Zeitschrift für Angewandte Geologie: Band 9, Heft 7 Juli 1963 [Reprint 2021 ed.] 9783112558942, 9783112558935

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ZEITSCHRIFT FÜR A N QE W A N D T E QEOLOQIE 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 UND DER

ZENTRALEN

DER D E U T S C H E N

KOMMISSION

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

DEMOKRATISCHEN

REPUBLIK

AUS D E M

INHALT

L. Baumann & G. Weinhold Z u m Neuaufschluß des sog. „Felsithorizontes" von Halsbrücke D. Dreyer & N. A. Plotnikow Über die Vorratsberechnung einer Erdgaslagerstätte im Ca2d Westthüringens H. Hetzer Suche und Erkundung von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe Instruktion zur Anwendung der „Klassifikation der Lagerstättenvorräte fester mineralischer Rohstoffe" auf Kupfererzlagerstätten der DDR 2. Kupfer-Instruktion vom 27. März 1963 D. S. Korshinskij Das Problem der Spilite und die Hypothese der Transvaporisation im Lichte neuer ozeanologischer und vulkanologischer Ergebnisse H . Särchinger & P. Böhme Über eine Natursteinerkundung mit Bohrungen und geophysikalischen Messungen in Nordwestsachsen E . Lewien & H . Treppschuh Technisch-ökonomische Kennziffern f ü r geologische Bohrungen

AKADEMIE

-VERLAQ

• BERLIN

BAND 9 / H E F T JULI SEITE

Í

1963

337-392

COßEPJKAHHE

INHALT

Z u m T a g des deutschen m a n n s 1963

Berg-

Z u m Neuaufschluß des sog. ,,Felsithorizontes" von H a l s b r ü c k e

L . BAUMANN & G . WEINHOLD

G e r m a n Miner's D a y 1963

337

T h e New E x p o s u r e of t h e SoCalled „Felsite H o r i z o n " of llalsbriicke

338

ropiwoiiTa"

O iienpHiieiinMOCTii nieToaa B3BCiHiiBainiH A3H p a c i e T a epeaHiix cop;epHcöpioKi;e

pimriiH

G. RTOAKOW, B . KOBNEW & A . KUSNEZOW

Ölführung im Kambrium—Präk a m b r i u m Ostsibiriens

IIe(J>TeiiocnocTi> KeMÖpnn N ROKGMOpiIH liOCTO'IHOn Cnönpii

The P e t r o l e u m - B e a r i n g Cambrian 350 — Prc-Canibrian of E a s t Silriria

N . S. JEKOFEJEW

D a s P r o b l e m der unterirdischen Gasspeicherung in der U d S S R

npoG.ieMa no^ae.Miioro xpaiiemiji r a s a B CCCP (PeibepaT r . - I ' I . KAMÜC)

T h e P r o b l e m of U n d e r g r o u n d Gas A c c u m u l a t i o n in t h e U. S. S. R . (Abstracted b y

(referiert v o n H . - J . KAMM)

352

H . - J . KAMPS) H . HETZER

D . S. KOBSHINSKIJ

Suche u n d E r k u n d u n g von Lagers t ä t t e n mineralischer Rohstoll'e

lloiicKn H pa3BCAi;a MecTopo;i;Aemiii MHiiepanbiioro ci.ipbn

Search for a n d Reconnaissance of Deposits of Mineral R a w Ma lerials

I n s t r u k t i o n zur A n w e n d u n g der „Klassifikation der Lagers t ä t t e n v o r r ä t e fester mineralischer R o h s t o f f e " auf K u p f e r l a g e r s t ä t t e n der D D R 2. K u p f e r - I n s t r u k t i o n vom 27. März 1963

HiioTpyimnn no npiiMeiieiimo „ K n a c c H i f i i K a i i i i i i a a n a c o B MeCTopo>K;(eiimi Mimepajibiioro CLipBH" K MeAIIWM MeCTOpO/K

Ins true lion for t h e Application 357 of t h e „ D e p o s i t Reserve Classification of Solid Mineral R a w Materials" of t h e G. D. R . 2nd Copper I n s t r u c t i o n f r o m March 27, 1963

HeiHIHM T f l P B T o p a n n i i c T p y H n i i a n o M e a n OT

27. 3. 1963 r .

üpoöjieMa CIIIIJIIITOB N nmoTe3a

D a s P r o b l e m der Spilite u n d die H y p o t h e s e der T r a n s v a p o r i sation im Lichte neuer ozeanologischer u n d vulkanologischer Ergebnisse

354

o T p a n c B a n o p i i 3 a i i i i i i B CBeTe IIOBMX O K e a i i o J i o r i i H e c i i i i x II ByjiiiaiiOJiorii'iecKiix sanni>ix

The Spilite P r o b l e m a n d t h e 362 T r a n s vaporiza lion H y p o t h e s i s in t h e Light of New Oceanological a n d Vulcanological Results

H . SÄRCHINGER & P . BÖHME

U b e r eine N a t u r s t e i n e r k u n d u n g m i t B o h r u n g e n u n d geophysikalischen Messungen in Nordwestsachsen

O pasBeaKe npupoRiiLix KaMiieii c noMombio SypemiH II reo(Jinaii'iecKiix H3Mepeiinii B CeBeposanaanofi CaKComni

Reconnaissance of N a t u r a l Stones 365 b y Drillings a n d Geophysical Measurements in Northwest Saxony

E . LEWIEN & H . TREPPSCHUH

Technisch-ökonomische K e n n ziffern f ü r geologische B o h r u n gen

TexiiiiK0-3K0ii0MiiiecKne noKa3aTejni ÄJIH r e o J i o n n e c K o r o ßypemiH

Technical-Economic Indexes for 372 Geological Drillings

G. KNOPP & E . KURZWEIL

Ingenieurgeologische Probleme beim A u t o b a h n b a u (Teil I)

HiiH;eiiepiio-reoiiorn 1 — Ungleichmäßigkeitskoeffizient > 1 n > 1 — Anzahl der Koeffizienten > 1 k < 1 und n < 1 — entsprechende Koeffizienten < 1

Zeitschrift für angewandt« Geologie (1963) Heft 7

N. S. J e r o f e j e w / Gasspeicherung in der U d S S R

352 durchteufte, ordnete man bedingt der Angara-Serie des unteren Kambriums zu. Sie bestehen aus Dolomiten, stellenweise bituminösen Dolomiten, Anhydriten, Gipsen, Argilliten, Kalksteinen und Steinsalz. Das angetroffene Profil der Angara-Serie unterscheidet sich etwas von analogen Ablagerungen der Irkutsker Senke. Die von 1484 bis 1651 m angefahrenen Schichten wurden der Bulaisker Serie des unteren Kambriums zugeordnet. Sie bestehen vorwiegend aus Dolomiten. Von 1651 bis 2100 m durchsank die Bohrung die Belsker Serie des unteren Kambriums. Sie baut sich aus Kalksteinen, Bitumendolomiten und Steinsalz auf. Vermutlich hat die Bohrung von 2100 m an bis Endteufe Ablagerungen der Ussolsker Serie des unteren Kambriums durchteuft. Am Aufbau dieser Serie sind Dolomite, Steinsalz und (bei der Endteufe) Sandstein beteiligt. Es konnte festgestellt werden, daß neben den horizontal lagernden Gesteinen auch sehr steil einfallende angetroffen wurden. Von 1484 bis 1535 m betrug der Einfallwinkel 15 bis 45°. Auch vertikal lagernde und überkippte Schichten (1119 bis 1353 m) wurden festgestellt. Zwischen 261 bis 338 m und 513 bis 540 m treten brekziöse, stark beanspruchte Gesteine auf. Die Mächtigkeit der AngaraSerie erwies sich als weit größer, als im Projekt angenommen war. Im Profil der Angara- und der Belsker Serie traf man auf mächtige (bis 40 m) Sleinsalzflöze, die wahrscheinlich die Lagerungsverhältnisse des unmittelbar dem Salinar auflagernden karbonatischen Gesteinskomplexes beeinflußten. Die Ussolsker Serie des unteren Kambriums wurde im Irkutsker B a u m von fast allen Schürfbohrungen angefahren. Ihre Mächtigkeit bewegt sich zwischen 270 bis 1505 m. Im zentralen Teil der Irkutsker Senke besteht sie aus einem Wechsel von Steinsalzflözen und sulfatisch-karbonatischen

Gesteinen. In Nähe des gefalteten Tafelrandes sind die Salzgesteine (das Salinar) fast ganz von sulfat-karbonatischen Gesteinen vertreten. Dieser Gesteinskomplex wurde im unteren Teil der Ussolsker Serie als Ossinsker Horizont mit einer Mächtigkeit von 30 bis 60 m ausgeschieden. Der Ossinsker Horizont liegt 120 bis 150 m über der Sohle der Ussolsker Serie und konnte auf allen Erkundungsbohrungen im Irkutsker Raum gut verfolgt werden. Die Porosität der Gesteine dieses Horizonts beträgt, nach Messungen aus benachbarten Schürfen, 0,5 bis 2,3%; die Durchlässigkeit: bis 4400 md. Die Erdölanzeichen tragen im Ossinsker Horizont regionalen Charakter. Geringe Erdölzuflüsse (bis 3—5 t pro Tag) und Gaszuflüsse (bis 17 000 m 3 /Tag) erzielte man auf einer Reihe von Bohrfeldern bereits früher aus dem Ossinsker Horizont (Balychtinsker, Atowsker Feld u. a.). Die mächtige Erdöl-Erdgaseruption der Bohrung Markow kam aus dem oberen Teil der Ussolsker Serie (unteres Kambrium). Die Speichereigenschaften dieser Ablagerungen verbessern sich nach Norden hin schroff, was die Akkumulation industrieller Erdölmengen in diesem Raum besonders begünstigte. Die mächtige Erdöl-Erdgasfontäne aus der Basisbohrung Markowo, die regionale Erdöl-Erdgasführung der Ussolsker Serie und anderer Ablagerungen (bis einschließlich der sinischen), das Vorhandensein einer großen Anzahl von Antiklinalstrukturen in diesem Gebiet, die durch geologische Strukturaufnahmen fixiert werden konnten und bei aerogeologischen Aufnahmen leicht zu erkennen sind, das alles spricht von den großen Perspektiven dieser neuen erdöl-/ erdgasführenden Provinz. Auf diesem Territorium sind eine Reihe von Erkundungsbohrungen geplant. Mit den Nachfolgebohrungen für Markowo wurde bereits begonnen, um den angetroffenen Erdölhorizont zu erkunden und eventuell neue Lager festzustellen.

J e r o e e j e w , N. S.

Das Problem der unterirdischen Gasspeicherung in der UdSSR 1 ) Referiert von H a n s - J ü r g e n Kamps, z. Z. Moskau

Der Autor geht von dem unregelmäßigen Gasverbrauch großer Industriegebiete und großer S t ä d t e a u s . Zur Uberbrückung ungleicher Verbrauchsmengen dienen vor allem unterirdische Gasspeicher. A m billigsten ist hierbei die Ausnutzung ausgebeuteter Erdöl- und Erdgaslagerstätten. Doch 7 5 % aller größeren Industriegebiete in der U d S S R befinden sich weit entfernt von Erdöl- und E r d g a s l a g e r s t ä t t e n . Die R e n t a b i l i t ä t unterirdischer Gasspeicherung hängt von vielen verschiedenen F a k t o r e n ab. Die wichtigsten sind: 1. Grad der Unregelmäßigkeit im Gasverbrauch; 2. Fördermenge und Länge der Magistralgasleitungen; 3. Entfernung der Gasspeicher vom Verbraucherort und der Magistralleitung; 4. geologische und fördertechnische Besonderheiten der Schicht, die zur Speicherung erkundet und vorbereitet wird.

Gasverbrauch in einzelnen Monaten. F ü r Moskau galten folgende E x t r e m w e r t e (minimal bzw. m a x i m a l ) 2 ) : J u l i 1960 0,73 für Kiew J u l i 1959 0,83

Dezember 1960 1,33 Dezember 1959 1,31

Die Projektwerte für Moskau und Kiew betragen 0,69 bzw. 0,74 (Juli) und 1,36 bzw. 1,33 (Dezember). Die Volumen der Gasspeicher, die notwendig werden für eine U b e r b r ü c k u n g von Ungleichmäßigkeiten im Gasverbrauch, können nach folgenden Formeln errechnet werden: v

=

S k > l

n > l

l Q Q

12

(I)

oder n < l - Z k < l 12

Im weiteren behandelt der Autor „Ökonomische Kriterien, die die P a r a m e t e r unterirdischer Gasspeicher bestimmen". Die größten Saisonschwankungen im Gasverbrauch verursachen k o m m u n a l e Abnehmer in den Großstädten. Eine Tabelle zeigt vergleichsweise für Moskau, Kiew und die U S A Koeffizienten der Unregelmäßigkeit im

wobei V — notwendiges effektives F a s s u n g s v e r m ö g e n der Speicher (in % vom J a h r e s v e r b r a u c h an Gas)

1 J Aus: Erkundung unterirdischer Gasspeicher in der UdSSR. Arbeiten der SGPK (Glawgas der UdSSR), Gostoptechisdat, S. 3 - 1 5 , Moskau 1962.

2 ) Der Koeffizient ist das Verhältnis des Gasverbrauchs in einem Monat zum Jahresmittel für einen Monat.

V =

1 0 ( )

(II)

k > 1 — Ungleichmäßigkeitskoeffizient > 1 n > 1 — Anzahl der Koeffizienten > 1 k < 1 und n < 1 — entsprechende Koeffizienten < 1

Zeitschrift (ür angewandte Geologie (1963) Heft 7 N . S. JEROFEJEW / G a s s p e i c h e r u n g in der U d S S R

Somit errechnete notwendige Speichervolumen (in % des J a h r e s v e r b r a u c h s an Gas) betrugen für Moskau laut P r o j e k t 11,0 3 ); f ü r Kiew 10,1; f ü r die USA (1958) 10,2. Technisch-ökonomische Berechnungen zeigten, daß es einen Optimalwert der Ungleichmäßigkeit im Gasv e r b r a u c h gibt, bei dem die Selbstkosten der Gasspeicheranlage minimal sind. F ü r die analysierten Fälle lag der Optimalwert bei 1,35—1,40. Dieser Koeffizient entspricht den maximalen Saisonschwankungen. Die Bedingungen zur Ü b e r b r ü c k u n g noch stärkerer Schwankungen würden die Gasspeicherung b e d e u t e n d verteuern. Die Selbstkosten zusätzlicher Gasspeicherung, die Ungleichmäßigkeiten m i t einem Koeffizienten von 1,5 ü b e r b r ü c k e n würden, stiegen u m das l,8fache, bei einem Koeffizienten von 1,6 u m das 4,6fache. Im Ergebnis einer technisch-ökonomischen Analyse werden f ü r die P r o j e k t i e r u n g und den Bau von Gasspeichern folgende P a r a m e t e r vorgeschlagen: a) N o t w e n d i g e s e f f e k t i v e s S p e i c h e r v o l u m e n e n t s p r i c h t 1 0 % v o m J a h r e s v e r b r a u c h großer I n d u s t r i e g e b i e t e oder Großstädte; b) F ö r d e r l e i s t u n g der Speicher b e t r ä g t 3 5 — 4 0 % des T a g e s m i t t e l v e r b r a u c h s w ä h r e n d eines Jahres.

An einem Beispiel wird nachgewiesen, daß f ü r einen Koeffizienten der Ungleichmäßigkeit von 1,6 eine Fördermenge von Gas erreicht werden m u ß , die eine Erweiter u n g der fördertechnischen Anlägen u m das l,5fache erfordert. Hiermit erklärt sich auch die Steigerung der Kosten beim U b e r b r ü c k e n kurzzeitiger „ S p i t z e n " durch unterirdische Gasspeicher. Analysen der E f f e k t i v i t ä t unterirdischer Gasspeicher in der Abhängigkeit von Förderleistung und Länge der Magistralleitung ermöglichten folgende Schlußfolgerung: 1. D i e E f f e k t i v i t ä t i m G e b r a u c h unterirdischer Gasspeicher e r h ö h t sich m i t a n s t e i g e n d e r L e i s t u n g u n d b e s o n ders m i t z u n e h m e n d e r L ä n g e der Magistralleitung. 2. F ü r die m e i s t e n Fälle bei einer G a s l e i t u n g s l ä n g e bis 200 k m ist es z w e c k m ä ß i g , F ö r d e r r e s e r v e n u n d z u s ä t z l i c h e T r a n s p o r t m ö g l i c h k e i t e n z u s c h a f f e n ; für G a s l e i t u n g e n m i t größerer L ä n g e j e d o c h ist es nötig, M ö g l i c h k e i t e n zur A n l a g e unterirdischer Gasspeicher z u suchen. 3. B e i der V e r w e n d u n g v o n G a s l e i t u n g e n größerer L ä n g e ü b e r s c h r e i t e n die Mittel, die d u r c h unterirdische Gasspeicher e i n g e s p a r t w e r d e n , u m ein v i e l f a c h e s die A u s g a b e n für den B a u eines Speichers.

Bei einer Gasleitung von 1000 k m Länge und einer Förderleistung v o n 10 Mill. m 3 / T a g überschreiten die eingesparten Mittel u m das lOfache die Ausgaben f ü r die E r r i c h t u n g eines unterirdischen Gasspeichers. Die hohe E f f e k t i v i t ä t wird selbst d a n n erhalten, wenn der Gasspeicher in einer E n t f e r n u n g bis zu 200 k m v o m Verb r a u c h e r o r t liegt (bei einer Gasleitungslänge von 1000 k m und einer Förderleistung von 5 Mill. m 3 /Tag). D a n n geht der A u t o r auf „Geologische Bedingungen u n d die Arbeitsmethodik bei der Suche und E r k u n d u n g unterirdischer Gasspeicher" ein. Die E r k u n d u n g s a r b e i t e n werden für unterschiedliche geologische Bedingungen d u r c h g e f ü h r t . Sie sind auf die E r k u n d u n g geeigneter positiver S t r u k t u r e n und gut permeabler wasserführender Schichten m i t ausreichend mächtigen Tonschichten im H a n g e n d e n ausgerichtet. Die Such- u n d E r k u n d u n g s a r b e i t e n werden in folgender Reihenfolge d u r c h g e f ü h r t : 1. S t u d i u m allgemeiner geologischer U n t e r l a g e n des Geb i e t s m i t b e d e u t e n d e m Gasverbrauch, S u c h e v o n S t r u k t u r e n d u r c h S e i s m i k u n d P r o i i i b o h r u n g e n v o n geringer T i e f e ; 3

) Mittelwerte aus den Ergebnissen entsprechend (I) und (II)

353 2. U b e r p r ü f u n g u n d E r k u n d u n g einer b e s t i m m t e n S t r u k tur durch N i e d e r b r i n g e n eines N e t z e s v o n E r k u n d u n g s b o h r u n g e n geringer T i e f e ; 3. S t u d i u m des generellen Bohrlochprofils, A u s w a h l einer bestimmten wasserführenden Schicht und deren Erkundung mit Hilfe von Erkundungsbohrungen und Spezialtesten; 4. v e r s u c h s w e i s e s E i n p u m p e n v o n Gas.

Jedoch die herkömmlichen Bohrmethoden wurden hierbei zu neuen Methoden abgewandelt. Sie beruhen darauf, daß ein ganzes System von Sonden gleichzeitig getestet wird. Einer zentralen Sonde wird Schichtwasser e n t n o m m e n , in den umliegenden Beobachtungssonden werden die Schichtdruckvcränderungen gemessen. Diese Methode heißt „ H y d r o e r k u n d u n g " . Mit Hilfe dieser Methode können das Regime der wasserführenden Schicht, der Grad der Verbundenheit einzelner Abschnitte, die hermetische Geschlossenheit der abdeckenden Schicht, die ermittelten H a u p t p a r a m e t e r der Schicht (Permeabilität und Piezoleitfähigkeit) bes t i m m t werden. Die bei R j a s a n angewandte Methode des probeweisen E i n p u m p e n s von L u f t ist vor allem f ü r mächtige Schichten wertvoll, da hier die obengenannte Methode der W a s s e r e n t n a h m e aus einer zentralen Sonde n u r geringe, k a u m meßbare Druckveränderungen in den Beobachtungssonden h e r v o r r u f t . Im weiteren schreibt der Autor „ Ü b e r hydrogasdynamische Grundlagen- zur Anlage unterirdischer Gasspeicher in wasserführenden S c h i c h t e n " ; zuletzt behandelt er „Grundlegende Resultate der E r k u n d u n g s arbeiten und des versuchsweisen Eindrückens von Gas bzw. L u f t " . Solche Arbeiten wurden ausgeführt bei Kaluga, Stscholkowo (Moskau), R j a s a n , Kiew, Leningrad, Brjansk, Gorki, Swerdlowsk, Taschkent. a) Die Kalugaer Anlage ist ein Aquiferspeicher in einer Teufe von 800 bis 930 m, die Schichtmächtigkeit beträgt 10—12 m, der Porositätskoeffizient 2 2 % , die Permeabilität 0,5—2,1 d, der Schichtdruck im Topbereich der S t r u k t u r 82 at. Das Hangende wird von einer 100 m mächtigen Tonschicht gebildet. 1959 wurden im Verlaufe von drei Monaten 23 Mill. m 3 Gas in den Speicher eingepumpt. Das Eindrücken erfolgte durch 2—4 Sonden bei einem Druck von 103 at. Das Eindrücken bewies eine gute (bis zu 500000 m 3 /Tag) Aufnahmefähigkeit. 1960 wurde erneut Gas eingedrückt (unter einem Druck von 100 bis 102 at, maximale Menge 620000 m 3 / Tag). Insgesamt b e t r u g die Menge des eingedrückten Gases 80 Mill. m 3 . Zur besseren Ausbreitung des Gases wurde die Schicht entlastet, indem m a n insgesamt 176000 m 3 Wasser aus umliegenden Sonden auslaufen ließ. Vorerst erhielt m a n 3 Mill. m 3 Gas aus dem Speicher. b) Bei Leningrad dient eine äußerst flach einfallende S t r u k t u r als Speicher. Die Schicht h a t eine Mächtigkeit von 10 bis 15 m, eine Porosität von 20 bis 2 5 % ; Permeabilität (mittlere) 1,3 d und liegt in einer Teufe von 395 bis 420 m. Der Schichtdruck im tiefen Teil der Schicht b e t r ä g t 36 at. Insgesamt wurden 3,26 Mill. m 3 L u f t u n t e r einem Druck von 40 bis 40,5 a t eingedrückt (täglich im Mittel 80000 m 3 ). Zurückerhalten wurden aus dem Speicher 1,423 Mill. m 3 L u f t (44%), davon trocken 917000 m 3 (29%).

Zeitschritt Mir angewandt« Geologie (1963) Heft 7

354

H . HETZER / Suche und E r k u n d u n g mineralische!' R o h s tolle

Schwierigkeiten traten durch die sehr ungleichmäßige Fortbewegung der Luft in der Schicht auf. Bei einem mittleren Verdrängungsradius von 300 m wurden einzelne „Zungen" von 1000 m beobachtet. Man rechnet jedoch mit einem gewissen Ausgleich beim Eindrücken von größeren Mengen. c) In Stscholkowo bei Moskau wurde eine Struktur erkundet, deren Ausmaße 35 km 2 und deren Amplitude 40 m betragen. Ausgewählt wurde eine Sandschicht in einer Teufe von 880 bis 910 m, ihre Mächtigkeit ist 9 — 1 4 m, die Permeabilität 0,3—2,5 d, die Porosität 2 0 % , der Schichtdruck 92 at. Das Gesamtaufnahmevermögen bei Schichtdruck beträgt 1,5 Mrd. m 3 .

t e t wurden. 10 weitere dienen als Beobachtungssonden. d) Bei R j a s a n wird eine große Struktur als Gasspeicher ausgerüstet. Infolge geringer Teufe der Speicherschicht (130—190 m) und eines Schichtdrucks von nur 11,5 at kann das Gas ohne Kompressorenstationen direkt aus der Magistralleitung in den Speicher eingedrückt werden.

Auf dieser Struktur wurden insgesamt 19 Bohrungen niedergebracht, von denen fünf zur Injektion eingerich-

e) Bei Kuibyschew, Orenburg und Saratow wurden als Gasspeicher ausgebeutete Erdöl- und Erdgaslagerstätten ausgenutzt. Der Autor zieht abschließend auch die Ausnutzung ausgebeuteter Lagerstätten zur Aufnahme des Gasüberschusses in Erwägung, der bei der Förderung von Erdöl anfällt.

Suche und Erkundung von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe1 (Bemerkungen zur Diskussion um den Aufsatz von W . M. KREJTER — Aufgaben und Bedeutung der Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe) HANS HETZER,

Berlin

Mit diesem Beitrag beschließt die Redaktion die Diskussion über den o. a. Beitrag von KREJTER und dankt allen Diskussionsteilnehmern für die in ihren Beiträgen übermittelten Anregungen und Hinweise.

Im Beschluß des V I . Parteitages der S E D über die Aufgaben in der Industrie, im Bauwesen sowie im Nachrichten- und Transportwesen sind die Hauptaufgaben formuliert, die auf dem Gebiete der Geologie zur E n t wicklung der führenden Zweige der Volkswirtschaft zu lösen sind. Diese Hauptaufgaben bestimmen mit den Inhalt unserer zukünftigen Entwicklung, die durch den endgültigen und unwiderruflichen Sieg der sozialistischen Produktionsverhältnisse in der Deutschen Demokratischen Republik gekennzeichnet ist. Ziel dieser Entwicklung ist der umfassende Aufbau des Sozialismus in der D D R auf der Grundlage der konsequenten Anwendung der ökonomischen Gesetze des Sozialismus und der stetigen Steigerung der Produktion auf der Basis des wissenschaftlich-technischen Höchststandes. Diese Entwicklung geht an keinem Bereich von Forschung und Praxis ohne spürbare Einwirkungen und Veränderungen vorüber, sie fordert gebieterisch das Erreichen immer höherer Qualitäten auf allen Gebieten. Sie bestimmt letztlich auch die Diskussionen um das Wesen und die Bedeutung der „Geologischen Erk u n d u n g " 2 ) , die in der Sowjetunion seit mehr als zehn J a h r e n geführt werden. Auch in der D D R gibt es bereits seit J a h r e n ernsthafte Bestrebungen, Klarheit in das Zusammenwirken von Geologie, Technik und Ökonomie im Komplex der „Geologischen E r k u n d u n g " zu bringen. Ihren äußeren Niederschlag fanden sie darin, daß an einigen geologischen Instituten der Hochschulen, teilweise leider nur vorübergehend, Vorlesungen über die Technik der geologischen Erkundungsarbeiten, über Be' ) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 19. 4. 63. 2 ) In diesem Beitrag verstanden als Komplex aller Arbeiten, die zum Kacliweis von Vorräten mineralischer Rohstoffe notwendig sind.

musterung, über Vorratsberechnungen u. a. aufgenommen wurden. Der Beitrag von W . M. KREJTER hat neue Aspekte in diese Diskussion gebracht, mit Zielstellungen, wie sie bisher noch nicht oder nur am Rande erörtert wurden, ohne daraus jedoch die Konsequenzen, die W . M. KREJTEE zog, abzuleiten. Seine Gedanken lassen sich kurz in der Forderung zusammenfassen, die „Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von L a g e r s t ä t t e n " als selbständige Wissenschaft zu behandeln, die sich durch ihre geologisch-ökonomische Richtung von der physiko-chemisch orientierten Lagerstättenlehre unterscheidet. Als wesentlich erachtet es W . M. KREJTER dabei, daß sich diese Lehre auf das Finden allgemeiner Wege der Suche und Erkundung von Lagerstätten sowie den komplexen Charakter der Arbeiten konzentriert und nicht auf die einzelnen mineralischen Rohstolle. Seine Schlußfolgerungen, daß die Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten als selbständige Wissenschaft zum „geologischen Zyklus" gehört, ist m. E . so aufzufassen, daß diese Wissenschaft, wie Paläontologie, Lagerstättenlehre usw., ein Teilgebiet des Großbegriffs „Geologie" umfaßt, was sich auch zwangsläufig aus seinen Darlegungen ergibt. Die Stellungsnahmen, die von den verschiedensten Seiten zu W . M. KREJTERS Beitrag kamen, bringen sehr unterschiedliche Meinungen zum Ausdruck. Sie gehen von der bedingungslosen Anerkennung der Folgerungen W . M. KREJTERS bis zur eindeutigen Ablehnung. Der Versuch einer Zusammenfassung derDiskussion müßte daher von vornherein scheitern, da er nur über eine Wiedergabe der einzelnen dargelegten Meinungen möglich wäre, ein unnötiges Unterfangen, da die einzelnen Stellungnahmen leicht zugänglich sind. Alle Diskussionsbeiträge stimmen jedoch einheitlich darin überein, daß der Lehre vom Aufsuchen und E r -

Zeitschritt Mir angewandt« Geologie (1963) Heft 7

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H . HETZER / Suche und E r k u n d u n g mineralische!' R o h s tolle

Schwierigkeiten traten durch die sehr ungleichmäßige Fortbewegung der Luft in der Schicht auf. Bei einem mittleren Verdrängungsradius von 300 m wurden einzelne „Zungen" von 1000 m beobachtet. Man rechnet jedoch mit einem gewissen Ausgleich beim Eindrücken von größeren Mengen. c) In Stscholkowo bei Moskau wurde eine Struktur erkundet, deren Ausmaße 35 km 2 und deren Amplitude 40 m betragen. Ausgewählt wurde eine Sandschicht in einer Teufe von 880 bis 910 m, ihre Mächtigkeit ist 9 — 1 4 m, die Permeabilität 0,3—2,5 d, die Porosität 2 0 % , der Schichtdruck 92 at. Das Gesamtaufnahmevermögen bei Schichtdruck beträgt 1,5 Mrd. m 3 .

t e t wurden. 10 weitere dienen als Beobachtungssonden. d) Bei R j a s a n wird eine große Struktur als Gasspeicher ausgerüstet. Infolge geringer Teufe der Speicherschicht (130—190 m) und eines Schichtdrucks von nur 11,5 at kann das Gas ohne Kompressorenstationen direkt aus der Magistralleitung in den Speicher eingedrückt werden.

