GLÜCKAUF
Berg- und H üttenm ännische Zeitschrift
Nr. 19 11. Mai 1940 76. Jahrg.
Ü berblick üb er den Stand geologisch-bergbaulicher F o rsch u n g mit Hilfe des geophysikalischen M eßgerätes >: G e o s k o p « 1.
Von Dr. R. B ö r n e r , G ießen (L ahn).
In dem nachstehenden Bericht fü h le ich mich be
rechtigt, den F achkre isen von d e r E n tw ic k lu n g des Geo- sk op-Verfah rens — als d e r neuesten geo physikalischen M eßm eth ode — Ken ntn is zu geben, in A n b e tra c h t dess en, daß ich seit 1936 u n u n te r b r o c h e n als M ita r b e it e r bei den einzelnen G eo sk o p m es su n g en G e le g e n h e i t hatte , e n t w e d e r die geologischen U n te rs u c h u n g e n se lb st d u rc h z u f ü h re n o d er die A rbeiten a n d e r e r e i n g e h e n d zu verfolg en.
Ich bin daher in d e r Lage, die se g eologischen E r f a h r u n g e n aus eigener A n schauung zu s a m m e n z u t ra g e n u n d die E r gebnisse aus d e r Pra xis h e ra u s zu schild ern, ohne daß es f ü r mich n o tw e n d i g ist, die F r a g e n d e r einzelnen P r o bleme physikalisc h-theore tisch zu e rö r te rn . W ä h r e n d die bisherigen V erö ffen tlich u n g en m e h r e r e r Fachgenossen ü b er die Ein zelheiten v ers chiedener S o n d e ru n t e rs u c h u n g e n unte rrichtet haben, sei es meine A u fgabe, zu sam m en fassen d darzulegen, w as bis heute m it dem g eophysikalischen Geo- skop-V erfahren pra ktisch a u s g e f ü h r t w o r d e n ist, wobei alle w eiteren E n tw ic klungsm öglic hke ite n Vorbehalten bleiben.
B a u a rt u nd A rb eitsw eise des G eo sk o p s.
Das von Dr. M a c h t s u n d seinen M i ta r b e it e rn e n t
wickelte G e o skop-V erfahren a rb eitet a u f f o l g e n d e r G r u n d lage. Das G e r ä t erz e u g t ein h o c h fr e q u e n te s H ertz sches F eld , das u n t e r dem E in f lu ß d e r v ers ch ied en artig en g e o l o gischen Leiter o d e r N ichtle ite r des je w eilig en U n t e r g r u n d e s g e s t ö r t — o d e r b e ss e r g e s a g t — d e f o r m i e r t w ird. D as Prinzip des V erfa h re n s is t also, die stark e gegensätzliche D efo rm atio n eines solchen F e ld e s aufz usuchen u n d nach B ed a rf g e n a u e r in R ic htung d e r O r i e n t i e r u n g — d. h.
st reichender Länge o d e r flä c h e n h a f t e r V e rb re i tu n g — zu erforschen. E s kann h ie r nicht meine A u fg a b e sein, als G eolo ge a u f die E in w ä n d e einzeln er G eo p h y sik e r ein
zugehen, s o n d e r n ich beh an d le lediglich die E r f o r s c h u n g der praktis chen A n w e n d b a rk e i t die ses V e rfa h re n s f ü r die g eologisch-bergbaulichen Belange. E n ts p r e c h e n d d e m v o r h er G esag ten ist es einle uchtend, d aß praktis ch alle Geb iete d e r E r d e ih r eigenes elektrisc hes F e l d hab en. J e d e s t o f f liche V erschiedenheit — u n d d azu g e h ö r e n auch, wie ich besonders beto n en möchte, die S t ö r u n g e n — h a t eine an d e re erd elektrische Ein- bzw. A u s w i rk u n g u n d lä ß t sich d a h e r d urc h das G e o sk o p -V e rfa h r e n feststell en. D as soll n atürlich nicht heißen, d aß bereits g anz g e r i n g e sto fflich e U n t e r schiede ausr eichen, eine Ä n d e ru n g d e r elektrisc hen E i g e n schafte n zu bew irken. W e n n z. B. ein fa chw is senschaftlicher P r ü f e r gla ubt, das G e r ä t le diglich a u f seine E in w ir k u n g bzw. B eein flu ssung von B a u m stü m p f e n u n d n e u e n Stollen
1 S c h r i f t t u m . B ö r n e r : Ein neues geophysik alisches M eßgerät, Tecbn. Bl. (Düsseid.) 28 (1938) S. 351; Geophysik , G eoskop? u n d Bergbau (ein Kapitel zur m odernen L agerstä ttenforschung), D er dtscb. Auslandsing.
1939, H. 1/2; A b g ren zu n g diluvia le r A usw aschungszonen in d e r mittel
de utschen Braunkohle durc h das »G eoskop«-V erfahren, Braunkohle 38 (1939) S. 715; C l o o s : Auto-Radio als Hilfsmittel geo lo g isch er K artieru n g Z. G eophysik 10 (1934); F r i t s c h : G ru n d z ü g e d e r Funkgeolo gie , Sammlu ng V ieweg H. 116, Braunsc hweig 1939 (Im A n h an g reiche S chrifttum sangabe.);
W a a g e n : Geophysikalische Tiefenforschung mit dem «Geoskop«, Bohr- te cbn.-Ztg. 57 (1939) S. 5 ; W ö l k : Ü b er das neue ge ophysikalische U nte r
su ch u n g sg erät «Geoskop« und seine V erw en d u n g sm ö g lich k eit im B raun
k o h len b erg b au , Bra unkohle 38 (1939) S. 201 u. 221.
Ein Teil d e r w ie d erg eg e b e n e n Abbildungen ist von E. W ö l k angefertigt w orden.
unte rsuchen zu müssen, so ist dies noch lange kein w issen
schaftlich exakter Beweis f ü r o d e r g e g e n die Bra uchbark eit des G eosk op-V erfahrens. V o rb e d in g u n g f ü r eine objektive B eurteilung ist in je d em Fall, d a ß d e r zu unte rsuchende G e g e n s ta n d in u n m itte lb a r e r V erb in d u n g m it dem G esteins- bzw. Schic htenaufbau d e r o b erflächennahen M aterialien steht u n d daß es sich letzten E n d e s nicht um F e stste llu n g von Vegeta tio nsr esten, so n d ern um geologische o d e r b e r g bauliche P ro b lem e handelt.
Den E inw and, das G e r ä t habe deshalb keine T ie f e n w ir k u n g (im H ö ch stfall w e rd e n w enig e M e t e r zu
ge g e b e n ), weil seine beiden K o m ponenten zu nahe bei
einander lägen u n d d e r U m f a n g d e r V o rric h tu n g keine g r o ß e n E n e rg ie n zulasse, kann ich dahin g eh en d entkräften, d aß in Wirklichkeit das G e r ä t d ann die besten M e ß ergebnisse lieferte, w enn die zu unte rsuchenden P roblem e b eso n d ers tief lagen. So bildete n 6 0 0 - 8 0 0 m K reid edeck
g e b i rg e kein H indernis, S törungen im K arb on bis auf w enig e M e t e r g e n a u zu erm itteln ( e r w ä h n t sei z. B. ein f reiw illiges G uta chten ü b e r eine U n ters u ch u n g , bei der eine S tö r u n g im K arbon u n te r 600 m Decke a u f 10 m genau f e s tg e l e g t w u rd e , wie d e r G ru b e n a u fsc h lu ß bew ie s). Ähn
liche Beispiele kön nte ich auch aus dem E r d ö l an führen.
A uf den eigentlichen M e ß v o r g a n g sei hie r aus R aum g rü n d e n nic ht n ä h e r eingegangen. D a r ü b e r ist von E. W ö l k g e n ü g e n d in seinem eingangs a n g e fü h r te n Bericht üb e r die te ktonischen P ro b lem e in d e r nie derrheinischen B ra unkohle u n d d e re n K lä ru n g du rch das G eoskop g e s a g t w o rd en .
Beim A rb eiten mit dem G e o s k o p g e h t man wie folgt v or:
1. M essungen in einem b ekannten Gebiet, in dem b e reits U n te rla g e n vorlie gen u n d bei denen es sich um die K lä ru n g eines bestim m ten P ro b le m s h a n d e l t — etw a den w eitere n V erlauf ei ner S tö r u n g festz ulegen o d e r die G re nze e in er L agerstätte zu suchen —, e rf o lg e n d e ra r t, d a ß man d a s G e r ä t a u f das P ro b l e m an einem A ufs chluß eicht. Das heißt, man p ro b i e r t an einer g e n a u b ekannten Stelle, wie die S tö r u n g h e ra u s k o m m t o d e r wie die G renze, z. B. von Braunkohle zu diluvialen A usw aschungen, w ir k t u n d v e r f o l g t d ann diese ers te P ro b e m e s s u n g ins U n b ek an n te in d e r verm uteten Streich rich tu n g o d e r V e r lä n g e r u n g der B egrenzungslinie.
