Die Feldspatgehalte quartärzeitlicher Sande Niedersachsens

The feldspar contents of 373 samples from quaternary sands of Lower Saxony (West Germany) were determined. The samples were taken in all parts of Lower Saxony and represent a selec- tion of quaternary Sediments of different age and genetic origin. 7 different methods of investigation were tested to determine the content of feldspar both qualitative and quantitative. Polarizing mioroscopy, x-ray diffractometry, Chemical analysis and staining fit these aims best. The most important results of these investigations are: - The quarternary Lower Saxonian sands have an average content of 4.4 weight-% potassium feldspars and 0.8 weight-% plagio- clase. - All tested samples have a similar qualitative feldspar compo- sition. There are monocline, tricline and - more rare - per- thitic potassium feldspars with a rather high (greater 80 %) KAlSi3O8 content. From the plagioclase feldspars only albite, oligoclase and little andesine were indicated. - The potassium feldspar content is higher in each sample than the plagioclase content. - The feldspar content depends on age and genetic origin of each sand. Generally spoken the feldspar content lessens with increasing age. Glaciofluviatile and basin sands usually have a higher feldspar content than fluvial or aeolian sands of the same age. - The feldspar content is highly influenced by grain size com- position. A minimum of feldspar content lies between 0.4 and 1 .0 mm grain size. Fine sands usually have a higher feldspar content than coarse sands. The reason for this phenomenon is weathering. - There are no regional differences in the amount of feldspar content. - The feldspar content is not high enough for commercial mining.

Lithostratigraphische, technologische und geochemische Untersuchungen Im Muschelkalk des Osnabrücker Berglandes

Im niedersächsischen Teil des Osnabrücker Berglands wurde der Muschelkalk lithostratigraphisch untersucht und sein Gesteinsinventar im Hinblick auf dessen Eignung für die Herstellung von Straßenbaumaterial sowie andere Nutzungsmöglichkeiten überprüft. Die methodischen Schwerpunkte lagen bei der Aufschluß-Bearbeitung, der Ermittlung technologischer Kennwerte nach den einschlägigen Prüf-Vorschriften für Straßenbaustoffe und der Bestimmung der durchschnittlichen geochemischen Zusammensetzung von Teilschichtfolgen mittels RFA-Analysen. Durch geologische Aufnahme und Korrelation von zahlreichen Tagesaufschlüssen und zwei Kernbohrungen gelang es, eine detaillierte lithostratigraphische Regionalgliederung des ca. 80 m mächtigen Unteren Muschelkalks für den Raum Osnabrück zu erarbeiten. Eine von DUCHROW & GROETZNER (1984) publizierte lithostratigraphische Gliederung des Oberen Muschelkalks (ca. 60 m mächtig) im Arbeitsgebiet erwies sich als nachvollziehbar und wird auch in Gamma- Ray-Logs aus Bohrungen deutlich. Die Interpretation der geologischen Befunde ergab, daß die 1ithofaziellen Voraussetzungen für den Hartsteinabbau im Oberen Muschelkalk am günstigsten im Raum SW Osnabrücks sind. Nach den Ergebnissen der technologischen Untersuchungen sind nicht nur die zur Zeit bereits im Abbau stehenden, dickbankigen, sehr karbonatreichen Einschaltungen in den Oberen Muschelkalk (Haupt-Trochitenkalk, Terebratelkalk) für die Herstellung von Straßenbaumaterial geeignet, sondern mit einigen Einschränkungen auch der hierfür bisher nicht genutzte Untere Muschelkalk und die Gelben Basisschichten (Oberer Muschelkalk). Der Abbau und Einsatz dieses Gesteinsmaterials im Straßen- und Wegebau kann einen wichtigen Beitrag zur Streckung der nur noch geringen Vorräte an hochwertigem Kalkstein liefern. Die Gesteine des Unteren Muschelkalks und der Gelben Basisschichten (Oberer Muschelkalk) sind darüber hinaus aufgrund ihrer geochemischen Zusammensetzung ein gutes Rohmaterial für die Herstellung von "Kohlensaurem Kalk" und "Kohlensaurem Magnesiumkalk". Diese Produkte werden in zunehmendem Maße in der Forst- und Landwirtschaft eingesetzt, um durch saure Niederschläge hervorgerufene Vegetationsschäden zu begrenzen.

