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Pöyry Austria GmbH
Kranichberggasse 4
1120 Wien
119000722-001
30.03.2020
TECHNISCHER BERICHT
Geophysikalische Untersuchungen zur Erkundung der
Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge in Bezug
auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten
Vita-Min TP 2.3.1.5
Auftraggeber
OELSNITZ/ERZGEBIRGE
RATHAUSPLATZ 1
D-09376 OELSNITZ/ERZGEBIRGE

PÖYRY AUSTRIA GMBH
Betr. 119000722-001
Datum 30.03.2020
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Kontrollblatt
Kunde
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge
Rathausplatz 1
D-09376 Oelsnitz/Erzgebirge
Titel
Technischer Bericht
Projekt
Geophysikalische Untersuchungen zur Erkundung der
Störungssituation im Gebiet der Stadt
Oelsnitz/Erzgebirge in Bezug auf deren Verlauf und
möglichen Einfluss auf die Grundwasserdynamik zur
Eruierung von Bohrlochansatzpunkten
Vita-Min TP 2.3.1.5
Phase
Projekt Nr.
119000722-001
Klassifikation
Plan/Reg./Serien Nr.
Dateiname
RP_119000722_Oelsnitz_200129.doc
Ablageort
System
Microsoft Word 11.0
Verteiler extern
AG
Verteiler intern
Beiträge
Verantwortliche Geschäftseinheit
GeoServices
Revisionen
Original
Datum
29.01.2020
Verfasser/Position/Unterschrift
Chwatal, Sen. Geophysiker
Kontrolldatum
30.03.2020
Überprüft von/Position/Unterschrift
Kostial, Projektleiter
A
Datum
Verfasser/Position/Unterschrift
Kontrolldatum
Überprüft von/Position/Unterschrift
Änderung bei letzter Revision

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PÖYRY AUSTRIA GMBH
Betr. 119000722-001
Datum 30.03.2020
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Vorwort
Pöyry Austria GmbH wurde von der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge mit geophysikalischen
Erkundungen zur Untersuchung der Störungssituation im Bereich der Ortslagen
Oelsnitz und Gersdorf im Hegebachtal im März 2019 beauftragt.
Dieser Bericht präsentiert die Ergebnisse der geophysikalischen Untersuchungen nach
dem derzeitigen Kenntnisstand.
Kontakt
Pöyry Austria GmbH
Kranichberggasse 4
A 1120 WIEN
Österreich
Tel +43 676 83878-0
Fax +43 676 83878-319
Email: infra.at@poyry.com
i.A. Mag. Kostial Dieter
i.A. Dr. Werner Chwatal
Projektleiter
Sen. Geophysiker

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Inhalt
1
VERANLASSUNG UND ZIELSTELLUNG ................................................................ 4
2
VERWENDETE UNTERLAGEN ................................................................................. 5
3
GEOLOGIE ................................................................................................................... 5
4
MESSPROGRAMM ...................................................................................................... 7
4.1
Seismik ............................................................................................................................ 7
4.2
Geoelektrik ...................................................................................................................... 8
5
AUSWERTUNG ............................................................................................................ 9
5.1
Seismik ............................................................................................................................ 9
5.2
Geoelektrik .................................................................................................................... 11
5.3
Ergebnisdarstellung und Interpretationskriterien............................................................. 12
6
ERGEBNISSE .............................................................................................................. 13
6.1
Seismikprofil SP01/19.................................................................................................... 13
6.2
Seismikprofil SP02/19.................................................................................................... 14
6.3
Seismikprofil SP03/19.................................................................................................... 15
6.4
Seismikprofil SP04/19.................................................................................................... 17
6.5
Geoelektrikprofil ERT01/19 ........................................................................................... 18
6.6
Geoelektrikprofil ERT02/19 ........................................................................................... 18
6.7
Geoelektrikprofil ERT04/19 ........................................................................................... 19
6.8
Geoelektrikprofil ERT05/19 ........................................................................................... 20
6.9
Geoelektrikprofil ERT06/19 ........................................................................................... 20
6.10
Geoelektrikprofil ERT07/19 ........................................................................................... 21
6.11
Geoelektrikprofil ERT08/19 ........................................................................................... 21
6.12
Geoelektrikprofil ERT09/19 ........................................................................................... 21
7
ZUSAMMENFASSUNG .............................................................................................. 23
ANHANG A
GRUNDLAGEN DER SEISMISCHEN VERFAHREN ................................. 27
ANHANG B
GRUNDLAGEN DER GEOELEKTRISCHEN VERFAHREN .................... 30
Beilagen
Pläne
119000722.001-01
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, Geophysikalische Untersuchungen zur
Erkundung der Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge
in Bezug auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten,
Lageplan und Störungskarte
119000722.001-02
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, Geophysikalische Untersuchungen zur
Erkundung der Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge

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in Bezug auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten,
Ergebnisdokumentation, Profilschnitte Seismik SP01/19 und Geoelektrik
ERT06/19
119000722.001-03
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, Geophysikalische Untersuchungen zur
Erkundung der Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge
in Bezug auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten,
Ergebnisdokumentation, Profilschnitte Seismik SP02/19 und Geoelektrik
ERT07/19
119000722.001-04
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, Geophysikalische Untersuchungen zur
Erkundung der Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge
in Bezug auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten,
Ergebnisdokumentation, Profilschnitte Seismik SP03/19 und Geoelektrik
ERT08/19
119000722.001-05
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, Geophysikalische Untersuchungen zur
Erkundung der Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge
in Bezug auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten,
Ergebnisdokumentation, Profilschnitte Seismik SP04/19 und Geoelektrik
ERT09/19
119000722.001-06
Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, Geophysikalische Untersuchungen zur
Erkundung der Störungssituation im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge
in Bezug auf deren Verlauf und möglichen Einfluss auf die
Grundwasserdynamik zur Eruierung von Bohrlochansatzpunkten,
Ergebnisdokumentation, Profilschnitte Geoelektrik ERT01/19, ERT02/19,
ERT04/19 und ERT05/19

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Verwendete Abkürzungen
ca.
zirka
CMP
Common mid point
COS
Common Offset Stack
DMT
Deutsche Montan Technologie
EAGE
European Association of Geoscientists and Engineers
ERT
Electrical resistivity tomography
EU
Europian Union
EWG III
Eigenname (seismisches Fallgewicht)
GIS
Geo-Informationssystem
GOCAD
Eigenname (3D-Interpretationssoftware)
GrWM
Grubenwassermessstelle
m.N.N
Meter über Normalnull
PYL
Oberkante Phyllit
SL
Schnittlänge
SP
seismisches Profil
SYSCAL
Eigenname (geoelektrisches Messgerät)
THF
Top Härtensdorfer-Formation
TOK
Top Oberkarbon
TPF
Top Planitz-Formation
TU
Technische Universität
Abbildungsverzeichnis:
Abbildung 1: Übersichtskarte vom Messgebiet (Quelle:Geoportal Sachsenatlas) ............................. 4
Abbildung 2: Tektonische Übersichtskarte (/3/) ............................................................................... 6
Abbildung 3: Lage der geophysikalischen Profile ............................................................................ 8
Abbildung 4: Vergleich der interpretierten Störungen mit den Störungskartierung aus /4/ .............. 25
Abbildung 5: Methodische Prinzipien der Seismik ......................................................................... 27
Abbildung 6: Geoelektrische Profilierung mit „Wenner“ Anordnung ............................................. 30
Abbildung 7: Anordnung der Ionen vor (links), während (mitte) und nach der elektrischen
Einspeisung (rechts) ...................................................................................................................... 31
Abbildung 8: Anordnung der Ionen und Phasenverschiebung φ für Sand (links), Ton (mitte) und
Pyrit (rechts) .................................................................................................................................. 31
Tabellenverzeichnis:
Tabelle 1: Aufnahmeparameter der seismischen Profile ................................................................... 7
Tabelle 2: Aufnahmeparameter der geoelektrischen Profile ............................................................. 8

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1
VERANLASSUNG UND ZIELSTELLUNG
Im
Rahmen
des
„Vita-Min“
EU
Projekts,
das
ein
länderübergreifendes
Kooperationsprogramm ist, sollen verschiedene Fragestellungen in mehreren
Kohlerevieren auf
deutscher
und
tschechischer
Seite
beantwortet
werden.
Federführend in diesem Projekt für das hier behandelte Lugau-Oelsnitzer
Steinkohlerevier ist das sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und
Geologie und die Stadtverwaltung Oelsnitz/Erzgebirge, die insgesamt sechs
Teilprojekte umsetzen. Das Teilprojekt 2.3.1.5 hat den Titel ,,Eruierung von
Bohrlochansatzpunkten im Gebiet der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge zur Überwachung der
Flutung, Steuerung der Flutung, und Soleförderung“. Der Grund für dieses Teilprojekt
ist,
dass
bisherige
Ergebnisse
in
den
zwei
vorhandenen
Tiefbohrungen
unterschiedliches Flutungsverhalten (/1/ und /7/) zeigen und damit eine Prognose des
Austretens des aufsteigenden Gruben- und Grundwassers an topographisch tiefer
gelegenen Bereichen sowie an so genannten Schwächezonen des ehemaligen
Steinkohlenreviers Lugau/Oelsnitz schwer durchzuführen ist. Tiefere Geländeniveaus
sind im gesamten Tal des Hegebachs vorhanden, welcher die Ortslagen
Oelsnitz/Erzgebirge und Gersdorf durchfließt. Schwächezonen sind neben einer
Vielzahl an alten Schächten vor allem die zahlreich im Untersuchungsgebiet
vorhandenen tektonischen Störungszonen. Die Lage der Störungszonen ist aus den
Dokumentationen der Untertagesituation bekannt, jedoch ist ihr Ausstreichen an der
Geländeoberfl äche oft nur entsprechend der bekannten Daten projiziert /3/.
Aus diesem Grund wurden im Bereich der Ortslagen Oelsnitz geophysikalische
(seismische und geoelektrische) Untersuchungen durchgeführt (
Abbildung 1
). Ziel
war die Lage, den Verlauf und das Einfallen wesentlicher Störungszonen detaillierter
zu erkunden, sowie ferner Hinweise zur Wasserführung und Wasserwegsamkeiten zu
erlangen und Vorschläge für Bohrlochansatzpunkte zu erarbeiten.
Abbildung 1: Übersichtskarte vom Messgebiet (Quelle:Geoportal Sachsenatlas)