2. In einem ganz unbek an n ten G e lä n d e ü b e rm iß t man ein aus rein fe ldgeologischen G esic htspunkten verdächtig es G e b ie t zuerst dia gonal, um festz ustellen, w o g r ö ß e r e G egensätze in den M eß k u rv en herauskom m en. Dann w ird die se Zone d e r G eg en sätze einer e i n g eh en d eren Über
p r ü f u n g u n te rz o g e n u n d d a s U n te rs u c h u n g sn e tz nach und nach im m er dic hte r u n d en g e r g elegt. Bei S tö ru n g szü g en o d e r g a n g a r t ig e n V orkom m en w ir d man m ög lich s t viele pa ra lle le P r o f ile senkrecht zum Streich en legen. Bei l a g e r a rt ig e n V orkom m en w ä h lt m an senkrecht gekreuzte, g i t t e r a rt ig e U n ters u ch u n g sn etze, die nach d e m v o rlie g e n d e n Fall eng- o d e r w e itm asch ig a n g e o r d n e t w e rd e n , bei E rzarb eiten im allg em ein en viel en g e r ( 1 0 - 1 5 , höchstens 2 0 m A b s t a n d ) , bei Ö lu nte rsu ch u n g en meist G i t t e r im A b s ta n d von 25 bis hö chstens 50 m.
3. Z u dem E in w a n d , d e r Null- o d e r A u s g a n g s p u n k t w ä r e bei einem solchen M e ß v e r f a h r e n nicht k o n tr o ll ie r b a r,
261
26 2 G l ü c k a u f Nr . 19 ist fo lg en d es zu sag en : Man m e rkt beim Ein stellen des
G erä te s u nd nach Verlauf einer kurzen W egstre cke schon sehr schnell, ob man einen neutra le n, d. h. ungestö rten A usg an g sp u n k t h atte (man ko mm t bereits nach wenig en Meßpunkten außerhalb des Meßbereic hes) , un d stellt dann, wenn er nicht gee ignet war, an einer zweiten Stelle neu ein.
Es gibt praktisch kein Gebiet, f ü r das sich ein geeigneter ne u tra le r Beziehungspunkt nicht finden ließe. In den ganzen drei Jahren d a u e rn d e r M eßarbeit ist dieser Fall noch nie eingetreten. Die praktische E r f a h r u n g , die sich in Tausenden von M eßkurven im m er w ieder b ew äh rt hat, ist m. E.
w esentlicher als nutzlose theoretische E r ö r t e r u n g e n über das, was das G e rä t m ißt od e r anzeigt.
Wenn man auch heute noch nicht ganz exakt mit ma them atisch-physikalischen W erten angeben kann, was auf das G e r ä t w irkt — dies bleibt den Fac hgeophysikern u n d e rn s th after, sachlicher P r ü f u n g mit geeignete n V er
suchen Vorbehalten —, so ist doch z. B. allein das P hänom en der Stö ru n g durch alle bisherigen Arbeiten bewiesen und praktisch als geeignet un d v e rw e rt b a r erk a n n t w orden, so daß man keinesfalls von einem u n e rp r o b te n V erfahre n sprechen da rf. Man kann höchstens sagen, daß das Phänom en d e r E in w ir k u n g auf das G eosk op noch nicht restlos wisse nschaftlich erfo rsch t ist.
U nte rsuchungsm öglic hkeite n mit dem G eoskop.
Die bis je tz t bearbeiteten geologischen P roblem e sind sehr vielseitig, u n d es ist daher unm öglich, je d en einzelnen Fall ausf ührlich zu behandeln. Ich will mich lediglich d a r a u f beschränken, die verschiedenen Problem e, die ich selbst unte rsucht habe o d er bei dere n M es su n g ich zugegen war, kurz aufzuzählen, dam it d e r Leser einen gewissen Überblick von den Meßm öglichkeiten des Geoskop- V erfahre ns erhält.
Es ist einleuchtend, daß die U nte rs u ch u n g sm ö g lich keiten bei d e r M annigfaltigkeit im A ufbau des U n te r g ru n d e s sehr zahlreich sind, jedoch lassen sich die ver
schiedenen P roblem e in zwei g ro ß e H a u p tg r u p p e n ei n te i le n :
a) Eine d e r wesentlichsten F r a g e n ist die K l ä r u n g d e r L a g e r u n g s v e r h ä l t n i s s e , ku rz g e s a g t d e r T e k t o n i k . Sie ist bei vielen L agerstätten lebenswichtig, u nd ihre genaue Kenntnis ist V oraussetzung f ü r eine pla nm äßige F o rsc h u n g u n d W eiterentw icklung vor
han d en er Aufschlüsse.
b) Min destens ebenso wichtig ist die als »Spezifische Messung« zusam m enzufassende B e s t i m m u n g und B e g r e n z u n g g e w i s s e r L a g e r s t ä t t e n . Hier gilt es Geg ensä tz e hera uszuarb eiten, um eine g e wünschte M in eralan reich eru n g in ih r e r V erbre itu ng und Lage zum N achbarg estein kennenzulernen.
T e k t o n i k .
Z unächst sollen, entspre chend dem E n tw icklungsgang der Forsc hung, die te kto nis chen P ro b le m e beh andelt w erden. Bei den erste n Versuchen im G elä nde, bei denen ich zunächst nur gastw eise anw esend war, ist mir auf
gefallen, daß man jeweils an den G renzen von zwei v e r
schiedenen Schichtgliedern eine auffallend h ohe Spitze erhielt, die sich später, bei einer genaueren, mete rw eise
— ja oft auch zentim ete rw eis e — v o rgenom m enen
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E E infa llsriclitu n g , A Ausstrich der S törung.
Abb. 1. G eoskop-S töru ngskurv e.
V ersuchsm essung als eine asym m etrisch g e b a u t e Spitze mit einem la ngsam en u n d einem steilen Abfall herausstellte.
D ara us en twickelte sich dann durc h im m er w eiter ver
feinerte M es su n g un d K a rtieru n g d e r M e ß w e rt e der jetzt so se lbstv ers tändliche N o rm a l ty p ei ner S tö r u n g s k u rv e des G eo sk o p s (Abb. 1). Es w a r natürlich ein w eiter Weg, bis man so w eit in d e r E n tw ic k l u n g g e kom m en w ar, daß man den M ut faßte, s o g a r T ie f e n te k t o n ik mit dem Geoskop heraus zuarb eiten. Ich m öchte je doch hie r nicht diesen W e r d e g a n g schildern, s o n d e r n die v erschiedenen Probleme nach geologischen G e s ic h t s p u n k t e n streifen.
Zunächst sei die A u fg a b e d e r S törungsfestle gung im u n b e d e c k t e n K a r b o n beh an d elt. H ie rz u kann ich m ehre re wichtige M e s su n g e n f ü r die B odenprü fs te lle der obers te n Bauleitung der R e ichs autobahn, Essen, nennen. Es handelte sich d o rt in allen Fällen um das m e t e r g e n a u e Festlegen von S tö r u n g e n für die Sic herstellung von Pfeiler
grü n d u n g en im R ahm en ve rs c h ie d e n e r Streckenplanungen.
Die zuerst d u rc h g e f ü h rte n zwei U n te rs u c h u n g e n im Deil bachtal und bei Schw erte w u r d e n d urch G ra bungen und im ersten Falle so g a r durc h A u sp u m p e n eines stehenden W assers (aufgela ssener Steinbruch) g e n a u e ste n s seitens der Reic hsauto bahn n a c h g e p rü f t un d für richtig befunden.
Einige Monate s p ä te r fanden w eitere U nters uchungen im Bereich der o b ers ten B aule itu ng Essen an 6 verschiedenen Stellen statt. Allein die T a ts a c h e , d a ß diese Behörde sich nach ge n a u e ste r P rü f u n g des V erfa h re n s entschlossen hat, weitere Arbeiten dem G eo sk o p zu ü b e r t r a g e n , spricht für s'eine Bew äh rung.
Ein w eitere s geologisch vers chiedenartiges Problem w ar die F estle gung von S tö ru n g en im K a r b o n , welches v o n T e r t i ä r ü b e r d e c k t ist. D iese A u fgabe lag z.B. im Aachener Bezirk vor, w o das S teinkohlenge birge unter einer rd. 550 m m ä chtigen D eck sch ich t von tertiären und quartären Schottern, T o n e n und Sanden ansteht (Rursprung bei D ü rb o slar, Abb. 2).
Abb. 2. F e s t s te l lu n g des R u rs p r u n g s im A achener S te inkohle nge birge.