Auf dieser Struktur wurden insgesamt 19 Bohrungen niedergebracht, von denen fünf zur Injektion eingerich-

e) Bei Kuibyschew, Orenburg und Saratow wurden als Gasspeicher ausgebeutete Erdöl- und Erdgaslagerstätten ausgenutzt. Der Autor zieht abschließend auch die Ausnutzung ausgebeuteter Lagerstätten zur Aufnahme des Gasüberschusses in Erwägung, der bei der Förderung von Erdöl anfällt.

Suche und Erkundung von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe1 (Bemerkungen zur Diskussion um den Aufsatz von W . M. KREJTER — Aufgaben und Bedeutung der Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe) HANS HETZER,

Berlin

Mit diesem Beitrag beschließt die Redaktion die Diskussion über den o. a. Beitrag von KREJTER und dankt allen Diskussionsteilnehmern für die in ihren Beiträgen übermittelten Anregungen und Hinweise.

Im Beschluß des V I . Parteitages der S E D über die Aufgaben in der Industrie, im Bauwesen sowie im Nachrichten- und Transportwesen sind die Hauptaufgaben formuliert, die auf dem Gebiete der Geologie zur E n t wicklung der führenden Zweige der Volkswirtschaft zu lösen sind. Diese Hauptaufgaben bestimmen mit den Inhalt unserer zukünftigen Entwicklung, die durch den endgültigen und unwiderruflichen Sieg der sozialistischen Produktionsverhältnisse in der Deutschen Demokratischen Republik gekennzeichnet ist. Ziel dieser Entwicklung ist der umfassende Aufbau des Sozialismus in der D D R auf der Grundlage der konsequenten Anwendung der ökonomischen Gesetze des Sozialismus und der stetigen Steigerung der Produktion auf der Basis des wissenschaftlich-technischen Höchststandes. Diese Entwicklung geht an keinem Bereich von Forschung und Praxis ohne spürbare Einwirkungen und Veränderungen vorüber, sie fordert gebieterisch das Erreichen immer höherer Qualitäten auf allen Gebieten. Sie bestimmt letztlich auch die Diskussionen um das Wesen und die Bedeutung der „Geologischen Erk u n d u n g " 2 ) , die in der Sowjetunion seit mehr als zehn J a h r e n geführt werden. Auch in der D D R gibt es bereits seit J a h r e n ernsthafte Bestrebungen, Klarheit in das Zusammenwirken von Geologie, Technik und Ökonomie im Komplex der „Geologischen E r k u n d u n g " zu bringen. Ihren äußeren Niederschlag fanden sie darin, daß an einigen geologischen Instituten der Hochschulen, teilweise leider nur vorübergehend, Vorlesungen über die Technik der geologischen Erkundungsarbeiten, über Be' ) Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 19. 4. 63. 2 ) In diesem Beitrag verstanden als Komplex aller Arbeiten, die zum Kacliweis von Vorräten mineralischer Rohstoffe notwendig sind.

musterung, über Vorratsberechnungen u. a. aufgenommen wurden. Der Beitrag von W . M. KREJTER hat neue Aspekte in diese Diskussion gebracht, mit Zielstellungen, wie sie bisher noch nicht oder nur am Rande erörtert wurden, ohne daraus jedoch die Konsequenzen, die W . M. KREJTEE zog, abzuleiten. Seine Gedanken lassen sich kurz in der Forderung zusammenfassen, die „Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von L a g e r s t ä t t e n " als selbständige Wissenschaft zu behandeln, die sich durch ihre geologisch-ökonomische Richtung von der physiko-chemisch orientierten Lagerstättenlehre unterscheidet. Als wesentlich erachtet es W . M. KREJTER dabei, daß sich diese Lehre auf das Finden allgemeiner Wege der Suche und Erkundung von Lagerstätten sowie den komplexen Charakter der Arbeiten konzentriert und nicht auf die einzelnen mineralischen Rohstolle. Seine Schlußfolgerungen, daß die Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten als selbständige Wissenschaft zum „geologischen Zyklus" gehört, ist m. E . so aufzufassen, daß diese Wissenschaft, wie Paläontologie, Lagerstättenlehre usw., ein Teilgebiet des Großbegriffs „Geologie" umfaßt, was sich auch zwangsläufig aus seinen Darlegungen ergibt. Die Stellungsnahmen, die von den verschiedensten Seiten zu W . M. KREJTERS Beitrag kamen, bringen sehr unterschiedliche Meinungen zum Ausdruck. Sie gehen von der bedingungslosen Anerkennung der Folgerungen W . M. KREJTERS bis zur eindeutigen Ablehnung. Der Versuch einer Zusammenfassung derDiskussion müßte daher von vornherein scheitern, da er nur über eine Wiedergabe der einzelnen dargelegten Meinungen möglich wäre, ein unnötiges Unterfangen, da die einzelnen Stellungnahmen leicht zugänglich sind. Alle Diskussionsbeiträge stimmen jedoch einheitlich darin überein, daß der Lehre vom Aufsuchen und E r -

Zeitschriit für angewandte Geologie (1963) Heft 7

H. HETZER / Suche und E r k u n d u n g mineralischer Rohstoffe

künden von L a g e r s t ä t t e n mineralischer Rohstoffe auch in der D D R eine verstärkte Geltung verschafft werden muß und daß die Notwendigkeit besteht, die dazugehörigen wissenschaftlichen Grundlagen zu schaffen. D a m i t besteht bereits Klarheit über die L ö s u n g dieser A u f g a b e , die b e s t i m m t ist durch das heute und in Zuk u n f t erforderliche Profil des Geologen in Forschung und P r a x i s . Die B e a n t w o r t u n g der F r a g e , ob die für die Arbeit des Geologen notwendigen Grundlagen über eine selbständige neue Wissenschaft oder über das Zusammenwirken mehrerer, bereits vorhandener Wissenschaften geschaffen werden müssen, muß ausgehen von der gegenwärtigen und zukünftigen Aufgabenstellung der Geologie. Dabei lassen sich im R a h m e n der großen A u f g a b e , die nationalen Reichtümer der D D R in F o r m von Bodenschätzen für die Entwicklung der sozialistischen W i r t s c h a f t nutzbar zu machen, verschiedene Teila u f g a b e n unterscheiden, die von TISCHENDORF U. a. (1962) als Untersuchungsstadien formuliert wurden. Sie sind engstens miteinander verbunden und dienen dem gleichen Ziel,, bedingen jedoch unterschiedliche Grundlagen. Die Suche nach L a g e r s t ä t t e n muß a u f b a u e n auf den Ergebnissen einer regionalen- geophysikalisch-geologischen Untersuchung des Territoriums der D D R . Dabei müssen in der D D R , in der die geologischen Verhältnisse an der Erdoberfläche bereits sehr weitgehend bekannt sind und daher die Erforschung des tieferen Untergrundes im Vordergrund steht, zweifellos „ i n t e n s i v e r e " Untersuchungsverfahren angewandt werden als in einem L a n d , in dem die geologischen Verhältnisse an der Erdoberfläche noch nicht oder nur ungenügend bekannt sind. Der K o m p l e x dieser Arbeiten wird in den entsprechenden Anweisungen und Richtlinien der S t a a t lichen Geologischen K o m m i s s i o n und auch bei TISCHENDORF u. a. (1962) als K a r t i e r u n g bezeichnet, da das Hauptziel dieser Arbeiten die ständige Erweiterung unserer Kenntnisse, a u s g e d r ü c k t durch geologische K a r t e n verschiedenster Art (geologische K a r t e n der Oberfläche, abgedeckte K a r t e n , lithologisch-fazielle K a r t e n , minerogenetische K a r t e n , Prognosekarten usw.) für das Territorium der D D R oder einzelne Teilgebiete, ist. A u f g a b e der K a r t i e r u n g ist es, alle vorhandenen Aufschlüsse zu erfassen und auszuwerten; die z. B . in der Tiefenkartierung notwendigen Kartierungsbohrungen sind nur Hilfsmittel, u m die gestellten Ziele in solchen Gebieten zu erreichen, in denen nicht genügend Aufschlüsse vorhanden sind. Die Ergebnisse der K a r t i e r u n g müssen ständig in Prognosekarten sowie prognostischen Vorratsberechnungen und Einschätzungen z u s a m m e n l a u f e n , die die Grundlage bilden für die E n t w i c k l u n g von Sucharbeiten, deren Hauptziel der Nachweis von L a g e r s t ä t t e n und von Vorräten mineralischer Rohstoffe (sowohl prognostischer Vorräte der Untergruppe delta 1 als auch C 2 Vorräte) ist. Hauptziel der anschließenden Untersuchungsstadien in solchen R ä u m e n , in denen durch die E r g e b n i s s e der Sucharbeiten (und teilweise bereits der K a r t i e r u n g ) L a g e r s t ä t t e n nachgewiesen wurden, ist die u m f a s s e n d e Untersuchung dieser L a g e r s t ä t t e n und der Nachweis von L a g e r s t ä t t e n v o r r ä t e n (im Sinne der Definitionen der Zentralen Vorratskommission). Dabei wird noch unterschieden zwischen Vorerkundung, die f a s t ausschließlich mit Bohrungen durchzu-

355 führen ist, und E r k u n d u n g , die bei vielen Rohstoffarten die breite Anwendung bergmännischer Arbeiten erfordert. Diese Trennung in zwei Stadien ist notwendig, u m vor der A u f n a h m e der kostenintensiven E r k u n d u n g (enger Bohrlochabstand, bergmännische Arbeiten u. a.) eingehende Untersuchungen und Entscheidungen über die volkswirtschaftliche Notwendigkeit und Berechtigung dieser Arbeiten durchführen zu können. Die einzelnen Arbeitsetappen oder Untersuchungsverfahren sind durch unterschiedliche Arbeitsverfahren und -methoden charakterisiert, die durch TISCHENDORF u. a. (1962) ausführlich erläutert wurden. Der E i n w a n d von STAMMBERGER (1962) ist berechtigt, geologische K a r t e n werden in j e d e m S t a d i u m angefertigt, sie bilden die Grundlage für jede Vorratsberechnung. Im Gesamtk o m p l e x der durchgeführten Arbeiten in den einzelnen Untersuchungsstadien n i m m t jedoch der verhältnismäßige Anteil der geologischen K a r t e n zu den hohen Untersuchungsstadien (Erkundung) hin a b , da die technischen (im weitesten Sinne, einschließlich Nebenarbeiten und Vorratsberechnung) und ökonomischen Teile immer stärker hervortreten. D a außerdem die regionale geologisch-geophysikalische E r f a s s u n g eines Territoriums allgemein als geologische K a r t i e r u n g bezeichnet wird, ist die Bezeichnung „ K a r t i e r u n g " für das erste U n t e r s u c h u n g s s t a d i u m berechtigt. So, wie mit fortschreitenden Untersuchungsstadien die technische Seite der Arbeiten ständig zunimmt, erreicht auch die ökonomische Bewertung immer höhere Formen. Während für Kartierungs- und Sucharbeiten, bezogen auf die Flächeneinheit, geringe Mittel aufgewendet werden, steigen diese bei der Vorerkundung und E r k u n d u n g s p r u n g h a f t an. D a s Verhältnis zwischen A u f w a n d und Ergebnis muß ständig kritischer betrachtet werden. Bei Kartierungsarbeiten und Sucharbeiten wird die E i n s c h ä t z u n g von Lagerstätten auf der Grundlage von Richtwerten meist in Analogie zu bekannten L a g e r s t ä t t e n durchgeführt, für die E i n s c h ä t z u n g von L a g e r s t ä t t e n im Ergebnis von Vorerkundungs- und Erkundungsarbeiten sind die Erarbeitung und B e s t ä t i g u n g von E r k u n d u n g s - bzw. Industriekonditionen erforderlich. Sowohl bei der praktischen Durchführung der geologischen Untersuchungsarbeiten (Kartierung, Sucharbeiten, Vorerkundung und E r k u n d u n g ) als auch bei dem Bemühen, Klarheit in den Grundbegriffen (Erkundungsmethodik, Kondition u. a.) zu schaffen und Wege zu ihrer generellen Behandlung zu finden, bilden sich ständig enger werdende Beziehungen zwischen Geologie, Technik und Ökonomie heraus. Sie ergeben sich objektiv aus den ökonomischen Gesetzen der Ubereinstimmung der Produktionsverhältnisse mit dem S t a n d der Entwicklung der P r o d u k t i v k r ä f t e . Rein äußerlich fanden diese Beziehungen in der D D R ihren Niederschlag in der Bildung der volkseigenen E r k u n d u n g s b e t r i e b e ( V E B Geologische E r k u n d u n g ) im J a h r e 1961, da die bisherigen Organisationsformen der geologischen E r k u n d u n g in Widerspruch zur Entwicklung unserer P r o d u k t i v k r ä f t e gerieten. Die Anforderungen, die bei dieser Entwicklung an den Geologen gestellt werden, nehmen ständig zu. Im gleichen Maße entwickelt sich aber die Notwendigkeit, and'ere Bereiche der Wissenschaft in die Vorbereitung und Durchf ü h r u n g geologischer Untersuchungsarbeiten einzu-

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356

H. HETZER / Suche und Erkundung mineralischer Rohstoffe

beziehen. Zur Forschung und Praxis der „Geologischen E r k u n d u n g " im weitesten Sinne gehört heute nicht mehr nur die Geologie mit ihren Teilgebieten, die Lösung der Aufgaben auf diesem Gebiete erfordert die Einbeziehung technischer Wissenschaften (Tiefbohrtechnik, Bergbautechnik, Aufbereitung u. a.) sowie die Behandlung ökonomischer Probleme (ökonomische Bewertung der geologischen Untersuchungsarbeiten, Erkundungsmethodik, Bewertung von Lagerstätten usw.) und nicht zuletzt die verstärkte Anwendung mathematischer Verfahren, sowohl bei der Lösung ökonomischer Probleme als auch z. B . bei erkundungsmethodischen Fragen, bei der Auswertung geophysikalischer und geologischer Ergebnisse und bei der Durchführung von Vorratsberechnungen. Von allen diesen Wissenschaften sind daher Beiträge zu leisten zum Komplex der „Suche und Erkundung von L a g e r s t ä t t e n " . Dabei liegt jedoch das Schwergewicht darauf, daß diese Wissenschaften aus ihrem eigenen Komplex heraus zur Lösung der Aufgaben der „Geologischen E r k u n d u n g " beitragen. Das führt zwangsläufig zu der Forderung, daß der „Angewandten Geologie" in Lehre und Forschung, wie es auch HOHL (1963) vorschlägt, die ihr zukommende Bedeutung eingeräumt wird. Angewandte Geologie, das ist die praktische Anwendung der Forschungsergebnisse der geologischen Wissenschaften auf die Suche und Erkundung nutzbarer Lagerstätten. Dabei ergibt sich, entsprechend dem Obendargelegten, objektiv die Notwendigkeit, die Forschungsergebnisse anderer Wissenschaften ebenfalls anzuwenden, da allein die Geologie beim Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten nicht mehr genügt.

Forschungsergebnisse auf die Probleme der Geologie, die Suche und Erkundung von Lagerstätten und die dabei wieder angewandten geologischen und technischen Methoden. Die Ökonomie der geologischen Erkundung kann nicht Teilgebiet der „Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von L a g e r s t ä t t e n " , sondern nur Teilgebiet der Ökonomie sein.

Die Entwicklung der,, Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von L a g e r s t ä t t e n " zu einer eigenen Wissenschaft erweist sich daher in der D D R zumindest zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht als notwendig, das Schwergewicht der Entwicklung bei uns muß vielmehr darauf liegen, die „Angewandte Geologie" in dem genannten Sinne durchzusetzen und sie in enge Beziehungen zu anderen Zweigen der Wissenschaft zu bringen. Eine eigene Wissenschaft „Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von L a g e r s t ä t t e n " müßte künstlich als Konglomerat von Teilgebieten verschiedener Wissenschaften konstruiert werden, wobei diese Teilgebiete, aus dem Komplex herausgelöst, zumeist keine eigenständige Existenzmöglichkeit hätten. Die Argumente, die STOLLE in seinem Diskussionsbeitrag gegen die Trennung der geologisch-ökonomischen von der physiko-chemischen Lagerstättenlehre vorbringt, können nur unterstrichen werden, an der „Möglichkeit der Prognose" wird die Unsicherheit der von KREJTER geforderten Wissenschaft am deutlichsten. Die Voraussage von Vorräten, also die Erarbeitung von Prognosekarten und prognostischenVorratsberechnungen, erfordert die möglichst umfassende Klärung genetischer Fragen, sowohl geologischer als auch physiko-chemischer Natur, und die Beachtung ökonomischer Fragen. Durch die Trennung in zwei Wissenschaften mit physiko-chemischer bzw. geologisch-ökonomischer Orientierung würden die Möglichkeiten der Prognose in der letzteren sogar eingeschränkt, wenn nicht teilweise sogar unmöglich. Auch die „Ökonomie der geologischen E r k u n d u n g " kann sich nicht als solche entwickeln, sondern nur in F o r m der Anwendung ökonomischer Methoden und der

Noch klarer erkennbar werden die wechselseitigen Beziehungen zwischen geologischer Wissenschaft und der „geologischen E r k u n d u n g " , d. h. der Anwendung der wissenschaftlichen Forschungsergebnisse in der Praxis, wenn wir den Komplex der geologischen Erkundung der Produktion gleichsetzen. Dann fügen sich die Diskussionen um die Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten zwanglos in die große Diskussion über das Thema „Produktivkraft Wissenschaft" ein. Die durch die technologische Anwendung der Wissenschaften hervorgerufene grundlegende Wandlung des Charakters der Produktion (KLOTZ & RUM 1963) zeichnet sich eindeutig auch in der geologischen Erkundung ab, die Wandlung des Charakters der geologischen Erkundung fordert aber andererseits auch eine Änderung des Charakters der geologischen Wissenschaften, eine Differenzierung in Grundlagenforschung, Forschung mit erkennbarer volkswirtschaftlicher Perspektive und angewandte Forschung. Dabei steht nicht die Entwicklung neuer Wissenschaften, sondern die Schaffung immer engerer Beziehungen zwischen den Teilgebieten der Geologie und von der Geologie zu anderen Disziplinen im Vordergrund. Diese Entwicklung läuft nicht von selbst und ohne Schwierigkeiten ab, die notwendigen Voraussetzungen müssen in enger Zusammenarbeit zwischen den wissenschaftlichen Instituten und den Organen der geologischen Erkundung geschaffen werden. Dabei sind einmal die geologischen Institute an den Hochschulen so zu erweitern, daß dort im notwendigen Maße auch Aufgaben der Angewandten Geologie (in obenerläutertem Sinne) bearbeitet werden können — Aufgaben, die j e t z t mehr oder weniger vollständig fast nur in den Erkundungsorganisationen und ihren Instituten behandelt werden. Andererseits müssen die Lehrpläne so erweitert werden, daß der Studierende im Laufe seiner Ausbildung engstens mit allen Fragen der Angewandten Geologie vertraut und befähigt wird, alle ihm später beim Einsatz in der geologischen Erkundung übertragenen Aufgaben sicher zu lösen. Dabei kann diesen Lehrplänen kein starres, für alle geologischen Institute der Republik gültiges Schema zugrunde gelegt werden, die Belange der Praxis, der geologischen Kartierung und der Erkundung von Lagerstätten, verlangen vielmehr bereits bei der Ausbildung eine bestimmte Spezialisierung. Diese drückt sich sowohl im wechselnden Umfang des Wissens aus, das dem Studierenden auf den einzelnen Teilgebieten der Geologie vermittelt werden muß, als auch in der unterschiedlichen Einbeziehung von Technik und Ökonomie in das Ausbildungsprogramm. Während an verschiedenen Instituten die letztere Aufgabe mit geringem Aufwand, vor allem mit Hilfe der Erkundungsbetriebe der Staatlichen Geologischen Kommission, gelöst werden könnte, erscheint die Bildung eines wissenschaftlichen Zentrums für die Ökonomie, die Organisation und Planung der geologischen Erkundung an der Bergakademie Freiberg nicht mehr auf-

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schiebbar. In Verbindung mit den vorhandenen technischen Instituten (Institut für Bergbaukunde, Tief- . bohrtechnik, Aufbereitung u. a.) wäre dann die dem jetzigen Charakter der Geologischen Erkundung entsprechende Voraussetzung für die Ausbildung von Erkundungsgeologen oder Montangeologen, d. h. von Geologen für die Suche und Erkundung von Lagerstätten, geschaffen. Eine weitergehende Diskussion des Komplexes „Wissenschaft und Produktion in der Geologie" ist an dieser Stelle nicht möglich, da sie den Rahmen dieses Beitrages sprengen würde. Alle noch offenen Probleme müssen in kurzer Zeit einer Lösung zugeführt werden, um die weitere Entwicklung der Geologischen Erkundung in der D D R zu sichern. Der Bereich der Geologischen Erkundung ist heute aus unserer Wirtschaft nicht mehr wegzudenken, er hat sich zu einem großen Komplex mit eigenen speziellen Aufgaben im Rahmen der Volkswirtschaft entwickelt. Das Wesen der fortschreitenden Industrialisierung ist im Bereich der Geologischen Erkundung komplizierter zu erfassen als in anderen Bereichen der Industrie. Trotzdem erscheint es vertretbar, von einem „Industriezweig Geologische E r k u n d u n g " zu sprechen (STAMMBERGER

1962), wenn auch die Aufgabe der Industrie, Produktions- oder Konsumtionsmittel zu erzeugen, für die Geologische Erkundung schwierig zu definieren ist. Alle Anforderungen, die an einen Industriezweig gestellt werden, erfüllt die Erdöl-Erdgas-Erkundung einschließlich der Förderung, da dort Produktionsmittel, nämlich

Erdöl und Erdgas, erzeugt werden. In allen übrigen Bereichen werden z. B. Kalisalze, Eisenerze oder Trinkund Brauchwasser als Produktionsmittel durch die Geologische Erkundung nicht erzeugt, sondern nur als Lagerstätte für die Nutzung durch den Bergbau nachgewiesen. Erst durch die Gemeinschaft zwischen Geologie und Bergbau wirdz. B. das Produktionsmittel Eisenerz erzeugt. Wenn wir trotzdem von einem Industriezweig „Geologische Erkundung" sprechen, dann zuerst aus der Erkenntnis heraus, daß die Geologische Erkundung einen wesentlichen Beitrag bei der Mehrung der nationalen Reichtümer und beim Aufbau der materielltechnischen Basis des Sozialismus in der D D R zu leisten hat. Literatur A u t o r e n k o l l e k t i v : Politische Ökonomie — Lehrbuch, Berlin 1962. KLOTZ, H. & K . RUM: Über die Produktivkraft Wissenschaft. — Einheit 18, H. 2, S. 2 5 - 3 1 , und H. 3, S. 4 0 - 4 9 , Berlin 1963. KREJTER, W. M.: Aufgaben und Bedeutung der Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe. — Z. angew. Geol., 8, 449 — 453, Berlin 1962. Stellungnahme zum Beitrag von W. M. KREJTER KAUTZSCH, E . : Z. angew. Geol., 8, 5 5 0 - 5 5 1 , Berlin 1962. OELSNER, O.: „ „ „ 8, 551, Berlin 1962. KÖLBEL, H.: „ „ „ 8, 607, Berlin 1962. REH, H . : 8, 6 0 7 - 6 0 8 , Berlin 1962 BULOW, K . v.: „ „ „ 8, 6 6 0 - 6 6 1 , Berlin 1962.

STOLLE, E . : PIETZSCH, K . : GEHL, O.: HOHL, R . :

,,

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„ „

„ „

„ „

8, 9, 9, 9,

661-662, 102-103, 103-104, 159-162,

Berlin Berlin Berlin Berlin

1962. 1963. 1963. 1963.

STAMMBERGER, F . : Geologische Erkundung — Wissenschaft und Industriezweig. - Z. angew. Geol., 8, 6 5 8 - 6 6 0 , Berlin 1962. TISCHENDORF, G., G. DÖRNFELD, M . K R A F T & E . L E W I E X :

Zur

F r a g e der

Definition und der Aufgaben geologischer Arbeiten in Abhängigkeit vom Untersuchungsstadium. — Z. angew. Geol., 8, 242 — 249, Berlin 1962.

Instruktion zur Anwendung der „Klassifikation der Lagerstättenvorräte fester mineralischer Rohstoffe" auf Rupferlagerstätten der D D R 2. Kupfer-Instruktion vom 27. 3. 1963

d ä n , Nickel, K o b a l t , Silber, Selen, G e r m a n i u m , R h e n i u m , C a d m i u m , V a n a d i u m , G o l d u. a. a n g e troffen.

INHALT

1.1.3.

Auf die T e c h n o l o g i e der W e i t e r v e r a r b e i t u n g der Kupfererze (Aufbereitung und Verhüttung) haben die G e h a l t e a n T o n e r d e , K a r b o n a t e n , o r g a n i s c h e n S u b s t a n z e n u n d Q u a r z sowie die — m e i s t feinen — V e r w a c h s u n g s f o r m e n großen Einfluß. B e i der g e o l o g i s c h e n U n t e r s u c h u n g v o n K u p f e r l a g e r s t ä t t e n m ü s s e n d e s h a l b alle n ü t z l i c h e n u n d schädlichen K o m p o n e n t e n im E r z festgestellt und ihre E r s c h e i n u n g s f o r m e n b e s c h r i e b e n w e r d e n .

1.1.4.

I n d u s t r i e l l e B e d e u t u n g als K u p f e r r o h s t o f f h a b e n in der D D R bisher n u r die K u p f e r e r z e des K u p f e r schieferflözes [feingeschichteter, polybituminöser, s u l f i d f ü h r e n d e r Mergelschiefer i m Zechstein 1 (Werraserie)] u n d d e s s e n u n m i t t e l b a r e s H a n g e n d e s und Liegendes erlangt. N a c h d e m E i n s a t z i m H ü t t e n p r o z e ß w e r d e n zwei Rohstoffsorten unterschieden:

1. D e r R o h s t o f f u n d seine L a g e r s t ä t t e n in der D D R 2. D i e U n t e r s u c h u n g d e s R o h s t o f f e s u n d der L a g e r s t ä t t e n 3. D i e E i n s t u f u n g der V o r r ä t e in die V o r r a t s g r u p p e n u n d -klassen 4. A l l g e m e i n e F e s t l e g u n g e n f ü r die B e r e c h n u n g der V o r r ä t e 5. Die v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e B e d e u t u n g der V o r r ä t e

1. Der Rohstoff und seine Lagerstätten in der D B B 1.1.

Der

1.1.1.