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Der vorliegende Bericht präsentiert die Ergebnisse auf Basis der vorliegenden
Unterlagen und des derzeitigen Kenntnisstands.
2
VERWENDETE UNTERLAGEN
/1/ Ausschreibungsunterlagen der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge, 20.12.2018
/2/ Bericht:
Erarbeitung
inhaltlicher
Aspekte
für
ein
Rahmenkonzept
zu
„Bergbaunachfolgendes ehemaligen Steinkohlereviers Lugau-Oelsnitz/ Erzgebirge,
samt Kartenunterlagen, DMT-Leipzig, 16.02.2018
/3/ Abschlussbericht, Bergbaufolgen im ehemaligen Steinkohlenrevier Lugau/Oelsnitz
unter besonderer Berücksichtigung des Grubenwasseranstiegs, Landesamt für
Umwelt und Geologie, Oberbergamt, Staatliche Umweltbetriebsgesellschaft,
Regierungspräsidium Chemnitz, Umweltfachbereich, TU Bergakademie Freiberg,
Institut für Markscheidewesen und Geodäsie, 28.12.2007
/4/ Geologische Informationen in Form von GIS- und GOCAD Unterlagen,
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Referat 105,
Hydrogeologie, Stand April 2019
/5/ Geologie und Bergbaufolgen im Steinkohlerevier Lugau/Oelsnitz, Sächsisches
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Geoprofil 13, 2010
/6/ 3D-Modellierungen der strukturellen Entwicklung der Vorerzgebirgssenke im
Raum der Altbergbaugebiete Zwickau und Lugau/Oelsnitz, Diplom Geologe Henry
Steinborn, Dissertation, Universität Erfurt, 30.10.2008
/7/ Überwachung der langjährigen Grubenflutung im Steinkohlerevier Lugau/Oelsnitz,
Vortrag bei 1. Fachkonferenz „Vita-Min, Sächsisches Landesamt für Umwelt,
Landwirtschaft und Geologie, Dr. Jahns 20.03.2018
/8/ Three-dimensional focused seismic imaging for geothermal exploration in
crystalline rock near Schneeberg, Germany, Felix Hlousek, Olaf Hellwig and
Stefan Buske, Geophysical Prospecting, EAGE, 2015
/9/ Geologische Informationen der Zechenschächte, Sächsisches Landesamt für
Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, August 2019
3
GEOLOGIE
Allgemeine Geologie:
Die Geologie im Untersuchungsgebiet (/1/, /3/, /4/, /5/, /6/) ist
oberflächennah geprägt von quartären Ablagerungen, die meist aus fluviatilen
Sedimenten oder Schotterterrassen bestehen. Darunter befindet sich das Rotliegende,
das von oben nach unten aus der Leukersdorf-Formation, der Planitz-Formation und
der Härtensdorf-Formation aufgebaut ist. Die Leukersdorf-Formation besteht aus einer
Wechsellagerung von Sandsteinen und Schluffsteinen mit dünnen eingelagerten
Schichten von Tuffiten und schließt mit einem Basiskonglomerat ab. Innerhalb der
unteren
Leukersdorf-Formation
sind
auch
Schluff-
bis
Tonsteine
mit
Kohleeinlagerungen vorhanden. Die Planitz-Formation beginnt mit den Rochlitz-
Ignimbriten und besteht im Wesentlichen aus Tuffen mit Pechstein-, Schluffstein-,
Tonstein- und Sandsteineinlagerungen. Auch hier treten partiell Kohleeinlagerungen
auf. Die Härtensdorf-Formation bildet den untersten Teil des Rotliegenden und
beginnt mit einer dünnen Schicht aus Kalkstein über dem „Wildem Kohlegebirge“

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(Kohleeinlagerungen) und schließt mit einem grauen Basiskonglomerat ab. Unter dem
Rotliegenden liegt das Oberkarbon, das aus limnisch-fluviatilen Ablagerungen in
Flachwassermooren entstanden ist und daher aus Tonsteinen und mächtigen
Kohleflözen besteht. Schlussendlich kommt das Grundgebirge, das überwiegend aus
Phylliten aufgebaut ist.
Tektonik:
Im Untersuchungsgebiet gibt es fünf Hauptstörungen, die Helene-Hedwig-
Schacht-Verwerfung, die Plutoschacht-Verwerfung, die Lugauer-Verwerfung, die
Carl-Schacht-Verwerfung und die Härtensdorfer-Störung (
Abbildung 2)
. Bisherige
Erkenntnisse gehen davon aus, dass die Nordwesten-Südosten streichende
Plutoschacht-Verwerfung das Grubengebäude in Bezug auf die Grubenflutung in zwei
unterschiedliche reagierende Grubenteile unterteilt. Die ebenfalls Nordwest-Südost
streichende Lugauer-Verwerfung verläuft zu großen Teilen im Bereich des
Hegebachtales. Die Carl-Schacht-Verwerfung verlauft relativ dicht und/parallel zur
Lugauer-Verwerfung in östlicher Richtung. Im Westen tritt des Weiteren die zur
Plutoschacht-Verwerfung parallel verlaufende Helene-Hedwig-Schacht-Verwerfung
auf. Die Hartensdorfer-Störung quert diese Störungssysteme und streicht von
Nordosten nach Südwesten. Beschreibungen aus der aktiven Bergbauzeit deuten
darauf hin, dass vor allem diese erzgebirgisch streichenden gegenüber den herzynisch
streichenden Elementen eine höhere Wasserdurchlässigkeit besitzen (/1/). Ansonsten
kann davon ausgegangen werden, dass die Störungszonen größtenteils verlettet sind
und damit eine geringe Wasserdurchlässigkeit aufweisen. Erfahrungen aus einem
anderen Grubenrevier weisen jedoch darauf hin, dass die in tieferen Bereichen dichten
Störungen oberflächennah hydraulisch wirksam sein können.
Abbildung 2: Tektonische Übersichtskarte (/3/)

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Hydraulische Leitfähigkeit:
Von Relevanz für die Wasserdynamik/Flutung sind die
hydraulischen
Eigenschaften
der
meist
anstehenden
Rotliegendsedimente,
insbesondere die der größtenteils oberflächig anstehenden Schichten der Leukersdorf-
Formation.
Während
die
tiefer
gelegenen
Rotliegend-Formationen
Festgesteinscharakter haben, weisen die obersten 200 m der Leukersdorf-Formation
teilweise Lockergesteinscharakter und damit hohe Porosität auf. In diesem Horizont
ist die Lage von Grundwassernichtleitern, -geringleitern oder Grundwasserleitern von
großer Bedeutung.
Kohleflöze:
Im Messgebiet sind vier Hauptsohlen in den Höhen ~146 m.N.N, -210
m.N.N, -365 m.N.N und -444 m.N.N vorhanden. Deren Teufe nimmt generell von
Südosten nach Nordwesten zu.
4
MESSPROGRAMM
4.1
Seismik
Insgesamt wurden vier seismische Profile, zwei Südwest-Nordost gerichtete
Längsprofile und zwei Nord-Süd orientierte Querprofile ausgeführt.
Die seismischen Messungen wurden mit der digitalen Apparatur Summit Compact
und max. 168 aktiven Kanälen durchgeführt. Die Aufnahme erfolgte mit 30 Hz
Einzelgeophonen bei einem Geophonabstand von 8 m. Die Anregung der seismischen
Wellen erfolgte mittels des Fallgewichts EWG III mit einem nominellen Abstand von
16 m. Im Bereich der querenden Störungen wurde der Schlagabstand verringert, um
eine höhere Auflösung zu gewährleisten.
Ebenso wurden, wenn es die örtlichen Gegebenheiten zuließen, in regelmäßigen
Abständen vor Beginn bzw. nach Ende der ersten bzw. letzten Geophonanlage noch
Fernschüsse ausgeführt, um große Eindringtiefen bis zum ersten und letzten Geophon
des Profils zu garantieren.
Die Aufnahmeparameter der Profile sind in
Tabelle 1
zusammengefasst.
Tabelle 1: Aufnahmeparameter der seismischen Profile
Profil
Anzahl
Stationen
Geophon
abstand
[m]
Profil
länge
[m]
Schuss
abstand
[m]
Aufnahme
länge
[ms]
Sample
Intervall
[ms]
Spread
SP01/19
264
8
2104
16
3072
1,0
fix
SP02/19
400
8
3192
16
2048
1,0
fix
SP03/19
380
8
3032
16
2048
1,0
fix
SP04/19
336
8
2680
16
2048
1,0
fix
Gesamtlänge [m]
11008
Die Messungen von SP01/19,
SP02/19 und SP03/19 wurden zwischen 08.04. –
11.04.2019 und von SP04/19 zwischen 13.11. – 14.11.2019 durchgeführt. Die
endgültige Lage der Profile ist dem beiliegenden Lageplan (Plan 119000722-001-01)
und der Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. zu entnehmen.