Über Erdfälle am nordwestlichen Harzrand zwischen Hahausen und Osterode am Harz

Am nordwestlichen Harzrand zwischen Hahausen und Osterode wurden 482 Erdfälle systematisch aufgenommen. Als Erdfälle wurden dabei alle oberirdischen Groß-Subrosionsformen ungeachtet ihrer Entstehung aufgefaßt. Die Geländekartierung stützte sich auf Archivunterlagen, alte topographische und geologische Karten sowie auf Luftbilder. Erdfälle im Ausstrich gleicher stratigraphischer Einheiten wurden zusammengefaßt und ihre Basisdaten: Erdfalltyp, -umriß, -fläche und Formfaktor (Durchmesser:Tiefe) miteinander verglichen. Die Dimensionen der Erdfälle werden an der Oberfläche von zwei Faktoren beeinflußt, dem Alter und der Genese. Bei den meist fossilen Erdfällen werden charakteristische genetische Merkmale durch den Alterungsprozeß so stark überprägt, daß sie in der Statistik nicht mehr signifikant hervortreten. Für die einzelnen Schichtabschnitte wurden theoretische Modelle zur Erdfallmechanik am konkreten Beispiel überprüft. Im Oberen Buntsandstein können die Formen als Senkungskessel, Normalerdfälle und Subrosionserdfälle gedeutet werden. Mit den vorliegenden Daten ist es jedoch nicht möglich, einzelnen Erdfällen bestimmte Entstehungsmechanismen zuzuordnen. Die Erdfälle im Unteren Buntsandstein brechen siloartig zur Tagesfläche nach oben. Lockergesteinsbedeckung kann den Durchbruch verzögern, besonders wenn kohäsive Lagen eingeschaltet sind. Normalerdfälle treten im Zechstein 3 und 4 auf. Im nicht verkarsteten Gestein kann sich ein Pseudogewölbe ausbilden, aber auch ein kaminartiger Hohlraum ist denkbar. Im Basalanhydrit, Staßfurtkalk und -dolomit, in der Einsturzbreccie aus Staßfurtkalk und -dolomit sowie im Werra-Anhydrit entwickeln sich die Formen in Abhängigkeit vom Ansatzpunkt der Verkarstung. Wird innerhalb des Sulfatgesteins gelöst, so entstehen Normalerdfälle. Punktuelle Ablaugung an der Oberfläche des Karstgesteins führt zu Senkungskesseln. Mächtige Quartärbedeckung modifiziert ähnlich wie beim Unteren Buntsandstein die Bruch- und Senkungsvorgänge. Die Erdfälle treten vergesellschaftet auf und sind linear angeordnet, wobei sie Kluftmuster, Störungs- und Entspannungszonen nachzeichnen. Prognosen über zukünftige Erdfallbildungen können nicht gestellt werden. Die Geophysik verfügt bis jetzt über keine allgemein gültige Methode, um unterirdische Hohlräume nachzuweisen. Auch in der Bergschadenskunde sind keine Ansätze bekannt, die das Problem rechnerisch erfassen. Erste Versuche zur Bestimmung der ursprünglichen Hohlräume unter bekannten Erdfällen sind nur bedingt brauchbar. Eine Rayonisierung ist für die Bauplanung keine wirkliche Entscheidungshilfe. Zu große Flächen müßten danach als erdfallgefährdet angesehen werden. Nur eine detaillierte Aufnahme der subrosionsbedingten Veränderungen der Erdoberfläche unter Berücksichtigung des geologischen Rahmens liefert ein sicheres Fundament für die Beurteilung des Gefährdungsgrades einer Region.