Die dortig en M essu n g en w u r d e n in Anwesenheit der G eolo gen d e r Technischen H ochschule Aachen durch
geführt und lieferten ü b e r r a s c h e n d g u te Ergebnisse. Bei einer sehr sachlichen B eurteilung, die auch einige Fehl
schläge berücksic htig te, k a m man in der Gesamtbeurteilung darin überein, d aß d e r N ach w eis einer S tö r u n g durch das G eo sk o p — s elbst bei einigen neg ativ en Kurven — durchaus möglich ist und noch wese ntlic h ras cher und zuverlässiger von statten geh t, als bei H e r a n z ie h u n g aller feld
geologischen U n te rla g e n . A llerd in gs w ird in dieser Be
urteilung eine V o ra u s s e t z u n g gem ach t, die man anerkennen muß. Die Beu rteiler s a g e n , daß, falls eine S tö r u n g überhaupt auf das G eoskop w irk t, also mit a n d eren W o rten Eigen
schaften hat, die das G e r ä t beeinflussen, die Mächtigkeit der Ü b erdeckung (m e h r e r e 100 m D ecksc hic ht) keine Rolle spielt. D amit un te rsch eid en diese B e g u tach ter zwischen dem Begriff einer leitenden u n d nichtleitenden Stö ru n g im Sinne von V olk er F r i t s c h . D a z u k ann ich a b e r sagen, daß es
11. Ma i 1940 G l ü c k a u f 2 63
völlig nichtleitende S tö r u n g e n beim G e o s k o p -V e rfa h r e n n i c h t gibt. W o h l g ib t es Stellen einer schw ächeren E in w i r k u n g auf das G erät, die sich d a d u rc h klä ren lassen, daß man einige M e t e r d a n e b e n eine zw eite Kurve legt, die dann eindeutig die g e w ü n s c h te n R esultate bringt. F e rn e r möchte ich hier noch auf eine T a ts a c h e hinw ei sen, die vielfach noch nicht richtig beu rteilt wird. Man s t ö ß t bei d e r H ochschul- geologie oft auf die Ansicht, d aß S tö r u n g e n g e r a d e d u r c h g e h e n d e Einzelzüge darstellen. D ies d ü rfte in d e r N a tu r in den seltensten Fällen zutreffen, u n d dies w eiß d e r Bergm ann meist viel besser zu beurteilen. D as G e o s k o p b ri n g t die S törungen mit ihren kle in sten Ein zelheiten so, w ie sie in Wirklichkeit sind, d. h. es tr e te n viele S tö r u n g s b ü n d e l auf, und g e ra d e die g r o ß e n H a u p t s t ö r u n g e n — z. B. im Ruhr- g ebiet — bestehen, w ie w ir se lbst in w o ch e n la n g e n U n t e r suchungen feststellen kon nte n, m e ist aus ei ner gan zen Zone para lle le r E in z e lstö ru n g e n . Die o b e n e rw ä h n te Stö ru n g - der R u r s p r u n g bei D ü r b o s l a r — w u r d e in m e h re re n Kurven g e n a u e ste n s festg elegt.
Etw as verschie den ist die S tö r u n g s w i r k u n g bei B u n t - s a n d s t e i n ü b e r d e c k u n g , w ie man sie z. B. im Saargebiet antrifft. Dies k o m m t daher, d aß die S tö r u n g e n sich hier meist in den h a n g e n d e n B untsandste in hinein fortsetzen, und zw ar in u n g e f ä h r dem gleic hen W in k e l w ie im Karbon.
D adurc h k o m m e n in so lchen Fällen zw ei R eak tio n en z u stande, die vo m G e o s k o p a ufgezeichnet w erd en . Es e n t
steh en in den M e ß k u r v e n zw ei S törungsspitz en, un d zw a r die eine k le in ere se n k r e c h t ü b e r d e m A usb iß d e r S tö r u n g an der K a r b o n o b e r k a n t e u n d die zw eite g r ö ß e r e s e n k r e c h t über dem Ausb iß am Buntsa ndste in. B ezeic hnend ist hierbei, d aß sich aus dem A b sta n d die se r bei den S törungsspitzen der G r a d der B u n tsa n d s te in ü b e rd e c k u n g ableiten läßt.
Bei g e ri n g e r Ü berdeckung liegen die beiden Spitzen g anz n a h e beiein ander, w ä h r e n d mit falle ndem Einfalls
w inkel der S tö r u n g u n d z u n e h m e n d e r M ä c h tig k e it des D e c k g e b irg e s d e r A b sta n d d e r G e o sk o p sp itz e n bei d e r selben S tö r u n g g r ö ß e r wird. Die D o ppelspitz en liegen z. B.
bei einem Einfallsw inkel von 60° u n d bei einer Ü b e rdeckung von n u r 100 m bereits etw a 50 m, d. h. auf d e r K arte 1:5000 schon einen Z e n ti m e t e r auseinander. Die g ro ß e n H a u p t stö ru n g e n , w elc he alle u n g e f ä h r die gleiche R ic htung bei
beh al ten, lassen sich tr o tz diese r dop p elten K urv enanzeig en g u t h erau s arb eiten . Die k le in eren Sprünge, be so n d e r s w enn sie q u er zum H a u p ts tre ic h e n ziehen, k a n n m an nic ht so g u t verfolgen, denn an den K reuzungsstell en mit den H a u p t stö ru n g e n ü b ers ch n eid en sich die E in w ir k u n g e n derart, daß es S ch w ie rigkeiten bereitet, die einzelnen Stö ru n g ssp itzen richtig z u z uordnen. T r o t z d e m w a r es m öglich, bei einer g rö ß e r e n U n te rs u c h u n g für die S a a rg r u b e n v e r w a ltu n g irn W a r n d t —- dem b e w a ld e t e n B e rg z u g bei S a a rb r ü c k e n — die H a u p ts t ö r u n g e n z u fr ie d e n s t e ll e n d zu kläre n. Die Ü ber
de c k u n g w a r s e h r vers chie den, jedoch b e w e g te sie sich meist im Bereich von einigen 100 M et ern.
Die re ichsten E r f a h r u n g e n ü b e r S t e i n k o h l e n t e k t o n i k u n t e r e i n e r K r e i d e ü b e r d e c k u n g h a b e n
300 200 100
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. . K 3 r_h v ' V ' Sprung
w ir im R u h rg e b ie t in m e h rw ö ch en tlich en U n te rs u c h u n g e n gem acht. Die erste n V ers uche w u rd e n bei Schacht Grillo d e r E ssener S te i n k o h le n b e rg w e r k e in K am en ü b e r dem K önig sborner Sp ru n g d u rch g efü h rt. Die K re id edecke hat d o r t etwa 400 m M ächtig keit, un d es g e l a n g ausgezeichnet, die Stö ru n g szo n e festzulegen, wie sich sp äter nach dem Vergleich mit der G ru b e n p ro j e k ti o n der d ortigen M a r k scheiderei h erausste llte (Abb. 3).
Die w eit eren U n te rs u c h u n g e n w u r d e n nach N o rd e n im Bereich derselb en S tö ru n g szo n e v o rg e n o m m e n un d kam en schließlich in einen Bereich, in dem m an m it ei ner D eck e von etwa 800 m re chnen m uß. Auch u n te r die se r sehr m ächtigen Ü berdeckung ließen sich die M e s s u n g e n a u s gezeichnet d u rchführen u nd lieferten die gle ichen kla ren eindeu tigen E rgebnisse wie im Süden.
Im Z u s a m m e n h a n g mit diesen M es su n g en ü b er dem K önig sborner Sp ru n g fanden w eiter östlich ü b e r dem Fliericher Sprung Arb eiten statt, w elc he als A u s g a n g s p u n k t eine P r o b e m e s s u n g ü b e r diese S tö ru n g szo n e im Felde K önig sborn bei W e rn e hatte n. D o rt w u rd e, wie uns der M arkscheider bestätigen konnte , d e r S törungsbereich durch das G e o sk o p vollkom m en richtig an g eg eb en . Die K reide
decke w a r bei d e r P ro b e m e s s u n g rd. 300 m mächtig, und die darauf d u rch g ef ü h rten U n te rs u c h u n g e n e rs tre c k te n sich nach N o rd e n bis zu einer Ü b e rd e c k u n g von 700 m. W ie uns d e r erw ähnte M arkscheid er s p ä te r fr eiw illig bestätigte , hatte er zur N a c h p rü fu n g des V erfahre ns noch zusätzlich eine P ro b e m e s s u n g über einer nur ihm b e k a n n te n S tö r u n g von etwa 100 m Spru n g h ö h e bei 600 m K re id eü b erd eck u n g v o r
n eh m en lassen, die nach se iner eigen en schriftlichen Be
stätig u n g in einer ganz klaren, so n st völlig u n g e s t ö r t e n MeßKurve auf 10 m g e n a u festg elegt w u rd e. Eine w e it e re Zahl ist hier e rw ä h n e n s w e rt: D er Fliericher S p ru n g w u rd e bei dieser U n te rs u c h u n g an einem T a g e mit zwei G eräten auf eine stre ichende Länge von rd. 4 k m g e n a u n a c h gewiesen, was bei 8,2 k m D etailprofilen eine erstaunliche T a g e sle istu n g darstellt, die bisher von keinem g e o p h y s i k a lischen V erfahre n erreicht w o rd e n ist.
T e k t o n i s c h e U n t e r s u c h u n g e n mit dem G eo sk o p in B r a u n k o h l e n g e b i e t e n sind g rundsätz lic h den S tö ru n g su n tersu ch u n g en im S tein k o h len g e b irg e gle ichartig.
M eist ist hierbei die Mächtig keit d e r Ü berdeckung wesentlich geringer, ab e r dafür sind die B raunkohlenflö ze in d e ra r ti g mannigfaltige S edim entlagen ein gebettet, d aß es zuers t unw ahrscheinlich sein m ußte, hier noch ü b e r h a u p t eine S tö r u n g sw irk u n g zu erzielen. Die E rg eb n isse brachten aber tatsächlich sehr schöne Erfolge.
Abb. 3. G e o s k o p m e s s u n g ü b er dem K ö n ig s b o r n e r S p r u n g (R u h rg e b ie t) .
Abb. 4. B ra u n k o h le n -U n te rsu c h u n g im V o rg e b ir g e bei Köln.
Die in Abb. 4 w ie d e r g e g e b e n e G e o s k o p k u r v e mit dem zu g e h ö rig e n Pro fil ist einer g r ö ß e r e n U n te r s u c h u n g e n t nom m en. Das D e c k g e b irg e ist hie r ü b e r dem Flöz im Mindestfall rd. 100 m m ä c h tig u n d e rreich t ü b e r dem a b ges u n k e n e n S chenkel e t w a 150 m. M an k a n n aus ei ner solchen Kurve das Einfallen s e h r g u t e r k e n n e n u n d erh ält dann, w e n n man d urch viele, den S p ru n g k r e u z e n d e Profile einen Ü berblick g e w o n n e n hat, den g e n a u e n Verlauf einer
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solchen Stö rung, welcher, wie Abb. 5 zeigt, nic ht im m er gera dlin ig zu sein braucht. Auch die hier abgebild ete n o r d südlich streichende Stö ru n g ist einer O riginalarbeit e n t nom m en und veransch au licht einen Fall aus dem rheinischen Braunkohlen revier.
