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Lehrstuhl für Geologie und Lagerstättenlehre

2010 - bis jetzt

Geochemische und tektonische Untersuchungen an scherzonengebundenen Talk-Lagerstätten

Anke Wölfler

Talk ist ein wichtiges Industriemineral und findet Verwendung u.a. in der Farben- und Lackindustrie, Kunstoffindustrie und Lebensmittelindustrie. Talkvorkommen sind in der Regel an silikatreiche Dolomite oder Magnesite oder aber auch Ultrabasite gebunden und werden mit tektonischen Ereignissen in Zusammenhang gestellt.

In dieser Arbeit geht es darum die Herkunft und Art der Fluide zu untersuchen, die zur Genese der Talkmineralisation geführt haben. Als Beispiele wurden dazu die Lagerstätten Sa Matta und Su Venosu (Sardinien), Gemerska Poloma (Slowakei) sowie die Magensit- und Talklagerstätten der östlichen Grauwackenzone (Veitsch, Wald am Schober, Lassing) herangezogen.

Neben Geländearbeit und strukturgeologischen Aufnahmen werden weiter Untersuchungen mittels Kohlenstoff- und Sauerstoffisotope an Karbonaten und assoziierten Silikaten durchgeführt, sowie geochemische Analysen (Haupt- und Spurenelemente und SEE). Mikrothermometrie und Crush-Leach-Analysen an Flüssigkeitseinschlüsse sollen die Arbeit abrunden. Mit Hilfe von (U-Th)/He- und Ar/Ar-Datierungen soll der Versuch unternommen werden das Hydrothermalereignis, welches zur Ausfällung der Talks führte, zeitlich einzugrenzen.

Talkzone mit Nebengestein Magnesit (Gemerska Poloma, Slowakei)
Talklagerstätte Sa Matta, Sardinien
Störungen mit Talkanreicherungen in Magnesit (Wald am Schober, Österreich)

Verwertung von Tunnelausbruchsmaterial

Klaus Lassnig

Potential bei  Zukunftsprojekten Österreichs aus Sicht der Geologie

Im Zuge des FFG-Forschungsprojektes Nr.: 820 516 „Recycling von Tunnelausbruchsmaterial“ werden österreichische Gesteine vor dem Hintergrund, dass Tunnelausbruchmaterial nicht Abfall, sondern ein hochwertiges Rohstoffpotential darstellt, im Hinblick auf eine bestmögliche und maximale Verwertung bei optimaler Wirtschaftlichkeit und minimaler Umweltbelastung untersucht.

 Die Fülle von zukünftigen Tunnel- und Kraftwerksprojekten in Österreich erlaubt es, wesentliche Gesteinseinheiten dahingehend zu untersuchen und damit einen guten Überblick über ihr Verwertungspotential zu bekommen.

 Die Verwertung der verschiedensten Ausbruchsgesteine ist im Wesentlichen abhängig von den Gesteinseigenschaften, von Verunreinigungen durch den Baubetrieb, den Bedarf an Rohstoffen im Nahbereich der Tunnelprojekte sowie der Wirtschaftlichkeit der Transportwege.

 Ein wesentlicher Faktor für ein zu erstellendes Materialbewirtschaftungskonzept ist der Selektionsprozess beim Tunnelausbruch. Der Ingenieurgeologe muss direkt vor Ort bestimmen, ob das jeweils anstehende Gebirge verwertet werden kann oder deponiert werden muss. Im Rahmen des Projektes sollen daher für potentiell anfallende Ausbruchsmaterialien Verwendungsmöglichkeiten definiert und dafür maßgebliche Gesteinsparameter erkannt und Methoden zu ihrer Schnellbeurteilung vor Ort entwickelt werden. Die Erstellung eines Schnellprüflabors auf der Baustelle ist dabei ein wichtiger Punkt.

 Lockere und gering verfestigte Sedimente können neben ihrer Verwertung als Gesteinskörnung, in der Ziegel- und Zementindustrie sowie für keramische Zwecke verwendet werden.