Beziehungen zwischen Mineralbestand, Gefüge und technologischen Eigenschaften der Niedersächsischen "Wealden" - Sandsteine (Unterkreide)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Sandsteine des niedersächsischen "Wealden" (tiefe Unterkreide) auf ihre petrographische Zusammensetzung und ihre technologischen Eigenschaften untersucht und miteinander verglichen. Die Gesteinsproben entstammen den sog. "Werksteinbänken" (Hauptsandstein) aus Teilgebieten im mittleren Niedersachsen, und zwar: den Bückebergen den Rehburger Bergen, dem Süntel, dem Osterwald, dem Nesselberg (a + b) sowie dem Deister (a + b). Weitere Proben wurden zu Vergleichszwecken aus der Fassade des Hauptgebäudes der Universität Hannover entnommen. Die technologischen Untersuchungen umfaßten die Bestimmung allgemeiner physikalischer Parameter wie: Roh- und Reindichte, Gesamtporosität, Wasseraufnahme bei Atmosphärendruck sowie bei einem Druck von 150 bar und die Bestimmung des Sättigungswertes. Öle mechanische Festigkeit wurde mit Hilfe von Druck- und Spaltzugfestigkeitsversuchen ermittelt. Mögliche Einflüsse der physikalischen Verwitterung auf die verschiedenen Gesteinstypen wurden durch Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisationsversuche simuliert. Die Bestimmung der petrographischen Zusammensetzung erfolgte makroskopisch im Aufschluß und an Handstücken, mikroskopisch an Dünnschliffen. Die Dünnschliffuntersuchungen lieferten Daten zum quantitativen Mineralbestand und zur Korngrößenverteilung sowie Angaben zum Gefüge der Sandsteine. Aus dem Vergleich zwischen Druck- bzw. Spaltzugfestigkeitswerten und lithologischer Ausbildung lassen- sich folgende Schlüsse ziehen: Die Druck- und Spaltzugfestigkeit der untersuchten Wealden-Sandsteine hängt wesentlich ab vom Festigkeitsverhalten der am Gesteinsaufbau beteiligten Minerale. Sandsteine, die einen größeren Anteil an Quarz aufweisen besitzen eine höhere Druckfestigkeit als Gesteine die weniger Quarz enthalten. Der Vergleich petrographischer mit technischen Daten zeigt dagegen, daß bei gleicher petrographischer Zusammensetzung die Festigkeit der Wealden-Sandsteine vor allem vom Gesteinsgefüge bestimmt wird: Intensive Kornverzahnungen, verursacht durch weitergewachsene Quarzkörner und unmittelbare Kornkontakte bewirken höhere Bindungskräfte zwischen den Mineralkomponenten. Die intensiven Kornverzahnungen erklären auch die günstigen Eigenschaften bei der Druck- und Spaltzugfestigkeit sowie die guten Ergebnisse bei den Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisationsversuchen. Weiter werden bei zunehmender Kornverzahnung die physikalischen Parameter (z. B. Rohdichte, Wasseraufnahme, Gesamtporosität und Sättigungswert) positiv beeinflußt: Mittelbare Kornbindung und mäßig verzahnte Körner führen dagegen zu schlechteren Festigkeitseigenschaften und damit zu ungünstigeren Werten bei den physikalischen Parametern. Druck- und Spaltzugverhalten der Wealden-Sandsteine wird durch deren Korngröße nur andeutungsweise beeinflußt. Sandsteine mit geringeren Korngrößen zeigen gegenüber gröberkörnigen bei sonst gleicher Mineralzusammensetzung und identischer Anordnung der Komponenten oft geringfügig höhere Festigkeitswerte. Die petrographischen Eigenschaften (Gehalt an Mineralen höherer Festigkeit, Art des Bindemittels, Verwitterungsgrad der einzelnen Minerale, Gefüge und räumliche Anordnung - z.B. Verzahnung und Verfilzung der Minerale, Korngröße) gestatten somit gewisse Rückschlüsse auf die Verwendbarkeit der "Wealden"-Sandsteine als Werkstein. Innerhalb der Werksteinbänke lassen sich verschiedene Sandsteintypen unterscheiden, die unterschiedliche technologische Eigenschaften aufweisen. Die ermittelten Werte der Druck- und Spaltzugfestigkait sowie die Ergebnisse der Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisationsversuche sind in auffälliger Weise mit den physikalischen Parametern korellierbar. Gesteine mit hoher Roh-, und Reindichte und niedrigen Werten, der Gesamtporosität, Wasseraufnahme und des Sättigungsgrades lieferten bessere Werte bei den Frost-Tau-Wechsel- und Kristallisations-Versuchen als Gesteine mit niedriger Roh- und Reindichte, sowie hohen Werten der Gesamtporosität, Wasseraufnahme und dem Sättigungsgrad. Erstgenannte weisen außerdem gute Druck- und Spaltzugfestigkeit auf. Für die Frage nach der Verwendbarkeit bestimmter Wealden-Sandsteine für technische Zwecke könnten diese Befunde von großer Bedeutung sein. Die angeführten, einfach zu ermittelnden physikalischen Parameter, (Bestimmung von Rohdichte, Gesamtporosität, Wasseraufnahme, Sättigungsgrad usw.,) bieten Sich als geeignete Hilfsgrößen bei der Bewertung von mechanischen Eigenschaften der untersuchten Gesteine an. Sie sind gegenüber der Festigkeitsversuchen billiger und einfacher ermittelbar und sollten somit in Kombination mit gesteinsmikroskopischen Untersuchungen angewendet werden, wenn es um die Beurteilung der Verwendbarkeit von Wealden-Sandsteinen geht. Gemessen an den in der [DIN 52100 festgelegten Grenzwerten für Sandsteine erfüllen die untersuchten Wealden-Sandsteine, mit Ausnahme des Gesteinstyps 5, die Eignungsbedingungen für bautechnische Zwecke.