- i r~ Verwerfung (*finfa//en)
0 100 200 3 0 0 4 0 0 500 m
1--- 1 i i i i
Abb. 5. B estim m ung d e r Str eic hric htung einer V erw e r fu n g im rheinischen Braunkohlenrevier.
Die U ntersuchungen für die W eiteren tw ick lu n g bereits b e steh en d er T a g e b a u e haben er geben, daß es ohne w eitere s möglich ist, die d o rt verm ute ten, z. T. schon durch Bohrungen ge n a u b ek an n ten S törungen festzustellen.
Teils lagen Fälle vor, bei denen die diluviale un d alluviale Ü berdeckung se h r g e rin g war, doch verschiedentlich hat es sich d aru m gehandelt, bei einer st ä rk e re n Ü berdeckung noch w esentliche A ngaben zu machen, und es w u rd en im m er befriedigen de E rgebnisse erzielt. B e m erk en sw ert sind noch die Fälle, bei denen auf dem vom A braum freien Flöz die Stö ru n g nachgew ie sen w e rd e n sollte, un d es sich hierbei heraus stellte, daß ein von je dem ü b e rd e c k e n d e n M aterial freies G elä nde nicht so kla re R eaktionen ergibt, wie wenn w enig stens eine ganz g erin g e Decke v o rhanden ist.
Die in den Abb. 3 und 4 w ie d e rg e g e b e n e n Darstellungen sind bereits zum T i e f b a u zu zählen. Zwei g r ö ß e r e U n t e r suchungen für die gleiche G esellschaft haben schöne und durch Bohrungen bestätigte E rgebnisse geliefert. In beiden Fällen handelt es sich um Felde r, die das H auptflöz bereits in g r ö ß e r e r Tiefe führen u n d je tzt in den P lan u n g e n in Angriff zu nehm en sind, dam it man nicht eines T a g e s u nverm itte lt vom T a g e b a u zu reinem T ie fbau ü b e rg e h e n muß. Es w erden also beide A bbauverfahre n gleichzeitig laufen, dam it die U m stell ung allmählich und ohne P ro duktionss chw ierigkeiten vor sich geht.
Eine w eitere einzelne U n te rs u c h u n g für eine andere Gesellschaft ha tte nur versuchsartig en C h a r a k t e r und erbrachte eine M enge Material, welches a b er w e g e n nicht g e n ü g e n d e r Zahl von pla n m äß ig gelegten M eß k u rv en zu keinem voll befried ig en d en E rg e b n is g elangen ließ. Hierzu ist zu sag en : es ist schon besser, man klä rt ein kleines Geb ie t ausr eic hend un d kann h ie rü b er etwas Bestimmtes aussagen, als man sieht f ü r je des Geb ie t nur eine o d e r zwei Kurven vor un d kann zum Schluß ü b er keines der flüchtig gestre iften G ebie te Klarheit gewinnen.
T ek to n isch e U n te rs u c h u n g e n für b a u t e c h n i s c h e Z w e c k e sind durch das G e o sk o p -V erfah ren bereits m e h r fach mit g u te m Erfolg d u rc h g e f ü h rt w orden. Man hat
eigentlich erst in den letzten J a h r e n die auß ero rd en tlich e B ed eu tu n g e r d b o d e n m e c h a n is c h e r U n te r s u c h u n g e n er
kan nt, und es w a re n g e r a d e die je weiligen Bauleitu ngen der R eic hsauto bahnen, die von sich aus richtige F o rs c h u n g s la borato rie n für ihre Z w e c k e schufen. Man b e trach tete den Boden nic ht m e h r als to te M as se, s o n d e r n als ein lebendes Substrat, das nic ht nur chem isch, s o n d e r n ge ra d e physikalisch s t a rk e n U m s e t z u n g e n a u sg e s e tz t ist. Im Zuge diese r F o rsc h u n g en h a t m an auch für die P la n u n g e n der jeweiligen Str ecken u nd die darin v o r k o m m e n d e n Bau
v o rh a b e n die B e d e u tu n g der S tö r u n g e n richtig e rk a n n t und auf dere n ge n a u e ste E r fo r s c h u n g g r ö ß t e n W e r t gelegt.
H inzu k o m m t, daß bei diesen A rb eiten m eist Eile geboten ist, so daß man sich schon aus Z e it g r ü n d e n m e hrfach des G eo sk o p -V e rfa h r e n s bed iente. W ie eingangs erwähnt, hat man die ersten V ers uche g e n a u e s te n s g e p r ü f t u nd sich von der g e nauen u n d zuverlässigen A rbeitsw eise überz eugt.
Daß dara ufhin w e ite re g r ö ß e r e A rbeiten für die gleiche Dienststelle a u s g e f ü h rt w o r d e n sind, k a n n n u r als ein ein
w an d freier E rfolg un d A n e r k e n n u n g sei tens dieser Fach
leute bezeichnet w erd en .
B esonders w ichtig ist bei die sen e r d b a u t e c h n i s c h e n A r b e i t e n die g e n a u e B e s t i m m u n g d e r E i n f a l l s r i c h t u n g e i n e r S t ö r u n g . Aus dem asy m m etrisch en Ver
lauf — dem la ngsam en A nstieg und raschen Abfall auf der G eg enseite der G e o s k o p k u r v e — läßt sich die se Angabe mit Leic htigkeit ablesen. Man kann s o g a r erkennen, ob die S tö r u n g s e h r steil o d e r v e rh ä ltn ism ä ß ig flach einfällt, denn es erg ib t sich aus den vielen V ersuchen u n d Messungen zum Studium des S tö r u n g sp h ä n o m e n s, daß, w enn ein V erw urf flach einfällt, man sich lä n g er ü b e r einem das G eo sk o p feld stö re n d e n E in flu ßbere ich befindet. Dadurch erhält die G e o s k o p k u r v e auch den la n g sam en Abfall. Bei nahezu seigere n S tö r u n g en ist d a g e g e n d e r Abfall beid er
seits u n g e fä h r gle ic hw ertig, und hier lä ßt sich oberirdisch der Bereich angeben, d e r noch in d e r W i rk u n g s z o n e der Stö ru n g liegt, also mit anderen W o rte n , ein P u n k t, von dem ab man völlig frei von ir g e n d w e lc h e r E in w ir k u n g sein muß.
Im Z u sa m m e n h a n g mit die sen Arbeiten g a l t es auch, Stollen, an denen ehem als w ild e r B ergbau um g e g a n g e n war, festzustellen. Es k o m m t im R u h rb e z irk öfters vor, daß man an den Stellen, wo die Kohle oberflä chennahe liegt, vom T a g e aus mit dem Flöz in den Berg hinein abbauen kon nte . D e ra rtig e w i l d e S t o l l e n sind meist nicht b ek an n t g e w o rd e n , o d e r bere its so alt, daß die B e rg äm ter d a r ü b e r keine U n terlag en m e h r besitzen. W e n n es sich auch nur um kle inere B ergarbeiten handelt, so sind sie doch, da sie oberflächennahe auftre ten, für eine sichere S treck en fü h ru n g der R eic hsauto bahn ein G e fa h re n m o m e n t, weil man nie sicher weiß, ob sich das G e b irg e völlig g e s e t z t hat. Man kannte durch alte U n te rla g e n die verschiedenen Stollen
mu ndlöcher, w u ß te je doch nicht, w ie w eit die Stollen in den Berg getrieben w o rd e n sind. Das G e o s k o p verzeichnete die alten Stollen als h ohe positive A usschläge auf den G eräte n, w as sich g e n a u mit den f r ü h e re n E rfa h r u n g e n deckte.
F e rn e r dürfte ein ähnlic her Fall b e m e r k e n s w e r t sein, bei dem ju nge T a g e s b r ü c h e ein g anz a n d e re s V erhalten zeigten. Bei einer g r ö ß e r e n S t ö r u n g s u n te r s u c h u n g für die S a a rg r u b e n v e rw a ltu n g w u rd e n im W ald b e re ic h des W a rn d t vers uchsw eise die T a g e s b r ü c h e ü b erm essen , die noch aus der französischen B esatzungszeit nach dem W e ltk rie g stammen. Man hatte dam als pla nlo s a b g e b a u t un d die F olge w ar, daß sich S törungen s tä rk ste n A u sm a ß e s h e r a u s bildeten. H ie r zeigten die G e o s k o p m e s s u n g e n folgende M er k m a le : D er Bereich der T a g e s b r ü c h e se lbst erg ab , wie dies bisher im mer d e r Fall w ar, positive k a s t e n a rt ig e Pla teaus in den M eß k u rv en . D a g e g e n ließen die randliehen schar fen Abrißstellen kla re tiefe Minima e rk e n n e n , ehe das G e r ä t die hohen positiven W e rt e anzeigte. Man k ö n n te aus diesem V erhalten a b er vielleicht schließen, d aß die scharfe n Abrißstellen je de elektrische E in w ir k u n g ausschalten, indem sie eine ab so r b ie re n d e W i r k u n g ausüben.