V o n d e n r u n d 165 b e k a n n t e n k u p f e r h a l t i g e n Miner a l e n h a b e n in d e n K u p f e r e r z e n der L a g e r s t ä t t e n der D D R n u r w e n i g e industrielle B e d e u t u n g . Zu ihnen gehören: Cu-Gehalt

Rohstoff

Bornit (Buntkupferkies) Chalkosin (Kupferglanz) Chalkopyrit (Kupferkies)

1.1.2.

Cu5FeS4 Cu2S CuFeS2

55^0 — 6 3 , 3 % 79,9% 34,7%

D a n e b e n w e r d e n T e n n a n t i t , T e t r a e d r i t , Covellin, Azurit und Malachit angetroffen. K u p f e r e r z e sind m e i s t m e h r m e t a l l i s c h . Neben K u p f e r w e r d e n in ihnen Zink, Blei, E i s e n , Molyb-

1.1.4.1. K u p f e r e r z e : 1. K u p f e r s c h i e f e r - E r z ; 2. H a n g e n d - E r z , d a s der K u p f e r erz-Kondition entspricht; 3. L i e g e n d - E r z , d a s der K u p f e r e r z Kondition entspricht. 1.1.4.2. K u p f e r s c h ü s s i g e Z u s c h l a g s t o f f e : HangendE r z m i t g e r i n g e m (nicht k o n d i t i o n s gemäßem) Kupfergehalt

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schiebbar. In Verbindung mit den vorhandenen technischen Instituten (Institut für Bergbaukunde, Tief- . bohrtechnik, Aufbereitung u. a.) wäre dann die dem jetzigen Charakter der Geologischen Erkundung entsprechende Voraussetzung für die Ausbildung von Erkundungsgeologen oder Montangeologen, d. h. von Geologen für die Suche und Erkundung von Lagerstätten, geschaffen. Eine weitergehende Diskussion des Komplexes „Wissenschaft und Produktion in der Geologie" ist an dieser Stelle nicht möglich, da sie den Rahmen dieses Beitrages sprengen würde. Alle noch offenen Probleme müssen in kurzer Zeit einer Lösung zugeführt werden, um die weitere Entwicklung der Geologischen Erkundung in der D D R zu sichern. Der Bereich der Geologischen Erkundung ist heute aus unserer Wirtschaft nicht mehr wegzudenken, er hat sich zu einem großen Komplex mit eigenen speziellen Aufgaben im Rahmen der Volkswirtschaft entwickelt. Das Wesen der fortschreitenden Industrialisierung ist im Bereich der Geologischen Erkundung komplizierter zu erfassen als in anderen Bereichen der Industrie. Trotzdem erscheint es vertretbar, von einem „Industriezweig Geologische E r k u n d u n g " zu sprechen (STAMMBERGER

1962), wenn auch die Aufgabe der Industrie, Produktions- oder Konsumtionsmittel zu erzeugen, für die Geologische Erkundung schwierig zu definieren ist. Alle Anforderungen, die an einen Industriezweig gestellt werden, erfüllt die Erdöl-Erdgas-Erkundung einschließlich der Förderung, da dort Produktionsmittel, nämlich

Erdöl und Erdgas, erzeugt werden. In allen übrigen Bereichen werden z. B. Kalisalze, Eisenerze oder Trinkund Brauchwasser als Produktionsmittel durch die Geologische Erkundung nicht erzeugt, sondern nur als Lagerstätte für die Nutzung durch den Bergbau nachgewiesen. Erst durch die Gemeinschaft zwischen Geologie und Bergbau wirdz. B. das Produktionsmittel Eisenerz erzeugt. Wenn wir trotzdem von einem Industriezweig „Geologische Erkundung" sprechen, dann zuerst aus der Erkenntnis heraus, daß die Geologische Erkundung einen wesentlichen Beitrag bei der Mehrung der nationalen Reichtümer und beim Aufbau der materielltechnischen Basis des Sozialismus in der D D R zu leisten hat. Literatur A u t o r e n k o l l e k t i v : Politische Ökonomie — Lehrbuch, Berlin 1962. KLOTZ, H. & K . RUM: Über die Produktivkraft Wissenschaft. — Einheit 18, H. 2, S. 2 5 - 3 1 , und H. 3, S. 4 0 - 4 9 , Berlin 1963. KREJTER, W. M.: Aufgaben und Bedeutung der Lehre vom Aufsuchen und Erkunden von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe. — Z. angew. Geol., 8, 449 — 453, Berlin 1962. Stellungnahme zum Beitrag von W. M. KREJTER KAUTZSCH, E . : Z. angew. Geol., 8, 5 5 0 - 5 5 1 , Berlin 1962. OELSNER, O.: „ „ „ 8, 551, Berlin 1962. KÖLBEL, H.: „ „ „ 8, 607, Berlin 1962. REH, H . : 8, 6 0 7 - 6 0 8 , Berlin 1962 BULOW, K . v.: „ „ „ 8, 6 6 0 - 6 6 1 , Berlin 1962.

STOLLE, E . : PIETZSCH, K . : GEHL, O.: HOHL, R . :

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661-662, 102-103, 103-104, 159-162,

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1962. 1963. 1963. 1963.

STAMMBERGER, F . : Geologische Erkundung — Wissenschaft und Industriezweig. - Z. angew. Geol., 8, 6 5 8 - 6 6 0 , Berlin 1962. TISCHENDORF, G., G. DÖRNFELD, M . K R A F T & E . L E W I E X :

Zur

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Definition und der Aufgaben geologischer Arbeiten in Abhängigkeit vom Untersuchungsstadium. — Z. angew. Geol., 8, 242 — 249, Berlin 1962.

Instruktion zur Anwendung der „Klassifikation der Lagerstättenvorräte fester mineralischer Rohstoffe" auf Rupferlagerstätten der D D R 2. Kupfer-Instruktion vom 27. 3. 1963

d ä n , Nickel, K o b a l t , Silber, Selen, G e r m a n i u m , R h e n i u m , C a d m i u m , V a n a d i u m , G o l d u. a. a n g e troffen.

INHALT

1.1.3.

Auf die T e c h n o l o g i e der W e i t e r v e r a r b e i t u n g der Kupfererze (Aufbereitung und Verhüttung) haben die G e h a l t e a n T o n e r d e , K a r b o n a t e n , o r g a n i s c h e n S u b s t a n z e n u n d Q u a r z sowie die — m e i s t feinen — V e r w a c h s u n g s f o r m e n großen Einfluß. B e i der g e o l o g i s c h e n U n t e r s u c h u n g v o n K u p f e r l a g e r s t ä t t e n m ü s s e n d e s h a l b alle n ü t z l i c h e n u n d schädlichen K o m p o n e n t e n im E r z festgestellt und ihre E r s c h e i n u n g s f o r m e n b e s c h r i e b e n w e r d e n .

1.1.4.

I n d u s t r i e l l e B e d e u t u n g als K u p f e r r o h s t o f f h a b e n in der D D R bisher n u r die K u p f e r e r z e des K u p f e r schieferflözes [feingeschichteter, polybituminöser, s u l f i d f ü h r e n d e r Mergelschiefer i m Zechstein 1 (Werraserie)] u n d d e s s e n u n m i t t e l b a r e s H a n g e n d e s und Liegendes erlangt. N a c h d e m E i n s a t z i m H ü t t e n p r o z e ß w e r d e n zwei Rohstoffsorten unterschieden:

1. D e r R o h s t o f f u n d seine L a g e r s t ä t t e n in der D D R 2. D i e U n t e r s u c h u n g d e s R o h s t o f f e s u n d der L a g e r s t ä t t e n 3. D i e E i n s t u f u n g der V o r r ä t e in die V o r r a t s g r u p p e n u n d -klassen 4. A l l g e m e i n e F e s t l e g u n g e n f ü r die B e r e c h n u n g der V o r r ä t e 5. Die v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e B e d e u t u n g der V o r r ä t e

1. Der Rohstoff und seine Lagerstätten in der D B B 1.1.

Der

1.1.1.

V o n d e n r u n d 165 b e k a n n t e n k u p f e r h a l t i g e n Miner a l e n h a b e n in d e n K u p f e r e r z e n der L a g e r s t ä t t e n der D D R n u r w e n i g e industrielle B e d e u t u n g . Zu ihnen gehören: Cu-Gehalt

Rohstoff

Bornit (Buntkupferkies) Chalkosin (Kupferglanz) Chalkopyrit (Kupferkies)

1.1.2.

Cu5FeS4 Cu2S CuFeS2

55^0 — 6 3 , 3 % 79,9% 34,7%

D a n e b e n w e r d e n T e n n a n t i t , T e t r a e d r i t , Covellin, Azurit und Malachit angetroffen. K u p f e r e r z e sind m e i s t m e h r m e t a l l i s c h . Neben K u p f e r w e r d e n in ihnen Zink, Blei, E i s e n , Molyb-

1.1.4.1. K u p f e r e r z e : 1. K u p f e r s c h i e f e r - E r z ; 2. H a n g e n d - E r z , d a s der K u p f e r erz-Kondition entspricht; 3. L i e g e n d - E r z , d a s der K u p f e r e r z Kondition entspricht. 1.1.4.2. K u p f e r s c h ü s s i g e Z u s c h l a g s t o f f e : HangendE r z m i t g e r i n g e m (nicht k o n d i t i o n s gemäßem) Kupfergehalt

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heit 7 2. K u p f e r - I n s t r u k t i o n

358 1.1.5.

1.1.6.

1.1.7.

Z u m K u p f e r s c h i e f e r - E r z (s. P k t . 1.1.4.1.) gehören bei e n t s p r e c h e n d e r M e t a l l f ü h r u n g die fünf L a g e n (Unterglieder) des Kupferschieferflözes: Feine L e t t e , Grobe L e t t e , K a m m s c h a l e , Schieferkopf, Schwarze Berge oder ihre Äquivalente. Zu den H a n g e n d - E r z e n gehören vererzte K a r b o n a t gesteine u n m i t t e l b a r im H a n g e n d e n des K u p f e r schieferflözes. Z u m Liegend-Erz (Sanderz) g e h ö r t die Vererzung im Liegenden des Kupferschieferflözes.

1.2. 1.2.1.

Die L a g e r s t ä t t e n Die in der D D R derzeit b e k a n n t e n u n d industriell g e n u t z t e n Kupl'erlagerstätten sind alle a n das Kupferschieferflöz g e b u n d e n . Sie u n t e r s c h e i d e n sich vor allem hinsichtlich 1.2.1.1. d e r V e r ä n d e r l i c h k e i t d e r M e t a l l f ü h r u n g : sie k a n n in Feldesteilen relativ gleichmäßig (hinsichtlich der nützlichen H a u p t k o m p o n e n t e n ) sein oder i n n e r h a l b kleiner Bereiche s t a r k e S c h w a n k u n g e n aufweisen; 1.2.1.2. d e r I n t e n s i t ä t t e k t o n i s c h e r E r s c h e i n u n g e n : n e b e n telctonisch wenig beeinflußten Feldesteilen k ö n n e n solche m i t intensiver B r u c h t e k t o n i k , U b e r schiebungen, Ausweitungszonen u. ä. angetroffen werden; 1.2.1.3. d e r h y d r o g e o l o g i s c h e n V e r h ä l t n i s s e : die im H a n g e n d e n gegen Wasserzuflüsse a b s c h i r m e n d e n Gips-, A n h y d r i t - u n d Steinsalzlager k ö n n e n ausbzw. a b g e l a u g t sein. S c h l o t t e n b i l d u n g in den H a n gendschichten k ö n n e n den A b b a u g e f ä h r d e n . 1.2.2. N a c h diesen F a k t o r e n w e r d e n die K u p f e r l a g e r s t ä t t e n der D D R in zwei T y p e n eingeteilt. Zu ihrer U n t e r s u c h u n g sind unterschiedliche M a ß n a h m e n erforderlich. Bei der B e r e c h n u n g ihrer V o r r ä t e müssen e n t sprechende U n t e r l a g e n vorliegen. 1.2.2.1. L a g e r s t ä t t e n t y p I Felder einfacher F o r m u n d relativ gleichmäßiger Verteilung der wertvollen K o m p o n e n t e n , h y d r o geologisch u n g e f ä h r d e t , m i t übersichtlichen t e k t o nischen Verhältnissen, die weder die E r k u n d u n g noch die B e r e c h n u n g der V o r r ä t e erschweren. 1.2.2.2. L a g e r s t ä t t e n t y p I I Felder, die sich d u r c h eine (Typ I I a ) oder m e h r e r e (Typ I I b ) der folgenden Besonderheiten v o m T y p I unterscheiden: 1. Wechsel der Metallfazies w u r d e auf relativ geringe E n t f e r n u n g e n festgestellt; 2. d u r c h H ä u f u n g v o n „ R ü c k e n " u n d d a m i t verb u n d e n e n Metallgehaltsschwanküngen sind die Durchschnittsgehaltsermittlungen erschwert; 3. die Lagerungsverhältnisse sind kompliziert u n d erschweren E r k u n d u n g , B e r e c h n u n g u n d A b b a u der V o r r ä t e ; 4. d u r c h A u s l a u g u n g oder t e k t o n i s c h bedingtes bzw. p r i m ä r e s Fehlen der h a n g e n d e n Schichtglieder, S c h l o t t e n b i l d u n g u. a. ist die L a g e r s t ä t t e hydrogeologisch g e f ä h r d e t . 1.2.3. I n n e r h a l b eines G r u b e n - oder Berechnungsfeldes k ö n n e n beide L a g e r s t ä t t e n t y p e n a u f t r e t e n . 1.3. Felder, in denen Blei-Zink-Gehalte überwiegen u n d das K u p f e r n u r als u n t e r g e o r d n e t e N e b e n k o m p o n e n t e a u f t r i t t , w e r d e n als B l e i - Z i n k - L a g e r s t ä t t e n b e t r a c h t e t u n d hier nicht b e h a n d e l t . 2. Die Untersuchung des Rohstoffes und der Lagerstätte 2.1.

Die d u r c h g e f ü h r t e n U n t e r s u c h u n g e n k ö n n e n ' n u r d a n n als ausreichend angesehen werden, w e n n sie zuverlässige A n g a b e n ü b e r die S u b s t a n z m e n g e , die A r t der Mineralführung, ihre A u s b i l d u n g s f o r m e n u n d r ä u m l i c h e Verteilung sowie ü b e r die berg- u n d v e r a r b e i t u n g s t e c h n i s c h e n Verhältnisse geben, d. h., w e n n eine zuverlässige V o r r a t s b e r e c h n u n g u n d industrielle E i n s c h ä t z u n g der L a g e r s t ä t t e n möglich ist. Der U n t e r s u c h u n g s g r a d , der f ü r die Klassen-

2.2.

2.2.1.

2.2.2.

e i n s t u f u n g der V o r r ä t e m a ß g e b e n d ist, wird d u r c h den E r k u n d u n g s g r a d u n d den E r f o r s c h u n g s g r a d der L a g e r s t ä t t e u n d ihrer V o r r ä t e c h a r a k t e r i s i e r t . Z u m E r k u n d u n g s g r a d gehören die A r t der d u r c h g e f ü h r t e n E r k u n d u n g s a r b e i t e n , ihr spezifischer U m f a n g und ihr G e s a m t u m f a n g , ihre Verteilung auf der L a g e r s t ä t t e u n d die Q u a l i t ä t ihrer D u r c h f ü h r u n g ; die Zuverlässigkeit der L a g e r s t ä t t e n u m g r e n z u n g (horizontal und vertikal), die E n t n a h m e von U n t e r s u c h u n g s i n a t e r i a l f ü r die E r m i t t l u n g der Qual i t ä t des anstellenden Rohstoffes u n d für technologische Versuche; ferner die e x a k t e D o k u m e n t a t i o n aller dieser Arbeiten. Mit v e r t r e t b a r e m E r k u n d u n g s a u f w a n d k ö n n e n d u r c h O T - B o h r u n g e n beim L a g e r s t ä t t e n t y p I V o r r ä t e bis zur Klasse Cj u n d m a n c h m a l B e r k u n d e t werden, beim L a g e r s t ä t t e n t y p I I dagegen n u r bis zur Klasse C2 u n d selten Cj. Die A n w e n d u n g b e r g m ä n n i s c h e r E r k u n d u n g s v e r f a h r e n ist bei beiden L a g e r s t ä t t e n t y p e n zur E r k u n d u n g v o n V o r r ä t e n höherer V o r r a t s k l a s s e n ökonomisch günstiger. R i c h t w e r t e f ü r die A b s t ä n d e der B o h r u n g e n , S t r e k ken u. a. bei beiden L a g e r s t ä t t e n t y p e n sind in Tabelle 1 z u s a m m e n g e s t e l l t . Sie k ö n n e n n i c h t f ü r j e d e n k o n k r e t e n Fall vorgeschrieben, sondern m ü s sen v o m E r k u n d u n g s g e o l o g e n rationell b e s t i m m t werden. Die angegebenen R i c h t w e r t e s t ü t z e n sich auf die p r a k t i s c h e E r f a h r u n g in der D D R u n d unterstellen d u r c h s c h n i t t l i c h e L a g e r s t ä t t e n v e r h ä l t nisse des b e t r e i f e n d e n T y p s . Übergänge v o n einem Typ zum anderen und Abweichungen vom Durchs c h n i t t — eine häufige E r s c h e i n u n g — v e r p f l i c h t e n den E r k u n d u n g s g e o l o g e n , die Richtigkeit der v o n i h m g e w ä h l t e n E r k u n d u n g s a b s t ä n d e (auch bei Ü b e r n a h m e der Richtwerte) zu b e g r ü n d e n .

2.2.3.

Bei B o h r u n g e n m u ß der K e r n g e w i n n im Flöz bzw. E r z k ö r p e r nachweislich größer als 9 0 % sein 1 ). I m Kupferschieferflöz ist ein ganzstückiger K e r n a n z u s t r e b e n . I m u n m i t t e l b a r H a n g e n d e n u n d Liegenden (unter M a n s f e l d — S a n g e r h ä u s e r Verhältnissen heißt d a s : 0,50 Meter des H a n g e n d e n u n d meist 0,1 Meter des Liegenden) darf der K e r n g e w i n n n i c h t niedriger als 8 0 % sein. B o h r u n g e n m i t geringerem K e r n g e w i n n d ü r f e n n u r in den nachfolgend festgelegten A u s n a h m e n der B e r e c h n u n g v o n K u p f e r e r z v o r r ä t e n z u g r u n d e gelegt w e r d e n . 2.2.4. W u r d e n bei u n z u r e i c h e n d e m K e r n g e w i n n Ablenk u n g e n d u r c h g e f ü h r t , ist f o l g e n d e r m a ß e n zu verfahren: 2.2.4.1. W u r d e in der A b l e n k u n g ein gem. 2.2.3. ausreichender K e r n g e w i n n erzielt, gehen n u r diese D a t e n in die B e r e c h n u n g ein, d. h., der z u e r s t erhaltene Teilk e r n bleibt völlig u n b e r ü c k s i c h t i g t . 2.2.4.2. W u r d e a u c h in der A b l e n k u n g ein gem. 2.2.3. insg e s a m t n i c h t ausreichender K e r n g e w i n n erzielt, j e d o c h jene Lagen als K e r n gezogen, die in der H a u p t b o h r u n g fehlen, k ö n n e n — w e n n die Bohrlöcher nicht m e h r als 10 Meter v o n e i n a n d e r e n t f e r n t liegen 2 ) — die i m H a u p t k e r n f e h l e n d e n Lagen m i t den e n t s p r e c h e n d e n W e r t e n f ü r Mächtigkeit u n d Gehalt aus der A b l e n k u n g ü b e r n o m m e n w e r d e n . Ist die E n t f e r n u n g zwischen beiden B o h r u n g e n im Flöz größer als 10 Meter, m u ß a) aus den in b e i d e n K e r n e n vorliegenden L a g e n die V e r ä n d e r u n g zwischen den beiden P u n k t e n d u r c h Koeffizienten (getrennt f ü r Mächtigkeit u n d Gehalt) e r f a ß t werden, die b) bei der Ü b e r n a h m e der n u r in einem K e r n v o r liegenden L a g e n zur E r g ä n z u n g des a n d e r e n K e r n s f ü r Mächtigkeit u n d Gehalt zu v e r w e n d e n sind. r ) Wobei die fehlenden Kernstücke nachweislich aus nichtvererzten (unter der Kondition liegenden) Lagen stammen müssen. s ) Wenn keine geophysikalischen Messungen vorliegen, wird diese Entfernung nach der Einbauteufe des Ablenkkeils bestimmt, wobei von einem maximalen Ablenkwinkel « = 3° und geradlinigem Verlauf der Ablenkung ausgegangen wird.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 7

359

2. Kupfer-Instruktion 2.2.4.3. Wurde auch in der Ablenkung ein gem. 2.2.3. insg e s a m t nicht ausreichender Kerngewinn erzielt und fehlen im K e r n der Ablenkung die gleichen L a g e n wie im Hauptkern, können diese Bohrdaten ebenso wie der H a u p t k e r n nicht zur Berechnung von Vorratsblöcken herangezogen werden, für die vollwertige Unterlagen in anderen Punkten vorliegen. Entsprechen die für den Teilkern erhaltenen Werte mindestens dem Durchschnitt des Blockes (ohne die betrachtete Bohrung), kann die Bohrung lediglich zur Festlegung der Blockgrenzen benutzt werden. 2.2.4.4. Liegen für mehrere benachbarte Bohrpunkte unzureichende Unterlagen wie in Pkt. 2.2.4.3. vor, können solche Vorräte nach den tatsächlich vorliegenden Unterlagen (des Teilkerns) gesondert berechnet und als Mindestvorräte in K l a s s e C 2 ausgewiesen werden. 2.2.4.5. Wurde bei gutem Kerngewinn im Flöz ein unbefriedigender Kerngewinn im Hangenden und Liegenden gem. Pkt. 2.2.3. erreicht und deuten die vorliegenden Kernstücke keine abweichend hohe Vererzung an, k a n n aus ökonomischen Gründen von Ablenkungen abgesehen und die Bohrung mit ihren Werten für das Flöz in die Berechnung — evtl. in niedrigere K l a s s e n — eingehen. 2.2.5. Wurde in bergmännischen B a u e n die vererzte Mächtigkeit nur unvollständig aufgeschlossen, können die so ermittelten D a t e n für Mächtigkeit und Gehalt nicht in die Berechnung eingehen. 2.2.6. In Ubereinstimmung mit der Praxis des V E B Mansf e l d - K o m b i n a t „Wilhelm P i e c k " erfolgt die Proben a h m e in bergmännischen B a u e n durch Schlitzproben, die ebenfalls wie der Bohrkern in Sektionen aufgegliedert werden. Ist in neuen Feldern eine Lageneinteilung des Kerns nicht möglich (z. B . Lausitzer R a u m ) , werden die Sektionen nach Gesteins- und Erzeigenschaften des Kupferschiefers und seiner Nebengesteine bestimmt. 2.2.7.

2.3.

2.3.1.

2.3.2.

2.3.3.

Die A b s t ä n d e der Einzeluntersuchungen (Probenahme, Mächtigkeitsmessungen usw.) in bergmännischen B a u e n sind abhängig von der Beständigkeit der Metallführung und betragen derzeit 5—10 Meter. Sie werden vom Betriebs- oder Erkundungsgeologen festgelegt; einmal festgelegt, sind sie im betr. Feldesteil unbedingt einzuhalten. Einer aus wirtschaftlichen Gründen anzustrebenden Vergrößerung der Probenahmeabstände über 10 m hinaus kann nur zugestimmt werden, wenn nachgewiesen wurde, daß dies bei dem Charakter der Metallverteilung im E r z zulässig ist. Zum E r f o r s c h u n g s g r a d gehören Untersuchungen der Rohstoflqualität (mineralogische, chemische u. a.), der technologischen Eigenschaften des Rohstoffes, der bergtechnischen und hydrogeologigischen Verhältnisse, die geologische Analyse aller E r k u n d u n g s d a t e n , die Erforschung der L a g e r s t ä t tengenese und die Ermittlung j ener Faktoren, welche die Erzbildung begünstigen und ihre Verbreitung kontrollieren. Die chemische Analyse ist aus ökonomischen Gründen in allen Proben nur auf die K o m p o n e n t e n durchzuführen, bei denen durch Spektralanalysen oder auf andere Weise Gehalte von industrieller B e d e u t u n g festgestellt wurden. Zu einer derartigen Feststellung ist eine größere Anzahl Untersuchungen (15—20) für jede Erzsorte durchzuführen und in zeitlichen A b s t ä n d e n durch Einzeluntersuchungen die Richtigkeit bzw. die Gültigkeit der gemachten Feststellungen zu kontrollieren. E s ist zulässig, die chemische Analyse jeder Einzelprobe auf die Hauptkomponenten (Cu, Pb, Zn und Ag) zu beschränken und die Analyse auf wertvolle Nebenkomponenten für Gruppenproben (d. h. 3—5 vereinigte Einzelproben) durchzuführen. Die Zuverlässigkeit der Analysenangaben muß durch Kontrollanalysen bestätigt werden. Hierfür ist die entsprechende Anweisung der Z V K über „ i n n e r e " und „äußere Kontrolle" maßgebend.

2.3.4.

2.3.5.

2.3.6.

2.3.7. 2.3.7.1.

2.3.7.2. 2.3.7.3.

2.3.7.4.

Die mineralischen Erscheinungsformen der nützlichen und schädlichen Komponenten, Verwachsungsgrad, Struktur und Textur der Erze, Korngrößen usw. müssen ausreichend charakterisiert und beschrieben werden, um notwendige Schlußfolgerungen für die Gewinnung bzw. Beseitigung der Komponenten zu ermöglichen. Für neuerkundele (insbes. neuaufgefundene) Lagerstätten sind aufbereitungs- und hüttentechnische Llntersuchungen zu veranlassen; der Bericht über das Ergebnis dieser Prüfungen ist mit der Vorratsberechnung vorzulegen. Wenn derartige Versuche nicht durchgeführt wurden, ist der analoge Bestand, A u f b a u usw. des Rohstoffes in bezug auf solche Erze nachzuweisen, die auf anderen gleichartigen L a g e r s t ä t t e n bereits gewonnen werden. Die Rohstoffdichte (Raumgewicht) muß für jede Erzsorte einwandfrei festgestellt werden. Mit der Rohstolfdichte wird a m besten zugleich die Bergfeuchtigkeit bestimmt. Auf detaillierte Untersuchungen kann dann verzichtet werden, wenn der Nachweis für die praktische Bedeutungslosigkeit der Schwankungen (evtl. aus analogen Lagerstätten) erbracht wurde. Zur K l ä r u n g der den A b b a u beeinflussenden bergtechnischen Faktoren sind zu untersuchen: Die physikalischen Eigenschaften des Nebengesteins [Bohrfähigkeit, Standfestigkeit, Klüftigkeit usw.). Wenn Angaben über Gebirgsdruckerscheinungen gemacht werden können, hat dies zu erfolgen. Die physikalischen Eigenschaften des Erzes (Festigkeit, Stückigkeit, Koeffizient der Auflockerung usw.). Die gas- und wasserführenden Horizonte und Zonen (statische und piezometrische Wasserspiegel, Filtrationskoeffizient, Zonen möglicher Infiltration von Oberflächenwässern, Beziehungen zwischen den Wässern im Hangenden, Liegenden und in den Erzkörpern, mögliche Wasserzuflüsse während des Abbaues usw.). Wenn die unter 2.3.7.1. bis 2.3.7.3. genannten Untersuchungen in benachbarten Schächten mit gleichen oder analogen Verhältnissen durchgeführt bzw. einwandfrei bekannt sind, kann auf ihre Durchführung verzichtet bzw. ihr U m f a n g weitgehend eingeschränkt werden.

