n e s lagern m i n d e s t e n s 500 Mill. t eisenerzhaltige S c h u t t m a s s e n , die v o n d e m weiter östlich liegenden, in U l t r a b a s i t ausgeschiedenen t i t a n h a l t i g e n M a g n e t i t k ö r p e r v o n K l u k w a n s t a m m e n . Dieser e n t h ä l t ü b e r 1 Mrd. t m i t 1 5 — 2 0 % F e u n d e t w a 4 % TiO a . W e g e n d e r leichten Gewinnbarkeit der Schuttmassen mit 10—12% Fe und 2 % T i 0 2 d u r c h Bagger wird m a n z u n ä c h s t i m K l u k w a n Fächer mit der Ausbeutung beginnen. Konzentrate mit 5 8 % F e u n d bis 2 % TiO a sind leicht zu erzielen. E i n e K a p a z i t ä t v o n 2 Mill. t K o n z e n t r a t j ä h r l i c h ist erreichbar. A n d e r I n l a n d Passage, 56 k m südöstlich Juneaw, liegt b e i ' P o r t S n e t t i s h a m ein weiteres großes V o r k o m m e n v o n t i t a n haltigem M a g n e t i t in u l t r a b a s i s c h e n I n t r u s i v e n in d e r W e s t flanke des C o a s t - R a n g e - B a t h o l i t h e n . Die V o r r ä t e w e r d e n auf 500 Mill. t v e r a n s c h l a g t . Die K o n z e n t r a t e m i t 6 5 % F e e n t h a l t e n allerdings n o c h bis 3 % T i 0 2 . W a s s e r k r a f t ist a u s b a u f ä h i g f ü r eine P r o d u k t i o n v o n 325000 t K o n z e n t r a t jährlich. Schließlich liegt noch ein d r i t t e s großes V o r k o m m e n v o n t i t a n h a l t i g e m M a g n e t i t auf der N W - S e i t e d e r ClevelandHalbinsel a n d e r U n i o n B a y , 56 k m nordwestlich v o n K e t c h i k a n auf d e r Prince-of-Wales-Insel. V o n d e n K u p f e r l a g e r s t ä t t e n ist das große V o r k o m m e n v o n R u b y Creek auf d e r S ü d f l a n k e der B r o o k s - K e t t e bei K o b u k in N W - A l a s k a wegen seiner u n g ü n s t i g e n Lage n ö r d -

lieh des Polarkreises n o c h n i c h t in Betrieb g e n o m m e n worden, obwohl es schon fünf S o m m e r l a n g e r k u n d e t w o r d e n ist. E i n e devonische Riffbrekzie ist m i t Markasit, K u p f e r k i e s u n d B o r n i t mineralisiert. Die V o r r ä t e w e r d e n auf ü b e r 100 Mill. t m i t 1 , 2 % Cu v e r a n s c h l a g t . W e g e n der u n g ü n s t i g e n T r a n s p o r t v e r h ä l t n i s s e wird eine E r z e u g u n g v o n etwa 50000 t B l i s t e r k u p f e r aus e t w a 160000 t K o n z e n t r a t j ä h r l i c h erwogen. Der A b b a u soll i m T a g e b a u erfolgen. Obwohl geographisch günstiger gelegen, ist das zweite K u p f e r v o r k o m m e n S u m d u m a n d e r I n l a n d Passage, e t w a 80 k m südöstlich J u n e a u , auf G r u n d seiner Lage in 1000 m H ö h e u n t e r einem Gletscher m i t einem G e h a l t v o n 1 , 2 5 % Cu gegenwärtig n i c h t b a u w ü r d i g . Der E r z k ö r p e r aus P y r i t m i t Erläuterungen zur Ü b e r s i c h t s k a r t e der wichtigsten L a g e r s t ä t t e n Alaskas Symbol

Rohstoff

Nr.

Name der Lagerstätte

Bemerkungen

a

Erdöl

1

Kenai-Halbinsel

Produktion

b

Erdgas

2

Kenai-Halbinsel

Produktion

c

Steinkohle

3 Matanuska-Feld 3a Bering-River-Feld

Produktion Kokskohlepro j ekt

d

Braunkohle

4 Nenana-Feld 4a Barrow-Feld

Produktion

e

Eisenerz

5. 6 7 8

Kasaan Klukwan Port Snettisham Union Bay

Projekt

9 10 11 12 13

Ruby Creek Sumdum Orange Hill Kennecott Prince-William-Sund

Erkund.-Betrieb Außerbilanzvorräte

f

Kupfer

Potentielle Lgst.

Ausgebeutet Potentielle Lgst.

g

Blei-Zink - Silber

14 15

Mt. Eielson Groundhog Basin

Potentielle Lgst.

h

Gold

16 17 18 19 20 20a 20b 21 22 23 24 25 26 27 28 29