11. Ma i 19 40 u l ü c k a u f 2 65
Auf eine w eitere A n w e n d u n g s m ö g lic h k e it sei in die sem Z u sa m m e n h a n g h in ge w iesen. Bei der E rri c h tu n g von H o c h spannungsle itu ngen ist eines d e r w esentlic hste n P ro b le m e die B l i t z e r d u n g d e r M aste . O ft e re ig n e t es sich, daß Blitzschläge in die H o ch s p a n n u n g s le itu n g e n g e la n g e n und bei einer schlechten E r d u n g nicht g e n ü g e n d abgeleitet w erd en, so daß ern ste S tö r u n g e n u n d S chäden auftre ten.
W enn auch nicht im mer eine S tö r u n g g e r a d e pass en d für einen H o chspannungsm ast liegt, so k a n n man doch für eine O esam tanla ge eine w esentlic he S ic hers tellung schaffen, wenn die Mehrzahl d e r zu e rrich ten d en M aste eine Stö rungserdung erhält. D as G e o s k o p ist für eine solche Planungs arbeit, bei der man lediglich den Bereich um jeden Mast in g eringem A b stan d zu u m k r e is e n braucht, ein geeignetes, rasches und zuverlässiges Hilfsmittel.
S p e z i f i s c h e M e s s u n g e n .
U nter spezifischen M es sungen verste he ich alle die G eoskop-Arbeiten, die den Zweck hab en , aus den v e r schiedenen H öh en lag en d e r K urvenniveaus Schlüsse auf stoffliche U nterschiede des U n te r g r u n d e s zu ziehen. Bei vielen S tö ru n g sm es su n g en hatte sich an fa n g s gezeigt, daß nicht im m er beiders eits d e r S törungsspitze die gleiche K urvenhöhe a u ftra t, so n d ern vereinzelt g ro ß e U n te rschie de in den durch schnittlic hen H ö h e n la g e n festz ustellen w are n.
W ir haben diese E rsc h e in u n g als N iv eau u n tersch ied be
zeichnet und e rs t im Laufe d e r ve rs chie denen S tö r u n g s messungen E r f a h r u n g e n auf dem S o n d erg eb iet gesa m melt.
Zu die sem Zweck an gesetzte eigene Versuche e rg a b e n dann die erstaunliche Tatsache, d aß sich zu nächst zwei g ro ß e Unters ch iede in den spezifischen W irk u n g en er gaben. Man konnte feststellen, daß tatsächlich stark e G eg ensätz e d a durc h v orhanden w aren, daß me tallische S to ffe A usschläge nach oben — also positive W e r t e o d e r M axim a — v e r
urs achten, w ä h r e n d die elektrischen N ic htle ite r Rückschläge d e r Z eiger — also negative W e rt e o d e r Minim a — ergaben.
Die d a r a u f sp äter von einer deu tsc hen Dienststelle veranlaßte n spezifischen M es sungen auf nichtmetallische G a n g la g e r s tä t te n liefer ten übe rr a sc h e n d g u te E rgebnisse im Spessart, u n d ähnliche Versuche im Schw arz w ald hatten g le ichw ertige E r f o l g e zu verzeichnen. T ro tz d e m glaubte man im m er noch, obw ohl die erste n Versuche von einer amtlichen Stelle n a c h g e p rü f t u n d b e s t ä ti g t w u rd e n , daß es sich bei diesen üb e rr a sc h e n d e n E rg eb n issen m e hr um glückliche Z u f a l l s t r e f f e r han dele. Die nachstehend be
richteten Tatsachen beweisen jedoch au sreic hend, daß man es hier mit j e d e r Zeit w ie d e rh o lb a re n ein w an d freien spezi
fischen G e oskopm es sungen zu tu n hat, an denen heute nicht mehr zu zw eifeln ist.
G a n g a rtig e V o rk o m m e n .
Z unächst sollen die g a n g a r t ig e n V orkom m en behandelt w erden, weil diese — geo physikalisc h gesehen — die ein
facheren P ro b lem e dars tellen . H ier h a n d e l t es sich meist um steil stehende G än g e, die in d e r Regel in ih rer Z u s am m ensetz ung einen starken G e g e n s a tz zum N a c h b a r
gestein bilden.
M essu ngen n i c h t m e t a l l i s c h e r G ä n g e haben w ir auf F lu ß s p a t u n d S ch w ersp at d u r c h g e f ü h r t u n d beide Male
Geoskop- Kurve-
die E r f a h r u n g gem acht, daß d e r G a n g die negativ en W e rt e e rg a b u n d sich das N ach b arg estein als H ö c h s tw e rt abhob (Abb. 6). E s w a r je doch du rch au s möglich, daß sich das gleiche N ach b arg estein bei ei ner me tallischen L ag erstätte in diesem F alle als n eg ativ er W e r t abhob, w ä h r e n d d ann de r G a n g die H ö ch stw erte aufwies.
N u n noch einige W o r t e zur M ethodik ei ner solchen G a n g m e s s u n g : M an f e r t i g t Q u e rp ro fi le ü b er den G a n g u n d ta s te t sich im Streichen entla ng, um je de E r w e it e r u n g o d e r S chw ächung zu verzeichnen, u n d e rh ä l t so zunächst ein völlig kla res Bild ü b e r G r ö ß e u n d U m f a n g des G anges.
Dann w e r te t man die g e w o n n e n e n P ro f ile noch d a h i n g eh en d aus, d a ß man die Ü bergangszonen vom Geosk op- w e r t des N achbargesteins zum M e ß w e r t des G an g es genauestens a b m iß t u n d so aus einer S ym m etr ie o d e r A sym m etr ie einen Schluß a u f das E in fall en ziehen kann.
W eite rhin e rg i b t sich bei v o rs ich tig er A u s w e r tu n g eine M ög lic hkeit die u n g e f ä h r e M ächtig keit zu bestim men, in de m man die Breite d e r Höchst- o d e r N ie d ri g s t w i rk u n g (je na chdem ob metallisch o d e r nic htmetallisch) a bm iß t u n d u n te r Berü cksichtigung d e r V erw itterungsdecke und d e r Rollstücke (niemals d en B erg hin ab) die err echnete W irk u n g sb re ite u n g e f ä h r d e r G angm ächtig keit- bzw. dere n Schnittfläche bei schrägem E in f a lle n gle ichsetzen kann.
Geoskop-Kurve
150 m
+ + + + +
Abb. 6. U n te rs u c h u n g eines S c h w e rsp a tg a n g e s.
Abb. 7. U n te r s u c h u n g eines Blei-Z in kerzganges im Rheinischen S chie fergebirge (H o lz a p p e l).
M e t a l l i s c h e G a n g v o r k o m m e n w e rd e n genau so u n te rsu c h t w ie die nic htm eta llischen G änge. Es is t hier lediglich d e r U n te rs c h ie d zu bem erken, d aß d e r G a n g sich als H ö c h s tw e rt von den nie d rig e r e n G eo sk o p w erten des N a c h b a rg e ste in s abhebt. An solchen Fällen kann ich bis je tz t a u fz ä h l e n : verschie dene Blei-Silbergänge im In- und A u sla n d sow ie einen P y r i t k ö r p e r in D eutschland. Im m er h a t sich h e ra u s g e ste llt, d aß die m eta llischen G ä n g e H ö c h st
w e r te in den G eo sk o p k u rv en e rg a b e n ; ein Beispiel, wie eine solche K urve sich vo n den W e r t e n des N a c h b a r g estein s ab hebt, zeigt Abb. 7. D er höchste S p itzen w ert liegt nicht ü b e r dem eigentlic hen Ausbiß, so n d ern senkrecht ü b e r d e r Stelle, w o d e r G a n g noch rein, d. h. u n v e rw it te r t, e rh a l te n ist. E s ist h ie r also ein kle in er U n te rs c h ie d zur S tö r u n g s k u rv e festz ustellen. Irg en d w elch en A nhalt f ü r den S to f f b ie tet die je w eili ge H ö h e d e r Ausschläge nicht. Es ließen sich höchstens in einem F alle, d e r m ir schon b e g e g n e t ist, Schlüsse auf die L a g e rstä tte ziehen, u n d zw ar wie f o l g t : A llgem ein gilt, d a ß die H öhe u nd auch die Breite eines so lch en M a x im u m s a b h ä n g i g ist 1. von d e r M ächtigkeit des V orkom m ens u n d 2. von dem A b sta n d d e r L a g e rs t ä tt e z u r E rd o b e r f lä c h e . D am it lä ß t sich feststellen, daß bei g e r i n g e n A usschlägen die L a g e rstä tte e n t w e d e r zu klein o d e r zu w eit von d e r O b e rfl ä c h e e n t f e r n t ist.
In beiden F ällen ist also eine solche Stelle b e rg b a u lic h u n b e d e u t e n d u n d scheidet aus. Es b e ste h t die G e s e tz m ä ßig keit, d a ß n u r g r o ß e S t o f f a n r e i c h e r u n g e n g r o ß e a u s g e d e h n t e R e a k t i o n e n v e ru rsach en , u n d w ir hatten noch nie den Fall, d a ß es bei g e ri n g e n S to f fm e n g e n zu d en gleich stark en R eaktionen g e k o m m e n w äre. Som it sind S t o f f m e n g e u n d R e a k t i o n s s t ä r k e äquivale nt, d. h. im gle ic hen G este in, u n t e r gle ic hen V o ra u sse tz u n g e n e rg eb en g r o ß e M e n g e n eines S to f fe s g r o ß e A usschläge u n d u m ge k e h rt. W e n n m a n also, wie es verschie dentlich v o rk o m m t,
2 66 G l ü c k a u f Nr . 19
von einer Lagers tätte etwas weiß — die Tiefe an einer Stelle o d er die ung e fä h r e Mächtigkeit — so kann inan aus d e r Ab- o d e r Zunahme d e r Kurvenhöhe richtige Schlüsse au f das V erh alten d e r L agerstätte ziehen.