3. Die Einstufung der Vorräte in die Vorratsgruppen und -Massen Die Bestimmungen der Klassifikation der Lagerstättenvorräte fester mineralischer Rohstoffe der D D R zur E i n s t u f u n g der Vorräte werden auf K u p ferlagerstätten wie folgt angewendet: 3.1. 3.1.1. 3.1.2.

3.1.3.

3.2.

E i n s t u f u n g in die V o r r a t s g r u p p e n Die E i n s t u f u n g in die Vorratsgruppen erfolgt auf der Grundlage von Konditionen, die durch die Staatliche Plankommission bestätigt wurden. Für die Berechnung der Außerbilanzvorräte von Kupfererzen werden in den Konditionen untere Grenzwerte festgelegt, getrennt für Kupferschiefererze, Liegenderze und Hangenderz. Erze, die unter dieser Grenze liegen, werden in den Vorratsberechnungen nicht erfaßt. Prognostische Vorräte entsprechend § 4 der Klassifikation werden für größere geologische Einheiten (z. B . Sangerhäuser Mulde, Struktur Mulkwitz) gesondert berechnet und der Z V K eingereicht. Sie werden kontrolliert, begutachtet, jedoch nicht bestätigt. E i n s t u f u n g i n die V o r r a t s k l a s s e n Die Rohstoffvorräte werden in die einzelnen Klassen nach dem Untersuchungsgrad eingestuft. Dabei müssen alle im § 5 der 2. Vorratsklassifikation fester mineralischer Rohstoffe gestellten Forderungen für die jeweilige K l a s s e erfüllt sein. Die Bedingungen für die Klassenzugehörigkeit werden für Kupfererze wie folgt präzisiert.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7

2. Kupfer-Instruktion

360 3.2.1. K l a s s e A (a) 3.2.1.1. Der Vorratsblock wurde bergmännisch erkundet und mindestens dreiseitig umfahren; die Erkund u n g s a b s t ä n d e entsprechen den Richtwerten der Tabelle 1 oder für die konkreten Verhältnisse ermittelten Werten. Die Erzführung ist in den Aufschlüssen lückenlos zu beobachten, ihr Verhalten in Aufschlußlücken (dreiseitige Umfahrung) ruft keine Zweifel hervor.

T a b . 1 Richtwerte für den A b s t a n d der Erkundungsarbeiten 1 ) Lagerstättentyp

I

IIa

IIb

Art der Erkundungsarbeiten

A

B

c,

Bohrungen

-

-

500

1000

bergmänn. Arbeiten

200

400

800

1200

Bohrungen

"

-

"

bergmänn. Arbeiten

150

Bohrungen

-

bergmänn. Arbeiten

-

300

-

200

1000 2 )

000

1200

-

800 2 )

400

800-1000

*) Diese Abstände beziehen sich auf ein quadratisches Netz bzw. auf die kurze Seite eines rechteckigen Netzes. E s handelt sich um Orientierungswerte (vgl. P k t . 2.2.2.), die nicht schematisch übernommen werden dürfen, ihre Über- und Unterschreitung ist durchaus zulässig. Die gewählten Abstände müssen in jedem Fall begründet werden. a ) Wenn keine gesetzmäßige Veränderlichkeit der Lagerstättenparameter vorliegt, sowie in neuen Feldern werden verläßliche Mittelwerte für die Berechnungsparameter in der Regel nur erhalten, wenn mehr als 12 Ausgangswerte zur Verfügung stehen.

3.2.1.2. In den Auffahrungen wurde weder ein Wechsel in der Metallfazies noch ein Herabsinken der Metallführung unter die Konditionsgrenzen festgestellt. 3.2.1.3. Die hydrogeologischen, tektonischen und sonstigen den späteren A b b a u beeinflussenden Faktoren sind geklärt. 3.2.1.4. Zur Berechnung der Parameter des Blockes wurden nur solche Daten verwendet, die im Block oder in den ihn begrenzenden Auffahrungen ermittelt wurden. 3.2.2. K l a s s e B (b) 3.2.2.1. Der Vorratsblock wurde bergmännisch erkundet. Bei allseitiger Umfahrüng entsprechen die Erkundungsabstände den Richtwerten der Tabelle 1 oder für die konkreten Verhältnisse ermittelten Werten — bei lückenhafter (drei- oder zweiseitiger) Umfahrung entsprechend geringeren Abständen. Die Erzführung kann im Blockumriß zwar nicht lückenlos beobachtet werden, das Aushalten der maßgebenden Parameter jedoch begründet geschlußfolgert werden. 3.2.2.2. In den Auffahrungen kann ein Wechsel in der Metallfazies ebenso wie ein lokales Herabsinken der Metallführung unter die Konditionsgrenzen beobachtet worden sein. Die Beobachtungen müssen jedoch ausreichen, um die Abgrenzung dieser Bereiche begründet vornehmen zu können. 3.2.2.3. Die hydrogeologischen und tektonischen Verhältnisse innerhalb des Blockes müssen so weit bekannt sein, daß die Planung der Abbauarbeiten — unter Berücksichtigung möglicher zu erwartender K o m plikationen — erfolgen kann. 3.2.2.4. Zur Berechnung der Parameter des Blockes können nur solche Daten verwendet werden, die im Block oder in den ihn begrenzenden Auffahrungen ermittelt wurden.

3.2.2.5. Verläuft die Blockgrenze in der Nähe einer nachgewiesenen tektonischen Störung bekannten Verlaufs, kann die Zwischenfläche bis zur Störung — bei entsprechenden geologischen Voraussetzungen — dem betreffenden Block hinzugefügt werden, wenn die Entfernung zwischen beiden die Hälfte der für Klasse B vorgesehenen E r k u n d u n g s a b s t ä n d e nicht überschreitet. 3.2.3. K l a s s e Cx ( c j 3.2.3.1. Der Vorratsblock wurde entweder bergmännisch erkundet (bei allseitiger U m f a h r u n g entsprechen die E r k u n d u n g s a b s t ä n d e den Richtwerten der Tabelle 1 oder für die konkreten Verhältnisse ermittelten Werten) oder mit Hilfe von OT-Bohrungen. Bei nicht allseitiger bergmännischer U m f a h r u n g des Blockes muß das Aushalten der maßgebenden Parameter innerhalb der gewählten Berechnungsgrenzen durch die vorliegenden Erkundungsergebnisse begründet geschlußfolgert werden können. Wurde der Berechnungsblock mit Hilfe von OTBohrungen erkundet, liegen C^-Vorräte innerhalb des Umrisses, der durch — den Konditionen entsprechende — Bohrungen verläuft. Die A b s t ä n d e solcher Bohrungen entsprechen den Richtwerten der Tabelle 1 oder wurden für die konkreten Verhältnisse als optimale ermittelt. 3.2.3.2. In den Auffahrungen kann ein Wechsel der Metallfazies ebenso wie ein lokales Herabsinken der Metallführung unter die Konditionsgrenzen beobachtet worden sein. Die Beobachtungen müssen jedoch ausreichen, u m die Gesamteinschätzung des Berechnungsblockes mit der erforderlichen Zuverlässigkeit vornehmen zu können. 3.2.3.3. Die hydrogeologischen und tektonischen Verhältnisse müssen innerhalb des Blockes soweit bekannt sein, daß die Hauptschwierigkeiten des zukünftigen Abbaus eingeschätzt werden können. 3.2.3.4. Zur Berechnung der Parameter des Blockes können nur solche Daten verwendet werden, die im Block oder in den ihn begrenzenden Auffahrungen ermittelt wurden. Außerhalb des Blockes liegende Bohrungen können nur zur Interpolation bei 'der Umgrenzung verwendet werden. 3.2.3.5. Zur Beurteilung der geologischen Verhältnisse (Tektonik u. ä.) innerhalb des Vorratsblockes können die Untersuchungsergebnisse benachbarter Blöcke und für die gesamte L a g e r s t ä t t e charakteristische Ergebnisse herangezogen werden. 3.2.3.6. Verläuft die Blockgrenze eines e r k u n d e t e n C^Blockes in der Nähe einer nachgewiesenen tektonischen Störung bekannten Verlaufs oder einer anderen den A b b a u begrenzenden Linie, kann die Zwischenfläche bei entsprechenden geologischen Voraussetzungen dem betreffenden C^-Block hinzugefügt werden, wenn die Entfernung zwischen beiden die Hälfte der C j - E r k u n d u n g s a b s t ä n d e nicht überschreitet. 3.2.3.7. I m Anschluß an Vorräte der Klassen A und B können bei entsprechenden geologischen Verhältnissen Vorräte der Klasse C, bis auf den halben Erkundungsa b s t a n d für diese K l a s s e extrapoliert werden. Sie liegen in diesem Falle im Grenzstreifen zwischen innerem und äußerem Umriß. 3.2.4. K l a s s e Ca(c2) 3.2.4.1. Der Vorratsblock wurde entweder bergmännisch erkundet (bei allseitiger U m f a h r u n g entsprechen die E r k u n d u n g s a b s t ä n d e den Richtwerten der' Tabelle 1 oder für die konkreten Verhältnisse ermittelten Werten) oder mit Hilfe von OT-Bohrungen. Bei nicht allseitiger bergmännischer U m f a h r u n g des Blockes muß das Aushalten der maßgebenden Parameter innerhalb der gewählten Berechnungsgrenzen durch die vorliegenden Erkundungsergebnisse begründet geschlußfolgert werden können. Wurde der Berechnungsblock mit Hilfe von OTBohrungen erkundet, liegen C 2 -Vorräte innerhalb des

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 7 2. K u p f e r - I n s t r u k t i o n

361

Umrisses, der d u r c h — den K o n d i t i o n e n entsprechende — B o h r u n g e n v e r l ä u f t . Die A b s t ä n d e solcher B o h r u n g e n e n t s p r e c h e n den R i c h t w e r t e n derTabelle 1 oder w u r d e n f ü r die k o n k r e t e n Verhältnisse als optimale ermittelt.

4.2.3.

3.2.4.2. W u r d e n in den A u f f a h r u n g e n ein Wechsel der Metallfazies u n d lokales H e r a b s i n k e n der Metallf ü h r u n g u n t e r die K o n d i t i o n s g r e n z e festgestellt, so sind f ü r die b e t r e i t e n d e n Blöcke e n t s p r e c h e n d e Koeffizienten zu b e r e c h n e n u n d bei der V o r r a t s b e r e c h n u n g a n z u w e n d e n . W u r d e n in O T - B o h r u n g e n solche B e o b a c h t u n g e n g e m a c h t , k ö n n e n diese n u r z u r I n t e r p o l a t i o n b e i - d e r F e s t l e g u n g des ä u ß e r e n Umrisses dienen.

4.2.4.

t r e t e n d e n N e b e n k o m p o n e n t e n gelten die heiten in der o b e n g e n a n n t e n Richtlinie.

3.2.4.3. Die K l ä r u n g der hydrogeologischen u n d t e k t o n i s c h e n Verhältnisse k a n n sich auf die G r u n d f r a g e n bes c h r ä n k e n ; die g e m a c h t e n F e s t s t e l l u n g e n d ü r f e n die B i l a n z w ü r d i g k e i t des V o r r a t e s j e d o c h nicht in Zweifel stellen. 3.2.4.4. Zur B e r e c h n u n g der P a r a m e t e r des Blockes k ö n n e n n e b e n D a t e n , die im Block selbst e r h a l t e n w u r d e n , A n g a b e n aus b e n a c h b a r t e n Blöcken höherer Klassen herangezogen werden. 3.2.4.5. V e r l ä u f t die Blockgrenze eines e r k u n d e t e n C 2 Blockes in der N ä h e einer nachgewiesenen. t e k t o nischen S t ö r u n g b e k a n n t e n Verlaufs oder einer anderen den A b b a u b e g r e n z e n d e n Linie, k a n n die Zwischenfläche bei e n t s p r e c h e n d e n geologischen V o r a u s s e t z u n g e n d e m b e t r e f f e n d e n C 2 -Block hinzug e f ü g t werden, w e n n die E n t f e r n u n g zwischen beiden die H ä l f t e der C 2 - E r k u n d u n g s a b s t ä n d e n i c h t ü b e r schreitet. 3.2.4.6. I m Anschluß an V o r r ä t e der Klassen A, B u n d (nicht extrapolierte) k ö n n e n bei e n t s p r e c h e n d e n geologischen Verhältnissen V o r r ä t e der Klasse C 2 bis auf den halben E r k u n d u n g s a b s t a n d f ü r diese Klasse e x t r a p o l i e r t w e r d e n . Sie liegen in diesem Falle im Grenzstreifen zwischen i n n e r e m u n d ä u ß e r e m U m riß.

4.3.

4.4.

4.5.

3.2.4.7. W u r d e n in d e n Aufschlüssen bei C 2 - A b s t ä n d e n günstige Verhältnisse a n g e t r o f f e n u n d l ä ß t die allgemeine geologische S i t u a t i o n eine E x t r a p o l a t i o n zu, k ö n n e n an den inneren U m r i ß der C 2 -Vorräte e x t r a polierte V o r r ä t e der gleichen Klasse bis z u m halben E r k u n d u n g s a b s t a n d f ü r C2 b e r e c h n e t w e r d e n .

4. Allgemeine Festlegungen für die Berechnung der Vorräte 4.1.

V o r r ä t e in S i c h e r h e i t s p f e i l e r n

4.1.1.

V o r r ä t e in sog. „ewigen Sicherheitspfeilern" werden bei der ersten V o r r a t s b e r e c h n u n g b e r e c h n e t u n d der Z V K m i t g e t e i l t . Die V e r f ü g u n g ü b e r die Festlegung des Sicherheitspfeilers ist der V o r r a t s b e r e c h n u n g abschriftlich beizulegen. Diese V o r r ä t e werden s p ä t e r n i c h t m e h r b e r e c h n e t u n d u n a b h ä n g i g d a v o n , ob es sich u m Bilanz- oder A u ß e r b i l a n z v o r r ä t e h a n d e l t , n i c h t bilanziert.

4.1.2.

V o r r ä t e in b e f r i s t e t e n Sicherheitspfeilern w e r d e n ber e c h n e t u n d in der e n t s p r e c h e n d e n V o r r a t s g r u p p e gesondert ausgewiesen.

4.1.3.

V o r r ä t e in abseits gelegenen Restpfeilern werden n a c h einem v o r z u l e g e n d e n technisch-ökonomischen G u t a c h t e n e n t w e d e r u n t e r E i n h a l t u n g der hierzu erlassenen V o r s c h r i f t e n abgeschrieben, d. h. aus der V o r r a t s b i l a n z e n t f e r n t , oder als n o r m a l e r V o r r a t geführt.

4.2. 4.2.1. 4.2.2.

Festlegung zur B e r e c h n u n g Die V o r r ä t e jeder R o h s t o f l s o r t e sind g e t r e n n t zu berechnen. Die B e r e c h n u n g der E r z v o r r ä t e erfolgt gem. „ R i c h t linie der Z V K ü b e r F o r m u n d I n h a l t v o n V o r r a t s b e r e c h n u n g e n " in 1000 T o n n e n , die B e r e c h n u n g der Metallinhalte in 10 T o n n e n (Cu) u n d 100 T o n n e n (Pb u n d Zn). F ü r die wertvollen, z. T . in S p u r e n a u f -

Maßein-

W u r d e n wertvolle, in S p u r e n a u f t r e t e n d e N e b e n k o m p o n e n t e n m i t Hilfe statistischer u. a. M e t h o d e n f ü r einzelne oder m e h r e r e V o r r a t s b l ö c k e b e r e c h n e t , k ö n n e n sie in der Regel n u r als C 2 -Vorräte g e f ü h r t werden, selbst w e n n die b e t r e f f e n d e n Blöcke u n d L a g e r s t ä t t e n t e i l e f ü r K u p f e r in h ö h e r e n Klassen bestätigt wurden. Die in der D D R z. Z. u n t e r s u c h t e n L a g e r s t ä t t e n liegen in technisch erreichbaren T e u f e n . Sollten in Z u k u n f t tieferliegende L a g e r s t ä t t e n angetroffen werden, ist ihre Bilanzwürdigkeit in j e d e m Einzelfalle zu ü b e r p r ü f e n . Allgemein wird festgelegt, d a ß Vorr ä t e bis zu einer Teufe v o n 1200 m als B i l a n z v o r r ä t e u n d v o n 1200—1500 m als A u ß e r b i l a n z v o r r ä t e gef ü h r t werden. L a g e r s t ä t t e n oder ihre Teile, welche in noch größere T e u f e n h i n a b s e t z e n , w e r d e n in die V o r r a t s b e r e c h n u n g e n im allgemeinen n i c h t einbezogen. I n fraglichen Fällen entscheidet die Z V K . W u r d e n bei der E r k u n d u n g neuer Felder m i t Hilfe v o n O T - B o h r u n g e n a n d e r e mineralische R o h s t o f f e (z. B. Kali, Braunkohle) im Deckgebirge des K u p f e r schieferflözes angetroffen, so sind die e n t s p r e c h e n d e n Kerne, U n t e r l a g e n usw. den z u s t ä n d i g e n E r k u n d u n g s b e t r i e b e n , V V B usw. zu übergeben, die f ü r die B e r e c h n u n g dieser V o r r ä t e n a c h den Richtlinien u n d I n s t r u k t i o n e n der Z V K v e r a n t w o r t l i c h sind. I m Bericht zur V o r r a t s b e r e c h n u n g sind e n t s p r e c h e n d e Nachweise beizubringen bzw. V e r e i n b a r u n g e n ü b e r die B e r e c h n u n g dieser V o r r ä t e m i t z u t e i l e n . Die B e r e c h n u n g der V o r r ä t e m u ß auf Rissen u n d K a r t e n eines solchen M a ß s t a b e s erfolgen, d a ß ben a c h b a r t e Aufschlüsse m i n d e s t e n s 3 — 5 cm v o n einander e n t f e r n t liegen, d. h. in der Regel n i c h t kleiner als 1 : 5 0 0 0 — 1 : 1 0 0 0 0 . Kleinere M a ß s t ä b e b e d ü r f e n der a u s d r ü c k l i c h e n Z u s t i m m u n g der Z V K . Gem. „ R i c h t l i n i e n der Z V K ü b e r F o r m u n d I n h a l t von V o r r a t s b e r e c h n u n g e n " m u ß der Bericht ein K a p i t e l zur industriellen E i n s c h ä t z u n g der Lagerstätte enthalten. Bei n e u e r k u n d e t e n L a g e r s t ä t t e n , insbesondere in n e u e n Bezirken, gehören d a z u vor allem die o p t i m a l e J a h r e s f ö r d e r u n g eines z u k ü n f t i g e n Betriebes u n d seine L e b e n s d a u e r , orientierungsmäßiger U m f a n g der b e n ö t i g t e n Investitionen, e r w a r t e t e Selbstkosten einer T o n n e Erz u n d Metall, ihr Vergleich m i t a n a logen Betrieben bzw. d e m D u r c h s c h n i t t des I n d u s t r i e zweiges, erschwerende (die P r o d u k t i o n verteuernde) U m s t ä n d e usw. Bei bereits im A b b a u s t e h e n d e n B e t r i e b e n sind vor allem a n z u g e b e n : jährliche Gewinnung, Gewinnungsverluste, e r w a r t e t e L e b e n s d a u e r bei den v o r h a n d e n e n G e s a m t v o r r ä t e n , G e s t e h u n g s k o s t e n , Vergleich m i t analogen B e t r i e b e n u n d D u r c h s c h n i t t des I n d u s t r i e zweiges.

5. Die volkswirtschaftliche Bedeutung der Vorräte 5.1.

5.2.

Die in den §§ 13—17 der V o r r a t s k l a s s i f i k a t i o n formulierte volkswirtschaftliche B e d e u t u n g der einzelnen V o r r a t s k l a s s e n u n d ihrer G e s a m t h e i t wird f ü r L a g e r s t ä t t e n des Kupferschiefers d u r c h I n s t r u k tionen u n d Weisungen konkretisiert, welche die Staatliche Plankommission herausgibt. F ü r E n t s c h e i d u n g e n , die d u r c h diese W e i s u n g e n nicht b e r ü h r t werden, sind die e n t s p r e c h e n d e n F e s t legungen der Vorratsklassifikation m a ß g e b e n d .

ZENTRALE VORRATSKOMMISSION FÜR MINERALISCHE ROHSTOFFE DER DDR Der Vorsitzende Stammberger

Zeitschrift für angewandte Geologie (1968) Heft 7

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B. S. KORSHINSKIJ / Neue ozeanologische und vulkanologische Ergebnisse

Das Problem der Spilite und die Hypothese der Transvaporisation im Lichte neuer ozeanologischer und vulkanologischer Ergebnisse 1 ) D. S.

KORSHINSKIJ

In der petrologischen Literatur ist die Vorstellung weit verbreitet, daß die Magmen Wasser aus dem umgebenden Gestein oder Meerwasser aufnehmen können und bei der Kristallisation besonders wasserreiche Mineralien ergeben. In den letzten Jahren entwickelte besonders E. v. SZÄDECZKY-KABDOSS (1960) diesen Gedanken und formulierte ihn als Hypothese der „magmatischen Transvaporisation". Die Hypothese der Transvaporisation wurde öfters zur Erklärung der Genese der Spilit-Keratophyr-Gesteine herangezogen. Uber das Problem der Spilite existiert eine umfangreiche Literatur, auf die hier nicht eingegangen wird. Die Spilite bilden im wesentlichen submarine Ergüsse. Deshalb ist es verständlich, daß man versuchte, die Besonderheiten der mineralogischen Zusammensetzung der Spilite (hauptsächlich Albit, Chlorit, mitunter Epidot und Aktinolith) durch Wasser- und Na-Aufnahme aus dem Meerwasser zu erklären, d. h. durch „magmatische Transvaporisation". Andere Autoren erkannten unter Berücksichtigung der Relikte primärer Mineralien (von basischem Plagioklas, Augit) die sekundäre Entstehung von Albit, Chlorit und Epidot an, führten aber ihre Bildung auf besondere Bedingungen der Autometasomatose unter submarinen Verhältnissen zurück. Verschiedene Autoren betrachten die SpilitKeratophyr-Serie als einen besonderen Na-Zweig der basaltisch-andesitischen Gesteine und ihren charakteristischen genetischen Zusammenhang mit Kieslagerstätten als eine spezielle Differentiationsrichtung dieser Gesteinsserie. Öfters wird die Entstehung der Spilite auch auf die Metamorphose normaler Basalte und die der Keratophyre und Quarzkeratophyre auf die Metamorphose von Andesiten, Daziten und Rhyolithen zurückgeführt. Die in den letzten Jahren an jungen vulkanogenen Formationen und vulkanischen Tiefseebildungen gewonnenen Untersuchungsergebnisse eröffneten für das Problem der Spilite und der Transvaporisation neue Gesichtspunkte. Bei der Auswertung der ozeanologischen Ergebnisse erwies mir P. L. BESRUKOW große Hilfe. Das Problem der Spilite beriet ich mit W. P. LOGINOW. Bei den Untersuchungen half mir W. P. PODLESSKIJ. Allen diesen Kollegen gebührt mein Dank. Welche Besonderheiten zeigen submarine Effusionen?

Die Untersuchungen tertiärer Laven an Meeresufern und auf Inseln bekräftigen, daß in allen Fällen in mittleren bis geringen Tiefen nirgends eine Wechselbeziehung zwischen Laven und Meerwasser, ausschließlich der Verwitterung, stattfand. Im Tertiär erfolgten in der Regel mehrfache Schwankungen des Meeresniveaus. Es bildeten sieh in verschiedenen Niveaus tertiäre Laven aus, die sich vermutlich in einem niedrigen Meeresniveau bildeten. So ist auf der Insel Kunaschir (Kurilen) eine Serie junger Meeresterrassen bis in 120 m Höhe gegenüber dem heutigen Meeresniveau ausgebildet (MABCHININ 1959). Zwischen diesen Meeresterrassen finden wir auf den Inseln Kunaschir und Paramuschir tertiäre Basalte und Andesite in völlig frischem Zustand, d. h. ohne jegliche Spuren einer Albitisierung oder Chloritisierung. Es handelt sich um schwarze und graue Gesteine. Grünsteinvarietäten fehlen unter ihnen. Auch in der Literatur vulkanischer Inseln fehlen Erwähnungen über Grünsteinvarietäten der Laven. Im Südteil der Insel Sachalin wurden miozäne Kissenlaven beschrieben, die mit Meeressedimenten wechsellagern. Nach der Zusammensetzung der Fauna wurde die Tiefe des Lavaergusses mit 100 m ermittelt. In der glasigen Lavamasse sind Kristalle völlig frischen basischen Labradors (70% An), chloritisierten Olivins und Klinopyroxens erhalten. Die Untersuchungen von W . N . SCHILOWA & O . K . K A I I S C H E W I T S C H f ü h r t e n z u

dem Schluß, daß sich offenbar die Spilite nicht in geringen Tiefen bildeten. Schon diese Ergebnisse haben große Bedeutung, da man doch nicht alle Spilite geosynklinaler Serien als Tiefseebildungen betrachten kann. Ozeanologische Tieiseeuntersuchungen erweitern die Kenntnisse über die Tiefsee-Effusioncn

Ozeanologische Untersuchungen unter Verwendung von Echolotungen ergaben, daß der Ozeanboden reich mit vulkanischen Kegeln bedeckt ist. Nach den Untersuchungen von H. W. MENABD (1959) im Zentralteil .des Stillen Ozeans hat man bis 10000 untermeerische Kegel und Berge, die fast alle Vulkane sind, festgestellt. Die vulkanische Natur der untermeerischen Berge bestätigen die Bodensedimentproben, die in der'Nähe der Berge aus Aschentuffen mit Bruchstücken vulkanischer Gesteine bestehen. Besonders interessant sind die Erg e b n i s s e v o n A . P . L I S I Z Y N & A . W . SCHIWAGO

(1958)

Eine wichtige Frage der Petrologie vulkanogener Serien ist die der Besonderheiten submariner Effusionen. Ist für sie eine Hydratation im magmatischen oder nachmagmatischen Stadium charakteristisch? Nehmen sie Natrium aus dem Meerwasser auf?

aus dem Südteil des Indischen Ozeans. Es zeigte sich, daß ein großer Teil des Meeresbodens vulkanisches Relief mit einzelnen vulkanischen Kegeln, die Höhen bis zu drei km erreichen, besitzt. „Gewaltige Flächen nehmen Lavafelder mit stufenartigen, klumpigen und unebenen Oberflächen ein" (LLSLZYIR & SCHIWAGO 1960).