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Abbildung 3: Lage der geophysikalischen Profile
4.2
Geoelektrik
Im Messgebiet wurden acht geoelektrische 2D-Profile durchgeführt. Die Lage der
geophysikalischen Messungen ist dem beiliegenden Lageplan (Plan 119000722-001-
01) und der Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. zu entnehmen. Das
Profil ERT03/19 wurde aufgrund der intensiven Bebauung ausgespart.
Die geoelektrische Aufnahme fand mit der Apparatur SYSCAL Pro Switch96 (IRIS
Instruments) mit einem Elektrodenabstand von 5 m statt. Die Messungen wurden
zwischen 20.05. – 24.05.2019 und am 13.11.2019 ausgeführt.
Die Aufnahmeparameter sind
Tabelle 1
zusammengefasst.
Tabelle 2: Aufnahmeparameter der geoelektrischen Profile
Profil
Anzahl
Stationen
Stations
abstand [m]
Profil
länge [m]
Mess-
geometrie
IP -
Messung
Auslage
ERT01/19
96
5
475
Dipol-Dipol
Ja
fixed
ERT02/19
192
5
955
Dipol-Dipol
Ja
fixed

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ERT04/19
139
5
690
Dipol-Dipol
Ja
fixed
ERT05/19
236
5
1175
Dipol-Dipol
Ja
fixed
ERT06/19
192
5
955
Dipol-Dipol
Ja
fixed
ERT07/19
168
5
835
Dipol-Dipol
Ja
fixed
ERT08/19
144
5
715
Dipol-Dipol
Ja
fixed
ERT09/19
322
5
1605
Dipol-Dipol
Ja
fixed
Gesamtlänge [m]
7405
5
AUSWERTUNG
5.1
Seismik
Die refraktions- und reflexionsseismische Auswertung wurde im Industriesystem
ProMAX® (Landmark Graphics Corp.) ausgeführt.
Die Berechnung der Refraktortiefen und seismischen Geschwindigkeiten erfolgt mit
der Delay-Zeit-Methode. Der erste Schritt der Auswertung ist die Zuordnung der
Ersteinsätze zu unterschiedlichen Refraktoren. Eine erste Analyse dieser Zuordnung
wird mit dem Common Offset Stack (COS - 1D-Laufzeitstapelung über die Distanz)
durchgeführt. Der Common Offset Stack (COS-Stack) gibt in der Regel Anzahl und
Geschwindigkeiten der vorhandenen Schichten in den Daten an. Unter Anwendung
dieser Information und der Information aus Laufzeitfeld und Einzelaufnahmen werden
danach die Laufzeiten verschiedenen Refraktoren zugeteilt. Aus allen Laufzeiten eines
Refraktors werden Geschwindigkeiten und „Delayzeiten“ durch mehrere Iterationen
mittels Gauß-Seidl-Algorithmus ermittelt. Die Kontrolle der Ergebnisse erfolgt durch
die Erstellung von Modellaufzeiten und durch reduzierte COS-Stacks der
verschiedenen Schichten. Bei der Erstellung von Modellaufzeiten geht man von einem
vorläufigen Schichtmodel aus und berechnet Laufzeiten, die in der Einzelaufnahme
eingeblendet werden können. Werden Unterschiede zwischen berechneten und
beobachteten Laufzeiten festgestellt, müssen Verbesserungen und Anpassungen des
Modells erfolgen. Beim COS-Stack handelt es sich um die Stapelung von seismischen
Spuren, die jeweils die gleiche Entfernung zum Schusspunkt haben. Die Reduktion für
jede Schicht des COS erfolgt mittels der der Schicht zugehöriger Modellaufzeit. Nach
der Reduktion sollten die Wellen der bearbeiteten Schicht eine horizontale Anordnung
im Seismogramm aufweisen. Wenn dies nicht der Fall ist, ist eine Verbesserung des
Modells nötig. Wenn das erstellte Modell mit den beobachteten Laufzeiten
bestmöglich
übereinstimmt,
werden
alle
Schichten
gemeinsam
einer
Tiefenkonvertierung unterzogen.
Das Ergebnis dieser Auswertung bilden 1-dimensionale Schichtmodelle, die
Aufschluss
über
die
vertikale
und
laterale
Verteilung
der
seismischen
Geschwindigkeiten geben. Ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit in den Schichten
vertikal nahezu konstant, wird diese Auswertung ein getreues Modell des
Untergrundes liefern.

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Ferner wurde eine Auswertung nach Prinzipien der Refraktionstomographie
vorgenommen. Diese wurde mit dem Programmpaket RayfractTM (Intelligent
Resources Inc.) durchgeführt.
Die verwendete Wavepath Eikonal Tomography umfasst im Allgemeinen folgende
vier Schritte, die mehrfach durchlaufen werden müssen.
-
Berechnung oder Vorgabe eines angenäherten Startmodells.
-
Ermittlung der Fresnelschen Wellen-Pfade im aktuellen Geschwindigkeits-Tiefen-
Modell
-
Berechnung der theoretischen Laufzeit zwischen Schuss – und Geophon für den
jeweils ermittelten Strahlenverlauf
-
Ermittlung der Laufzeitdifferenz zwischen theoretischem und gemessenem Wert
für das jeweilige Schuss-Geophon-Paar, sowie
-
Modifikation des Geschwindigkeits-Tiefenmodells anhand der festgestellten
Laufzeitdifferenzen durch Anpassung der Geschwindigkeitsdaten
derjenigen
Zellen, die vom Strahl durchlaufen wurden.
Das
Ergebnis
dieser
Auswertung
ist
die
2-dimensionale
Verteilung
der
Ausbreitungsgeschwindigkeit im Untergrund. Geschwindigkeiten sind nicht innerhalb
einer Schicht vertikal konstant, sondern können vertikal und lateral variieren, und so
nicht nur eine Veränderung mit der Tiefe, sondern auch horizontale Veränderungen
anzeigen.
Ob eine bestimmte geologische Situation besser durch das refraktionsseismische oder
das tomografische Modell beschrieben werden kann, hängt vom Kontrast der
Geschwindigkeiten ab. Übergänge von Lockergestein in Festgestein können
üblicherweise mit refraktionsseismischen Modellen hinreichend genau bestimmt
werden, da der Geschwindigkeitskontrast zwischen beiden Gesteinen groß ist. Weist
jedoch das Festgestein eine ausgeprägte Verwitterungszone auf, oder treten
inhomogen
verteilt
Störungsbereiche
auf,
die
zu
einer
Verringerung
der
Geschwindigkeit führen, kann dies durch tomografische Modelle besser nachgebildet
werden.
Es wurde ferner eine reflexionsseismische Auswertung durchgeführt. Diese dient zur
Ermittlung seismischer Horizonte in der Beckenstruktur und zur Erfassung der Lage
der seismischen Grundgebirgsoberkante. Außerdem können tektonische Störungen
durch unterbrochene Horizonte bzw. durch den Versatz von Horizonten besser erfasst
werden. Kurz zusammengefasst können die wichtigsten Bearbeitungsschritte
folgendermaßen erläutert werden.
-
Anbringung der statischen Korrektur, d.h.: Elimination des Einflusses störender
oberflächennaher Schichten, mit geringer Geschwindigkeit, auf die Reflexionen;
Auswahl eines ebenen Bezugsniveaus (Final Datum) für die Berechnung der
statischen Korrektur; für
diese Korrektur werden die Ergebnisse der
Refraktionsseismik herangezogen.
-
Mittels so genanntem „Muting“ (Wegschneiden) werden Signale außerhalb der
Zonen, in der Reflexionen zu erwarten sind, entfernt. Störsignale sind in diesem
Fall Ersteinsatz, Luftschall und Oberflächenwellen.

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-
Geschwindigkeitsanalyse: d.h.: Festlegen der optimalen Stapelgeschwindigkeit,
für die im Seismogramm vorhanden Reflexionseinsätze. Die erworbenen
Geschwindigkeitsfelder wurden geglättet und unter der Prämisse kontinuierlicher
Reflexionshorizonte erarbeitet.
-
Dynamische oder NMO (Normal Move Out) – Korrektur. Dabei werden alle
Strahlen die das gleiche Reflexionselement im CDP-Bereich (Common Depth
Point) treffen mit der aus der Geschwindigkeitsanalyse hervorgegangenen
Geschwindigkeit auf den Lotstrahl reduziert.
-
Stapelung: Alle Lotstrahlen, die das gleiche Reflexionselement treffen werden
aufsummiert und als eine Spur dargestellt. Das Ergebnis ist eine Zeitsektion der
Untergrundverhältnisse („Stack“).
-
Residuelle, statische Korrektur: Anbringung von geophon- und schussseitigen
Zeitkorrekturen zur Verbesserung des Stapelergebnisses. Diese sind notwendig,
da die statische Korrektur meist nicht ausreichend ist.
-
Migration: Aus der Zeitsektion wird eine lagerichtige Tiefensektion.
Die refraktionsseismischen, reflexionsseismischen und refraktionstomografischen
Tiefenmodelle werden gegeneinander abgeglichen, um ein in sich stimmiges Modell
zu ergeben. Eine weitere Beschreibung der methodischen Grundlagen ist dem
Anhang
A
zu entnehmen.
5.2
Geoelektrik
Die Auswertung und Inversion der 2D-Profildaten erfolgte mit der Software
CRTomo
1
. Bei der Inversion wird aus den Daten die Verteilung des komplexen
Widerstands modelliert und abgebildet. Der komplexe Widerstand wird durch die
Magnitude und die Phase ausgedrückt, die die Leitfähigkeits- (spez. Widerstand) und
die Polarisationseigenschaften des Untergrunds abbilden.
Die wesentlichen Schritte dieser Auswertung unter besonderer Berücksichtigung des
Datenfehlers sind:
a) Einlesen und Konvertieren der Daten
b) Bestimmung des Datenfehlers aus den Abweichungen der Normal und Reverse
Messung und Eliminierung von Ausreißern
c) Generierung eines Finte-Element-Modells mit Hilfe der Topographie-Daten
d) Wahl der Kalkulationsparameter
e) Wahl der Inversions-Techniken und -Schritten
f) Inversion der Daten
g) Darstellung der Ergebnisdaten
Der Iterationsvorgang wird bis zur optimalen Anpassung der berechneten Werte des
komplexen elektrischen Widerstandes an die gemessenen Werte wiederholt.
1
A. Kemna, Tomographic inversion of complex resistivity – theory and application, Ph.D. Thesis, Ruhr Universität
Bochum, 2000