E rw ä h n e n s w e r t ist fe r n e r fo l g e n d e r in einem u n s e r e r M ittelg ebirge v o rg en o m m en er Versuch. In dem aus G ra n it bestehenden G e b irg s z u g finden sich vereinzelt dunkle, schwere, basische G änge, die teilweise w egen ih r e r m in e ra logischen Zusam m ensetzung — sie schließen feinste P y r i t
kö rp e r ein — als Kunststein geb ro chen w erd en. In einem völlig von d e r V erw itteru ngsdecke überz ogenen G elä nde g a lt es, solche G än g e herauszufinden. Bei g eeig n eter E in stellung d e r Meßem pfindlichkeit un d A usg an g sw erte erg ab sich, daß d e r basische G a n g als stark es Max imum auftrat, wobei die höchste W i rk u n g das S alb and kennzeichnete.
Mitten ü b er dem G a n g selbst w aren die W e rte etwas g e rin g e r u n d gin gen nach d e r Ü berquerung des zweiten Salba ndes so f o r t w ie d e r auf den nie drigen D urc hschnitts
w e r t des G ranites zurück.
Von l i n s e n - u n d n e s t e r a r t i g e n V o r k o m m e n sei nur ein Fall angeführt, der b esondere B eachtu ng verdient.
In ju n g e n te rtiären Sanden sind vielfach als konkretio näre Bildung kleine Q u arzitn ester entsta nden, welche die R oh
stoffquelle f ü r die Silika-Industrie bilden. Genetisch w erden diese N e ste r mit dem Vulkanismus zusam m engebracht, jedoch ist dies f ü r die M es su n g unw esentlich. W ichtig ist, daß in den Sanden e in g elag ert u n re g e l m ä ß i g g e fo r m t e K örper von Q uarzit a uftreten, die m ühsam d u rc h viele B ohru ngen ers t ge fu n d e n w erd en müssen u n d zusätzlich noch ein Abbohren wegen ih r e r G rö ß e n o r d n u n g erf o rd e rn . Kurz gesagt, das seither ige V erfah ren ist recht mühsam u n d kostspielig u n d könnte sich ü b e rh a u p t nicht halten, wenn nicht ge ra d e die se r Industriezw eig einen stark en Abn eh merkreis hätte. Die M essu ngen ergaben laut Begut
achtung des W erk es eine kla re A b g re n z u n g d ie ser N este r durch scharf abfalle nde Minima in den Geosk opkurv en.
300
e f c t volle Vererzung
E 5 3 m ittl. //
r r ~ n geringe u
r ~ l keine //
B S S abgeöautes Erz
Abb. 8. Schnitt durch eine häm a titfü h r e n d e V e rw e r fu n g in C um berla nd.
Lager- un d stockartige V orko m m en .
E rgebnislo s w a r n a tu rg e m ä ß die in einem Falle v e r
suchte A n w e n d u n g des G eoskops bei einem ganz g e r i n g pro zentig en V erw itt erungserz, das kaum m e hr den Namen M etallagerstätte verd iente u n d zudem von basischem mag- matischem M aterial u n te r la g e r t w ar, so daß d e r geringe M etallgehalt des L agers g e g e n ü b e r d e r stark en E in w irk u n g des Liegenden ü b e r h a u p t nic ht zur G eltung ko m m e n konnte.
W enn ich auch zugeben muß, daß mich d a s d a m a lig e E rg eb n is se lbst etwas enttäuschte, so kann ich heute, nach
dem ich einige Ja h r e d a u e rn d mit dem G e r ä t gearbeitet un d g efo r sch t hab e, sagen, daß dieses negative Erg eb nis abso lut richtig war. Wenn nämlich diese geringsten Spuren ei ner E rza n re ic h e ru n g bereits starke Reaktionen gezeigt hätten, d ann w ü r d e das G e r ä t in d e r T a t nichts taugen, denn dann w ü rd e je d e r kleinste F r e m d k ö r p e r bereits L agerstätten, G änge o d e r g a r Stö rungen vortäuschen.
Wirklich b edeutende metallische L agerstätten ergeben je doch stärkste Maxima u nd erlauben auch eine genaue K a rtieru n g d e r flächenhaften V erb re itu ng, wie w ochen
la nge Arbeiten an den vers chiedensten Stellen erwiesen
haben. D er Bereich des stillgelegten B ergbaues — des Alten M annes — e r g i b t g anz kla re M inusw e rte. Abb. 8 zeigt z. B., wie sich das G eo sk o p ü b er m ächtigen meta
somatischen R oteisensteinlagern v e rh alten hat. H ier ließen sich schon sehr viele Ein zelheiten h e ra u s le s e n : Beginnende V erta ubung, erneutes A nschwelle n des L agers u. a. m., wobei allerdings die H ö h e n la g e b e k a n n t ist. Im allgemeinen sind diese L ager in nerhalb desselb en V o rk o m m e n s ziemlich niveau beständig, so d aß die Schlüsse, w elc he also n u r auf die Eigenschaften des L agers selbst a n g e w e n d e t werden, richtig sein dürften.
Die spezifische A b g r e n z u n g von la ger- un d stock
artigen V o rk o m m e n n i c h t m e t a l l i s c h e r A r t gestaltet sich desh alb etwas leichter, weil die negativ en Ausschläge
— die Minima — sich aus den übrigen Kurvenniveaus beso nders g u t abheben.
B raa n ko h len a b g ren zu n g zu diluvialen Auswaschungszonen.
Es w a r für uns selbst anfangs unw ahrs cheinlich, daß es ü b e rh a u p t möglich w äre, ein B rau n k o h len flö z in größerer Tiefe abzugre nzen, u n d ich h a b e das fr eundliche Entgegen
kom m en der Ilse B ergbau AG. in d e r N ie derlausitz dankbar begrü ßt, auf ihren Feld ern das G e r ä t u n te r die sem Gesichts
p u n k t erp ro b en zu dürfen. D abei stellte sich bei genauestens ab g eb o h rten Feldern heraus, d aß der flö zfü h ren d e Bereich höhere W e rte auf den Instrum enten erg ab , wogegen die diluvialen A u s w as chungszonen R ü c k g ä n g e zeigten. So k onnte man g e ra d e an der G re n z e d e r A usw as ch u n g einen starken G eg e n sa tz von H och- u n d N ie d rig w e r te n beob
achten, und die d o r t ang e se tz te n V ersuche re g ten geradezu an, dieses P ro b le m d e r B egrenzungslin ie g e n a u e r zu über
arbeiten. In den Versuchen, die sich ü b e r eine Woche aus
dehnten, w u rd e n ü b er v erschiedenen Feldern Probe
messungen mit se h r g u te n u nd einleuchtenden Ergebnissen durc hgeführt, so d aß s p ä te r eine rich tige Geoskop-Unter- suchung mit zwei G e rä te n st a tt fa n d .
Über den W e r d e g a n g die se r V ersuche und die Er
gebnisse habe ich berei ts an a n d e re r Stelle b e r i c h te t1. Wenn man ein Bohrprofil im d o rtig en Bereich u n d die außer
ordentlich vielseitige W e c h s e l la g e r u n g d e r Sedimente des D eckgebirges betra chte t, erschein t die eindeuti ge Reaktion eines einzigen Sedim ente s — nämlich d e r Braunkohle — als unv ors tellb ar. T ro t z d e m hat auch hie r das Geoskop- Verfahren nicht enttäuscht. Bei g e sc h ic k te r Empfindlich- keitseinstellung und W a h l der A u s g a n g s w e r te ließ sich, wie Abb. 9 zeigt, ein fl äch en h after Bereich mit hohen Kurven
w erten von einem so lch en mit N ie d rig stw e rte n trennen.
In der Skizze sieht man o ben die Kurven mit hohen Werten, w ährend in dem unte ren Teil die M in u sk u rv en beginnen.
Diesen Ausschnitt h abe ich d esh alb gew äh lt, weil man in der Mitte g u t e rk e n n e n kann, d aß s o g a r flußähnliche Aus
biegungen auftre ten, wie die zwei k u rz e n Ergänzungs
profile beweisen. D e ra rt ig e u n r e g e l m ä ß i g e Formen sind dort nicht selten und berei ts g e n ü g e n d bewiesen.
A bgre nzung diluvialer Ausw aschungszonen in d e r mitteldeutschen Braunkohle durc h das O eo sk o p v e rfa h re n , Braunkohle 38 (1939) S. 715.