') Aus: Isw. Akarl. ISfauk. SSSR, Serie Geologie, H. 9, S. 1 2 - 1 7 (1962). tibers.: WOLFOANQ BETER

Sehr interessant sind die Ergebnisse über vulkanogene Sedimente und Bruchstücke vulkanischer Gesteine auf

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7

D. S. KORSHINSKIJ / Neue ozeanologische und vulkanologische Ergebnisse dem Ozeanboden. Im Südteil des Indischen Ozeans (Tiefen von 4 , 0 — 5 , 5 km) beobachtete man weit verbreitete vulkanische Aschen mit braunen oder seltener farblosen Glasbröckchen, Bimsstein, Feldspat-, Augitund Hornblendekristallen (LISIZYN & SCHIWAGO 1960). In einer anderen Arbeit von A. P . LISIZYN (1960) wurden geologische Ergebnisse des Untersuchungsschiffes „ O b " aus dem Südteil des Indischen und Stillen Ozeans mitgeteilt. Dort wurden in den Bodensedimenten außer basaltischen und andesitischen Gläsern, Feldspat-, Augit-, Hornblende-, Magnetit- und Olivinkristallen auch Bruchstücke grauer andesitischer Laven gefunden, „die aus einer glasigen Mikrolithgrundmasse mit Einsprenglingen von Pyroxen und Plagioklas bestehen" (LISIZYN & SCHIWAGO 1960). Näher zur Antarktis, im Gebiet der Scott-Insel, „wurde der Boden in einer Tiefe von 500 m von Bruchstücken schwarzer oder rotbrauner basaltischer, blasiger Laven b e d e c k t . . . " (LISIZYN & SCHIWAGO 1958). Uber die scharfkantigen Basaltbruchstücke, die dem Ozeanboden im Indisch-Australischen Becken des Indischen Ozeans entnommen wurden, berichtete P. L. BBSRUKOW (1962). Durch die Liebenswürdigkeit von P . L. BESBTJKOW h a t t e ich die Möglichkeit, eine Sammlung vulkanischer Gesteine zu untersuchen, die vom Forschungsschiff „ W i t j a s " im Stillen und Indischen Ozean aus Tiefen von 5 — 7 k m und Entfernungen von einigen tausend Kilometern vom nächsten Land gewonnen wurden. Ein Transport der Bruchstücke durch Eisschollen ist hier nach den Schlußfolgerungen von BESRUKOW ausgeschlossen. Die Bruchstücke bestehen hauptsächlich aus schwarzem basaltischem Glas, sind oft blasig. In anderen Fällen handelt es sich um dunkelgrauen Basalt. Äußerlich sind die Bruchstücke von einer braunen oder schwarzen Mangan-Verwitterungsrinde umgeben. Splitter von Basalten und basaltischem Glas beobachtet man auch im Innern typischer Mn-Konkretionen. Schon bei erster Betrachtung dieser Proben fällt das Fehlen vulkanischer Grünsteine auf. Für die mikroskopische Untersuchung überließ mir BESKTJKOW Teile dreier weniger verwitterter Handstücke. Das erste Stück s t a m m t vom Boden des IndischAustralischen Beckens (Tiefe von 4885 m und 2000 km von Australien entfernt). Dem Augenschein nach liegt hier ein pechschwarzes basaltisches Glas vor. Die Größe des Handstückes beträgt 25 cm im Durchschnitt. Außen entwickelte sich eine rostig-braune Verwitterungskruste, die das Glas völlig frisch erhielt. Die Lichtbrechung des Glases beträgt 1,585 (Bestimmung von K . W . PODLESSKLJ). Die braune glasige Masse erweist sich unter dem Mikroskop zum größten Teil als anisotrop, da sie reich an Plagioklaskriställchen von dendritischem Aufbau ist. Man findet isometrische Olivinkristalle mit einer Länge von 0 , 3 — 0 , 4 mm. Im Gestein treten gerundete Poren (Mandeln) von 0 , 2 — 0 , 3 m m Durchschnitt auf, die mit Chalcedon erfüllt sind. Die Analyse dieser Probe 4 5 1 7 - 1 , die im Labor des I G E M der Akademie der Wissenschaften der U d S S B durch E . N. SCHIPILIN erfolgte, ergab folgendes: S i 0 2 5 0 , 8 2 ; T i 0 2 0 , 3 5 ; A I 2 0 3 15,11; F e 2 0 3 1,15; FeO 7 , 5 9 ; MnO 0 , 1 8 ; MgO 1 0 , 3 9 ; CaO 1 1 , 8 2 ; N a 2 0 1,80; K 2 0 0 , 1 9 ; H 2 0 - 0 , 0 7 ; H 2 0 + 0 , 1 8 ; R e s t nicht bestimmt, Summe 99,65.

363

In dieser Analyse sind die niedrigen Wasser- und Alkaligehalte, insbesondere Na, beachtenswert. Letzteres unterscheidet sie von den Basalten „ozeanischen Typs". Das andere Handstück aus einer Tiefe von 4 7 4 0 m besteht aus Basalt. Die Struktur ist porphyrisch mit intersertaler Grundmasse. Als Einsprenglinge findet man nur Plagioklas — Bytownit ( 8 0 — 8 4 % An), die 2 bis 10 m m Länge erreichen können. Die Leisten basischer Plagioklase der Grundmasse sind ungefähr 0,1 m m lang. Zwischen ihnen sind kleine Augitkörner (2 V = -)- 55,5°) und wenig gröbere Olivinkörner verbreitet. Olivin wird teilweise durch ein grünliches, chloritartiges Mineral verdrängt. Die übrigen Mineralien sind völlig frisch. Beigemengt findet man ein schwarzes Erzmineral. Das dritte der Bruchstücke aus einer Tiefe von 4420 m ist ein stark blasiges, basaltisches Glas mit gerundeten, leeren Poren von 1 — 3 m m Durchmesser. Die Olivineinsprenglinge (bis 0,5 mm) befinden sich in einer glasigen braunen Masse, die mit dendritischen Kriställchen erfüllt ist. Alle drei Proben zeigen eine erstaunliche Frische der Mineralien. Nur der Olivin ist in unbedeutendem Maße durch ein chloritartiges Mineral verdrängt. Der Plagioklas ist völlig durchsichtig. Nach den Ergebnissen von J . D. H. WLSEMAN (1937) wurden aus dem Gebiet der „ C a r l s b e r g - K e t t e " (Indischer Ozean) in einer Entfernung von 1500 k m von Indien und in einer Tiefe von 3385 m Proben von Basalt und Hornblende-Dolerit genommen. Die Bruchstücke sind mit Mn-Rinden bedeckt. Der Basalt setzt sich aus Oligoklas (ungefähr 2 5 % An), Augit, Glas mit geringen Chloritmengen und zum Teil Epidot zusammen. Chemisch zeigen die Analysen unbedeutende N a 2 0 - G e h a l t e ( 3 , 1 9 - 4 , 4 5 Gew.-%) bei niedrigen K 2 0 - G e h a l t e n (0,04 bis 0,21 Gew.-%). Die Wassergehalte H 2 0 + und H 2 0 ~ betragen 1,92 und 4,02 Gew.-%. In der Arbeit von E . L. HAMILTON (1956) werden die Untersuchungsergebnisse untermeerischer Berge beschrieben, die 1 0 0 0 — 1 8 0 0 k m westlich Hawaii liegen. E s zeigte sich, daß diese Berge versunkene Inseln darstellen, denn es wurden Schotter und Gerölle von Olivinbasalten gefunden. I n d e r A r b e i t v o n H . KUNO, R . L . F I S H E R & N . NASU

(1956) werden Gesteine vom untermeerischen Berg J i m m u , 1100 km südöstlich von K a m t s c h a t k a , aus einer Tiefe von 4 6 5 0 — 5 1 0 0 m beschrieben. Die Bruchstücke, hauptsächlich gerundete, haben verschiedenartige Zusammensetzung und wurden nach Meinung der Autoren durch schmelzende Eisberge einer Eisperiode von K a m t s c h a t k a und den Kurilen hierher transportiert. Zusammen mit vorherrschend frischen Basalten, Andesiten, ihren Tuffen und Schlacken sind auch albitisierte und chloritisierte Varietäten, aber auch QuarzSyenitporphyr, Quarzgabbro, verschieferter Metabasalt und mylonitisierter Tuff vorhanden. Letztere Gesteinstypen zeugen zweifellos von einem Materialtransport von einem Festland. Am interessantesten von den angeführten Ergebnissen sind zweifellos diejenigen von den beiden Forschungsschiffen „ O b " und ; , W i t j a s " aus dem Südteil des Indischen und Stillen Ozeans. Das völlige Fehlen von Grünsteinvarietäten der Spilite und Propylite ist hier charakteristisch. Das basaltische Glas, Basalte und An-

Zeitschrift tür angewandte Geologie (1963) Heft 7

364

D- 8- KOKSHINSKIJ / Neue ozeanologische und vulkanologische Ergebnisse

desite unterscheiden sich hinsichtlich der Frische ihrer Mineralien keineswegs von den „trockenen" Varietäten. Die

Ergebnisse

von

E . L . HAMILTON

(1956)

und

H . K u s r o , R . L . F I S H E R & N . NASU ( 1 9 5 6 ) s i n d w e n i g e r

interessant, da das entnommene Material viele Gerolle und Schotter enthält, die vom Festland oder einem versunkenen Festland stammen. Auch die Anwesenheit von D o l e r i t , wie sie v o n J . D . I i . WISEMAN ( 1 9 3 7 ) b e s c h r i e b e n

wurde, deutet auf gleiche Verhältnisse. Charakteristisch ist jedoch, daß in diesen drei Arbeiten vorherrschend frische basaltische Gesteine beschrieben werden und typische Spilite nicht Erwähnung finden. Die weitere Untersuchung des submarinen Vulkanismus und seiner Produkte hat große wissenschaftliche Bedeutung. Aber schon jetzt kann auf Grund der hier dargestellten Ergebnisse angenommen werden, daß auf dem Ozeanboden sogar in einer Tiefe von 5—7 km keine Transvaporisation der Magmen entsteht und sich keinerlei Spilite bilden. Das erstarrende basaltische Magma ergibt hier das übliche basaltische Glas und Basalte. Eine bemerkenswerte Bildung in solch großer Tiefe ist blasiges Glas, was vom gewaltigen Druck des Wasserdampfes zeugt, der bei der Erstarrung des basaltischen Magmas auftritt. Auf diese Weise erweist sich die Hypothese der Transvaporisation bei submarinen Ergüssen als unzureichend. Unter welchen Bedingungen vollzog sich die Metamorphose der Spilite? Sofern die Bildung der Albit-Chlorit-Assoziation in Spiliten nicht mit einer Wechselwirkung mit dem Meerwasser zusammenhängt, muß sie auf einen anderen metamorphen Prozeß zurückgeführt werden. Wie ich schon früher ausführte (KORSHINSKIJ 1960, 1961), unterscheiden sich die metamorphen Veränderungen in oberflächennahen und subvulkanischen Bedingungen grundlegend von denen großer Tiefe. In Tiefen von weniger als 700—1000 m fehlen mittelthermale Prozesse unter Bildung solcher Mineralien wie Epidot und Aktinolith völlig. Das erklärt sich durch das Verdampfen der mittelthermalen, wäßrigen Lösungen bei einem kleinen äußeren Druck. In Spiliten ist Epidot genügend weit verbreitet. Für kleine Tiefen ist auch eine Albitisierung nicht charakteristisch. Der Plagioklas unterliegt keiner Zersetzung bis auf seine Verdrängung durch Adular, Zeolithe, Tonmineralien oder Opal. Deshalb kann eine Spilitisierung der Basalte unter Bildung von Albit, Chlorit, Epidot und Aktinolith nur in bedeutenden Tiefen (nicht weniger als 1 km) entstehen, d. h., es handelt sich um einen allgemeinen metamorphen Prozeß. (Unter der Belastung großer Wassermassen kann die Tiefenstufe einer derartigen Metamorphose natürlich, vom Ozeanboden gerechnet, geringer sein.) Es ist charakteristisch, daß in rezenten und tertiären Schichten Spilite nicht bekannt sind. In der Literatur werden Spilitserien aus dem Paläozoikum beschrieben, bei weitem seltener aus mesozoischen und tertiären Formationen, was auch mit ihrer bedeutenden Bildungstiefe zusammenhängt. Nach der qualitativen Mineralzusammensetzung der Spilite ist kein Unterschied zu den allgemeinen (mittelthermalen) Propyliten, d. h. metamorphosierten ande-

sitischen Gesteinen, festzustellen. Zweifellos erfolgte ihre Metamorphose unter ähnlichen Bedingungen. Für das Verständnis der Bedingungen der Metamorphose spilitischer Schichtpakete ist auch der Zusammenhang dieser Metamorphose mit der Bildung von Kieslagern von Bedeutung. Wie bekannt, liegen die Kupferkieslagerstätten des uralischen Typs inmitten von Spiliten und Keratophyren, was zweifellos mit der Bildung dieser Gesteine zusammenhängt. Darauf wies zuerst A. N. SAWARIZKIJ hin. Es wurde oft gesagt, daß die Kieslagerstätten mit der Spilit-Keratophyr-Assoziation als besonderen Gesteinsserie zusammenhängen. Inzwischen wurde richtig erkannt, daß die Metamorphose der geosynklinalen Basalte und sie begleitender Andesite und Dazite, die zu Spiliten und Keratophyren verwandelt wurden, mit den Bildungsprozessen der in ihnen lagernden Kieslagerstätten verknüpft sind. Tatsächlich äußert sich die Spilitisierung und Propylitisierung am stärksten in Gebieten von Kieslagerstätten. Das weist auf den Zusammenhang der Spilitisierung mit den nachmagmatischen Prozessen hin. Die Untersuchung von Kieslagerstätten ergab, daß ihre Bildung im Anfangsstadium der Deformation und Faltung der vulkanogenen Schichten erfolgte, da sich die Kieslager oft tektonischen Schichtverschiebungen oder Antiklinalstrukturen anpassen. Tektonische Brekzien vor oder während der Vererzung sind seltener. Der Erguß der Spilit-Keratophyr-Serie erfolgt im allgemeinen in den Anfangsetappen der Geosynklinale. Im Stadium der Versenkung der Sedimente unter submarinen Bedingungen und in der nachfolgenden Phase intensiver Faltung unterliegen sie leicht der Metamorphose. Anscheinend erklärt das auch den indirekten Zusammenhang der submarinen Ergußbedingungen mit der späteren Metamorphose, was auch den Anlaß für die Hypothese der submarinen Transvaporisation oder submarinen Metamorphose der Gesteine gab. Eine allgemeine Bestätigung der besonderen Na-Anfangszusammensetzung der Spilite und Keratophyre scheint ungenügend begründet, weil sie sich auf Analysen metamorpher Varietäten stützt. Alle Spilite, Keratophyre und Quarzkeratophyre sind metamorphe Grünsteinvertretungen normaler Basalte, Andesite, Dazite und vielleicht auch Rhyolithe. Zusammenfassung Das S t u d i u m von B r u c h s t ü c k e n von B a s a l t e n und B a l s a l t glas, die v o m Ozeanboden s t a m m e n , ergab, daß durch die Einwirkung von Meerwasser keinerlei Transvaporisation der basaltischen Magmen oder Albitisierung der B a s a l t e erfolgte. Die S p i l i t - K e r a t o p h y r - S e r i e bildete sich durch Metamorphose basaltisch-andesitisch-dazitischer Gesteine im AnEangsstadium der Einwirkung von F a l t u n g e n . Die U n t e r suchungen in j u n g e n V u l k a n f o r m a t i o n e n führten zu dem Schluß, daß diese Metamorphose in b e t r ä c h t l i c h e r Tiefe (nicht weniger als 1 km) vor sich ging, in der auch eine Albitisierung der Plagioklase und eine E p i d o t - und A k t i nolithbildung stattfinden k o n n t e .

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HaeTCH.

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Hett 7 H . SÄRCHINGER & P. BÖHME / N a t u r s l e i n e r k u n d u n g in N o r d w e s t s a c h s e n

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Summary The study of basaltic and basaltic glass fragments from the bottom of the ocean has shown that neither basaltic magmas have been transvaporized nor basalts albitized as a result of influences exercised by sea-water. The spilite-keratophyre series was formed by metamorphism of basaltic-andesitic-dacitic rocks in the early stage of influences exerted by folds. Studies of young vulcanic formations have led to the conclusion that this metamorphism took place in a considerable depth (no less than 1 km), where an albitization of plagioclases and a formation of epidote and actinolite could also take place.

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Literatur BESRUKOW, P. L.: Über die Ungleichmäßigkeit der Verbreitung von ozeanischen Tiefseesedimenten. — Ozeanologie, T. 2, H. 1, 1962. HAMILTON, E. L.: Sunken islands of the Mid-Pacific mountains. — Bull. Geol. Soc. America, mem. 64, 1956. KORSHINSKIJ, D . S . : Die Besonderheiten der nachmagmatischen Erscheinungen in vulkanogenen Formationen in Abhängigkeit von der Tiefenlage. - Dokl. AN SSSE, T. 133, Nr. 5, 1960. — Die Abhängigkeit der Metamorphose von der Tiefenlage in vulkanogenen Formationen. - Tr. Labor, vulkan., AN SSSE, H. 19, 1961. KUNO, H „ E. L. FISHER & N. NASU: Eock fragments and pepples dredged near Jimmu Seamount, northwestern Pacific. — Deep-Sea Ees., vol. 3, Nr. 2, 1956. LISIZYN, A. P.: Die Sedimentbildung in den südlichen Teilen des Stillen und Indischen Ozeans, — Intern. Geol. Kongr., X X I . Sess., Vortr. Sowjet. Geol., Probl. 10, 1960. LISIZYN, A. P. MeTO.ua.

Literatur BOEHM, M.: Vorschlag zur Verbesserung der Arbeitsnormung f ü r geologische Bohrungen. — Wissenschaftlich-Technischer Informationsdienst des ZGI, H e f t 8, Berlin 1062. LEWIES, E . , & H . TREPPSCHUH: Mitteilungen über den Stand der Arbeiten f ü r einen K a t a l o g technisch-ökonomischer Kennziffern f ü r die Projektierung geologischer Bohrungen. — Wissenschaftlich-Technischer Informationsdienst des ZGI, Sonderheft 1, Berlin 1963.

Ingenieurgeologische Probleme beim Autobahnbau (Teil I)1* GERHARD KNOPP & E R W I N K U R Z W E I L , B e r l i n

(Mitteilung aus dem V E B Geologische E r k u n d u n g Nord, Arbeitsstelle Berlin) Dem Projektanten auf Grund der geologischen Verhältnisse eines für die B e b a u u n g vorgesehenen Gebiets brauchbare Hinweise für eine wirtschaftliche, den Baugrund berücksichtigende Projektgestaltung zu geben, ist Zweck der Ingenieurgeologie. D a s Ziel einer jeden ingenieurgeologischen B e g u t a c h t u n g muß sein, aus den örtlichen Feststellungen, aus den Ergebnissen von Bohrungen und bodenphysikalischen Untersuchungen zu möglichst umfassenden bautechnischen Schlußfolgerungen zu gelangen. Die in ingenieurgeologischen K a r ten zusammengetragenen Angaben über die B a u grundverhältnisse größerer Flächen stellen meist einen guten Uberblick über die Bebauungsmöglichkeiten bestimmter Gebiete dar. Spezielle ingenieurgeologische Untersuchungen für besondere B a u v o r h a b e n werden im allgemeinen auch weiterhin eine bedeutsame Rolle spielen. Im folgenden sollen die bei ingenieurgeologischen Begutachtungen vielfach auftretenden Probleme an zwei Objekten des Verkehrsbaus näher behandelt werden. Die nachstehenden diesbezüglichen Ausführungen erstrecken sich auf die im J a h r e 1961 erfolgte B e g u t a c h t u n g über den geplanten B a u der Autobahn Berlin— R o s t o c k im Bezirk P o t s d a m und ferner um die im J a h r e 1962 vorgenommenen speziellen Untersuchungen auf der A u t o b a h n Berliner Ring—Marienborn über die Ursachen der hier entstandenen starken Deckenschäden. U n t e r s u c h u n g e n über den geplanten B a u der A u t o b a h n B e r l i n — R o s t o c k im B e z i r k P o t s d a m Obwohl es sich bei der seinerzeit begutachteten Trasse der geplanten Autobahn Berlin—Rostock erst u m das S t a d i u m der Vorplanung handelte, konnten im R a h m e n E i n g a n g des Manuskripts in der R e d a k t i o n : 26. 2 . 1 9 6 3

der Auswertung der Baugrundverhältnisse auf Grund von Bohrungen und bodenphysikalischen Untersuchungen bereits sehr gute Hinweise für die O b j e k t a u s f ü h r u n g gegeben werden. Geologische Verhältnisse im Bereich der geplanten Autobahn

Die v o m Projektanten nach verschiedenen Gesichtspunkten (Erschließung des mecklenburgischen R a u m s unter Berücksichtigung vorhandener Straßen und Eisenbahnen sowie des Perspektivnetzes der Straßen und Autobahnen, Erschließung der für eine industrielle N u t z u n g vorgesehenen Gebiete usw.) festgelegte T r a s s e im Bezirk P o t s d a m durchzieht in einer L ä n g e v o n etwa 90 k m zwischen der nördlichen Bezirksgrenze (südlich des Plauer Sees) und dem noch nicht geschlossenen Teil des Berliner Autobahnrings ein J u n g m o r ä n e n g e b i e t , das vorwiegend dem Brandenburger S t a d i u m angehört. Von dieser Bezirksgrenze aus verläuft die Trasse zunächst im Dossetal, das durch seine beckenartigen Erweiterungen bei Wulfersdorf und Wittstock gekennzeichnet ist. Hier treten T a l s a n d e und Tone, vielfach überdeckt von moorigen und anmoorigen Bildungen, auf. Die T r a s s e durchkreuzt dann die Ostausläufer der sogenannten Dahlhausener Hügel, einer kuppigen Endmoräne mit Hochflächensanden und Geschiebemergel, im weiteren Verlauf ein Sandergebiet, bei Fretzdorf und Rossow nochmals das Dossetal, das T a l s a n d e und innerhalb der eigentlichen Flußniederung auch Torf aufweist, sowie anschließend wiederum eine Sanderfläche. Westlich Neuruppin erreicht die T r a s s e das überwiegend aus Geschiebemergel bestehende Grundmoränengebiet der Ruppiner Platte. D a s Gelände ist im Nordwestteil durch zahlreiche Rinnen, in denen moorige Ablagerungen anzutreffen sind, stark gegliedert. An die Ru-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7 G. KNOPP & E . KURZWEIL / Probleme beim Autobalinbau

376 für Planung, Projektierung, Arbeitsnormung, Kosten- und Preisermittlung bestimmt sind. Für die Umwandlung der gegenwärtig den betrieblichen Durchschnitt repräsentierenden Kennziifern in solche des gesellschaftlich notwendigen Aufwandes wird eine Weiterentwicklung der hier angewandten Methode vorgeschlagen.

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Summary A „list of rocks for technical-economic p u r p o s e s " has been presented for confirmation as branch standard, and is designed to serve as a standard base of reference for all geological drilling indexes dependent on rock properties. The list is the basis of catalogues containing indexes for ability to drilling (progress achieved in drilling when using different types of tools), mounting and dismounting of tools, and tool and core lengths. These are destined to serve as a standard base of planning and design work, normalization of works and determination of costs and prices. It is suggested to improve the method applied when transforming indexes a t present representing average operating values into such expressing socially necessary expenses.

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Literatur BOEHM, M.: Vorschlag zur Verbesserung der Arbeitsnormung f ü r geologische Bohrungen. — Wissenschaftlich-Technischer Informationsdienst des ZGI, H e f t 8, Berlin 1062. LEWIES, E . , & H . TREPPSCHUH: Mitteilungen über den Stand der Arbeiten f ü r einen K a t a l o g technisch-ökonomischer Kennziffern f ü r die Projektierung geologischer Bohrungen. — Wissenschaftlich-Technischer Informationsdienst des ZGI, Sonderheft 1, Berlin 1963.

Ingenieurgeologische Probleme beim Autobahnbau (Teil I)1* GERHARD KNOPP & E R W I N K U R Z W E I L , B e r l i n

(Mitteilung aus dem V E B Geologische E r k u n d u n g Nord, Arbeitsstelle Berlin) Dem Projektanten auf Grund der geologischen Verhältnisse eines für die B e b a u u n g vorgesehenen Gebiets brauchbare Hinweise für eine wirtschaftliche, den Baugrund berücksichtigende Projektgestaltung zu geben, ist Zweck der Ingenieurgeologie. D a s Ziel einer jeden ingenieurgeologischen B e g u t a c h t u n g muß sein, aus den örtlichen Feststellungen, aus den Ergebnissen von Bohrungen und bodenphysikalischen Untersuchungen zu möglichst umfassenden bautechnischen Schlußfolgerungen zu gelangen. Die in ingenieurgeologischen K a r ten zusammengetragenen Angaben über die B a u grundverhältnisse größerer Flächen stellen meist einen guten Uberblick über die Bebauungsmöglichkeiten bestimmter Gebiete dar. Spezielle ingenieurgeologische Untersuchungen für besondere B a u v o r h a b e n werden im allgemeinen auch weiterhin eine bedeutsame Rolle spielen. Im folgenden sollen die bei ingenieurgeologischen Begutachtungen vielfach auftretenden Probleme an zwei Objekten des Verkehrsbaus näher behandelt werden. Die nachstehenden diesbezüglichen Ausführungen erstrecken sich auf die im J a h r e 1961 erfolgte B e g u t a c h t u n g über den geplanten B a u der Autobahn Berlin— R o s t o c k im Bezirk P o t s d a m und ferner um die im J a h r e 1962 vorgenommenen speziellen Untersuchungen auf der A u t o b a h n Berliner Ring—Marienborn über die Ursachen der hier entstandenen starken Deckenschäden. U n t e r s u c h u n g e n über den geplanten B a u der A u t o b a h n B e r l i n — R o s t o c k im B e z i r k P o t s d a m Obwohl es sich bei der seinerzeit begutachteten Trasse der geplanten Autobahn Berlin—Rostock erst u m das S t a d i u m der Vorplanung handelte, konnten im R a h m e n E i n g a n g des Manuskripts in der R e d a k t i o n : 26. 2 . 1 9 6 3

der Auswertung der Baugrundverhältnisse auf Grund von Bohrungen und bodenphysikalischen Untersuchungen bereits sehr gute Hinweise für die O b j e k t a u s f ü h r u n g gegeben werden. Geologische Verhältnisse im Bereich der geplanten Autobahn

Die v o m Projektanten nach verschiedenen Gesichtspunkten (Erschließung des mecklenburgischen R a u m s unter Berücksichtigung vorhandener Straßen und Eisenbahnen sowie des Perspektivnetzes der Straßen und Autobahnen, Erschließung der für eine industrielle N u t z u n g vorgesehenen Gebiete usw.) festgelegte T r a s s e im Bezirk P o t s d a m durchzieht in einer L ä n g e v o n etwa 90 k m zwischen der nördlichen Bezirksgrenze (südlich des Plauer Sees) und dem noch nicht geschlossenen Teil des Berliner Autobahnrings ein J u n g m o r ä n e n g e b i e t , das vorwiegend dem Brandenburger S t a d i u m angehört. Von dieser Bezirksgrenze aus verläuft die Trasse zunächst im Dossetal, das durch seine beckenartigen Erweiterungen bei Wulfersdorf und Wittstock gekennzeichnet ist. Hier treten T a l s a n d e und Tone, vielfach überdeckt von moorigen und anmoorigen Bildungen, auf. Die T r a s s e durchkreuzt dann die Ostausläufer der sogenannten Dahlhausener Hügel, einer kuppigen Endmoräne mit Hochflächensanden und Geschiebemergel, im weiteren Verlauf ein Sandergebiet, bei Fretzdorf und Rossow nochmals das Dossetal, das T a l s a n d e und innerhalb der eigentlichen Flußniederung auch Torf aufweist, sowie anschließend wiederum eine Sanderfläche. Westlich Neuruppin erreicht die T r a s s e das überwiegend aus Geschiebemergel bestehende Grundmoränengebiet der Ruppiner Platte. D a s Gelände ist im Nordwestteil durch zahlreiche Rinnen, in denen moorige Ablagerungen anzutreffen sind, stark gegliedert. An die Ru-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7

G.

KNOPP

& E.