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Ergebnisse dieser Berechnung sind
-
ein 2D-Widerstandsmodell, welches die laterale und vertikale Änderung der
spezifischen Widerstände des Untergrundes wiedergibt, und
-
ein 2D-Phasenverschiebungsmodell, welches die laterale und vertikale Änderung
der Polarisierbarkeit des Untergrundes abbildet.
Eine weitere Beschreibung der methodischen Grundlagen ist dem
Anhang B
zu
entnehmen.
5.3
Ergebnisdarstellung und Interpretationskriterien
Die Darstellung der Daten und Tiefenmodelle erfolgte im Programmpaket Surfer®
(Golden Software Inc.).
Die Ergebnisse der Messungen sind in der Planbeilage als 2-D Schnitte (Anlagen
119000722-001-02–06) dargestellt. Die angegebene Schnittdistanz ergibt sich dabei
aus den horizontalen Entfernungen der Stationen.
Für das seismische Profil ist die entlang der Refraktoren („seismische“
Schichtgrenzen)
ermittelte
Geschwindigkeit
(Kompressions-
oder
P-Wellen
Geschwindigkeit) dem kombinierten Tiefenmodell aus der Refraktionstomografie und
der Reflexionsseismik gegenübergestellt. Die ermittelten seismischen
Refraktortiefen
(z0= Geländeoberkante, z1 = 1.Refraktor, z2 = 2.Refraktor) sind als Linien Teil der
Profilschnitte. Das tomografisch ermittelte P-Wellengeschwindigkeitsmodell (farbiger
Bereich mit Isolinien) liegt darunter. Das Reflexionsmodell (tiefenmigrierter Stack) ist
dem tomografischen Modell grafisch im Schwarz-Grau-Modus unterlegt.
Die Ergebnisse der Geoelektrik, spezifischer Widerstand und Polarisierbarkeit,
wurden als farbliches Diagramm dargestellt.
Bohrungen bzw. Schächte, die in der Nähe oder in den koordinativen Verlängerungen
der geophysikalischen Profile liegen, wurden als Bild in den Plänen integriert. Wenn
diese einen größeren Abstand zu den Profilen hatten, wurden sie senkrecht auf das
Profil projiziert und mit einem Verweis des lateralen Abstands (z.B.: lat. 300 m)
versehen.
Störungen sind in den Plänen mit unterschiedlicher Linienstärke eingezeichnet. Diese
richtet sich hauptsächlich nach den schon bekannten Hauptstörungen, aber auch nach
der Sprungweite in den interpretierten Horizonten.
Die Interpretation der Horizonte und der Störungen entstand unter folgenden
verschiedenen Gesichtspunkten.
a) Horizonte passen mit Phasen im Ergebnis der Reflexionsseismik zusammen
b) Tiefenlage der Horizonte passt einigermaßen mit den schon vorhandenen
Flächenkarten zusammen
c) Tiefenlage der Horizonte stimmen mit den Informationen aus den Schächten
zusammen
d) Tiefenlage der Horizonte passt an den Schnittpunkten der seismischen Linien
zusammen
e) Störungen gehen mit Sprüngen in den Horizonten einher

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f) Störungen gehen oberflächennah mit markanten horizontalen Änderungen des
Verlaufs des 2. Refraktor einher
g) Störungen passen oberflächennah mit markanten horizontalen Änderungen in den
Widerständen bzw. der Polarisierbarkeit zusammen
h) Störungen passen einigermaßen mit den vorhandenen Störungskarten zusammen
i) Die Durchprojektionen an der Oberfläche für jedes Profil können miteinander zu
einem plausiblen tektonischen Störungsbild an der Oberfläche verbunden werden.
Da nicht immer alle Kriterien erfüllt werden, gibt es teilweise Kompromisse, wie z.B.:
Horizonte, die den Phasenverlauf nicht eindeutig folgen oder Störungen, die durch
durchgehende Phasen verlaufen.
6
ERGEBNISSE
6.1
Seismikprofil SP01/19
SP01/19 ist ein Nordost-Südwest gerichtetes Profil, das im Norden in Gersdorf an der
Hauptstraße beginnt, entlang der Kaisergruben- und der Badstraße Richtung Oelsnitz
verläuft, und im Süden in der Badstraße vor dem Firmengelände der Sodecia
Powertrain Oelsnitz GmbH in Oelsnitz endet. Die horizontale Profillänge beträgt
knapp 2100 m. Das Profil SP02/19 liegt ca. 45 m vor dem nördlichen Beginn des
Profils und das Profil SP03/19 kreuzt bei Schnittlänge (SL) 870. Die Bohrung GrWM-
II-Gersdorf/2013 wurde auf SL 500 projiziert und die Bohrung GrWM-I-
Oelsnitz/2003 liegt ca. 475 m nach dem südlichen Profilende. Die geologischen
Informationen des Kaisergrube-Schachts II wurden auf SL 465, des Kaisergrube-
Schachts I auf SL 750, des Concordia-Schacht auf SL 1665, des Helene-Schachts auf
SL 1545, des Friedens-Schachts auf SL 2220 und des Hedwig-Schachts auf SL 2450
projiziert. Tektonisch liegt der Anfang des Profils in der Nähe der Lugauer-
Verwerfung, kreuzt in der Mitte des Profils schräg die Plutoschacht-Verwerfung und
am südlichen Teil des Profils die Härtensdorfer-Störung.
Refraktionsseismisch konnten entlang des Profils drei Schichten ermittelt werden. Die
oberste davon weist eine Geschwindigkeit von v0 = 700 m/s auf und ist in der
Refraktionstomografie durch den roten bis orangen Farbbereich dargestellt. Die
Schichtmächtigkeit liegt zwischen 2 bis 20 m, wobei Werte über 10 m zwischen SL
170 – 270, 900 – 1050 und SL 1230 – 1730 anzutreffen sind. Im Bereich um SL 1500
sind die größten Tiefen vorhanden. Hier handelt es sich um trockene und stark
aufgelockerte Lockersedimente.
Die zweite Schicht (hellgrau markiert) zeigt refraktionsseismische Geschwindigkeiten
zwischen 1630 – 2350 m/s und ist in der Refraktionstomografie durch den grünen bis
hellblauen Farbbereich dargestellt. Die vertikale Schichtmächtigkeit variiert zwischen
17 und 35 m, wobei die größten Mächtigkeiten zwischen SL 260 – 540, 1000 – 1340
und SL 1760 – 2030 vorliegen. Die niedrigsten Geschwindigkeiten treten zwischen SL
580 – 950 und SL 1400 – 1600 auf. Hier dürfte es sich geologisch um teilweise
gesättigte, quartäre Sedimente handeln bzw. bei hohen Geschwindigkeiten um
aufgelockertes Gestein des Rotliegenden.
In einer Tiefe zwischen 25 – 44 m konnte der Übergang zur dritten Schicht
refraktions- und reflexionsseismisch nachgewiesen werden. Dieser ist in der

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Ergebnisgrafik durch die rote Linie markiert, ab welcher Geschwindigkeiten zwischen
2680 – 2970 m/s auftreten. Der Übergang liegt am nördlichen Profilrand bis SL 600
bei ca. 30 – 35 m Tiefe und ab SL 970 bei ca. 35 – 40 m Tiefe. Aufgrund der hohen
seismischen Geschwindigkeit kann ab diesem Tiefenbereich von kompakteren
Schichten des Rotliegenden ausgegangen werden. In der Tomografie ist diese
Felsschicht durch das hellblaue bis blaue Geschwindigkeitsfeld symbolisiert.
Mit der reflexionsseismischen Auswertetechnik konnte eine Vielzahl von Strukturen
bestimmt und grafisch dargestellt werden. Die Interpretation des Top von der Planitz-
Formation (orange, TPF), von der Härtensdorfer-Formation (magenta, THF) und des
Oberkarbons (braun, TOK), sowie die Grenze zum Phyllit (grün, PHL) wurde farblich
gekennzeichnet. Alle Horizonte sind am nordöstlichen Anfang des Profils in größerer
Tiefe (TPF ca. 350 m Tiefe, THF ca. 400 m Tiefe, TOK ca. 600 m Tiefe, PYL ca. 710
m Tiefe) steigen bis ca. SL 950 – 1150 an (TPF ca. 300 m Tiefe, THF ca. 350 m Tiefe,
TOK ca. 510 m Tiefe, PYL ca. 630 m Tiefe), fallen stufenförmig an der Plutoschacht-
Verwerfung wieder in große Tiefen ab (TPF ca. 420 m Tiefe, THF ca. 480 m Tiefe,
TOK ca. 640 m Tiefe, PYL ca. 770 m Tiefe) und steigen gegen Ende des Profils
entlang der Härtensdorfer-Störung wieder an (TPF ca. 330 m Tiefe, THF ca. 390 m
Tiefe, TOK ca. 520 m Tiefe, PYL ca. 670 m Tiefe). Aufgrund aller geophysikalischen,
geologischen und
bergmännischen Daten wurde
eine Störungsinterpretation
hinzugefügt. Diese zeigt eine große Anzahl von Störungen, die großteils in Richtung
Nordwest-Südost streichen, wobei bei diesen die Plutoschacht-Verwerfung, die aus
zwei Einzelstörungen besteht, die größte Sprungweite aufweist und ein Einfallen von
ca. 60°SW besitzt. Hingegen scheint die Lugauer-Verwerfung (Einfallen ca. 80°SW)
bzw. die Härtensdorfer-Störung (Einfallen ca. 80°NO), die Südwest-Nordost streicht,
eine geringere Ausprägung zu besitzen. Die zwischen den Hauptstörungen
interpretierten, weniger signifikanten Störungen zeigen teilweise unterschiedliche
Fallrichtungen zwischen 60°SW und 60°NO.
6.2
Seismikprofil SP02/19
SP02/19 ist ein Südwest-Nordost gerichtetes Profil, das im Westen am Ortsende von
Hohndorf beginnt, entlang der Plutostraße Richtung Gersdorf verläuft, das Tal des
Hegebachs kreuzt und östlich von Gersdorf an der B180 endet. Die horizontale
Profillänge beträgt knapp 3095 m. Das Profil SP04/19 kreuzt bei SL 515, der Beginn
des Profils SP01/19 liegt projiziert ca. bei SL 2230. Die geologischen Informationen
des Helene-Schachts wurden auf SL 260, des Merkur-Schachts auf SL 1055 und des
Pluto-Schachts auf SL 1085 projiziert. Tektonisch kreuzt der westliche Anfang des
Profils die Helene-Hedwig-Schacht Verwerfung, in der Mitte des Profils die
Plutoschacht-Verwerfung und am östlichen Profilende die Lugauer-Verwerfung.
Refraktionsseismisch konnten entlang des Profils drei Schichten ermittelt werden. Die
oberste davon weist eine Geschwindigkeit von v0 = 700 m/s auf und ist in der
Refraktionstomografie durch den roten bis orangen Farbbereich dargestellt. Die
Schichtmächtigkeit liegt zwischen 3 bis 20 m, wobei Werte über 10 m zwischen SL
740 – 1580 und ab SL 2260 anzutreffen sind. Im letzteren Bereich sind die größten
Tiefen vorhanden. Hier handelt es sich um trockene und stark aufgelockerte
Lockersedimente.
Die zweite Schicht (hellgrau markiert) zeigt refraktionsseismische Geschwindigkeiten
zwischen 1700 – 2150 m/s und ist in der Refraktionstomografie durch den grünen bis