11. Ma i 19 40 G l ü c k a u f 267
Einen a n d eren Braunkohlenfall will ich hie r noch e r wähnen, bei dem es galt, ein B raunkohlenflö z, das von einem auf g e d r u n g e n e n Salz stock in zw ei Teile zerlegt w urde, von die sem Salzbereich g e n a u zu trennen. H ie r w a r der Fall w ie d e r u m g e k e h r t : D e r S a lz k ö rp er ist noch stä rk e r negativ elektrisch, so d aß sich hie r das Flöz als positiver W e r t abhebt. Man sieht also, d aß es für keine G e o s k o p - u n te rsu c h u n g feste N o r m e n g ib t u n d d aß es den E r f ah r u n g en u nd dem g e l ä n d e k u n d ig e n V erständnis des G eolo gen Vorbehalten ist, in je d em Fall — in g u te r Z u sam m en arb eit mit dem T e c h n i k e r — die richtigen W e rt e im G e rä t anzusetzen, um all das voll zur E n tf a lt u n g zu bringen, w as das G e o s k o p zu leisten v e rm a g . Ü ber den Fall d er B raunkohlen-S alz-Begrenzung w ird W e i n h o l z in H elm ste dt noch einen b es o n d e r e n Bericht bringen, zumal in diesem U n te rs u c h u n g sb e re ic h se h r schöne A b r u ts c h u n g s ersch einungen au fg e tre te n sind u nd man das w ie d e rh o lte V ersetzen d e r E rd sp alten — ähnlich wie in der T e k t o n i k üb e rh a u p t — g u t verfo lg t hat.
S a lz sto c k b e g re n zu n g zu m N achbargestein.
Wie oben erw äh n t, ü b t g e r a d e das Salz w esentlic h s t ä rk e r als a ndere Stoffe eine negativ e E in w ir k u n g auf das G eosk op aus. Die G ren ze von Salz zu Nichtsalz ist meist sehr scharf, un d die A usschläge g e h e n so fo rt tief in den M inusbereich hinein. Abb. 10 veranschaulicht etwas schem atisiert eine M essu ng, die ü b e r diesem Salzdom d u rc h g e f ü h rt w u rd e , weil g e r a d e hier alle nötigen U n t e r lagen v o rh a n d e n w aren. B oh ru n g en in g e n ü g e n d e r Zahl e r gaben die T iefen des Stockes, un d es w a re n a u sreich en d e andere M essungen v o rh an d en , so d aß die geologische Karte in den E r l ä u te r u n g e n die sen Stock als b e so n d e r s g u t e rf o rs c h t kennzeichnet. Das Salz b e g i n n t bei 100 m mit einem d a rü b e r lie g e n d e n , etwa 10 m m ächtigen G ipshut.
Über dem Salz ist also ein sta rk e r Min usb ere ich (Geoskop- kurv e u n d g eologischer Schnitt sin d nic ht im gleichen M aßs tab gezei ch net), w ä h r e n d das Niveau auf d e r linken Seite d e r Kurve a n n ä h e rn d die gleiche H öhe beibehält. Das Niveau ü b e r den steilste henden tr iassisc hen Schichten ist stark zerstückelt, wobei die Form ations- bzw. G este ins
gre nze an den vers chiedenen Schichtköpfen hohe, spitze R eaktionen aufweist.
'onri\ Geoskop-Kurve
ioo
\ A Fo
;300 1000m
la/ibergwerk
<ethvigsburg
dem V erfahren die meisten G e g n e r eingebracht hat. Ich h atte mit meinen M itarb eitern G ele genheit, an einer g u t geeignete n g ro ß e n E r d ö l la g e r s tä t te 3 M onate la n g alle feinsten Ein w ir kungen u n d U nte rschie de bei E r d ö l m essungen zu studieren , u n d w ir haben uns e rs t nach la n g er P r ü f u n g auf den ab g e b o h rte n F e ld e rn entschlossen, eine kennzeichnende Ölreak tio n anzunehmen.
Zum E r d ö l seien n u r einige Zahle n g e n a n n t : Die von m ir unte rsuchten E r d ö l l a g e r befan d en sich in Tiefen zwischen 1100 bis etwa 1400 m u n d w a re n durc h Boh
rungen in ih r e r U m g re n z u n g au sreic hend bekannt. Über den L agerstätten se lbst tr a te n g anz stark e M inim aw erte auf, die bei dem Aktiklinalbau d e r Schichten in d e r Regel beiderseits noch einen randlichen Salzwasserb ereich a u f
wiesen, d e r w ieder positiv wirkte. Nach die sem W a s s e r bereich erfo lg te w ie d e r ein Rückgang d e r Ausschläge a u f den noch nie drig eren D urchschnittsw ert d e r üb rigen Gesteine.
Abb. 10. S alz d o m -U n te r su c h u n g bei W o l f e n b ü t t e l 1.
Eine a ndere S a lz u n te rs u c h u n g im R a h m e n eines Bau
vorh ab en s bra c h te die gle ichen E rfa h r u n g e n der M in u s
reaktio n. B e m e r k e n s w e r t ist, d aß man im R ah m en einer te kto nis chen U n te r s u c h u n g durc h die plötzlich innerh alb einer K arb o n z o n e a u ftre te n d e Zechstein scholle (an einen G ra b e n g eb u n d en ) u n a n g e n e h m ü b e r r a s c h t w ar, als das G e r ä t ü b e r dem Zechsteinbereich sc h e in b a r nic ht m e h r richtig arbeitete, w ä h r e n d es sich nur u m die negative Salz
reaktio n han del te. D er I r rtu m h a t sich schnell a u fg e k lä rt, je d o ch ist es immer hin lehrreich zu sehen, mit welchen g r o ß e n elektrischen U nters ch ied en man in d e r Praxis rechnen muß.
B esonders schwierig, aber um so d a n k b a r e r , ist die A u f
gabe d e r E r d ö l u n t e r s u c h u n g m it dem G eoskop. Es sei gleich v o r w e g bem erk t, d aß g e r a d e die se s P ro b le m
1 Sehichtenschnitt nach d e r Geolo gischen Karte von Preu ß en und b enachbarten deutschen L ä ndern, Blatt W olfenbüttel.
Abb. 11. E r d ö l u n te rs u c h u n g mit dem Geoskop.
Die in Abb. 11 w iedergegebene n V erhältnisse sollen etw as schematisiert eine Ö lu nte rsuchung erk läre n. O b en ist über das geo logische Profil eine G e o s k o p k u r v e gelegt, um in einer Skizze alle vorh a n d e n e n M öglic hkeite n zu k e n n zeichnen. Z unächst sieht man die beiden g r ö ß e r e n S tö r u n g s spitzen, welche die L agerungsverhältnisse klären. W eite rhin e rkennt man, daß in nerhalb der positiven W e rt e mindestens zwei vers ch ieden e Niveaus auftre ten, und zw a r ist die durchschnittliche H ö h e ü b er dem Kalk etw as h ö h e r als über den sandigen Lagen (auf der linken Seite der Skizze).
Die in den negativ en Bereich hine in re ichenden Kurven kennzeichnen das Erdöl, und zw ar das la g e ra rtig e se d i
m e ntä re Öl durc h ein flächenhaftes, im Minim umbere ic h liegendes Niveau. Links sieht man eine Stö ru n g , welche Erd öl führ t. Diese E rd ö l fü h ru n g bew irkt, daß man eine u m g e k e h rte , also negative S tö rungsspitz e b e k o m m t. Zu dieser D ars tellung sei b e m e rk t, d aß sie schem atisiert v o r g e k o m m e n e Fälle veranschaulichen will, ln der N a tu r liegt z. B. meist das spezifisch sch w e re re Kluftöl in g rö ß e r e n Teufe n, w ä h re n d das spezifisch le ichtere Schichtöl nicht so nahe bei Kluftöl Auftritt.
Nach diesen kurzen A u sfü h ru n g e n ü b e r die bisherigen M essungen u n d die dab ei g ew onnenen E r f a h r u n g e n e r ü b r i g t es sich eigentlich, nochm als einen H in w eis auf die B edeutu ng des V erfah ren s zu geben. Die hie r n u r stich
w o r ta r ti g behandelte n T ats achen sind f ü r k o m m ende B e rg bau fo rsch u n g en d e r a r t w esentlich, daß man zur Zeit noch nicht ein u n g e fä h r e s Endziel d e r L eis tu ngsfähig keit des G eo sk o p v e rfa h r e n s zu erkennen verm ag. Selb st die, welche nun schon einige Jah re das G e r ä t kennen, w e rd e n im m er w ie d e r aufs neue von seiner vielseitigen B e w ä h r u n g ü b e r rascht. Es w ä re zu h o ffen, daß sich auch die heute noch abseits stehenden Fachkreise ernstlich mit die sem P roblem befassen.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
U n te r Verzicht a u f alle physikalisc h-theore tischen F r a g e n 1 w e rd e n B auart u n d A rb eitsw eise sowie die seit
herige geologisch-bergbauliche A n w e n d u n g des Geosk op-
i~Ein Bericht, d e r nach dem heutigen Sta nd d e r Physik alle die U m stände behandeln w ird , die das G eo sk o p beeinflussen, soll in Kürze e r scheinen.
2G8 G l ü c k a u f
V erfahre ns (Stan d etwa Ende 1939) behandelt, wobei sich die ganz ve rs chie denartig en U n ters u ch u n g sfälle in zwei H a u p tg ru p p e n — tektonische U nte rs uchungen u nd spezi
fische Stoff- bzw. Lagerstätten ab g ren zu n g en — zusam m en
fa sse n ließen.
