Lagerstättenerkundung

Kiesprospektion auf dem Vierwaldstätter See, Schweiz

Gegenstand der Untersuchungen war eine detaillierte geophysikalische Erkundung des Untergrundes in der Harissenbucht (Abb. 1) zur Abgrenzung abbaugeeigneter Kies- bzw. Sandschichten gegenüber schluffig-sandigen Schichten. Die geforderte Informationstiefe lag bei 55 Metern. Zur Beantwortung der Fragestellung wurden folgende Arbeiten durchgeführt:

Abb. 1: Blick von Westen auf das Messgebiet (gelbe Ellipse)

Geologischer Überblick
Im Gebiet „Harissenbucht“ sind bis zu 60 m mächtige kiesige, sandreiche Alluvionen, die als Deltaablagerungen bezeichnet werden, zu erwarten. Diese sind von lehmig-siltig-sandigen Schichten überlagert, die bis zu 10 m mächtig werden können (Deckschichten). Die Deltaablagerungen werden von siltig-sandigen Seebodenablagerungen unterlagert, deren Mächtigkeit über 50 m hinausgeht. Einzelne, vorwiegend feinkörnige, sandig-siltige Schich-ten sind mit Pflanzenresten durchsetzt.

Die Ergebnisse der Echolotmessungen sind in Abb.2 dargestellt. Die Mächtigkeit der Wasserschicht wurde bei der Interpretation der „Sondierungskurven“ der Widerstandstiefensondierungen (1. Schicht mit bekannten Parametern) verwendet.

Abb. 2: Seetiefenkarte (Angaben an den Isolinien in Meter unter Wasserspiegel)

Bei tachymetrischen Aufnahmen ist, unter der Voraussetzung relativ ruhiger See, die Positionierung des Messequipments (Gesamtlänge 500 m) mit einer Abweichung von ca. ± 2,0 m möglich.

Die Ergebnisse der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen sind zunächst in Form von sogenannten „Pseudovertikalschnitten“ (Darstellung der lateralen und vertikalen Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstandes) (Abb.3a) graphisch darge-stellt. Mit Hilfe der Bohrprofile der Sondierungsbohrungen (Spülbohrungen und Kernboh-rungen) wurden die geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen kalibriert. Dadurch konnten aus den Pseudovertikalschnitten geologische Vertikalschnitte modelliert werden (Abb.3b).

Abb. 3: Vertikalschnitte
a) Geoelektrischer Pseudovertikalschnitt
b) Geologischer Vertikalschnitt

Die anhand der Bohrprofile identifizierten Delta- und Seeablagerungen wurden entsprechend ihrer Widerstandswerte zu folgenden Schichten zusammengefasst (Abb.3b):

  • Schwach siltiger Kies (Deltaablagerungen): „Kies-Schicht“
  • Schwach siltiger Kies mit reichlich bis zum Teil viel Sand (Deltaablagerungen): „Kies-Sand-Schicht“
  • Sand bis schwach siltiger Sand mit einem stark variierenden Kiesanteil (Deltaablagerungen): „Sand-Schicht“
  • Vorwiegend feinkörnige, sandig-siltige Schichten mit Pflanzenresten (Deltaablagerungen): „Silt-Schicht“
  • Wechsellagerung von siltigem Feinsand/Sand, Silt und Ton z.T. mit Pflanzenresten (Seeablagerungen): „Seesilt“
  • Siltiger Ton bis toniger Silt mit geringmächtigen Zwischenschichten aus Sand, Ton und z.T. Pflanzenresten: „Seetone“

Neben den Vertikalschnitten wurden Isolinienpläne der Ober- und Unterkante sowie der Mächtigkeit für die folgenden Schichten erstellt:

    1. „Kies-Schicht“ (Abb.4 als Beispiel)
    2. „Kies-Sand-Schicht“
    3. „Sand-Schicht“
Abb. 4: Mächtigkeit der Kies-Schicht (Blickrichtung NW-SE)

ZUSAMMENFASSUNG

Anwendung der Geoelektrik
Mit Hilfe der geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen wurde die Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstandes geologischer Schichten unter dem Messpunkt ermittelt. Mit den lokalen geologischen Kenntnissen wurden aus der Verteilung der spezifischen elektrischen Schichtwiderstände geologische Vertikalschnitte modelliert, die Berechnungsgrundlage für die Ermittlung der Mächtigkeiten und somit der Volumina der einzelnen Schichten waren.

Kubatur
Der Messpunktabstand von 25 m zwischen den geoelektrischen Widerstandstiefensondierungen erlaubte eine gute Korrelation zwischen den Kiesschichten. Unter Berück-sichtigung der geringmächtigen Ton / Siltschichten berechnet sich eine Kies-/ Kies-Sandreserve von ca. 400.000 m³.