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hellblauen Farbbereich dargestellt. Die vertikale Schichtmächtigkeit variiert zwischen
20 und 53 m, wobei die größten Mächtigkeiten zwischen SL 200 – 880, 1660 – 2030
und ab SL 2580 gut zu erkennen sind. Die niedrigsten Geschwindigkeiten treten
zwischen SL 580 – 950 und SL 1400 – 1600 auf. Hier handelt es sich bei niedrigen
Geschwindigkeiten um teilweise gesättigte, quartäre Sedimente bzw. bei hohen
Geschwindigkeiten um aufgelockertes Gestein des Rotliegenden.
In einer Tiefe zwischen 29 – 70 m konnte der Übergang zur dritten Schicht
refraktions- und reflexionsseismisch nachgewiesen werden. Dieser ist in der
Ergebnisgrafik durch die rote Linie markiert, ab welcher Geschwindigkeiten zwischen
2750 – 3210 m/s auftreten. Dieser Übergang schwankt zwischen SL0 -2500 zwischen
35–50 m Tiefe, ab SL 2500 sind die größten Tiefen vorhanden. Aufgrund der hohen
seismischen Geschwindigkeit kann man ab diesem Tiefenbereich von kompakteren
Schichten des Rotliegenden ausgehen. In der Tomografie ist diese Festgesteinsschicht
durch das hellblaue bis blaue Geschwindigkeitsfeld symbolisiert.
Mit der reflexionsseismischen Auswertetechnik konnte eine Vielzahl von Strukturen
bestimmt und grafisch dargestellt werden. Die Interpretation des Top von der Planitz-
Formation (orange), von der Härtensdorfer-Formation (magenta) und des Oberkarbons
(braun), sowie die Grenze zum Phyllit (grün) wurde farblich gekennzeichnet. Alle
Horizonte sind am Anfang des Profils am tiefsten (TPF ca. 470m Tiefe,THF ca.520 m
Tiefe, TOK ca. 670 m Tiefe, PYL ca. 800 m Tiefe). Zwischen SL 0 – 900 verlaufen
die beiden oberen Formationen eher gleichförmig (TPF zwischen m.N.N –100 und
– 150, THF zwischen m.N.N -150 und -200), danach steigen beide bis zum Ende des
Profils stufenförmig an (TPF von ca. 460 auf 320 m Tiefe, THF von ca. 520 auf 370 m
Tiefe). Zwischen SL 1300 – 2200 ist in den beiden tieferen Schichten ein leichtes
Absinken zu erkennen (TOK von ca. 620 auf 700 m Tiefe, PYL von ca. 700 auf 730 m
Tiefe), gegen Profilende steigen beide wieder leicht an (TOK auf ca. 610 m Tiefe,
PYL auf ca. 660 m Tiefe). Aufgrund aller geophysikalischen, geologischen und
bergmännischen Daten wurde eine Störungsinterpretation hinzugefügt. Diese zeigt
eine große Anzahl von Störungen, die großteils in Nordwest-Südost streichen, wobei
bei diesen die Plutoschacht-Verwerfung, die aus zwei Einzelstörungen besteht, die
größte Sprungweite aufweist und ein Einfallen von ca. 60°SW besitzt. Hingegen
scheinen die Hedwig-Helene-Schacht-Verwerfung (Einfallen ca. 10° SW) bzw. die
Lugauer-Verwerfung
(Einfallen
ca.
10°
SW),
die
anscheinend
aus
drei
Einzelstörungen aufgebaut ist, eine etwas geringere Ausprägung zu besitzen. Die
zwischen den Hauptstörungen interpretierten, weniger signifikanten Störungen zeigen
teilweise unterschiedliche Fallrichtungen zwischen 60°SW und 60°NO.
6.3
Seismikprofil SP03/19
SP03/19 ist wiederum ein Südwest-Nordost gerichtetes Profil, das im Westen in der
Nähe der Bahnlinie beginnt, durch große Ackerflächen Richtung Gersdorf verläuft,
das Tal des Hegebachs kreuzt und östlich von Gersdorf an der B180 endet. Die
horizontale Profillänge beträgt knapp 2960 m. Die Profile SP04/19 und SP01/19
kreuzen bei SL 300 bzw. SL 1380. Die geologischen Informationen des Ida-Schachts
wurden auf SL -100 und des Kaisergrube-Schachts I auf SL 1590 projiziert.
Tektonisch werden am westliche Profilbeginn die Helene-Hedwig-Schacht-
Verwerfung, in der Mitte des Profils die Plutoschacht-Verwerfung und am Ende des
Profils die Lugauer-Verwerfung gequert.

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Refraktionsseismisch konnten entlang des Profils drei Schichten ermittelt werden. Die
oberste davon weist eine Geschwindigkeit von v0 = 700 m/s auf und ist in der
Refraktionstomografie durch den roten bis orangen Farbbereich dargestellt. Die
Schichtmächtigkeit liegt zwischen 1,5 bis 16 m, wobei Werte über 10 m zwischen SL
1180 – 1350, 1730 – 2290 und ab SL 2650 anzutreffen sind. Hier handelt es sich um
trockene und stark aufgelockerte Lockersedimente.
Die zweite Schicht (hellgrau markiert) zeigt refraktionsseismische Geschwindigkeiten
zwischen 1610 – 2460 m/s und ist in der Refraktionstomografie durch den grünen bis
hellblauen Farbbereich dargestellt. Die vertikale Schichtmächtigkeit variiert zwischen
11 und 46 m, wobei die größten Mächtigkeiten zwischen SL 150 – 430, 800 – 2200
und ab 2440 vorhanden sind. Die niedrigsten Geschwindigkeiten treten zwischen SL
1160 – 1430 und ab 2280 auf. Hierbei dürfte es sich bei den niedrigen
Geschwindigkeiten um teilweise gesättigte, quartäre Sedimente bzw. bei hohen
Geschwindigkeiten um aufgelockertes Gestein des Rotliegenden handeln.
In einer Tiefe zwischen 17 – 59 m konnte der Übergang zur dritten Schicht
refraktions- und reflexionsseismisch nachgewiesen werden. Dieser ist in der
Ergebnisgrafik durch die rote Linie markiert, ab welcher Geschwindigkeiten zwischen
2600 – 2890 m/s auftreten. Dieser Übergang schwankt bis SL 800 zwischen 25 – 30 m
Tiefe, von SL 800 – 2200 zwischen 35 – 45 m Tiefe, besitzt eine geringe Tiefe im
Bereich des Hegebachs und ab SL 2520 sind die größten Tiefen vorhanden. Aufgrund
der hohen seismischen Geschwindigkeit kann ab diesem Tiefenbereich von
kompakteren Schichten des Rotliegenden ausgegangen werden. In der Tomografie ist
diese Felsschicht durch das hellblaue bis blaue Geschwindigkeitsfeld symbolisiert.
Mit der reflexionsseismischen Auswertetechnik konnte eine Vielzahl von Strukturen
bestimmt und grafisch dargestellt werden. Die Interpretation des Top von der Planitz-
Formation (orange), von der Härtensdorfer-Formation (magenta) und des Oberkarbons
(braun), sowie die Grenze zum Phyllit (grün) wurde farblich gekennzeichnet. Alle
Horizonte sind am südwestlichen Profilbeginn am tiefsten (TPF ca. 520 m Tiefe, THF
ca. 580 m Tiefe, TOK ca. 750 m Tiefe, PYL ca. 840 m Tiefe) und steigen generell bis
zum Ende des Profils (TPF ca. 290 m Tiefe, THF ca. 350 m Tiefe, TOK ca. 480 m
Tiefe, PYL ca. 570 m Tiefe) stufenförmig an. Nur zwischen SL 0 – 1000 und 1600 –
2100 sind flachere Verläufe zu erkennen (TPF zwischen m.N.N 80 und 90, THF
zwischen m.N.N 10 und 20, TOK zwischen m.N.N -150 und -170, PYL um m.N.N
300). Aufgrund aller geophysikalischen, geologischen und bergmännischen Daten
wurde eine Störungsinterpretation hinzugefügt. Diese zeigt eine große Anzahl von
Störungen, die großteils in Nordwest-Südost streichen, wobei bei diesen die
Plutoschacht-Verwerfung, die aus zwei Einzelstörungen besteht, die größte
Sprungweite aufweist und ein Einfallen von ca. 70°SW besitzt. Hingegen scheint die
Lugauer-Verwerfung (Einfallen ca. 75 – 80°SW), die anscheinend aus drei
Einzelstörungen aufgebaut ist, eine etwas geringere Ausprägung zu besitzen. Bei der
Hedwig-Helene-Schacht-Verwerfung kann aufgrund des Fehlens der tieferen
Schichten (Profilrand) diesbezüglich keine Aussage getroffen werden. Die zwischen
den Hauptstörungen interpretierten, weniger signifikanten Störungen zeigen teilweise
unterschiedliche Fallrichtungen zwischen 60°SW und 60°NO.