 Bei Karbonatgesteinen steht die Verwendung als Gesteinskörnung, Zementrohstoff und als Hüttenzuschlag im Vordergrund. Daneben gibt es aber noch Spezialverwendungen (Flussmittel, Füllstoffe, Futtermittelindustrie, etc.) die vom Chemismus und den optischen Parametern anhängig sind.

 Die Verwendung von Kristallingesteinen als Gesteinskörnung für Betone und Mörtel wird von störenden mineralogischen Komponenten (z.B. Glimmer) sowie von ihrer Alkali-Aggregat- Reaktivität limitiert. 

Tunnelbohrmaschine
Tunnelbohrmaschine
Randbedingungen für Vewertung von Tunnelausbruch
Randbedingungen für Vewertung von Tunnelausbruch
Materialanfall bei unterschiedlichem Schneidspurabstand
Materialanfall bei unterschiedlichem Schneidspurabstand

Untersuchungen von stabilen Isotopen an gangförmigen Lagerstätten in den Ostalpen

Thomas Unterweissacher

Erzlagerstätten mit einer aus Karbonaten und Quarz bestehenden Gangart treten in den Ostalpen  relativ häufig auf.  Die Bestimmung der Isotopenverhältnisse des Sauerstoffes und des Kohlenstoffes ermöglichen eine Aussage zur Herkunft der lagerstättenbildenden Fluide (meteorisch, magmatisch, metamorphogen oder Mischung verschiedener Wässer) und eine Abschätzung der Bildungstemperatur.

 Eine Vorraussetzung um Bildungstemperaturen von Karbonat-Quarz Mineralpaaren zu berechnen ist das Vorhandensein eines isotopischen Gleichgewichts. Ein solches Gleichgewicht stellt einen in der Natur seltenen Idealfall dar. Das Ausmaß des Ungleichgewichtes wird von verschiedenen Faktoren (z.B. metamorphe Überprägung, Fluidalteration) beeinflusst und kann zur Beschreibung dieser Einflussfaktoren eingesetzt werden.

Der Vergleich unterschiedlicher Geothermometer (Kationenaustauschthermometer, Mischkristallreihe FeAsS-CoAsS-NiAsS, Arsenopyritthermometer) an der gesamten Paragenese wird zur Rekonstruktion einer Temperaturgeschichte einzelner Gangbereiche eingesetzt.

 Folgende Lagerstätten wurden untersucht: Oberostalpines Kristallin: Zinkwand (Ni-Co-Bi), Tösens (Pb-Zn); Grauwackenzone: Mitterberg & Buchberg (Cu), Radmer (Cu); Penninikum: Erzwies-Silberpfennig (Pb-Ag). Die Teufenerstreckung einzelner Gänge erreicht tlw. über 300 m und umfasst damit eine großen Temperaturbereich.

 Die Anwendbarkeit von Isotopengeothermometern ist nur in Kombination anderen Geothermometern und einer soliden Kenntnis regionalgeologischer Einflussfaktoren sinnvoll. Der direkte Vergleich der Sauerstoffisotopie von Karbonaten und Quarz ermöglicht  jedoch eine Abschätzung des Ausmaßes von Re-Äquilibrierungsreaktionen während der Abkühlphase bzw. einer möglichen metamorphen Überprägung oder jüngeren Fluidalteration.

Integrierte geologisch-geophysikalische Prospektionsverfahren auf kryptokristallinen Magnesit

