Ergebnisse des Forschungsprojektes DESMEX-REAL Oberharz

Einleitung

Zum Ende des BMBF-Projektes DESMEX-REAL wollen wir noch einmal die Idee von DESMEX vorstellen, die semiairborne Elektromagnetik (sAEM) Methode erläutern und die wichtigsten Ergebnisse aus dem Oberharz zeigen.

Steuer, A.: Einführung ins Projekt DESMEX-REAL und sAEM-Methode

In den letzten Jahrzehnten hat sich im Rahmen von Rohstoffexplorationsprogrammen ein deutlicher Bedarf an größeren Erkundungstiefen herausgebildet. Oberflächennahe Mineralvorkommen sind zwar gut kartiert, sie reichen aber nicht aus, um den weltweit wachsenden Bedarf zu decken. In den letzten Jahren haben die Entwicklungen im Bereich der geophysikalischen Hard- und Software ein Niveau erreicht, das die erfolgreiche Entwicklung eines fortschrittlichen Ansatzes für die Rohstoffexploration mit elektromagnetischen Methoden verspricht.

Ein Konsortium, bestehend aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen, hat die DESMEX-Projekte in drei Förderphasen (Deep Electromagnetic Sounding for Mineral Exploration, DESMEX, DESMEX-II, DESMEX-REAL) ins Leben gerufen. DESMEX zielt darauf ab, neue Technologien und geophysikalische Systeme für die geologische Untergrunderkundung bereitzustellen, die boden- und luftgestützte geophysikalische Instrumente für eine schnelle, effiziente und tiefe Erkundung bis in 1000 m Tiefe kombinieren.

Im Projekt DESMEX-REAL stand der Oberharz im Fokus. In drei groß angelegten sAEM-Messkampagnen wurde ein Gebiet von mehr als 200 km² beflogen und aus den Messdaten mittels neu entwickelter Inversionstechniken ein regionales 3D-Leitfähigkeitsmodell berechnet.

Die im Oberharz erlangten Erkenntnisse bilden eine gute Grundlage für zukünftige geologische, mineralogische und bergbauliche Studien und bieten das Potenzial für die Identifizierung neuer Lagerstätten.

Nazari, S., Rochlitz, R., Günther, T.: Large-scale 3D inversion of sAEM data for mineral exploration in the Harz Mountains, Germany

We applied large-scale 3D inversion strategies to obtain an integrated subsurface resistivity model of the Western Harz mountains based on sAEM data covered in a region of more than 100 km². To handle the inversion of all data, we developed a workflow that begins with creating a high-resolution mesh covering the complete region including all flight areas. By clustering groups of neighboring flight areas, we performed inversion runs of these combined data sets first on local meshes. Due to computational limitations, it was not possible to combine more than three or four patches in single inversion runs. Afterwards, we interpolated the results from the clustered data set inversions into the regional mesh to obtain a complete resistivity model of the subsurface. We were able to resolve complex three-dimensional resistivity features, at depths up to 1 km. The final regional resistivity model implies correlations with known geological structures and mineral vein networks and revealed conductive anomalies relevant for further interpretation.

Auszug des 3D-Leitfähigkeitsmodells bei Lautenthal Quelle: BGR

Conductive zones that align with known faults and mineral veins, suggest potential extensions of mineralization at greater depths and offer the potential for identifying new mineral targets.

Walther, Ch., Sattler, S. & Schöner, R.: Erstellung eines geologischen 3D-Modells für den nordwestlichen Oberharz

Alle verfügbaren Informationen wurden qualitätsgeprüft und in einem GIS-Projekt zusammengeführt. Die 3D-Modellierung erfolgte mit Emerson SKUA-GOCAD™ (jetzt AspenTech). Grundlage für die Störungsmodellierung waren die Geologische Karte 1 : 200 000, die Gangkarte des Oberharzes und strukturgeologische Messungen. Die geologischen Horizonte wurden unter Verwendung von Bohrlochdaten, Ausbisslinien der geologischen Karte und Profilschnitten erstellt. An vielen Stellen ist das Modell durch die Kombination aus komplexem geologischen Strukturbau und wenigen Stützpunkten stark unterbestimmt.

Modellierte Störungen im Projektgebiet Oberharz Quelle: BGR

Die Integration des 3D-Leitfähigkeitsmodells in das geologische 3D-Modell zeigt gewisse Zusammenhänge zwischen Anomalien und Störungszonen, jedoch sind viele Anomalien nicht ohne weiteres mit dem Strukturbau erklärbar und bedürfen weiterer Forschung.

Graupner, T., Jacques, G., Gäbler, H.-E., Goldmann, S., Meima, J., Nikonow, W.: Spurenelementanreicherung im Wissenbacher Schiefer der Bohrung Bullars (Oberharz): Geochemie, Mineralchemie und Isotopendaten

Bohrkerne aus Tiefbohrungen stellen eine wichtige Informationsquelle zur Erstellung geologischer 3D-Modelle und Interpretation geophysikalischer Daten hinsichtlich von Rohstoffpotenzialen dar. Im Projektzeitraum wurden am Beispiel der Altbohrung Bullars bei Lautenthal vorhandene Altdaten aus den 1980er Jahren um moderne Daten zu Spurenelementen, Mineralchemie und Isotopengeochemie ergänzt. Weiterhin wurden 2D-Scanner (µEDXRF, LIBS) zur Gesteinscharakterisierung getestet.

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