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6.4
Seismikprofil SP04/19
SP04/19 ist ein Nordwest-Südost gerichtetes Profil, das im Norden an der
„Hofgraben“ Straße beginnt, zunächst entlang eines Feldweges verläuft, dann ein
Waldstück sowie die große Agrarfläche quert und
im Süden in der Nähe der
Badstraße in Oelsnitz endet. Die horizontale Profillänge beträgt knapp 2660 m. Das
Profil SP02/18 kreuzt ca. bei SL 1050 m, das Profil SP03/19 bei SL 1735 und das
Profil SP01/19 liegt ca. 120 m hinter dem südlichen Profilende. Die geologischen
Informationen des Pluto-Schachts wurden auf SL 855, des Merkur-Schachts auf SL
1200, des Helene-Schachts auf SL 1545, des Ida-Schachts auf SL 1700, des
Concordia-Schacht auf SL 2730 und des Friedens-Schachts auf SL 2845 projiziert.
Tektonisch liegt das Profil ca. 800 – 900 m westlich von der Plutoschacht-Verwerfung
und am südlichen Profilende kreuzt die Härtensdorfer-Störung.
Refraktionsseismisch konnten entlang des Profils drei Schichten ermittelt werden. Die
oberste davon weist eine Geschwindigkeit von v0 = 700 m/s auf und ist in der
Refraktionstomografie durch den roten bis orangen Farbbereich dargestellt. Die
Schichtmächtigkeit liegt zwischen 4 bis 14,5 m, wobei Werte über 10 m zwischen SL
60 – 320, 720 – 1090 und SL 1840 – 2200 im Bereich der Geländeerhöhungen
anzutreffen sind. Hier handelt es sich um trockene und stark aufgelockerte
Lockersedimente.
Die zweite Schicht (hellgrau markiert) zeigt refraktionsseismische Geschwindigkeiten
zwischen 2040 – 2350 m/s und ist in der Refraktionstomografie durch den grünen bis
hellblauen Farbbereich dargestellt. Die vertikale Schichtmächtigkeit variiert zwischen
16 und 43 m, wobei die größten Mächtigkeiten zwischen SL 720 – 1175 und SL 1850
– 2260 vorhanden sind. Die niedrigsten Geschwindigkeiten treten zwischen
Profilanfang und SL 300 auf. Hier handelt es sich um teilweise gesättigte, quartäre
Sedimente bzw. bei hohen Geschwindigkeiten um aufgelockertes Gestein des
Rotliegenden.
In einer Tiefe zwischen 22 – 53 m konnte der Übergang zur dritten Schicht
refraktions- und reflexionsseismisch nachgewiesen werden. Dieser ist in der
Ergebnisgrafik durch die rote Linie markiert, ab welcher Geschwindigkeiten zwischen
2730 – 2875 m/s auftreten. Dieser Übergang liegt am nördlichen Profilrand bis SL
625 in ca. 30 – 35 m Tiefe, danach bis SL 1200 in ca. 50 m. Ab SL 1200 bis SL 1760
treten Tiefen von ca. 25 – 30 m auf, danach folgt bis SL 2300 eine 50 m tiefe Mulde
Zwischen SL 2300 – 2660 ist der Übergang in
30 m Gesamttiefe situiert. Aufgrund
der hohen seismischen Geschwindigkeit ist ab diesem Tiefenbereich von kompakteren
Schichten des Rotliegenden auszugehen. In der Tomografie ist diese Felsschicht durch
das hellblaue bis blaue Geschwindigkeitsfeld symbolisiert.
Mit der reflexionsseismischen Auswertetechnik konnte eine Vielzahl von Strukturen
bestimmt und grafisch dargestellt werden. Die Interpretation des Top von der Planitz-
Formation (orange), von der Härtensdorfer-Formation (magenta) und des Oberkarbons
(braun), sowie die Grenze zum Phyllit (grün) wurden farblich gekennzeichnet. Alle
Horizonte sind am nördlichen Profilanfang in größerer Tiefe gelegen (TPF ca. 520 m
Tiefe, THF ca. 580 m Tiefe, TOK ca. 800 m Tiefe, PYL ca. 900 m Tiefe). Die beiden
oberen Formationen steigen bis SL 1800 nur leicht an, danach kommt es zu einem
markanten Anstieg (TPF von ca. 480 auf 360 m Tiefe, THF von ca. 540 auf 400 m
Tiefe). Die beiden unteren beschreiben zwischen SL 400 – 1500 eine Kuppe (TOK in
ca. 680 m Tiefe, PYL in ca. 800 m Tiefe), zwischen SL 1200 – 2100 eine Mulde

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(TOK in ca. 770 m Tiefe, PYL in ca. 870 m Tiefe) und steigen gegen das südliche
Profilende entlang der Härtensdorfer-Störung wieder an (TOK in ca. 550 m Tiefe,
PYL in ca. 650 m Tiefe). Aufgrund aller geophysikalischen, geologischen und
bergmännischen Daten wurde eine Störungsinterpretation hinzugefügt. Diese zeigt
eine große Anzahl von Störungen, die großteils in Südwest-Nordost bzw. im hinteren
Teil des Profils Nordwest-Südost streichen. Am ausgeprägtesten sind die Störungen,
die das Abfallen im ersten Viertel des Profils und die Mulde im hinteren Teil
abgrenzen. Bei letzterer ist auch die Härtensdorfer-Störung (Einfallen ca. 80 –
85°NW) gelegen. Die dazwischen liegenden, weniger signifikanten Störungen zeigen
teilweise unterschiedliche Fallrichtungen zwischen 70°NW und 70°SO.
6.5
Geoelektrikprofil ERT01/19
ERT01/19 ist das nördlichste West-Ost gerichtete Profil, das die Ortschaft Gersdorf
und das Hegebachtal quert und über ein Nord-Süd verlaufendes Teilstück der
Lugauer-Verwerfung liegt. Die horizontale Profillänge beträgt ca. 475 m.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 30 und 735 Ohm m
und zeigen generell eine Abnahme mit der Tiefe. Oberflächennah treten überwiegend
Widerstände um die 100 Ohm m und darüber auf, die an beiden Profilenden bis in
größere Tiefen reichen und auf sandige Sedimente schließen lassen. Zwischen SL 120
– 345 bilden sich in 10 – 25 m Tiefe kleinräumigen Zonen niedrigen Widerstandes ab,
die auf tonige Sedimente hindeuten. In über 30 m Tiefe folgt in diesem Bereich wieder
ein Wechsel zu einem höher ohmigen Bereich mit ca. 100 – 150 Ohm m, dessen
Widerstand mit größerer Tiefe abnimmt. Annähernd vertikale niederohmige
Strukturen bis zur Oberfläche, die auf Störungen hinweisen könnten, sind zwischen
SL 75 – 100 und SL 350 – 380 (im Bereich des Hegebachtals) zu erkennen.
Die Polarisierbarkeit ist oberflächennah nur gering und in größeren Tiefen ist eine
vertikale Zonierung vorhanden, die auf Störungen hinweisen könnte. So wechseln sich
von Westen nach Osten vertikale Bereiche hoher Polarisierbarkeit (Profilanfang bis
SL 75, SL 125 – 205, SL 305 – 350) mit Bereiche niedrigerer Polarisierbarkeit (SL 75
– 125, SL 205 – 305, SL 350 – Profilende) ab.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund beider geoelektrischen Parameter ist in der
Planbeilage 119000722-001-06 einzusehen. Hier dürfte es sich um die Fortsetzung der
hier Nord-Süd streichenden Lugauer-Verwerfung (Einfallen ca. 80 – 85°W) handeln.
6.6
Geoelektrikprofil ERT02/19
ERT02/19 ist ein ebenfalls West-Ost gerichtetes Profil, das die Ortschaft Gersdorf und
das Hegebachtal quert und über ein Nord-Süd verlaufendes Teilstück der Lugauer-
Verwerfung situiert ist. Es liegt ca. 500 m südlich von ERT01/19 und besitzt eine
horizontale Profillänge von ca. 940 m.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 25 und 1285 Ohm m
und zeigen bis auf den Bereich SL 500 – 750 eine Abnahme mit der Tiefe.
Oberflächennah treten überwiegend Widerstände über 200 Ohm m auf, die auf
sandige bis kiesige Sedimente schließen lassen. Diese Sedimente sind im Westen (SL
0 – 330) bis 20 m und im Osten (SL 530-940) bis 40 m mächtig. Dazwischen im
Bereich des Hegebachtals liegen niederohmige (30 – 50 Ohm m) Werte und somit
tonige bis schluffige Sedimente vor, die bis zur Oberfläche reichen. Diese setzen sich