In nerhalb d e r ersten H a u p tg r u p p e konnten als E r gebnisse behandelt w e rd e n :
1. F e s tle g u n g von S tö rungen in nerh alb des unbedeckten Karb ons; 2. F e stle g u n g von Stö rungen in nerhalb des K ar
bons tr otz sehr mächtiger T e rtiä rü b e r d e c k u n g (bis über 500 m ) ; 3. Feststellu n g von Stö rungen im Ste inkohle n
gebirge u n te r erheblicher Buntsandste inüberdeckung (300 bis 400 m ) ; 4. A ngabe von S tö rungszügen im Ste inkohle n
gebirge un te r stärk ster K reid eüberdeckung (M ächtigkeit der Decke im Höch stfall etwa 800 m ) ; 5. Bestimm ung von Stö rungen innerh alb d e r rheinischen Braunkohle (T ief
baukohle) trotz erheblicher Ü berd eckung; 6. F e s tle g u n g von Stö rungen f ü r bautechnische Zwecke ( B e t r a g t der Schw ankung in nerhalb d e r 5-m-Grenze) nach Streichen un d E in fallen; dabei auch Nachweis alter Stollen. Bei allen vo rs te hend genannten Fällen ist es gelu n g en , die Stö rungen nicht nur nach ih r e r Lage, sondern auch nach ihrer Streich- u n d E in f a llric h tu n g g e n a u e s t e n s zu be
stimmen. S o g a r d e r u n g e f ä h r e G r a d des Einfallwinkels lä ßt sich meist angeben. Z u r B e stim m u n g d e r Streich
richtu ng sind a llerd in g s m e h re re pa ra lle le K urven not
wendig. Die A n w e n d u n g des G e o sk o p s zum Nachweis ge
eignete r E rd u n g s s te l le n f ü r Blitz ableiter (Stromleitungen u. a. m.) w ir d angeregt.
In nerhalb d e r H a u p t g r u p p e d e r spezifischen Messungen konnten als E rg eb n isse m itgeteilt w e r d e n :
7. U n te rs u c h u n g von g a n g a r t i g e n V ork o m m en metalli
scher und nicht m e ta llischer A rt u n d B estim m ung der Streich- u n d E in f a ll r ic h t u n g sow ie d e r ungefähren Mächtig keit; 8. B estim m ung von linsen- u n d nesterartiven V ork om m en; 9. B estim m ung von la ger- u n d stockartigen V orkom men beider S to f f g r u p p e n in den verschiedensten A u sb ild u n g sarten ; 10. B e g re n z u n g diluvia ler Aus
w as chungsrinnen in d e r B rau n k o h le; a n d e r e spezifische B ra u n k o h le n a b g re n z u n g e n ; 11. B e stim m u n g d e r Ausdeh
nung von Salz stöcken; 12. Völlige Ü bere in stim m ung von E rd ö lu n te rs u c h u n g e n , auch bei ti e fe r lieg en den Vor
kommen, mit den vorh an d en en B o h ru n te rla g e n .
Sämtliche a n g e fü h r te n Beispiele sind d e r Praxis ent
nommen. Je nach Lage d e r je w eili gen geologischen Ver
hältnisse ä n d e rn sich auch die E rgebnisse.
V orzüge und Nachteile des Ziehens d er Gefrierrohre.
Von Dr.-Ing. G. M a r b a c h , G elsenkirc hen.
Schon seit den Anfängen des G efriers chacht-A bte uf- vcrfahrens hat man G efrierro h re gezogen, um eine W i e d e r v erw en d u n g der Eisenro hre zu erm öglichen und gle ichzeitm eine S e n k u n g der A bte ufk oste n herbeizuführen. Das Fiir und W id er dieser M aßnahm e ist bereits m ehrfach e r ö r te r t word en , da die Meinungen durc haus geteilt w are n. Es ist nicht verwunderlich, daß heute w ie d e ru m ein M e i n u n g s austausch darü b e r entsteht, da mit zun eh m en d en G e fri e r
teufen die Kostenersparnis und dam it die w irtschaftliche Seite an Bedeutu ng gew innt, ferner in der heutig en Zeit des g esteig erte n Eisenverbrauches vom S tan d p u n k t d e r Eisen
ei sp ainis aus die F ra ge b e m e rk e n s w e rt und w ic htig ist Es ist also berechtigt, wenn man das T h e m a »Ziehen der G efrierrohre « erneut einer eingehenden B etrachtu ng u n te r
zieht, um es dann, vielleicht endgültig, abtun zu können Zu diesem Zweck habe ich die E rfahrungen aus der V er
gangenheit, soweit sie mir zugänglich w aren, w eitgehend m .therangezogen und verw ertet. Ferner sind un se r e K en n t
nisse über die G efriervorgänge, die g e ra d e durc h die E rfahrungen im letzten J a h r z e h n t eine außerordentlic he Bereicherung erfahren haben, in en tsp rech en d er Weise be rü cksic htig t word en.
U m Afißverständnissen, denen man oft b e g e g n e t v o r zubeugen, erscheint es an gebra cht, zunächst die Be
zeich nung »Gefrierrohre« n ä h e r zu erläutern, w obei ich mir d a rü b e r klar bin, daß ich dem Fachm ann bereits b ekannte la ts a c h e n bringe. Immerhin dü rf te schon der Voll
ständigkeit hal ber ein kurzes Eingehen auf den Begriff
»Ge n e rr o h re « am Platze sein. Bei einem G efriers chacht w ird bekanntlich die Kaltelauge in einem miteinander verb undenen Rohrsystem , das um den zu gefrie renden Jeb irg sk ern herum bis zu der erforderlichen Gefrierteufe a b g e b o h r t w orden ist, in U mlauf gebracht. Das einzelne R ohr dieses Rohrsystem s besteht aus dem äu ßere n, durch einen Boden unten verschlossenen Rohr, dem eigentlichen G e f n e r r o h r , in das das sogenannte F a ll ro h r e ingehängt ist , Kaltelauge w ird in dem inneren Fallro hr bis zum Boden des Gefriei roh res geleitet und steigt dann in dem ri n g form ,gen oder, kla rer ausgedrückt, z y l i n d e r r i n g f ö r n X Z wischenra um zwischen der äußere n Fallrohrw and und der inneren G efne,-ro hrw and empor, wobei die Kälte du rch die
S Ä ^ hmdUrCh ^ C'aS UmgCbende
Die inne ren F a l l r o h r e 1 sind nach b e e n d e t e m Gefrier
schachtabte ufen bis her stets g e z o g e n w o r d e n , was ohne jeden Nachteil für den G efrie rsc h a c h t möglich ist. Wenn also n achstehend in eine E r ö r t e r u n g ü b e r das Ziehen der G efrierro h re ein g etreten wird, so k a n n es sich nur um die ä ußeren Rohre, die eigentlichen G e f r i e r r o h r e handeln.
Z un äch st sei k u rz auf die E r f a h r u n g e n eingegangen, die mit die se r M a ß n a h m e in d e r V e r g a n g e n h e it gemacht w ord en sind.
D a s Z i e h e n d e r G e f r i e r r o h r e in d e r V e r g a n g e n h e i t . Die Fra ge, in wieviel Fällen f r ü h e r G efrierrohre ge
zogen w o rd e n sind, läßt sich nicht ers c h ö p fe n d beantworten.
In n euerer Z eit sind nach dem im J a h r e 1925 erfolgten Z u sam m en b ru ch des Schachtes F ran z H anie l 2, der unbe
stritten und n a c h g e w ie s e n e r m a ß e n in ursächlichem Zu
s a m m e n h a n g mit dem Zie hen zw eier G efrierro h re ge
standen hat, kei ne G e f r i e r r o h r e nachträ glich, d . h . nach d e m A u f t a u e n , m e h r g e z o g e n w o rd e n . Hie rb ei sollen Falle Ausscheiden, bei denen m an G e f r i e r r o h r e während des A b b o h re n s aus irg en d w elch en G r ü n d e n (Rohrab- w eichungen) aus g e ri n g e n T e u fe n g e z o g e n und neu ab
ge b o h rt: hat. Diese Fälle k o m m e n zw a r häufig vor, stehen aber mit dem hier e r ö r te rt e n T h e m a nicht unmittelbar in i^ ST m7 ,a n g ' da Sie Slch auf g erin? e T e u fe n beschränken
c as il ien un te r dem Schutz e d e r G e f r i e r m a u e r erfolgt.
n L p 11« !edi£ lich w e £ en d e r dabei g e m a c h te n tech- chen E rfa h r u n g e n h e r a n g e z o g e n w e rd e n , sow eit sie dazu g eeig n et sind.
Die Schächte, von denen b e k a n n t ist, ob die Gefrier- io n i e g e z o g e n o d e r s t e c k e n g e b li e b e n sind, sollen hier mit den tnr die je weilig g e tro ffe n e E n ts c h e id u n g maßgeblichen G rü n d en a u fg e z a h l t w erden. B e m erk en sw ert ist, daß die angeführte n Fälle d e r älte re n V e rg a n g e n h e it angehören, o. n. mehr als ein J a h r z e h n t zurü cklie gen. Bei Schacht H ansa 3 d e r C onsolidie rte n A lk a liw e rk e in E m pelde bei
H annover hat man die G e f r i e r r o h r e von 90 bis 180 m Teufe steckenlassen, um nach D u rc h b o h re n d e r Böden durch Lmpressen von Zem en t, d e r im R in g ra u m h in t e r den t j e t r i e r r o h r e n ho ch stieg, eine Z ir k u la tio n des Wassers zwischen dem bis 126 m T e u fe a n s t e h e n d e n klü ftigen Gips
R o H „ l a UrCl' ? 3S ’ F a l l r ° hr,< f ä l l t d i e G e f r i e r l a u g e u n m i t t e l b a r b i s a u f d e n n d e s u n t e n v er s c h l o s s e n e n Ge f r i er r o hr e s , d ahe r d e r N a m e .