KUBZWEIL

/ Probleme beim Autobahnbau

piner Platte schließt sich in südöstlicher Richtung als Teil des Eberswalder Urstromtals das Rhinluch (Torf von m a x . 1,70 m Mächtigkeit über Sand) und im Zuge des weiteren Trassenverlaufs die Hochfläche des „Bellin-Glin" an; im letztgenannten Bereich treten hauptsächlich Geschiebemergel, untergeordnet auch Abschlämmassen und Beckensande auf. Die Trasse, der vorgesehenen Autobahn mündet bei Brieselang im Bereich des Berliner Urstromtals, in dem Talsande, Dünensande, moorige und anmoorige Bildungen auftreten, in die Trassenführung des hier noch nicht geschlossenen Berliner Autobahnrings ein. Ingenieurgeologische Untersuchungen

Zur Erkundung der Baugrundverhältnisse im zukünftigen Autobahnbereich wurden im Zuge der Trasse etwa 450 Bohrungen von m a x . 15 m Teufe niedergebracht und mehr als 300 Lockergesteinsproben in der Hauptsache einer bodenphysikalischen Untersuchung 2 ) über die Kornzusammensetzung (insbesondere über den Feinkornanteil < 0,1 mm), einer sehr wichtigen Methode zur Beurteilung der Lockergesteine als Baugrund und Baustoff, unterzogen. Diese bodenphysikalische Überprüfung der Lockergesteine wurde bei der geforderten Begutachtung für das Stadium der Vorplanung als ausreichend angesehen. — Die Baugrunduntersuchungen für die zu errichtenden Brückenbauwerke waren absprachegemäß von der ingenieurgeologischen Beurteilung der Trasse ausgenommen und dem V E B Baugrund übertragen worden. Im Rahmen der ingenieurgeologischen Untersuchungen war beim Auftreten frostveränderlichen Baugrundes unterhalb des vorgesehenen Planums auf die Notwendigkeit von Frostschutzmaßnahmen einschließlich einer wirksamen Entwässerung des Autobahnkörpers in bestimmten Streckenabschnitten hingewiesen worden. Für die Beurteilung der Frostveränderlichkeit eines Lockergesteins fand nur die Kornzusammensetzung Berücksichtigung, obwohl bei der Frostveränderlichkeit eines Gesteins zweifellos auch noch andere Faktoren eine Rolle spielen. E s wurde ferner vorgeschlagen, für die hier vorgesehene Frostschutzschicht, die beim Nichtcinbau einer Deckenunterlage in Form einer bituminösen Kiestragschicht auch als stabiles Traggerüst zu gelten hat, ein niehtbindiges, möglichst ungleichkörniges, also ein korngrößenmäßig besonders gut abgestuftes Material zu verwenden. Auch zu der Wahl der Böschungsneigung bei Einschnitten wurde Stellung genommen. Für gleichkörnige Sande sowie rutschsüchtige Lockergesteine bei geplanten tieferen Einschnitten und dort, wo mit der Möglichkeit eines sich aus dem Schichtenaufbau ergebenden Wasserzuflusses gerechnet werden kann, ist meist eine flachere Böschung als 1 : 1,5 vorgeschlagen worden. Auf Grund der durch die Bohrungen angetroffenen Gesteinsarten, deren Beschaffenheit allgemein bekannt ist, und in Anbetracht der hier festgestellten verhältnismäßig einfachen Lagerungsverhältnisse haben sich spezielle Untersuchungen über die Standsicherheit der Böschungen als nicht notwendig erwiesen. Für Streckenbereiche, in denen gleichkörnige verlagerungsempfindliche Sande in Planumshöhe und darunter auftreten, ist der Einbau einer 2 ) Die bodenphysikalische Untersuchung wurde vom Ingenieurgeologischen Laboratorium des Zentralen Geologischen Instituts durchgeführt.

377 durch Bindemittel verfestigten oder mechanisch stabilisierten Tragschicht empfohlen worden. Die ingenieurgeologische Begutachtung erstreckte sich ferner auf die in den Niederungen, Rinnen und Senken im Zuge der Trasse angetroffenen baugrundmäßig nicht oder nur wenig tragfähigen holozänen Lockergesteine in Form von Moorerde, Torf, Faulschlamm, Wiesenkalk usw. Soweit hier für die Überquerung solcher Niederungsbereiche ein Aushub der genannten Bildungen mittels Greif- oder Saugbagger in Betracht zu ziehen war, wurden notwendigenfalls auf Grund durchgeführter Überprüfungen der Beschaffenheit, insbesondere der Konsistenz der betreffenden Lockergesteine, Angaben über den Umfang dieser durchzuführenden Baumaßnahmen gemacht. Auch auf andere für die Überquerung solcher Niederungsgebiete in Betracht kommende Verfahren wurde hingewiesen, so z. B . auf die Anwendbarkeit vertikaler Sanddränagen zur Verfestigung und Konsolidierung der weichen Lockergesteine, auf das Verfahren der sogenannten Moorverdrängung mit oder ohne Sprengung usw. Eine Festlegung auf bestimmte bautechnische Maßnahmen ist bei der genannten Begutachtung für das Stadium der Vorplanung unterblieben, da nur nach endgültiger Festlegung der Trasse auf Grund noch durchzuführender spezieller Baugrunduntersuchungen und unter Berücksichtigung anderer bautechnischer Faktoren das zweckmäßigste Verfahren zur Durchquerung eines bestimmten Niederungsgebiets ausgewählt werden kann. Auch die hydrogeologischen Verhältnisse spielen bei der Gradientenführung eine wichtige Rolle. Daher ist bei der genannten Begutachtung für Streckenbereiche mit hohen Grundwasserständen im Baugrund oder mit starker Ansammlung von Oberflächenwasser die Notwendigkeit einer diese Faktoren berücksichtigenden Gradientenführung und einer Wegführung des Wassers vom Autobahnkörper herausgestellt worden. Auch die Möglichkeit eines Wasserzuflusses an bestimmten Stellen im Bereich künftiger Einschnitte ist, wie schon angedeutet, im ingenieurgeologischen Gutachten besonders hervorgehoben worden. Der Baugrund im Autobahnbereich besteht im wesentlichen aus Geschiebemergel mit seinen Verwitterungsprodukten und aus Sanden unterschiedlicher Bildungsbedingungen und -zeiten. Auf diese Lockergesteine soll daher in geologischer und ingenieurgeologischer Hinsicht näher eingegangen werden. Geschiebemergel Der hier als Grundmoräne, stellenweise in Form von „Inseln", vorkommende Geschiebemergel bildet zu etwa 3 0 % den Baugrund. Wie umfangreiche bodenphysikalische Untersuchungen gezeigt haben (bestätigt auch durch viele andere Untersuchungen), weist der aus verschiedenen, aber geologisch gleichaltrigen Räumen aus unterschiedlichen Tiefen stammende Geschiebemergel, abgesehen von Sand- und Kieseinlagerungen, trotz gewisser Schwankungen im großen ganzen eine gute Übereinstimmung in der Kornzusammensetzung auf. Aus nachstehender Tab. 1 sind die diesbezüglichen Feststellungen für den Geschiebemergel drei verschiedener Gebiete zusammengefaßt. Nachstehende Tabellenübersicht zeigt ferner, daß der Geschiebemergel in allen drei genannten Gebieten eine

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G . K N O P P «SC E . K U R Z W E I L / P r o b l e m e b e i m A u t o b a h n b a u

Tab. 1. Bemerkenswert gute Übereinstimmung in der Kornzusammensetzung des Geschiebemergels drei verschiedener R ä u m e . Kornfraktionen > 6,3 abgesiebt. Aus den Tab. 1—3 sind die jeweiligen Streubereiche innerhalb der einzelnen Kornfraktionen (unter Weglassung extremer Einzelwerte) zu ersehen, während die in Klammern stehenden Zahlen Häufigkeitswerte darstellen. %-Anteile des Gewichtes der Gesamtproben F < 0,002 Ruppiner Platte

6-14 (11) 11-19 (12) 12-17 (15)

Su fS 0,002 - 0,06 0 0 , 6 - 0 , 2 19-27 (24) 20-29 (26) 18-25 (24)

35-42 (38) 30-37 (35) 38-45 (40)

mS 0,2-0,63 17-26 (22) 13-23 (20) 15-25 (20)

gs

0,63-2,0 6-8 (7) 4-7 (6) 5-6 (5)

stark sandige, vorwiegend feinsandige Ausbildung aufweist. Diese Tatsache ist auch durch viele andere Untersuchungen des dem Weichselglazial zugehörigen Geschiebemergels bestätigt worden. Die sandige Ausbildung und auch die durch frühere Eisüberlagerungen erfolgte Vorbelastung verleihen dem Geschiebemergel im allgemeinen — auch in Böschungen — eine ziemlich hohe Standfestigkeit. Eine durch das Eis verursachte Stauchung und Durchknetung bewirken jedoch die Bildung von Harnischen und somit eine Rutschneigung im Gestein. Eine Beeinflussung der genannten Lockergesteine durch aktives Gletschereis ist nur dort erfolgt, wo durch Eisüberfahrungen oder oszillierende Eisbewegungen ein starker Eisdruck auf die eigene Grundmoräne oder auf ältere Ablagerungen stattgefunden hat. In Gebieten, in denen die jeweilig jüngste Grundmoräne dem Eisdruck nicht oder nur wenig ausgesetzt gewesen ist, kann es jedoch örtlich durch Austauen von Toteis zu sekundären Lagerungsstörungen gekommen sein. Solche, insbesondere in End- und Stauchmoränen auftretenden Lagerungsstörungen können eine Rutschneigung bewirken, ähnlich wie es bei den erwähnten glazigen beanspruchten Gesteinen im allgemeinen der Fall ist. — Die nach unterschiedlichen Methoden durchgeführten Untersuchungen über die Eismächtigkeit, aber auch die vorgenommenen diesbezüglichen bodenmechanischen Berechnungen haben infolge verschiedener nicht genau zu erfassender Faktoren zu voneinander stark abweichenden Werten geführt (KLENGEL 1961). Eine Überschätzung des durch die Eisbedeckung aufgetretenen Drucks hat verschiedentlich zu der Annahme geführt, der Geschiebemergel sei als Baugrund praktisch allen bautechnischen Anforderungen gewachsen, was ja auch im allgemeinen, besonders im Straßenbau zutreffend ist. Bei zu erwartender außergewöhnlicher Beanspruchung im Verkehrswesen müssen allerdings die unterhalb der Fahrbahnbefestigung befindlichen Lagen dieses bindigen Lockergesteins, die durch Witterungseinflüsse, insbesondere durch stark wechselnde Durchfrierungs- und Tauvorgänge meist eine Gefügeauflockerung und damit eine gewisse Beeinträchtigung ihrer Tragfähigkeit erfahren haben, wie auch die oberen Lagen der rolligen Lockergesteine hinsichtlich ihrer bautechnischen Eigenschaften durch Verdichtungsmaßnahmen verbessert werden. Der sandige Geschiebemergel und seine Verwitterungsprodukte können bei Einschnitten erfahrungs-

gemäß eine Böschungsneigung von 1:1,5 erhalten. Bei verhältnismäßig hohem Schluffoder Tonanteil, bei einem durch das Eis gekneteten oder gestauchten Gesteinsmaterial, einem erhöhten Wassergehalt des Gesteins, bei der Möglichkeit eines mehr oder weniger starken Wasseraustritts aus den Böschungen wird allerdings eine flachere BöfKi schungsneigung zu wählen sein. Sollen Ein2,0-6,3 schnitte in derartigem Gestein eine Tiefe 1-2 von mehr als 5 m erhalten, so sind für die (2) Wahl der Böschungsneigung meist boden1-6 mechanische Untersuchungen und Berech(3) nungen, insbesondere über die Scherfestig1-2 keit des Gesteins, notwendig. Der Geschiebe(2) mergel mit dem größten Teil seiner Verwitterungsprodukte ist infolge seiner Schluff- und Tonanteile als frostveränderliches Lockergcstein anzusehen. Die für das Stadium der Vorplanung vorgenommene ingenieurgeologische Begutachtung der im Zuge der geplanten Autobahntrasse vorhandenen Geschiebemergelablagerungen beschränkte sich auf eine allgemeine Uberprüfung der bautechnischen Eigenschaften dieser Lockergesteine (einschließlich Frostveränderlichkeit). Eine eingehendere Baugrundbeurteilung, wie beispielsweise eine Untersuchung über die Notwendigkeit einer Verdichtung der oberen Lagen der bindigen wie auch der nichtbindigen Lockergesteine (gemäß TGL 11482), soll später für das Grundprojekt erfolgen.

Sande Bei den im Trassenbereich auftretenden Sanden handelt es sich um Hochflächen-, Sander-, Tal-, Becken- und Dünensande. Es bot sich also bei der ingenieurgeologischen Begutachtung die Möglichkeit, auch über die hier vorkommenden Sande Untersuchungen anzustellen. Bemerkt sei allerdings, daß hierfür vorwiegend nur linienhaft angeordnete Bohraufschlüsse zur Verfügung standen. Die nur süd- und südwestlich Wittstock auftretenden H o c h f l ä c h e n s a n d e weisen nach der Tiefe zu hinsichtlich ihrer Korngröße und Kornabstufung merkliche Unterschiede auf. Im allgemeinen waren in den oberen Lagen ungleichkörnige fein- bis mittelkiesige Sande (Ungleichförmigkeitsgrad U 4,0 bis 13,5; Kiesanteil 13 bis 24%) anzutreffen, während darunter mehr gleichkörnige, schwach kiesige Sande (U 2,0 bis 2,7; Kiesanteil max. 11%) vorgefunden wurden. Die obere, etwa zwei Meter mächtige Sandschicht besitzt infolge ihrer größeren Ungleichkörnigkeit und ihres höheren Kieskornanteiles im Gegensatz zu den darunterliegenden Sandschichten besser abgestuften und daher stabileren Kornaufbau. Ziemlich weitverbreitet in der Autobahntrasse sind auch die S a n d er s a n d e . Sie müßten als Ablagerungen der Schmelzwässer vor dem Eisrand unter Ausnutzung eines vorhandenen Geländeabfalls bei ihrem Transport ins Gletschervorland eine Kornsortierung erfahren haben. Die diesbezüglichen Uberprüfungen im Westteil der Wittstock—Ruppiner Heide im Zuge der liier von NW nach SE verlaufenden Autobahntrasse auf etwa 18 km Länge (Geländehöhe im NW 70 bis 72 m über NN, im SE etwa 60 m über NN) haben aber eine

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G. KNOPP & E . KURZWEIL / P r o b l e m e b e i m A u t o b a h n b a u

für Sandersande zu erwartende Kornsortierung nicht festgestellt. Dies zeigt nachstehende T a b . 2 über die Kornzusammensetzung der Sande im Trassenbereich innerhalb des Sandergebiets in horizontaler und vertikaler Erstreckung (von k m 0,0 bis 6,0 und von 12,0 bis 18,0). Die Zweifel SOLGEKS (1960) an der R i c h t i g k e i t der bisherigen Anschauungen über die Ablagerungsbedingungen vieler sogenannter Sandersande scheinen demnach berechtigt zu sein. Die untersuchten Sandersande enthielten stellenweise, meist ab 2,00 m Tiefe, tonig-schluffige Einlagerungen

T a b . 2. S a n d e r s a n d e der W i t t s t o c k — R u p p i n e r H e i d e . D i e hier i m Z u g e der A u t o b a h n t r a s s e auf 18 1cm E r s t r e c k u n g u n t e r s u c h t e n S a n d p r o b e n zeigen keine bemerkenswerte K o r n s o r t i e r u n g sowohl in h o r i z o n t a l e r als a u c h in vert i k a l e r R i c h t u n g . Z u m V e r g l e i c h sind n u r die e r s t e n u n d die l e t z t e n 6 k m h e r a n g e z o g e n w o r d e n . Sandersande km

Tiefe m

U

0-0

0,3-2,0

2,3-2,7

0-6

2,0-4,0

2,3-2,7

0-6

4,0-7,0 2,2-2,6

12-18

0,3-2,0

1,9-2,6

12-18

2,0-4,0

1,9-2,6

12-18

4,0-7,0

2,2-3,8

%-Anteile des Gewichtes der Gesamtproben Su 0-4 (2) 0-2 (1) 2-3 (3) 2-7 (3) 2-6 (3) 3-6 (5)

fS 21-37 (25) 18-37 (22) 30-36 (33) 20-36 (25) 23-45 (26) 42-52 (46)

inS

gS

fKi

mKi

48-08 (60) 50-65 (62) 55-60 (57) 54-68 (59) 46-63 (54) 38-49 (44)

3-12 (7) 5-17 (12) 5-9 (5) 4-9 (7) 5-17 (7) 3-5 (4)

1-4 (3) 1-5 (3) 0-1 (1) 1-4 (2) 1-2 (2) 0-1 (1)

0-2 (2) 1-2 (1) "

1-4 (3) 1

von 1,30 bis 2,50 m Schichtstärke (16 bis 19%' Ton, 35 bis 4 0 % Schluff). Auch dieser B e f u n d dürfte mit den bisherigen Vorstellungen über Sandersande schwerlich in Einklang zu bringen sein. S t a r k vertreten sind auch die T a l s a n d e . Uber die Kornzusammensetzung dieser im künftigen Autobahnbereich angetroffenen Sande, sowohl des Berliner Urstromtals als auch des Dossetais, gibt T a b . 3 einen Uberblick. Sie zeigt, daß die Talsande des Dossetais im Gegensatz zu den Talsanden des Berliner Urstromtals weniger Feinsand enthalten, jedoch mehr Mittel- und Grobsand, untergeordnet auch Feinkies. Obwohl die Sande beider Untersuchungsräume als ziemlich gleichkörnig (U geringer als 4,5) gelten, sind sie doch auf Grund des verschiedenen Feinsandgehalts geotechnisch unterschiedlich zu bewerten. Der weitaus höhere Feinsandanteil der Talsande des Berliner Urstromtals bewirkt eine starke kapillare Saugwirkung und somit auch eine Wassersättigung dieser Sande über den Grundwasserspiegel hinaus. Verkehrserschütterungen können hier das Wasser sogar über den eigentlichen K a p i l l a r s a u m hinaus hochsaugen. B e c k e n - und D ü n e n s a n d e haben im geplanten Autobahnbereich nur eine geringe Verbreitung. E s liegen daher von ihnen nur sehr wenige Untersuchungsergebnisse vor, so daß von einer Einschätzung dieser Sande im R a h m e n des vorliegenden Aufsatzes abgesehen wird. Zu vorstehenden Ausführungen sei abschließend bemerkt, daß für die ingenieurgeologische Beurteilung

sowohl der bindigen als auch der rolligen Lockergesteine genetische Gesichtspunkte zwar mitunter zu berücksichtigen sind, bodenphysikalische Faktoren aber im Vordergrund stehen. T a b . 3. K o r n z u s a m m e n s e t z u n g der i m Z u g e der u n t e r s u c h t e n A u t o b a h n t r a s s e a n g e t r o f f e n e n T a l s a n d e des Berliner U r s t r o m t a l s u n d des D o s s e t a i s Talsande

U

Berliner Urstromtal

2,1-2,7

Dossetal

1,9-4,5

%-AnteiIe des Gewichtes der Gesamtproben Su 1-5 (1) 1-7 (2)

fS

mS

42-76 12-57 (44) (65) 12-31 38-67 (28) (65)

gS 0-2 (1) 2-21 (3;18)

fKi

mKi

_

_

1-4 (i;3)

0-1 (1)

Zusammenfassung V e r f . b e r i c h t e n ü b e r die i n g e n i e u r g e o l o g i s c h e B e g u t a c h t u n g eines T e i l a b s c h n i t t s der g e p l a n t e n Autobahn B e r l i n — R o s t o c k . N e b e n der A u s w e r t u n g der E r g e b n i s s e von Bohrungen und bodenphysikalischen Untersuchungen f ü r eine sich a u s d e n B a u g r u n d v e r h ä l t n i s s e n e r g e b e n d e P r o j e k t g e s t a l t u n g w e r d e n a n d e n i m Z u g e der A u t o b a h n Strecke h ä u f i g v o r k o m m e n d e n L o c k e r g e s t e i n e n (Geschiebem e r g e l u n d S a n d e ) auf G r u n d der f e s t g e s t e l l t e n K o r n z u s a m m e n s e t z u n g ü b e r d e n R a h m e n der eigentlichen B e g u t a c h tung hinausgehende geologische und ingenieurgeologische Betrachtungen angestellt.

Pe3H»Me AßTopbi coo6maK)T 06 HHweHepHO-REOJIORMECKOIT 3KCnepTHäe y q a c T K a 3annaHHp0BaHH0ö aBTOCTpajjbi BepjiHH— POCTOK. H a p n n y C Hcn0Jib30BaHHeM pe3yjibTaTOB ßypemiH h noTOeHH0-H3mecKnx HCCJieAOBaHHö hjih n o j i y n a i o meitCH H3 ycJioBHH CTpoHTejibHoro r p y H T a p a 3 p a 6 o T K n n p o e i c r a , Ha 0CH0Be ycTaHpBJieHHoro r p a H y n o M e T p u i e CKoro c o c T a B a p u x j i b i x OTJiomeHHil (BajiyHHbix Mepreneit n necKOB), HacTo BCTpenaiomHxcH n a T p a c c e aBTocTpaAM, AOKJiaßbiBaeTCH o r e o n o r m e c K H x H iiHiKeHepiio-reojioriiqecKHx cooöpaiKeHHHx, npeBHinaiomHx n p e a e j i H coßcTBeHHOii 3KCnepTH3bI.

Summary A n a c c o u n t is g i v e n of t h e engineering-geological e x p e r t i s e of a s e c t i o n of t h e p l a n n e d m o t o r r o a d B e r l i n — R o s t o c k . In a d d i t i o n to a n e v a l u a t i o n of drilling r e s u l t s a n d soilp h y s i c a l i n v e s t i g a t i o n s for a p r o j e c t d e s i g n r e s u l t i n g f r o m t h e soil c o n d i t i o n s , geological a n d engineering-geological c o n s i d e r a t i o n s a r e m a d e g o i n g b e y o n d t h e s c o p e of t h e e x p e r t i s e p r o p e r a n d , on t h e b a s i s of t h e g r a i n size distrib u t i o n a s c e r t a i n e d , refer to loose m a t e r i a l s (ground m o r a i n e m a t e r i a l a n d s a n d s ) f r e q u e n t l y o c c u r r i n g in t h e s e c t i o n .

Literatur FREBOLD, G. : Einige geologische Besonderheiten der Reichsautobahn Hannover-Berlin. - Die Straße, 2. Oktoberheft (1935). KLENGEL, J . K . : Beiträge zur Kenntnis des bodenphysikalischen Verhaltens pleistozäner Lockersteine unter Berücksichtigung der Bedeutung für die geologische und ingenieurgeologische Praxis. — Freib. Forsch.H., O 104, 1961. KNOPP, G., D . HENKEL & E . KÜKZWEIL: Ingenieurgeologische Gutachten

über den Bau der Autobahn Berlin— Rostock, Bezirksgrenze Potsdam/ Schwerin —Berliner Hing, und über die Schließung des Berliner Autobahnringes. — Arch. Arbeitsst. Berlin, VEB Geol. Erk. Nord, Berlin 1961 (unveröff.). KNOPP, G. & E. KÜRZWEIL: Ingenieurgeologische Gutachten über die Baugrundverhältnisse im Zuge der Autobahn Berliner Hing—Marienborn. - Arch. Arbeitsst. Berlin, VEB Geol. Erk. Nord, Berlin 1962 (unveröff.). SIEDEK, P. & R. Voss: Die bodenmechanischen Vorarbeiten für Straßenbauten. — Werner-Verl. G. m. b. H., Düsseldorf 1957. SOLGEB, F. : Verlauf und Bildungsbedingungen der Endmoränen im Räume Brandenburg. - Ber. geol. Ges. DDE, 5, 3, 206-223, Berlin 1960.

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380

'

R . MEINHOLD / Geocheraische V e r f a h r e n der Erdölgeologie

Die geochemischen Verfahren der Erdölgeologie 1 ) Fortschrittsbericht und kritische W e r t u n g RUDOLF MBINHOLD,

Freiberg

I n den v o r a u f g e g a n g e n e n F o r t s c h r i t t s b e r i c h t e n (MEINHOLD 1959, 1960) ist b e t o n t worden, d a ß die wissenschaftlichen G r u n d l a g e n der d i r e k t e n geochemischen E r k u n d u n g s m e t h o d e n s t ä r k e r erforscht werden müssen, u m allgemeinen N u t z e n d a r a u s ziehen zu k ö n n e n . Diese Feststellung gilt noch immer, ein entscheidender W a n d e l ist noch nicht erk e n n b a r . I m Augenblick scheinen sogar die pessimistischen S t i m m e n die optimistischen zu überwiegen, was auf den F o r t s c h r i t t einer Methode n a t ü r l i c h v o n e n t s c h e i d e n d e m Einfluß ist. Andererseits h a b e n sich die B e m ü h u n g e n der Geochemiker i m m e r m e h r dem Gebiet der Erdölgenese u n d - a k k u m u l a t i o n z u g e w a n d t , einem sicher n i c h t weniger wichtigen Gebiet, das m i t der E r k u n d u n g in einem so direkt e n Z u s a m m e n h a n g s t e h t , d a ß es bei einer kritischen Bet r a c h t u n g nicht ausgelassen werden k a n n . Allgemeiner Stand der geochemischen Erkundungsvorfahren Nach d e m zweiten W e l t k r i e g h a b e n die polnische, die tschechoslowakische u n d die ungarische E r d ö l e r k u n d u n g , besonders u n t e r d e m Einfluß sowjetischer E r f a h r u n g e n , geochemische Methoden eingeführt, u m möglichst schnell n e u e L a g e r s t ä t t e n zu erschließen. H e u t e bezeichnet m a n die damalige E i n f ü h r u n g als ü b e r eilt u n d wissenschaftlich schlecht b e g r ü n d e t . Man ist geneigt, die A n w e n d u n g der V e r f a h r e n völlig einzustellen. Das w a r eigentlich der G r u n d t e n o r der I I I . I n t e r n a t i o n a l e n Geochemischen Konferenz in B u d a p e s t 1962. Aus d e m v o n MICHALIÖEK e r s t a t t e t e n T ä t i g k e i t s b e r i c h t f ü r die ÖSSR w a r zu ersehen, d a ß seit E i n f ü h r u n g der geochemischen Methoden (Bodengas- u n d Bitumenanalyse) 11 S t r u k t u r e n bea r b e i t e t w u r d e n . Ergebnisse: Auf 3 S t r u k t u r e n d e c k t e n sich die geochemischen Anomalien m i t den L a g e r s t ä t t e n , v o n d e n e n eine allerdings n u r 10 — 50 m tief lag u n d sich u n b e d i n g t b e m e r k b a r m a c h e n m u ß t e . Ü b e r zwei L a g e r s t ä t t e n f a n d e n sich s t a r k verschobene Anomalien. Uber drei bek a n n t e n L a g e r s t ä t t e n k o n n t e n Anomalien nicht g e f u n d e n werden, eine d a v o n ist Gbely, die in geringer Tiefe liegt. I n 3 Fällen w u r d e n Anomalien festgestellt, d e n e n im U n t e r g r u n d keine L a g e r s t ä t t e n entsprechen. Es war in der ÖSSR selbst bei genauer K e n n t n i s des geologischen Baus in d e n meisten Fällen unmöglich, die Anomalien zu d e u t e n . Die Migration der Kohlenwasserstoffe auf Brüchen, die u n t e r schiedliche Durchlässigkeit der Gesteine u n d die s t ö r e n d e n Oberflächeneinflüsse verzerren u n d komplizieren die Indik a t i o n e n so stark, daß v o n einer D i r e k t m e t h o d e keine R e d e m e h r sein k a n n . Die polnischen E r f a h r u n g e n gehen in die gleiche R i c h t u n g . Die Ergebnisse der B i t u m e n a u f n a h m e , die B e s t i m m u n g des freien Schwefels u n d der U n t e r s u c h u n g v o n Oberflächenwässern lieferten im polnischen Tiefland keine d e u t b a r e n Ergebnisse. Besonders erwiesen sich Senken m i t A n h ä u f u n gen v o n P f l a n z e n d e t r i t u s u n d Braunkohlenflöze im U n t e r g r u n d als große Störelemente (GLOGOCZOWSKI & MITURA 1962). Andererseits aber ließen die Ergebnisse im K a r p a t e n v o r l a n d eine deutliche A b h ä n g i g k e i t aller geochemischen Anomalien v o n den B r u c h z o n e n erkennen u n d erwiesen sich hier als nützlich (STRZETELSKI 1962). I n der ungarischen E r d ö l e r k u n d u n g sind die geochemischen V e r f a h r e n (Bitumenanalyse, G a s a u f n a h m e u n d a n d e r e Oberflächenmessungen) schon seit J a h r e n eingestellt, da sie nicht i n t e r p r e t i e r b a r w a r e n . D e m g e g e n ü b e r k o n n t e n im T i m a n —Petschora-Gebiet bei 17 u n t e r s u c h t e n S t r u k t u r e n m i t Gasanomalien d u r c h nachfolgende B o h r u n g e n 11 L a g e r s t ä t t e n nachgewiesen werden (KREMS U. a. 1959). Die Gesteinsproben w u r d e n aus 2 — 3 m Tiefe e n t n o m m e n u n d e n t g a s t . E i n gutes Beispiel ist a u c h aus der S a h a r a zu b e r i c h t e n (POMEYROL U. a. 1961). Hier Eingang des Manuskripts in der Redaktion: 7.1.1963