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im Osten unterhalb der 20 m hochohmigen Schicht fort. Im westlichen Teil ist in
größerer Tiefe eine vertikale Zonierung vorhanden. Es wechselt sich von Westen nach
Osten ein vertikaler Bereich hohen Widerstands (SL 500 – 750) mit einem Bereich
niedrigen Widerstands ab (SL 750 – Profilende) ab, was auf Störungen hindeuten
kann.
Die Polarisierbarkeit ist oberflächennah bis SL 520 nur gering und ab SL 520
stellenweise hoch. In größeren Tiefen ist wiederum eine vertikale Zonierung
vorhanden, die auf Störungen hinweisen könnte. So wechseln sich von Westen nach
Osten vertikale Bereiche niedrigerer Polarisierbarkeit (Profilanfang – 320, SL 550 –
725, SL 820 – Profilende) mit Bereiche hoher Polarisierbarkeit (SL 320 – 550 im
Gebiet des Hegebachtals, SL 725 – 820) ab.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund beider geoelektrischen Parameter ist in der
Planbeilage 119000722-001-06 einzusehen. Hier dürfte es sich um die Fortsetzung der
hier Nord-Süd streichenden dreiteiligen Lugauer-Verwerfung (Einfallen ca. 70 –
85°W) handeln.
6.7
Geoelektrikprofil ERT04/19
ERT04/19 ist ein Südwest-Nordost gerichtetes Profil, das die Ortschaft Gersdorf und
das Tal des Hegebachs quert und über die Nordwest-Südost gerichtete Lugauer-
Verwerfung verläuft. Es liegt ca. 300 m parallel und östlich vom Seismikprofil
SP01/19. Die horizontale Profillänge beträgt ca. 685 m.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 45 und 1975 Ohm m
und zeigen über das gesamte Profil eine Abnahme mit der Tiefe. Oberflächennah
treten überwiegend bis zu 40 m mächtige Bereiche mit Widerständen über 400 Ohm m
auf, was auf kiesige Sedimente schließen lässt. Nur um SL 85 und SL 475 (im Bereich
des Hegebachtals) werden diese von niederohmigen und damit tonigen bis schluffigen
Sedimenten unterbrochen. Diese setzen sich im Osten unterhalb der unterschiedlich
mächtigen hochohmigen Schicht fort. Eine vertikale Zonierung in größerer Tiefe ist
hier aufgrund der überwiegend niederohmigen Widerstände schwerer durchzuführen,
die niedrigsten Widerstände sind aber zwischen SL 225 – 590 vorhanden, was auf
Störungen hindeuten kann.
Die Polarisierbarkeit ist oberflächennah stellenweise etwas erhöht. In größeren Tiefen
ist wiederum eine vertikale Zonierung vorhanden, die auf Störungen hinweisen
könnte. So wechseln sich von Westen nach Osten vertikale Bereiche niedrigerer
Polarisierbarkeit (Profilanfang – 400, SL 620 – Profilende) mit einem Bereich etwas
höherer Polarisierbarkeit (SL 400 – 620 im Gebiet des Hegebachtals) ab.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund beider geoelektrischen Parameter ist in der
Planbeilage 119000722-001-06 einzusehen. Hier dürfte es sich bei den drei hinteren
Störungen um die Nordwest-Südost streichende dreiteilige Lugauer-Verwerfung
(Einfallen ca. 80 – 85°W) handeln. Die vierte passt mit einer weiteren in den
seismischen Profilen auftretenden Nordwest-Südost streichenden Störung zusammen.

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6.8
Geoelektrikprofil ERT05/19
ERT05/19 stellt das südlichste Profil dar, das die Ortschaft Gersdorf und das Tal des
Hegebachs quert und über die Nordwest-Südost verlaufende Lugauer-Verwerfung
bzw. Carl-Schacht-Verwerfung verläuft.Die horizontaleProfillänge beträgt ca.1160 m.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 40 und 425 Ohm m
und zeigen über das gesamte Profil eine generelle Abnahme mit der Tiefe.
Oberflächennah treten überwiegend Widerstände um die 100 Ohm m und darüber auf,
die an beiden Profilenden bis in größere Tiefen reichen und auf sandige Sedimente
schließen lassen. Zwischen SL 590 – 700 im Bereich des Hegebachtals bildet sich eine
vertikale Zone niedrigen Widerstandes ab, was auf tonige Sedimente schließen lässt.
Eine vertikale Zonierung in größerer Tiefe ist hier aufgrund der überwiegend
niederohmigen Widerstände schwerer durchzuführen, die niedrigsten Widerstände
sind aber zwischen SL 490 – 720 vorhanden, was auf Störungen hindeuten kann.
Die Polarisierbarkeit ist auch hier oberflächennah stellenweise etwas erhöht. In
größeren Tiefen ist wiederum eine vertikale Zonierung vorhanden, die auf Störungen
hinweisen könnte. So wechseln sich von Westen nach Osten vertikale Bereiche hoher
Polarisierbarkeit (Profilanfang – 100, SL 520 – 720 im Gebiet des Hegebachtals) mit
Bereichen niedrigerer Polarisierbarkeit (SL 100 – 520, SL 720 – Profilende) ab.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund beider geoelektrischen Parameter ist in der
Planbeilage 119000722-001-06 einzusehen. Hier dürfte es sich bei den drei mittleren
Störungen um die Nordwest-Südost streichende dreiteilige Lugauer-Verwerfung
(Einfallen ca. 80 – 85°W) handeln. Die beiden anderen passen mit weiteren, in den
seismischen
Profilen
auftretenden
Nordwest-Südost
streichenden
Störungen
zusammen.
6.9
Geoelektrikprofil ERT06/19
ERT06/19 ist ein Nordost-Südwest gerichtetes Profil entlang des Seismikprofils
SP01/19 und liegt im vorderen Teil über der Plutoschacht-Verwerfung. Es beginnt bei
SL 708 von SP01/19 und ist knapp 955 m lang.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 20 und 560 Ohm m.
Oberflächennah treten zwischen SL 708 – 820, 995 – 1060 und 1125 – 1400
geringmächtige Zonen von Widerständen um die 100 Ohm m und darüber auf, die auf
sandige Sedimente schließen lassen. Dazwischen und darunter bildet sich Zonen
niedrigen Widerstandes ab, die auf tonige Sedimente hinweisen und teilweise bis in
große Tiefen reichen. Eine vertikale Zonierung in größerer Tiefe ist hier aufgrund der
überwiegend niederohmigen Widerstände und deren unregelmäßigen Abbilds schwer
durchzuführen. Auffallend ist eine Struktur mit höheren Widerständen, die zwischen
SL 1110 – 1290 in über 80 m Tiefe auftritt.
Die Polarisierbarkeit ist auch hier oberflächennah stellenweise hoch. In größeren
Tiefen ist eine vertikale Zonierung vorhanden, die auf Störungen hinweisen könnte.
So
wechseln sich von Norden nach Süden vertikale Bereiche niedriger
Polarisierbarkeit (SL 708 – 840, SL 1205 – 1410) mit Bereichen höherer
Polarisierbarkeit (SL 840 – 1205, SL 1410 – Profilende) ab.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund aller geophysikalischer Parameter und der
geologischen Information ist in der Planbeilage 119000722-001-02 einzusehen.

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6.10
Geoelektrikprofil ERT07/19
ERT07/19 ist ein West-Ost gerichtetes Profil etwas nördlicher als das Seismikprofil
SP02/19 gelegen. Es verläuft durch Wiesenflächen Richtung Gersdorf über die
Plutoschacht-Verwerfung und endet ca. bei SL 1650 von SP02/19. Der Anfang von
ERT07/19 wurde auf SL 810 von SP02/19 projiziert. ERT07/19 weist eine horizontale
Profillänge von ca. 835 m auf.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 15 und 335 Ohm m.
Oberflächennah treten zwischen SL 810 – 1010 und 1345 – 1650 Zonen mit etwas
höheren Widerstandswerten auf, die auf sandige Sedimente zurückzuführen sind.
Dazwischen und darunter ist ein Widerstand um 40 Ohm m vorhanden, der auf tonige
Sedimente schließen lässt. Eine vertikale Zonierung in größerer Tiefe ist nicht zu
erkennen.
Die Polarisierbarkeit ist hier auch oberflächennah stellenweise etwas erhöht. In
größeren Tiefen ist eine zweiteilige Zonierung vorhanden, die auf Störungen
hinweisen könnte. So ist von SL 810 bis 1415 die Polarisierbarkeit niedrig und ab SL
1415 erhöht.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund aller geophysikalischer Parameter und der
geologischen Information ist in der Planbeilage 119000722-001-03 einzusehen.
6.11
Geoelektrikprofil ERT08/19
ERT08/19 ist ein Südwest-Nordost gerichtetes Profil entlang des Seismikprofils
SP03/19 und geht durch die große Ackerflächen Richtung Gersdorf über die
Plutoschacht-Verwerfung. Es beginnt bei SL 810 von SP03/19 und ist knapp 715 m
lang.
Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 25 und 365 Ohm m.
Oberflächennah treten zwischen SL 1000 – 1345, 1255 – 1410 und 1565 – 1650
geringmächtige Zonen von Widerständen um die 100 Ohm m und darüber auf, die auf
sandige Sedimente schließen lassen. Dazwischen und darunter bildet sich Zonen
niedrigen Widerstandes ab, die auf tonige Sedimente hinweisen und bis in große
Tiefen reichen. Eine vertikale Zonierung in größerer Tiefe ist hier aufgrund der
überwiegend niederohmigen Widerstände und deren unregelmäßigen Abbilds schwer
durchzuführen. Auffallend ist eine Struktur mit höheren Widerständen die zwischen
SL 1250 – 1400 in über 60 m Tiefe auftritt.
Die Polarisierbarkeit zeigt oberflächennah hohe Werte und eine generelle Abnahme
mit der Tiefe. Unterbrochen werden diese von niederohmigen Zonen bei SL 1150 –
1185 und 1395 – 1480.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund aller geophysikalischer Parameter und der
geologischen Information ist in der Planbeilage 119000722-001-04 einzusehen.
6.12
Geoelektrikprofil ERT09/19
ERT09/19 ist ein Nordost-Südwest gerichtetes Profil entlang des Seismikprofils
SP04/19, beginnt am nördlichen Waldrand und endet in der Nähe der Badstraße
Richtung Oelsnitz. Es beginnt bei SL 1060 von SP04/19 und ist ca. 1595 m lang.

