Neue Erkenntnisse zum geologischen Bau des “Kleinen Berges” zwischen Bad Laer und Bad Rothenfelde (südwestliches Niedersachsen) aufgrund der Ergebnisse der Tiefbohrung ‘Bad Laer Z 1’

The 2108,0 m deep exploration well "Bad Laer Z 1" (1993) has been carried down in order to investigate the deeper ground lying beneath the "Kleiner Berg" anticline, concerning the existence of reservoir beds which was postulated according to preceeding seismic investigations. This aim of the borehole was not attained, because no formations have been drilled suitable for the construction of an artificial gas reservoir. On the other hand the bore hole revealed a great amount of new regional geologic, stratigraphic, mining, coalification and coal bed gas data. Therefore, from a scientific point of view the exploration well must be considered successful. After the drilling of a stratigraphic succession, mainly consisting of cretaceous "Pläner" limestones (from Albian to Turonian), surprisingly in a depth of only 439 m productive Upper Carboniferous rocks formed by the Lembeck beds of uppermost Westfalian C have been found. In addition to this discovery, nearly the whole Westfalian C and B reaching down to the coal bed "Katharina" at the Westfalian A boundary were drilled through revealing over 66 partly minable coal beds. Investigations of the coalification pattern showed a more or less continuous increase of the rank gradient with depth reaching from the step of gas flame coal down to 700 m over that of gas coal down to 1600 m to that of fat coal down to the bottom of the borehole. An additional surprising result of the exploration well was the observation, that immediately below the base of the Cretaceous the coal beds revealed a high gas content without the presence of a desorption zone. This result must also be considered as success of the drilling with respect to the strong interest in a potential utilization of coal bed methane nowadays.

Ontogenie und Phylogenie der Belemnitenart Hibolites jaculoides SWINNERTON, 1937, aus dem Hauterivium (Unterkreide) von NW-Deutschland (Sarstedt) und NE England (Speeton)

The belemnite species Hibolites jaculoides Swinnerton, 1937 is redefined on the basis of a bed by bed collection of 2100 rostrums from the Upper Hauterivian (Cretaceous deposits of NW Germany and Yorkshire, England. According to the variate-statistical evaluation of the data gathered, definite phylotic changes are disdernible within the species. All characters measured indicate a definite tendency towards reduction in size. Large-sized, club-shaped specimens are typical for the stratigraphically older beds, delicate and slender-built forms dominate in the upper Upper Hauterivian. Comparison of the material from England and Germany yielded that three of the varieties described by Swinnerton are limited mainly to the lower Upper Hauterivian of England.

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.