k o n n t e n , weil die V e g e t a t i o n f a s t völlig fehlt, die Gesteinsp r o b e n aus 0,5 bis 1 m Tiefe e n t n o m m e n u n d bei teilweisem V a k u u m e x t r a h i e r t werden. Die g e f u n d e n e Gasanopnalie f ü h r t e zur E n t d e c k u n g einer L a g e r s t ä t t e . Es liegen scheinbar widersprüchliche E r f a h r u n g e n vor, die .sich a u f k l ä r e n , w e n n m a n die geologischen Verhältnisse b e t r a c h t e t . Die günstigen Ergebnisse w u r d e n in Tafelgebieten e r h a l t e n oder dort, wo die geologischen S t r u k t u r e n zu T a g e ausgehen. Die M e t h o d e n versagen bei den Fällen, in denen ein dickes P a k e t d i s k o r d a n t ü b e r l a g e r n d e r S e d i m e n t e die S t r u k t u r e n v e r d e c k t . Die I n h o m o g e n i t ä t dieser Deckschicht e n m i t verschiedenartigen, u n r e g e l m ä ß i g v e r t e i l t e n E i n lagerungen v o n organischem Material ü b t einen solchen Zerstreuungseifekt aus, d a ß eine D e u t u n g nicht m e h r möglich ist. Als u n g ü n s t i g erwiesen sich a u c h Gebiete m i t komplizierter B r u c h - u n d Ü b e r s c h i e b u n g s t e k t o n i k ; d e n n die E r f a h r u n g e n h a b e n gezeigt, d a ß B r u c h z o n e n b e v o r z u g t e Migrationswege f ü r alle Stoffe sind, welche die g e s u c h t e n geochemischen A n o m a l i e n erzeugen. J e komplizierter der geologische Bau ist, desto m e h r geologische Einzelheiten m ü s s e n b e k a n n t sein, u m geochemische Anomalien zu d e u t e n . Infolgedessen setzt die K e n n t n i s des geologischen B a u s die Grenzen f ü r die A n w e n d u n g der Methode. S o m i t l a u t e t die n ä c h s t e Aufgabe, die Grenzen v o n den e i n f a c h e n - S t r u k t u r e n i m m e r n ä h e r a n die komplizierteren h e r a n z u s c h i e b e n . Die H a u p t a u f g a b e bleibt d a h e r wie f r ü h e r b e s t e h e n : eine g e n a u e U n t e r s u c h u n g der Migrationsvorgänge. Eine m e t h o d i s c h e Verbesserung bildet die K o m b i n a t i o n v o n G a s a u f n a h m e u n d mikrobiologischen V e r f a h r e n . MOGILEWSKIJ (1962) weist m i t R e c h t auf die enge W e c h s e l w i r k u n g v o n Gasmigration u n d biologischer T ä t i g k e i t hin. I m Boden, i m W a s s e r u n d in den Gesteinen leben Kohlenwasserstoffoxydierer, welche die migrierenden Gase völlig a u f z e h r e n u n d so die A n o m a l i e n z u m Verschwinden bringen k ö n n e n . E r zeigte a n Beispielen, wie sich bei k r ä f t i g e r Migration aus d e m U n t e r g r u n d Gas- u n d bakterielle A n o m a l i e n ü b e r decken. Bei schlechten Diffusionsverhältnissen fallen aus den g e n a n n t e n G r ü n d e n die Gas- u n d bakteriellen A n o m a l i e n nicht m e h r z u s a m m e n . Beide M e t h o d e n z u s a m m e n ermöglichen also wertvolle Aussagen. Es h a t sich weiterhin als m e t h o d i s c h e V e r b e s s e r u n g erwiesen, zur A u f n a h m e v o n G a s a n o m a l i e n K e r n e aus Bohr u n g e n zu e n t n e h m e n u n d zu entgasen (JASENEW 1962). Diese Methode ist a u c h noch in a n d e r e r R i c h t u n g entwicklungsfähig. Schon MARESCH (1958) h a t t e auf die selektive A d s o r p t i o n v o n K W 2 ) hingewiesen, die sich als a b h ä n g i g v o n der E n t f e r n u n g zur L a g e r s t ä t t e erwies. Zu g e n a u d e m gleichen Ergebnis k a m a u c h JASENEW (1962). Die U n t e r suchungen zeigten aber auch, d a ß die laterale Migration wesentlich b e d e u t e n d e r ist als die vertikale. Dies ist f ü r die A u s b i l d u n g v o n Anomalien v o n W i c h t i g k e i t . So wird es verständlich, d a ß z. B. der Z e r s t r e u u n g s e l f e k t im d e u t s c h e n u n d polnischen Tiefland so groß ist, d a ß ü b e r den Lagers t ä t t e n keine Anomalien e n t s t e h e n k ö n n e n . W e i t e r e hoffnungsvolle Ergebnisse h a t BORCANINOW (1962) mitgeteilt. E r f a n d nämlich, d a ß die y - S t r a h l u n g s k u r v e n in fündigen und nichtfündigen Bohrungen zwar grundsätzlich die gleiche F o r m h a b e n , aber in den n i c h t f ü n d i g e n B o h r u n g e n sind die I m p u l s z a h l e n d u r c h w e g d o p p e l t so hoch (Abb. 1). Der E f f e k t v e r m i n d e r t sich s t a r k m i t A n n ä h e r u n g a n die Erdoberfläche. Der g e n a n n t e A u t o r schlägt d a h e r vor, die seismischen S c h u ß b o h r u n g e n d u r c h g e h e n d m i t G a m m a l o g zu vermessen u n d die S t r a h l u n g in Tiefen v o n m e h r als 2 m zu b e o b a c h t e n . Die Ergebnisse sind a u c h in weiterer H i n s i c h t interessant, da sie erneut zeigen, d a ß die r a d i o m e t r i s c h e n Anomalien auf einem Migrationseffekt b e r u h e n . D a s gibt der r a d i o m e t r i s c h e n E r d ö l e r k u n d u n g , die bereits in Mißkredit g e k o m m e n war, neue A s p e k t e . Die G e h a l t e a n r a d i o a k t i v e n Stoffen in Erdölen des Gebietes v o n B a k u w u r d e n E

) KW = Kohlenwasserstoffe

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7 R . M b i n h o l d / Geochemische V e r f a h r e n der Erdölgeologie v o n A l e k p e r o w & E e e n d i e w (1959) b e s t i m m t . Sie f a n d e n (in g pro kg E r d ö l ) : U = 10" 7 bis 5 • 1 0 ' 5 , R a = 1,2 • 10" 1 2 bis 4 • 10" 1 2 , T h = 8,0 • 1 0 " ' bis 3,5 • 10-« m i t relativer Anr e i c h e r u n g in den A s p h a l t e n e n . Strahfung T.

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A b b . 1. G a m m a l o g k u r v e n in B o h r u n g e n m i t u n d ohne Ö l f ü h r u n g , Gebiet Maimskoi, U d S S R (n. B o r ö a n i n o v ) 1 — Bohrungen mit Ölführung, 2 — Bohrungen ohne Ölführung

A m wenigsten u m s t r i t t e n ist u n t e r d e n geochemischen O b e r f l ä c h e n e r k u n d u n g s v e r f a h r e n die h y d r o c h e m i s c h e Met h o d e . I h r e B r a u c h b a r k e i t als Mittel der V o r e r k u n d u n g , u m höffige S e d i m e n t a t i o n s b e c k e n nachzuweisen, wird allgemein a n e r k a n n t , wenn es a u c h bisher k a u m gelungen ist, einzelne L a g e r s t ä t t e n d a m i t zu lokalisieren. Das zeigen z. B. die Ergebnisse v o n J . Gttmulka (1962), die sogar i m Gebiet ü b e r d e n wenig t i e f e n Salzstöcken v o n Mogilno u n d Inowroclaw (Hohensalza) keinen Hinweis auf die S t r u k t u r e n gaben. E r s t die S t ö r u n g s g e b i e t e a n den F l a n k e n zeigten die t y p i schen Salzwässer. A n d e r e Salzstöcke e r b r a c h t e n ü b e r h a u p t keinen E f f e k t . A u c h i m K a r p a t e n v o r l a n d zeigte sich die B i n d u n g der A n o m a l i e n an Dislokationszonen. Die U n t e r s u c h u n g der Tiefenwässer b e h ä l t ebenfalls n a c h wie v o r ihre B e d e u t u n g . Die E r f o r s c h u n g der M e t a m o r p h o s e v o n T i e f e n w ä s s e r n bleibt weiterhin ein lohnendes S t u d i e n o b j e k t . Es b e s t e h t k a u m noch ein Zweifel d a r a n , d a ß K o h l e n wasserstoffe die W ä s s e r sehr s t a r k beeinflussen. Sowjetische U n t e r s u c h u n g e n ( A n o n y m u s 1960) zeigten, d a ß sich diese Beeinflussung auf E n t f e r n u n g e n v o n 1 bis 1,5 k m v o n der L a g e r s t ä t t e nachweisen ließ, besonders a m V e r h ä l t n i s SO4/HCO3, das im Z u s a m m e n h a n g m i t E r d ö l weniger als 2,82 b e t r ä g t , in erdölfreien W ä s s e r n a b e r auf ü b e r 100 ansteigen k a n n . Kritische Betrachtung der wissenschaftlichen Grundlagen Viele optimistische A n n a h m e n aus der F r ü h z e i t der Anw e n d u n g dieser M e t h o d e n h a b e n der N a c h p r ü f u n g n i c h t s t a n d g e h a l t e n . Die F a r b r e a k t i o n e n der BLAUschen Methode b e r u h e n n i c h t auf m i g r i e r t e n K W , sondern auf oberflächennah entstandenen Humin- und Fulvosäuren (Michaliöek 1962). M e t h a n a n o m a l i e n k ö n n e n ihre U r s a c h e in mikrobiologischer T ä t i g k e i t oder in organischen Ablagerungen h a b e n , die keine K W - L a g e r s t ä t t e n sind. W i c h t i g f ü r die f r ü h e r e Zeit w a r a u c h die Vorstellung v o n der v e r t i k a l e n Migration. Diese ließe sich infolge der n a t ü r licherweise sehr i n h o m o g e n e n D e c k s c h i c h t e n n u r d u r c h Dilfusion erklären. Diese a b e r erfolgt bei tiefliegenden Lagers t ä t t e n u n d bei niedrigen Diffusionskoeffizienten so langsam, d a ß selbst geologische Zeiten nicht ausreichen, d a m i t die s t a t i o n ä r e Diffusion die E r d o b e r f l ä c h e erreicht ( S t e g e n a 1961, 1962). Die b e v o r z u g t e Migration erfolgt also d u r c h S t r ö m u n g u n d Kapillarosmose m i t d e m im ersten A b s c h n i t t g e n a n n t e n Z e r s t r e u u n g s e f f e k t . Allerdings h a b e n A n t o n o w s Messungen (1962) gezeigt, d a ß der Diffusionskoeffizient in d e m w e i t e n Bereich zwischen 1 0 - 3 u n d 1 0 - 9 cm 2 /s variiert u n d d a ß die Diffusion weit v o m s t a t i o n ä r e n Z u s t a n d abweichen k a n n , der d u r c h die B e r e c h n u n g e n v o n S t e g e n a e r f a ß t wird. Bei m i t t l e r e n Diffusionskoeffizienten v o n 10~ 7 cm 2 /s k a n n d a n a c h die Diffusion in 150 bis 200 Mill. J a h r e n eine S t r e c k e v o n 2000 — 2500 m zurücklegen, w a s d u r c h a u s im

381 Bereich der geologischen Möglichkeiten liegt. W e n n allerdings die Dill'usionskoeffizienten bis 1 0 - 9 cm 2 /s ansteigen, d a n n ist in geologischen Zeiten höchstens noch ein W a n d e r weg v o n einigen 100 m möglich. I m Z u s a m m e n h a n g m i t einer erstmalig in E n g l a n d d u r c h g e f ü h r t e n bituminologischen A u f n a h m e w u r d e die v e r t i k a l e Migration d u r c h folgendes Modell nachzuweisen v e r s u c h t : I n eine s e n k r e c h t s t e h e n d e R ö h r e w u r d e u n t e n Ol eing e b r a c h t u n d d a r ü b e r K e u p e r m e r g e l , der h y d r o s t a t i s c h e D r u c k w u r d e d u r c h E i n t a u c h e n in L a g e r s t ä t t e n w a s s e r erzeugt. N a c h 340 T a g e n w a r e n im Mergel migrierte K o h l e n wasserstoffe festzustellen. Dieser Versuch ist j e d o c h keinesfalls beweiskräftig, n a c h physikalischen Gesetzen m ü s s e n m i n d e s t e n s einige K o m p o n e n t e n w a n d e r n , u n d d a z u s t e h t i h n e n j a bei diesem Modell n u r der vertikale W e g offen. U b e r eine b e v o r z u g t e vertikale Migration sagt der Versuch also nichts ( E v a n s 1962). D a ß eine schnelle W a n d e r u n g d u r c h S t r ö m u n g s t a t t findet, ist den U n t e r s u c h u n g e n v o n M o g i l e w s k i j (1962) zu e n t n e h m e n . Ü b e r einem k ü n s t l i c h e n Gasspeicher w u r d e n vor u n d n a c h der F ü l l u n g U n t e r s u c h u n g e n auf Gasgehalt u n d B a k t e r i e n in den W ä s s e r n d u r c h g e f ü h r t , u n d z w a r 300 u n d 800 m ü b e r d e m Speicher. Die 300 m ü b e r d e m Speicher w a r e n d u r c h die Migration in wenigen M o n a t e n ü b e r w u n d e n worden, die artesisch g e s p a n n t e n W ä s s e r h a t t e n einen Gasgehalt, der etwa lOmal d e m f r ü h e r e n entsprach, u n d die Bakterienflora der K W - O x y d i e r e r h a t t e sich ü p p i g entwickelt. Die Ursache der schnellen W a n d e r u n g w a r v e r m u t l i c h eine Verwerfungszone. Die G r u n d l a g e n f o r s c h u n g in der Mikrobiologie f ü h r t e ebenfalls zu i n t e r e s s a n t e n Ergebnissen. So sind ( M o g i l e w s k i j 1962) neue B a k t e r i e n a r t e n aus Tiefen v o n 2300 bis 2400 m gewonnen worden, die einer T e m p e r a t u r v o n ü b e r 60° C ausgesetzt w a r e n . U n t e r s u c h u n g e n v o n K o n d e n s a t w ä s s e r n , die bei der F ö r d e r u n g anfielen, zeigten, d a ß P r o p a n - , M e t h a n u n d H e p t a n b a k t e r i e n n u r in den R a n d b e r e i c h e n der L a g e r a u f t r a t e n , nicht im Z e n t r u m . Sie sind also d a n a c h aus d e m R a n d w a s s e r eingewandert. Das R a n d w a s s e r ist der Zubringer f ü r die Bakterienflora. Das ist f ü r die K l ä r u n g v o n A k k u m u l a t i o n s v o r g ä n g e n insofern v o n W i c h t i g k e i t , als die U m l a g e r u n g v o n Öl in einem biologisch a k t i v e n Medium vor sich gehen m u ß m i t e n t s p r e c h e n d e n U m w a n d l u n g s vorgängen. S c h i s c h t s c h e n k o (1960) ist sogar der Meinung, d a ß allein die S p ü l u n g die Mikroben einbringt, da er in B o h r u n g e n , die ohne S p ü l u n g n i e d e r g e b r a c h t w u r d e n , keine B a k t e r i e n f a n d u n d überdies die Verhältnisse im V o r k a u k a s u s (Vers e n k u n g der Schichten im Miozän —Pliozän auf m e h r als 4000 m Tiefe bei ü b e r 100° C T e m p e r a t u r ) ein Ü b e r l e b e n der Flora nicht g e s t a t t e t e n . Dieser A u t o r leugnet a u c h die vertikale Diffusion, da er in den K e r n e n der G a s l a g e r s t ä t t e Sewerostawropol weniger Gas f a n d als in der nichterdölführenden Struktur Newinomysk. W e i t e r h i n ist aus den mikrobiologischen U n t e r s u c h u n g e n ( K e r s t e n 1962) zu folgern, d a ß es bei der B a k t e r i e n f l o r a keine s t r e n g e n „Spezialisten" gibt. Die A d a p t i o n s f ä h i g k e i t ist im allgemeinen groß. Man k a n n a b e r m i t graduellen Unterschieden weiterhin rechnen, also mit der T a t s a c h e , d a ß gewisse B a k t e r i e n b e s t i m m t e K W b e v o r z u g t a b b a u e n , a n andere aber, wie z. B. a n A r o m a t e n , nicht zu g e w ö h n e n sind. Die a n g e f ü h r t e n Beispiele zeigen, d a ß die G r u n d l a g e n der geochemischen Methoden noch weiter erforscht w e r d e n müssen. Instrumentelle Fortschritte Auf i n s t r u m e n t e l l e m Gebiet sind in den letzten J a h r e n wenig F o r t s c h r i t t e g e m a c h t w o r d e n . E i n e N o t w e n d i g k e i t dazu b e s t e h t augenblicklich a u c h weniger, weil Nachweisv e r f a h r e n v o n genügender E m p f i n d l i c h k e i t (Chromatographie, U l t r a r o t s p e k t r o s k o p i e , Massenspektrometrie) v o r h a n d e n sind. Zu e r w ä h n e n ist eine Verbesserung des Chrom a t o g r a p h e n f ü r den Nachweis v o n S p u r e n g a s m e n g e n , die im V E B Geophysik in Leipzig g e m a c h t w u r d e . S t a t t der Wärmeleitzelle wird dabei h i n t e r die T r e n n s ä u l e des Chrom a t o g r a p h e n ein F l a m m e n - I o n i s a t i o n s d e t e k t o r geschaltet, der eine hohe E m p f i n d l i c h k e i t besitzt. Vor d e m C h r o m a t o g r a p h e n ist eine m i t flüssigem Sauerstoff gekühlte Anreiche-

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7

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R . MEINHOLD: Geochemische V e r f a h r e n der Erdölgeologie

rungssäule a n g e o r d n e t . Diese A n o r d n u n g g e s t a t t e t es, in einer A u f g a b e v o n n u r 200 ml B o d e n l u f t Gase in einer K o n z e n t r a t i o n v o n 10~ 6 VoI.-% nachzuweisen, u n d zwar CJ bis C 5 . Zur U n t e r s u c h u n g des B i t u m e n g e h a l t s in B o h r u n g e n w u r d e eine Bohrlochsonde k o n s t r u i e r t (GASANOW u. a. 1961). Eine U l t r a v i o l e t t l a m p e l e u c h t e t das Gebirge a b . Die Lichtblitze des lumineszenten L e u c h t e n s w e r d e n d e m D u n k e l s t r o m eines P h o t o m u l t i p l i k a t o r s ü b e r l a g e r t u n d registriert. Die Zukunft der Prospektionsvertahren Es b e s t e h t keine Veranlassung, die geochemisclien Methoden f ü r nutzlos u n d a b g e t a n zu erklären. J e d e Methode, sei sie geologisch, geophysikalisch oder geochemisch, h a t ihre n a t ü r l i c h b e d i n g t e n Grenzen. Weil die W ä s s e r weit verb r e i t e t sind u n d einzelne W a s s e r s t o c k w e r k e meist m i t einander in V e r b i n d u n g stehen, sind sie bei nicht zu k o m plizierten Verhältnissen in der Lage, I n f o r m a t i o n e n aus d e m U n t e r g r u n d zu ü b e r m i t t e l n . Aber die Mobilität der W ä s s e r ist groß. M a n k a n n d a r a u s keine lokal begrenzten Anomalien ü b e r L a g e r s t ä t t e n e r w a r t e n . So b e a n t w o r t e t die Methode n u r die allgemeine F r a g e n a c h der Höffigkeit eines Gebiets. K W sind in viel kleineren Mengen als W a s s e r v o r h a n d e n , ihr V o r k o m m e n ist lokal begrenzter. Aber die Bewegung dieser Stoffe erfolgt n a c h d e m Gesetz des kleinsten W i d e r s t a n d e s u n d ist d a h e r weitgehend v o n t e k t o n i s c h e n u n d lithologischen Verhältnissen a b h ä n g i g . N u r in günstigen Fällen w e r d e n sich Anomalien, seien es n u n Gase, B i t u m i n a , Schwefel, Salze, Mikroben oder r a d i o a k t i v e Stoffe, direkt ü b e r der L a g e r s t ä t t e befinden. Da es solche günstigen Fälle gibt, k a n n m a n n a c h wie vor die geochemischen als die einzigen d i r e k t e n E r k u n d u n g s m e t h o d e n bezeichnen. Sehr u n g ü n s t i g e Verhältnisse, g e p a a r t m i t h o h e m Störpegel, k ö n n e n a b e r völlig u n d e u t b a r e Ergebnisse liefern. N a c h wie vor sollte m a n diese M e t h o d e n u r z u s a m m e n m i t geophysikalischen U n t e r s u c h u n g e n a n w e n d e n u n d sie n u r in enger G e m e i n s c h a f t s a r b e i t v o n Geologen, Geophysikern u n d Geochemikern a u s z u w e r t e n versuchen. Es l o h n t sich aber, weiterhin die G r u n d l a g e n f o r s c h u n g zu betreiben, u m die Grenzen der Methode k e n n e n z u l e r n e n . Die Zeit ist a b z u sehen, in der die s t r u k t u r e l l e n Fallen a b g e b o h r t sein w e r d e n u n d lithologische gesucht w e r d e n müssen. D a die p h y s i k a lischen E i g e n s c h a f t e n des Öls zu wenig außergewöhnlich sind, als d a ß sie in großer Tiefe festgestellt w e r d e n k ö n n t e n , wird es darauf a n k o m m e n , die geochemischen G r u n d l a g e n genau zu erforschen. Bestimmung des geochemischen Milieus Seit d e m l e t z t e n F o r s c h u n g s b e r i c h t sind eine Beihe v o n n e u e n M e t h o d e n z u r F e s t s t e l l u n g des Sedimentationsmilieus vorgeschlagen

worden.

ERNST & W E R N E R

(1960)

haben

d e n Borgehalt der Gesteine b e s t i m m t , der in der m a r i n e n Fazies m e h r als 0 , 0 3 5 % B 2 0 3 b e t r ä g t , in der brackischen 0,025

bis

0,035%,

in

der

limnischen

weniger

als

charakteristische Anomalien. A n d e r e Stoffe, die sich z u r Parallelisierung eignen, sind A m i n o s ä u r e n (DEGENS U. a. 1960,1961) n e b e n den schon v o n SMERAL (1956) angegebenen Huminsäuren. F ü r den Nachweis v o n V u n d Ni im E r d ö l m u ß t e dieses bisher v e r a s c h t werden, w a s aus verschiedenen G r ü n d e n schwierig war. PETHÖ (1962) h a t ein elegantes V e r f a h r e n f ü r den d i r e k t e n Nachweis mitgeteilt. Auf 800 bis 1000° C erh i t z t e K o h l e n e l e k t r o d e n w e r d e n in das E r d ö l geworfen, das sie willig absorbieren. N a c h A b k ü h l u n g u n d T r o c k n u n g w e r d e n die so v o r b e r e i t e t e n K o h l e n s p e k t r o m e t r i s c h u n t e r sucht. Die Nachweisgrenze liegt bei 0 , 0 0 1 % V u n d Ni. Als sehr geeignet f ü r die Parallelisierung v o n Ölhorizonten h a b e n sich n a c h ZLOTNICKA (1960) Zn- u n d Sn-Gehalte der Aschen erwiesen. Sie sind h o r i z o n t b e s t ä n d i g , a b e r sehr v a r i a b e l in ihrer K o n z e n t r a t i o n in den verschiedenen L a g e r n . Solche Analysen sind a u c h geeignet f ü r die Kontrolle v o n Zement i e r u n g e n , P e r f o r a t i o n e n u n d a n d e r e n technischen A r b e i t e n . N a c h r u m ä n i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n (SERBANESCU 1962) sind a u c h die P o r p h y r i n e in A b h ä n g i g k e i t v o n der S t r a t i graphie verteilt, so d a ß sie sich zur Parallelisierung v o n Ölen eignen. Andere Hilfsmittel N a c h d e n U n t e r s u c h u n g e n v o n ALEXEJEW & KONCOWA

(1962) scheint a u c h der D e u t e r i u m g e h a l t der Tiefenwässer diagnostische B e d e u t u n g zu h a b e n . I n S t r u k t u r e n o h n e W a s s e r a u s t a u s c h e r h ö h t sich der D e u t e r i u m g e h a l t m i t der Tiefe. L a g e r s t ä t t e n v o n K W stören aber diese Gesetzmäßigkeit, sie erzeugen in den W ä s s e r n e r d ö l f ü h r e n d e r H o r i z o n t e einen a n o m a l niedrigen D e u t e r i u m g e h a l t . W e g e n des Isot o p e n a u s t a u s c h s (der D e u t e r i u m g e h a l t des Oís ist, wie schon RANKAMA g e f u n d e n h a t , 2- bis 3mal so hoch wie der des Wassers) v e r a r m t das W a s s e r a n D e u t e r i u m . Die Ergebnisse sind jedoch n i c h t u n b e s t r i t t e n (SLLVERMAN auf der T a g u n g in B u d a p e s t ) . Bereits n a c h den f r ü h e r e n A r b e i t e n v o n THODE u n d Mita r b e i t e r n schien eine A b h ä n g i g k e i t des Schwefelisotopenverhältnisses S 3 4 /S 3 2 v o n der S t r a t i g r a p h i e zu bestehen. Die Ergebnisse v o n JEREMENKO (1962) b e s t ä t i g e n diese A n n a h m e (Abb. 2). Es f a n d sich eine Z u n a h m e der leichteren Isotope v o n devonischen bis zu Kreideölen aus der U d S S R . JEREMENKO weist n a c h , d a ß dieser E f f e k t m i t der A u f n a h m e v o n Sulfiden bei der W a n d e r u n g d u r c h die Schichten v o n u n t e n n a c h oben n i c h t e r k l ä r t w e r d e n k a n n . E r h a t a u c h nichts m i t den S u l f a t e n zu t u n , wie gleichfalls experimentell nachgewiesen w u r d e . Es w u r d e j e d o c h eine I s o t o p e n f r a k t i o nierung d u r c h mikrobiologische Prozesse festgestellt. Das s t e h t n u n wieder im E i n k l a n g m i t d e n U n t e r s u c h u n g e n v o n THODE,

HARRISON

&

MONSTER

(1960),

welche

bei

der

U n t e r s u c h u n g v o n r e z e n t e n Meeressedimenten f a n d e n , d a ß der Schwefel der S e d i m e n t e u m 10 bis 2 0 % weniger S 3 4

0,25%.

DEGENS & BAJOR (1960) h a b e n d e n G e h a l t d e r S e d i m e n t e

a n A m i n o s ä u r e n z u r Miiieubestimmung vorgeschlagen. E r bleibt bis ins P a l ä o z o i k u m stabil. Infolge des eiweißhaltigen P l a n k t o n s h a b e n m a r i n e Sedimente einen deutlich höheren Gehalt als limnische. W e i t e r e s Material d a z u lieferte die U n t e r s u c h u n g rezenter Meeressedimente in Kalifornien

%0

Kreide

Perm

Karbon

-12

0

o o 0

o&sV X o o o

oo O0

o ** o o oo

0 o 0 o

+8

o

-8

*20

Andere geochemische Erkundungshilfsmittcl

3 -

Die Gleichstellung v o n Schichten auf G r u n d der S p u r e n m e t a l l a n a l y s e h a t weitere F o r t s c h r i t t e g e m a c h t . A u c h f ü r K a l k e ist die Methode a n w e n d b a r , z. B. ergaben n a c h den U n t e r s u c h u n g e n v o n DEAN & W E B B E R (1961) M n u n d

Trias

*

( D E G E N S U. a . 1 9 6 1 ) u n d i m G o l f v o n M e x i k o ( S W A I N 1 9 6 1 ) .

W e i t e r e Einzeiheifen zu dieser F r a g e k ö n n e n sich aus der U n t e r s u c h u n g der Isotopenverhältnisse des Kohlenstoffs u n d des Schwefels ergeben, wie es in a n d e r e n A b s c h n i t t e n dieser A b h a n d l u n g dargestellt wird. Es scheint n u n m e h r n o t w e n d i g zu sein, die verschiedenen V e r f a h r e n zu koordinieren u n d die W i d e r s p r ü c h e in den einzelnen V e r f a h r e n aufzuklären.