Konstantin Horkel

Kryptokristalliner Magnesit (CM) tritt vorwiegend in ultramafischen Gesteinen in tektonisch kontrollierten Gängen und Netzwerken (Karaubath Typ; KT), oder in Sedimenten welche im engen Bezug zu Ultramafiten sind, auf (Bela Stena Typ, BST).
Die repräsentative Magnesitlagerstätte Dutluca/Koçbal beinhaltet Gänge im niedrigsten Bereich des Tagebaus, Netzwerk in oberflächennahen Bereichen, Zebra Netzwerk in stark verwitterten Serpentiniten an der Grenze zum Paläorelief und Magnesitlagen in ultramafischen Konglomeraten und miozänen Sedimenten. CM ist mit Serpentiniten vergesellschaftet und befindet sich in Störungen mit meist gut ausgebildeten Harnischflächen sowie in Klüften welche sich in extensionalen Bereichen (antithetische Riedel Flächen, Klüfte) von prominenten Störungszonen befinden (z.B. Eski?ehir Störungs Zone). Die Störungen sind gewöhnlich steil einfallende, dextrale Seitenverschiebungen mit einhergehenden Abschiebungen. Der Serpentinit erfährt eine Alteration vom Magnesium reichen, dunklen Serpentinit mit Relikten von Olivin und Ortho-Pyroxen zum alterierten Serpentinit mit relativer Anreicherung von Eisen verglichen zu Magnesium. Verwitterter Serpentinit enthält Smektit Minerale, welche die Umwandlungen der Serpentin Minerale sind. Chrom Spinelle deuten darauf, dass sich der Ophiolith in einer Suprasubduktionszone gebildet hat. Alterierter Serpentinit enthält Karbonatkristalle, welche den Olivin und untergeordnet den Bastit, eine Umwandlung des Ortho-Pyroxens, verdrängen. Die Alteration des Serpentinites ist ein wichtiger Hinweis auf Magnesitbildung.
Untersuchungen an Stabilen Isotopen von 14 verschiedenen CM Lagerstätten der Türkei sowie der Typlokalität Kraubath/Österreich haben ergeben, dass zwei verschiedene Systeme der Magnesitbildung vorliegen. Positive ?13CV-PDB Verhältnisse deuten auf oberflächennahe Lagerstätten, die sich im alkalinen Milieu wie etwa Evaporation oder durch biogene Fermentation gebildet haben. Da diese Prozesse an der Oberfläche stattfinden, wird für die Exploration die horizontale Erstreckung wichtig. CM Lagerstätten mit negativen ?13CV-PDB Verhältnissen weisen auf C-Quellen, wie Dekarboxylation von organischem Material oder vulkanischer Entgasung, welche auf die Speisung der Lagerstätte durch aszendente Fluide hindeutet. Negative ?13CV-PDB Verhältnisse werden schwerer je näher das Fluid an die Oberfläche gelangt. Zu einem liegt das an der CO3-2 Entgasung, bei der leichtere Isotope zuerst verdampfen und die schwereren Isotope im Fluid zurückbleiben. Auf der anderen Seite werden aufsteigende Fluide von dem Grundwasser beeinflusst. Folglich haben Magnesitlagen im Sediment stets ein relativ schwereres Isotopenverhältnis als das darunter liegende Netzwerk. Die Geomagnetik nutzt das Phänomen, dass der Serpentinit inhomogen in seiner Suszeptibilität ist. Wenn durch den Serpentinit Störungen gehen, kommt es zu einem abrupten Wechsel in der Suszeptibilität, was eine Anomalie im Erdmagnetfeld verursacht. Dass der Magnesit diamagnetisch ist, hat nur Einfluss, wenn der Magnesitkörper sich direkt an der Oberfläche, nur vom Boden bedeckt, befindet. Petrophysikalische Parameter wie die NRM oder AMS haben ebenfalls Einfluss auf das Erdmagnetfeld. Die Kombination der Daten ermöglicht die Modellierung der geologischen Strukturen im Untergrund. Die Geomagnetik ist eine schnelle und effektive Methode, um vom Boden bedeckte Strukturen zu entdecken und um Magnesit zu erfassen, vorausgesetzt der Körper ist größer als der Messabstand. Paläomagnetik ermöglicht die Eingrenzung tektonischer Blöcke die zueinander rotiert sind und kann somit Hinweise auf Bereiche liefern, die tektonisch beansprucht sind, selbst ohne Anzeichen an der Oberfläche. Nichtsdestotrotz wird die Geomagnetik von der Mächtigkeit der sedimentären Überlagerung beeinträchtigt. Die Mächtigkeit der sedimentären Überlagerung kann mit Hilfe der Geoelektrik untersucht werden.