Jura

-16

Ti

Abb. 2. Schwefelisotopen Veränderungen (n. d. U n t e r s u c h u n g von

JEREMENKO)

Schwefelisotopen: 1 — im Erdöl, 2 — im Erdgas, 3 — im Wasser

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7 R . MEINHOLD / Geochemische V e r f a h r e n der Erdölgeologie

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enthielt als das Seewasser, v e r u r s a c h t d u r c h bakterielle R e d u k t i o n mariner S u l f a t e an der Sedimentoberfläche. B e m e r k e n s w e r t ist ferner, d a ß das I s o t o p e n v e r h ä l t n i s der G e s t e i n s b i t u m i n a d e m j e n i g e n der in d e m Gestein e n t h a l t e n e n Öle e n t s p r i c h t , was m a n als genetische V e r w a n d t s c h a f t zwischen G e s t e i n s b i t u m e n u n d Öl d e u t e n k a n n . Mit Bezug auf den E r d g a s s c h w e f e l s t e h e n jedoch die sowjetischen u n d a m e r i k a n i s c h e n Ergebnisse in W i d e r s p r u c h z u e i n a n d e r . W ä h r e n d in den U S A auch f ü r die Gase V e r ä n d e r u n g e n des I s o t o p e n v e r h ä l t n i s s e s S 3 4 /S 3 2 g e f u n d e n w u r d e n , welche parallel d e n e n des Öls gehen, f a n d JEREMENKO ein entgegengesetztes V e r h a l t e n . N a c h U n t e r s u c h u n g e n dieses A u t o r s reichert sich bei der bakteriellen U m s e t z u n g v o n S u l f a t e n zu H 2 S das I s o t o p S 3 4 an. Die Gesetzmäßigkeiten der I s o t o p e n v e r h ä l t n i s s e lassen e r w a r t e n , d a ß sie bei n ä h e r e r E r f o r s c h u n g wichtige Beiträge zur Genese u n d A k k u m u l a t i o n des Erdöls liefern werden.

u

16

n n -20

vco -21.

-28

-3Í

Te/che Orinoco Delta Cariaco

Tr.

'Mittelmeer

S.Kaliforn. Pazifik Walfisch -ßay Atlantik Tavernierjlor. Erdöl,

|

fe8Proi>en§.

Beiträge der Geochcmie zum Problem der Genese und der Akkumulation von Erdöl und Erdgas Die F o r s c h u n g auf dem Gebiet der Erdölgenese h a t in den l e t z t e n J a h r e n zwei R i c h t u n g e n b e v o r z u g t ; die U n t e r s u c h u n g rezenter A b l a g e r u n g e n auf K W u n d die Z u o r d n u n g v o n G e s t e i n s b i t u m e n u n d Erdölen. Seit SMITH bei seinen b e k a n n t e n U n t e r s u c h u n g e n K W in r e z e n t e n Meeressedimenten f a n d , sind viele A r b e i t e n zur weiteren Präzisierung der Ergebnisse u n t e r n o m m e n worden. Schon SOKOLOW h a t t e 1957 darauf hingewiesen, d a ß die v o n SMITH g e f u n d e n e n K W noch s t a r k v o n den E r d ö l e n abweichen. Sie e n t h a l t e n ja n u r die G r u p p e C 15 bis C 30 , nicht a b e r C 3 bis C 14 , welche, in d e n E r d ö l e n bei w e i t e m die H a u p t masse a u s m a c h e n . A u c h J . M. HUNT (1962) k o n n t e diese G r u p p e n i c h t finden, ebensowenig KVENVOLDEN (1962), der die S e d i m e n t e der S a n Francisco B a y auf n - P a r a f f i n e u n t e r suchte. D a f ü r f a n d e n sich a b e r in den S e d i m e n t e n Kohleh y d r a t e , die in den Ölen nicht v o r k o m m e n . PRASHNOWSKY u. a. (1961) f a n d e n in den S e d i m e n t e n der S t a . - B a r b a r a - B u c h t in Kalifornien Zucker. Das V o r h e r r s c h e n v o n Galaktose l ä ß t auf m a r i n e E n t s t e h u n g schließen. DEGENS U. a. (1961) f a n d e n in denselben S e d i m e n t e n A m i n o s ä u r e n . Aus den S tickstolfwerten k o n n t e geschlossen werden, d a ß n u r etwa 5 % der u r s p r ü n g l i c h a b g e l a g e r t e n Eiweiße im S e d i m e n t als A m i n o s ä u r e n e r h a l t e n blieben. Der R e s t w u r d e zu A m i n e n , P a r a f f i n e n , A m m o n i a k u. a. a b g e b a u t . W e i t e r e Einblicke in die Genese der organischen Sedim e n t e e r l a u b e n wahrscheinlich Isotopenuntersuchungen, w e n n a u c h die I n t e r p r e t a t i o n noch n i c h t völlig gesichert erscheint. Sie b e r u h t auf der Ansicht, d a ß die Isotopenv e r h ä l t n i s s e stabil sind. ECKELMANN U. a. (1962) u n t e r s u c h t e n m i t t e l s M a s s e n s p e k t r o m e t e r die C 1 3 - K o n z e n t r a t i o n in r e z e n t e n S e d i m e n t e n des A t l a n t i k s , des Mittelmeeres, des Pazifiks u n d des Karibischen Meeres. Die Ergebnisse zeigten eine A b w e i c h u n g v o n — 19°/ C0 bis — 23_°/00 gegen den amerik a n i s c h e n S t a n d a r d . Die A n a l y s e n v o n Ölen u n d begleitenden T o n g e s t e i n e n zeigten eine auffällige H ä u f u n g bei —27°/ c 0 bis — 3 0 % 0 . Dieser Bereich ist t y p i s c h f ü r Süßwassersedim e n t e (siehe a u c h HUNT 1962, A b b . 3). Deshalb k o m m e n die A u t o r e n zu der Ansicht, d a ß sich die meisten Öle aus t e r r e strischen oder h ö c h s t e n s in B r a c k w a s s e r l e b e n d e n Organismen a b l e i t e n . Es h a t a b e r bereits WICKMAN 1953 festgestellt, d a ß n e b e n d e m t e r r e s t r i s c h e n das stagnierende Milieu f ü r die A n r e i c h e r u n g des leichten C-Isotops v e r a n t w o r t l i c h ist. M a ß g e b e n d ist der A u s t a u s c h v o n C 0 2 . Es ist ferner zu b e d e n k e n , d a ß zwischen der A b l a g e r u n g des S e d i m e n t s u n d d e r Bildung v o n E r d ö l eine Reihe einschneidender Prozesse a b z u l a u f e n h a b e n . Es m ü s s e n sich leichte K W v o n C 3 bis C 13 bilden, u n d z w a r in großer Menge. Die in den S e d i m e n t e n b e v o r z u g t a u f t r e t e n d e n P a r a f f i n - K W m i t u n g e r a d e n C-Zahlen (KVENVOLDEN 1962) m ü s s e n in den E r d ö l e n einer gleichm ä ß i g e n Verteilung weichen, die K o h l e h y d r a t e m ü s s e n verschwinden oder u m g e w a n d e l t werden, eine ganze Reihe v o n H o c h p o l y m e r e n m u ß sich neu bilden. Das e r f o r d e r t b e t r ä c h t liche EingrifTe in die S t r u k t u r der organischen V e r b i n d u n g e n u n d v e r m u t l i c h eine Reihe bakterieller U m b i l d u n g e n , die f a s t i m m e r m i t I s o t o p e n f r a k t i o n i e r u n g v e r b u n d e n sind. Zu dieser Meinung k o m m e n a u c h KREJCI-GRAF & WICKMAN (1960) bei der U n t e r s u c h u n g der T o n e u n d Öle des Lias a. E i n m a l i m Gestein eingeschlossen, scheinen aber die B i t u m i n a in i h r e n I s o t o p e n v e r h ä l t n i s s e n bei allen U m w a n d -

Abb. 3. Abweichungen der Isotopenverhältnisse des K o h l e n stoffs in verschiedenen S e d i m e n t e n gegen den a m e r i k a n i schen S t a n d a r d (Belemnit) u n d Vergleich m i t d e n j e n i g e n d e r E r d ö l e (n. HUNT 1962)

lungen gleichzubleiben. G e s t e i n s b i t u m e n u n d Öle des gleichen E n t s t e h u n g s b e r e i c h s h a b e n gleiche Verhältnisse (siehe z. B . K R E J C I - G R A F & W I C K M A N

Die

Fraktionierung

Untersuchungen

von

der

C-Isotope

SILVERMAN

und

1960).

ergaben EPSTEIN.

auch

die

SILVERMAN

(1962) h a t d a z u neues i n t e r e s s a n t e s Material g e b r a c h t (Abb. 4). Bisher w a r e r k a n n t , daß in K a l k e n u n d organischen Kalkschalen die g r ö ß t e n Mengen an schwerem Kohlenstoff e n t h a l t e n sind. Es sollen d a n n , n a c h a b n e h m e n d e m Gehalt an C 13 geordnet, m a r i n e O r g a n i s m e n u n d schließlich t e r r e strische Organismen folgen, was zwar den europäischen Ergebnissen nicht ganz e n t s p r i c h t , a b e r f ü r gewisse geochemische Bereiche als richtig v o r a u s g e s e t z t w e r d e n soll. Neue U n t e r s u c h u n g e n v o n SILVERMAN ergaben n u n , d a ß die Lipide sowohl der m a r i n e n als a u c h der terrestrischen Organismen m i t leichten I s o t o p e n angereichert sind u n d d a ß die Isotopenverhältnisse der Erdöle denen der Lipide e n t sprechen. L e i t e t m a n die Öle aus den Lipiden ab, d a n n b e s t e h t auch n a c h dieser Theorie keine N o t w e n d i g k e i t , a u f G r u n d d e r B e o b a c h t u n g e n v o n ECKELMANN U. a . (1962)

die Erdöle aus terrestrischen Pflanzen oder Tieren abzuleiten. Die f r a k t i o n i e r t e Destillation bis 300° ergab a u ß e r d e m , d a ß die B e n z i n f r a k t i o n das h ö c h s t e Verhältnis C 12 /C 13 h a t . D a s ist v e r m u t l i c h darauf z u r ü c k z u f ü h r e n , d a ß die schweren F r a k t i o n e n u n d langen K e t t e n zerbrechen. Dieser Prozeß liefert eine A n r e i c h e r u n g v o n C 12 . Das k a n n m a n so d e u t e n , d a ß das Urerdöl eine m i t t l e r e Z u s a m m e n s e t z u n g h a t t e u n d d a n n u n t e r Bildung v o n schwereren K o m p o n e n t e n u n d Benzin zerfiel. Die B e o b a c h t u n g e n v o n SILVERMAN finden besonderes Interesse i m Z u s a m m e n h a n g m i t den A r b e i t e n v o n E . G. BAKER (1962), welche wegen der b i m o d a l e n Verteilung der K W f ü r einen T r a n s p o r t der K W in Lösung, v e r m i t t e l t d u r c h Seifen organischer Säuren, s t a r k e A r g u m e n t e einbringen. I n diesem Falle w ä r e also eine F r a k t i o n i e r u n g bereits

^COs

in Kalken

fc^ marine [¡^Organismen

I i -g

4

Organismenschalen

föCü? der

Atmosphäre

terrestrische Lipide ß3 Erdöl aus mann, p^ Organismen £ marin. Org. fci j Organismen (1%) 1 Erdöl aus nichtj 6as aus Erdöl E ^Lipide terrestr. 1 Organismen \ l^marin. Organism. 2 Gas aus Erdöl

A b b . 4. Schematische Darstellung der Isotopenverhältnisse n a c h den Ergebnissen v o n SILVERMAN u n d die möglicherweise d a r a u s a b z u l e i t e n d e n genetischen Beziehungen (Zun a h m e C 12 n a c h unten)

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7

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R . MEINHOLD / Geochemische Verfahren der Erdölgeologie

durch den Lösungsvorgang gegeben, und die Ausgangssubstanzen für das Erdöl könnten sehr wohl Lipide, Lipoide und ähnliche Substanzen sein. Dieser Forschungszweig läßt bei weiterer Verfolgung der bisherigen Erkenntnisse wichtige Folgerungen für die Akkumulation des Erdöls zu, die noch immer nicht genügend geklärt ist. F ü r die Genese des Öls sind auch die Untersuchungen rezenter Sedimente auf das Verhältnis organischer Kohlenstoff zu Kohlenwasserstollen von Bedeutung. Seit langem ist bekannt, daß die Tone, besonders die sapropelischen, den höchsten Gehalt an organischem Kohlenstoff haben. Dabei können, wie neben anderen z. B. ALIEW (1962) gefunden hat, terrestrische Ablagerungen mehr organischen Kohlenstoff enthalten als marine und lagunäre (Abb. 5). Aber die Bituminierung ist a m höchsten in lagunären Gesteinen, hoch in marinen, klein in kontinentalen. Der U m s a t z zu K W ist also wenig effektiv in den terrestrischen Gesteinen. E t w a s Ähnliches gilt für Kalke. GEHMAN (i960) zeigte, daß in frischen Sedimenten der Gehalt an organischem Kohlenstoff im K a l k s c h l a m m ziemlich dem im Tonschlamm gleicht. organ.

Kohlenstoff

/Bitumen i. d. org. Substanz

KF

íí

Lt

Ms

Mis

Mt

Mt

Abb. 5. Organischer Kohlenstoif und Bitumengehalt in Sedimenten verschiedener Fazies (n. ALIEV 1962) K f —kontin., fluviátil, K t — kontin., tonig, schluffig, torfig; L t — lagunar, tonig; Ms — marin, sandig, 10 —50 m ; Mts — marin, tonig-schluffig, 50 —100 m ; Mt — marin, tonig, 100 —200 m ; Mt,T — marin, tonig, 200-500 m

In alten Sedimenten ist aber der Gehalt der Tone an organischem Material etwa 4—5mal so hoch wie der in K a l k steinen. Betrachtet m a n allein den KW-Gehalt, dann k o m m t m a n zu der überraschenden Feststellung, daß er in beiden Gesteinen etwa gleich groß ist. Hier findet sich also ebenfalls eine anscheinend wesentlicli effektivere Umsetzung in den K a l k e n als in den Tonen — oder ein stärkerer Verlust an N i c h t - K o h l e n w a s s e r s t o f f e n . HUNT (1962) n i m m t a n , d a ß die

Organismen der Kalkbildner mehr labile Proteine, Zucker, Lipide enthalten, die leichter verlorengehen. Die Untersuchungen von ALIEW finden ein Gegenstück in denen von D . R . BAKER (1962) ( A b b . 6). E r z e i g t e e b e n f a l l s , d a ß d e r

U m s a t z zu K W in den limnischen, kohleführenden Schichten a m kleinsten ist und daß in den alten Gesteinen die K W relativ angereichert sind gegenüber den frischen Sedimenten. Aber jeder Sedimenttyp hat ohne Rücksicht auf die Stratigraphie seinen eigenen K W - T y p . Derjenige der umgebenden tonigen Gesteine und der in den Ölen der ShoestringSandzüge in K a n s a s ist der gleiche, ohne daß Konzentrationsgradienten für K W in den umgebenden Gesteinen in Richtung auf die Sande auftreten. Findet ein Transport in L ö s u n g s t a t t , dann könnte tatsächlich ein Gradient in der Umgebung unbemerkt bleiben, da die löslichen Bestandteile j a nur wenige Prozent der G e s a m t m a s s e ausmachen werden. Von mehreren Seiten her k o m m t m a n zu der Feststellung, daß Erdöle und Gesteinsbitumina genetisch verwandt sind. Diese Feststellung ist nicht neu, sie festigt sich aber mit jeder neuen Stellungnahme. F ü r die Erdölakkumulation mehren sich die Hinweise, daß der Transport im Wasser erfolgte, vielleicht in kolloidaler Lösung, wie m a n nach den Untersuchungen von WITHBKSPOON (1962) vermuten könnte. Das aber hat entscheidenden Einfluß auf viele Theorien, die sich mit der Umwandlung der Öle im Verlaufe der Migration befassen. Diese Frage soll jedoch in einer gesonderten Arbeit behandelt werden. Bekannte physikalische Eigenschaften der Erdöle, die mit der chemischen Zusammensetzung zusammenhängen, sind auch die Fluoreszenz und die optische Aktivität. Beide wurden letztlich auf ihre erdölgeologische Bedeutung unter-

sucht. Die optische Aktivität, durch BIOT seit 1835 bekannt, aber noch immer nicht völlig geklärt, hat L o u i s (1961) geochemisch untersucht. Die Untersuchungen der Vergangenheit hatten gezeigt, daß der verursachende Stoff in der Nähe der Cholesterine liegen muß. Er ist außerordentlich stabil gegen chemische Angriffe und ändert sich mit dem Alter der Öle, aber auch mit dem Chemismus. Paraffine haben allgemein eine kleinere Aktivität. Die Variabilität mit dem Alter könnte die optische Aktivität für Altersbestimmungen geeignet erscheinen lassen. In ein und derselben Schicht blieben die Aktivitäten gleich, so daß m a n damit auch parallelisieren kann. D a sich der Stoff in den schweren Fraktionen findet, reichert er sich bei Verlusten durch Evaporation an, was Aussagen über das Schicksal der Öle gestattet. Die Fluoreszenz ist nach den Untersuchungen von RIECKER (1962) ebenfalls abhängig v o m Chemismus. Messungen ergaben, daß sich mit zunehmender Öldichte die Fluoreszenzspitzen nach immer höheren Wellenspitzen verschieben. Sie liegen bei Ölen von 4 3 ° A P I bei 4440 Ä, aber bei 15°-API-Ölen bei 6300 A, die Verschiebung geht also von blau nach rot. Die paraffinischen Öle fluoreszieren demnach blau. Mit steigendem Gehalt an Harzen und Asphaltenen verschieben sich die F a r b e n immer mehr nach rot. Daß neben einzelnen Komponenten spezifische Wellenlängen eigen sind, zeigte die Beobachtung, daß bei Mischung die einzelnen Spitzen erhalten blieben und sich nicht eine gemittelte Spitze herausbildete. Polyaromatische und heterozyklische K W und hochmolekulare Asphaltene sind die Ursachen dar Fluoreszenz. Auch mit der Fluoreszenzbeobachtung kann man Öle parallelisieren, vor allen Dingen aber Umwandlungen während der Migration verfolgen, ohne umständliche Analysen. Von allen Autoren wird immer wieder betont, daß der wesentliche F a k t o r bei der Umwandlung der Öle der Migrationsweg ist. Diese geochemischen Methoden sind sonach geeignet, für die Untersuchung des Akkumulationsvorgangs neues, wichtiges Material zu liefern. Geochemie der Untergrundwässcr

Die Ansicht, daß m a n aus dem Untergrundwasser auf die Zusammensetzung früherer Meere schließen könne, weil m a n eingeschlossenes Meerwasser vor sich habe, scheint nun auch die letzten Anhänger zu verlieren. Man erkennt, daß die Metamorphose der Wässer in den Schichten eine so tiefgreifende ist, daß keine Aussicht dafür besteht (CHAVE1960). Oftmals findet m a n eine Abhängigkeit von struktureller L a g e und Wasserchemismus (MÜLLER 1962), bezeichnender ist jedoch die oft beobachtete Zunahme der Konzentration und der primären Salinität in Richtung auf die Beckenzentren. Von neueren Arbeiten sei z. B. RÜSSEL (1961)

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1

Organ. Kohlenstoff ai

°2

.5

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•Í

+7

Abb. 6. Das Verhältnis organischer Kohlenstoff zu Kohlenwasserstoffen in verschiedenen Gesteinen (n. D. R. BAKER 1962) 1 — grüngraue Schiefertone, 2 — graue Schiefertone, 3 — schwarze Schiefertone, 4 — Sandsteine, 5 — Kohle, 6 — Kohlentoiie, 7 — rezente marine Tone

Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft 7

385

R . MEINHOLD / Geochemische V e r f a h r e n der Erdölgeologie g e n a n n t , der f ü r die B e s t i m m u n g der K o n z e n t r a t i o n Eigenp o t e n t i a l m e s s u n g e n in großer Zahl b e n u t z t e . Diese Zonen h o h e r K o n z e n t r a t i o n sind a u c h die Orte der K W - L a g e r s t ä t t e n . Die E r k l ä r u n g e n d a f ü r sind noch widersprüchlich. Die F r a g e bedarf weiterer E r ö r t e r u n g e n . Die plausibelste E r k l ä r u n g ist die, d a ß in den t i e f s t e n Z o n e n der A u s t a u s c h a m s t ä r k s t e n g e h e m m t ist, was sich a u c h auf die Lagerstätten günstig auswirkt. Zu einem weiteren, a l t b e k a n n t e n P r o b l e m , n ä m l i c h der W e c h s e l w i r k u n g zwischen K W u n d W ä s s e r n , finden sich

Pe3H)Me

immer

KOHaKonJienHH nocpeacTBOM c o n e p œ a H H H 6 o p a H aMHHO-

neue

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1960,

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LJUBOMIROW

1960,

GRAF

1962,

NARISCHNEJA

1 9 6 0 , KREJCI-GRAF 1 9 6 2 ) . N a c h d e r a l l g e m e i n e n

Beobach-

t u n g w e r d e n die Öle in der N ä h e des R a n d w a s s e r s schwerer, besonders w e n n die W ä s s e r h ö h e r e Gehalte a n S 0 4 oder a n d e r e n o x y d i e r t e n V e r b i n d u n g e n h a b e n ; im K o n t a k t m i t leichten Ölen finden sich s t a r k r e d u z i e r t e W ä s s e r . D a n e b e n f ü g e n die K W a b e r a u c h den W ä s s e r n t y p i s c h e biogene Stoffe hinzu, die d e m Zerfall der O r g a n i s m e n e n t s t a m m e n .

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POROB.

Sonstiges E i n i n t e r e s s a n t e s N e b e n p r o d u k t h a b e n die mikrobiologischen S u c h a r b e i t e n a b g e g e b e n : die L a g e r s t ä t t e n e n t ö l u n g m i t t e l s B a k t e r i e n . Dieses V e r f a h r e n , das zwar schon m e h r f a c h p r o b i e r t w u r d e , h a t JÄRÄNYI u. a. (1962) auf eine wirtschaftlich v e r t r e t b a r e Basis gestellt, i n d e m er billige, m i t Melasse g e z ü c h t e t e M i s c h k u l t u r e n aus K a n a l s c h l a m m verw e n d e t e u n d zur I m p f u n g der Sonden die S t ä m m e b e n u t z t e , die m i t d e m Salzwasser u n d d e m Öl der L a g e r s t ä t t e n überl e b t e n . Die K u l t u r e n , m i t Melasse eingepreßt, leisteten in der L a g e r s t ä t t e sehr nützliche A r b e i t . Die Viskosität des Öls n a h m u m 20 — 25 cSt bei 40°C ab, es bildete sich reichlich Gas m i t 8 8 - 9 3 % CH 4 , 5 - 1 2 % C 0 2 u n d 2 % höheren K W aus d e m Melasseabbau. Die G r e n z f l ä c h e n s p a n n u n g Öl gegen W a s s e r ging v o n 14,8 d y n / c m auf 1,2 d y n / c m z u r ü c k . W ä h r e n d dreier J a h r e e r h ö h t e sich die A u s b e u t e u m ca. 5 0 % , aufgelassene Sonden w u r d e n wieder r e n t a b e l . N e b e n d e m physikalischen E f f e k t t r i t t v e r m u t l i c h a u c h ein chemischer a u f , n ä m l i c h die S p a l t u n g langer P a r a f f i n k e t t e n d u r c h B a k t e r i e n . A u c h in der CSSR w u r d e das V e r f a h r e n erfolgreich a n g e w a n d t (DOSTÄLEK 1962). Ausblick A u c h die n e u e n U n t e r s u c h u n g e n h a b e n ergeben, d a ß die Geochemie der Kohlenwasserstoffe eine d u r c h a u s gesunde wissenschaftliche G r u n d l a g e h a t , auf der eine Verbesserung aller M e t h o d e n möglich ist. Als besonders hoffnungsvoll f ü r die E r k u n d u n g erscheint eine genaue U n t e r s u c h u n g aller B o h r p r o b e n auf a d s o r b i e r t e Kohlenwasserstoffe, die F e s t stellung der Grenzen, bis zu d e q e n die G a s a u f n a h m e noch d e u t b a r e Ergebnisse ergibt, der g e m e i n s a m e n B e d i n g u n g e n f ü r die M e t a m o r p h o s e der W ä s s e r u n d die E n t s t e h u n g v o n E r d ö l l a g e r s t ä t t e n , die F e s t s t e l l u n g der Migrationsrichtungen u n d -wege d u r c h V e r f o l g u n g der V e r ä n d e r u n g e n der Kohlenwasserstoffe, weitere U n t e r s u c h u n g e n der genetischen Z u s a m m e n g e h ö r i g k e i t v o n G e s t e i n s b i t u m i n a u n d Erdöl u n d Erdgas.

Zusammenfassung Auf G r u n d der geocliemischen A r b e i t e n , die in den letzten drei J a h r e n v e r ö f f e n t l i c h t w o r d e n sind, l ä ß t sich eine u n t e r schiedliche B e u r t e i l u n g der Such- u n d E r k u n d u n g s m e t h o d e n e r k e n n e n . Die D e u t u n g s s c h w i e r i g k e i t e n w e r d e n a b e r d a d u r c h v e r u r s a c h t , d a ß die K e n n t n i s der Migrationsvorgänge noch u n g e n ü g e n d ist u n d m a n die Grenzen der Methode noch nicht a b g e s t e c k t h a t . W e n n das geschieht, d a n n sind die M e t h o d e n e n t w i c k l u n g s f ä h i g . Von a n d e r e n geochemischen V e r f a h r e n w e r d e n U n t e r s u c h u n g e n z u r F e s t s t e l l u n g des S e d i m e n t a tionsmilieus m i t t e l s B o r g e h a l t u n d A m i n o s ä u r e n b e h a n d e l t sowie die I s o t o p e n v e r h ä l t n i s s e des Schwefels u n d des Kohlenstoffs. Die Ergebnisse sind z. T. widersprüchlich, a b e r hoffnungsvoll. W e i t e r wird b e r i c h t e t ü b e r U n t e r s u c h u n g e n zur E r g r ü n d u n g der genetischen Beziehungen zwischen G e s t e i n s b i t u m e n u n d Erdöl, Hilfsmittel z u r Parallelisierung v o n B o h r u n g e n , geochemische Beiträge zur K l ä r u n g des Migrationsvorgangs u n d der A k k u m u l a t i o n von Kohlenwasserstoffen.

Summary Based on m a n y geochemical investigations published d u r i n g t h e last t h r e e years, a controversial e v a l u a t i o n of t h e geochemical prospecting m e t h o d s can be recognized. Difficulties in i n t e r p r e t i n g results are in t h e first line caused b y t h e f a c t t h a t we do n o t k n o w exactly enough t h e w a y in which h y d r o c a r b o n s m i g r a t e , a n d h a v e n o t y e t m a r k e d off t h e b o u n d a r i e s of t h e geochemical m e t h o d s . This done, t h e prospecting m e t h o d s j u s t i f y f u r t h e r d e v e l o p m e n t . O t h e r geochemical m e t h o d s r e p o r t e d are t h e d e t e r m i n a t i o n of t h e s e d i m e n t a r y e n v i r o n m e n t b y b o r o n a n d a m i n o acids contents, as well as t h e isotopic ratios of s u l p h u r a n d c a r b o n . T h e results are p a r t l y controversial, b u t hopeful. F u r t h e r r e p o r t s cover researches concerning t h e genetic relations b e t w e e n rock b i t u m i n a a n d h y d r o c a r b o n s , aids to t h e correlation of wells, a n d geochemical investigations i n t o how h y d r o c a r b o n s migrate and accumulate.

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neuesten

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Zeitschrift für angewandte Geologie (1963) Heft J

Meldearbeiten der Bergakademie

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