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Die ermittelten spezifischen Widerstände schwanken zwischen 25 und 210 Ohm m.
Oberflächennah treten zwischen SL 1060 – 1285 und 1765 – 2050 geringmächtige
Zonen von Widerständen um die 100 Ohm m und darüber auf, die auf sandige
Sedimente schließen lassen. Dazwischen und darunter bildet sich Zonen niedrigen
Widerstandes ab, die auf tonige Sedimente hinweisen und bis SL 2090 in große Tiefen
reichen. In größeren Tiefen ist eine zweiteilige Zonierung vorhanden, die auf
Störungen hinweisen könnte. So ist von SL 1060 bis 2090 der Widerstand niedrig und
ab SL 2090 erhöht.
Die Polarisierbarkeit zeigt oberflächennah niedrige Werte und ab ca. 50 m Tiefe eine
unregelmäßige Zunahme mit der Tiefe. Eine vertikale Zonierung ist bei diesem Profil
nicht zu erkennen.
Eine Interpretation der Störungen aufgrund aller geophysikalischer Parameter und der
geologischen Information ist in der Planbeilage 119000722-001-05 einzusehen.

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7
ZUSAMMENFASSUNG
Pöyry Austria GmbH wurde von der Stadt Oelsnitz/Erzgebirge mit geophysikalischen
Erkundungen zur Untersuchung der Störungssituation im Bereich der Ortslagen
Oelsnitz und Gersdorf im Hegebachtal im März 2019 beauftragt.
Dieser Bericht präsentiert die Ergebnisse der geophysikalischen Untersuchungen nach
dem derzeitigen Kenntnisstand.
Insgesamt wurden vier seismische Profile mit einer Gesamtlänge von ca. 11 km Länge
und acht geoelektrische Profile mit ca. 7,4 km Länge durchgeführt. Vier der
geoelektrischen Profile (ERT06/19 bis ERT09/19) liegen über den seismischen.
Refraktionsseismik:
Refraktionsseismisch konnten oberflächennah entlang der
Profile drei Schichten ermittelt werden. Die oberste davon weist eine Geschwindigkeit
von v0 = 700 m/s auf und besitzt Schichtmächtigkeiten bis 20 m. Hier handelt es sich
um trockene und stark aufgelockerte Lockersedimente, die laut den Widerständen
meist sandiger bis toniger Natur sind. Östlich der Lugauer-Verwerfung sind auch
kiesige Sedimente möglich. Die zweite Schicht zeigt refraktionsseismische
Geschwindigkeiten zwischen 1600 – 2450 m/s und die Schichtmächtigkeiten variieren
zwischen 10 und 50 m. Die größten Mächtigkeiten und die niedrigsten
Geschwindigkeiten treten überwiegend im Bereich von Anhöhen auf. Hier handelt es
sich bei niedrigen Geschwindigkeiten um teilweise gesättigte, quartäre Sedimente
bzw. bei hohen Geschwindigkeiten um aufgelockertes Gestein des Rotliegenden. In
einer Tiefe zwischen 20 – 70 m konnte der Übergang zur dritten Schicht refraktions-
und reflexionsseismisch nachgewiesen werden. Dort treten Geschwindigkeiten
zwischen 2680 – 3200 m/s auf und weisen damit auf kompaktere Schichten des
Rotliegenden hin. Die größten Tiefen sind östlich der Lugauer-Verwerfung und im
Bereich der Anhöhen vorhanden, die geringsten im Bereich des Hegebachtales. Der
Verlauf dieser Grenze könnte auf bis zur Oberfläche reichende Störungen hindeuten.
Die
refraktionstomografische
Auswertung
gibt
im
Wesentlichen
die
refraktionsseismische Analyse wieder, reicht aber aufgrund der Methodik viel tiefer.
Auch hier könnte der Verlauf von Isolinien Hinweise auf Störungen geben.
Geoelektrik:
Die geoelektrischen Ergebnisse zeigen entlang den Profilen sowohl
kiesige, sandige und als auch tonige Bereiche an. Kiesige Sedimente werden
hauptsächlich östlich der Lugauer-Verwerfung angetroffen, tonige im Bereich des
Hegebachtales und westlich davon. Hingegen sind überwiegend sandige Sedimente
entlang des Profils ERT09/19 und ERT05/19 vorhanden. Aufgrund der lateralen
Widerstandsverteilung können stellenweise die Lage von Störungen, die bis zur
Oberfläche reichen, eingegrenzt werden. Auch die Polarisierbarkeit zeigt an den
Profilen laterale und vertikale Unterschiede. Bei der Polarisierbarkeit sollten
feinkörnigere bzw. mit Wasser angereicherte Sedimente höhere Werte besitzen.
Teilweise sind laterale Unterschiede, die auf Störungen hindeuten, sogar besser in der
Polarisierbarkeit, wie z.B.: bei den Profilen ERT04/19 und ERT05/19 im Bereich des
Hegebachtals, zu erkennen.
Reflexionsseismik:
Mit der reflexionsseismischen Auswertetechnik konnte eine
Vielzahl von Strukturen bestimmt und grafisch dargestellt werden. Die Interpretation

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des Top von der Planitz-Formation (orange), von der Härtensdorfer-Formation
(magenta) und des Oberkarbons (braun), sowie die Grenze zum Phyllit (grün) wurde
farblich gekennzeichnet. Diese Grenzen entstanden durch das Zusammenspiel aller
vorhandenen Informationen, der reflexionseimischen Ergebnisse, der geologischen
Informationen der Schächte /9/ und der Bohrungen /3/, und dem vorhanden 3D-
Modell dieser Grenzen /4/. Wegen der großen strukturellen Ähnlichkeit mit der
Reflexionsseismik folgen diese im Wesentlichen der sehr geglätteten Version dieser
Schichten aus dem 3D-Modell /4/, nur viel detaillierter. Alle Grenzen befinden sich im
Nordwesten und Westen in tieferen Lagen (TPF ca. 500 – 550 m Tiefe, THF ca. 550 –
600 m Tiefe, TOK ca. 750 – 800 m Tiefe, PYL ca. 850 – 900 m Tiefe), liegen ab SL
1400 des Profils SP02/19 in etwas höheren Lagen (TPF ca. 350 – 450 m Tiefe, THF
ca. 450 – 500 m Tiefe, TOK ca. 600 – 650 m Tiefe, PYL ca. 700 – 800 m Tiefe), und
bilden zwischen SP02/19 (SL 300 – 600) und SP01/19 (SL 700 – 1150) eine
gemeinsame Erhebung (TPF ca. 300 – 350 m Tiefe, THF ca. 350 – 400 m Tiefe, TOK
ca. 500 – 550 m Tiefe, PYL ca. 600 – 650 m Tiefe). Hingegen sind zwischen SP01/19
(SL 1400 – 1700) und SP04/19 (SL 1500 – 2100), und zwischen SP02/19 (SL 1800 –
2200) und SP01/19 (vom Anfang an bis SL 500) jeweils eine gemeinsame West-Ost
streichende Mulde vorhanden, die hauptsächlich in den beiden unteren Horizonten zu
erkennen ist (TOK ca. 650 – 700 m Tiefe, PYL ca. 750 – 800 m Tiefe). In der Mitte
des Messgebiets ist im Bereich der Plutoschacht-Verwerfung die prägendste
stufenförmige Anhebung der Horizonte zu erkennen. Ähnliche, nicht so ausgeprägte
Sprünge in höhere Lagen sind am Ende der Profile SP02/19 und SP03/19 im Bereich
der Lugauer-Verwerfung und am Ende der Profile SP01/19 und SP04/19 im Bereich
der
Härtensdorfer-Störung
vorhanden.
Aufgrund
aller
geophysikalischen,
geologischen und
bergmännischen Daten wurde
eine Störungsinterpretation
hinzugefügt. Diese zeigt eine große Anzahl von Störungen, die großteils in Nordwest-
Südost streichen, wobei bei diesen die Plutoschacht-Verwerfung, die aus zwei
Einzelstörungen besteht, an den Profilen SP01/19, SP02/19 und SP03/19 die größte
Sprungweite aufweist. Hingegen scheint die Lugauer-Verwerfung bzw. die
Härtensdorfer-Störung, die Südwest-Nordost streicht, eine geringere Ausprägung zu
besitzen. Die zwischen den Hauptstörungen interpretierten, weniger signifikanten
Störungen, die einen Fallwinkel zwischen 60 – 85° beschreiben, zeigen teilweise
unterschiedliche Fallrichtungen an.
Störungsinterpretation:
Mit allen aus den Profilen interpretierten Störungen wurde
danach eine tektonische Störungskarte an der Oberfläche generiert (siehe Planbeilage
119000722-001-01). Die Verbindungen von den Störungen an der Oberfläche wurde
einerseits durch die Ähnlichkeit der Reflexionsbilder paralleler Profile und
andererseits durch die Form der Grenze zum Phyllit festgelegt. Trotzdem sind manche
Verbindungen und deren Richtungen nicht eindeutig bestimmt bzw. feststellbar.
Generell gibt es drei Hauptrichtungen, die Nordwest-Südost streichenden Störungen
wie
die
Helene-Hedwig-Schacht-Verwerfung,
die
zweiteilige
Plutoschacht-
Verwerfung und die dreiteilige Lugauer-Verwerfung. Senkrecht dazu gibt es die
Südwest-Nordost streichenden Störungen, wie die Härtensdorfer-Störung, und mit 45°
dazu streichende Störungen in Richtung West-Ost, die vorwiegend im südlichen und
nördlichen Teil des Messgebiets auftreten dürften. Die Nord-Süd streichenden
Störungen des Nordteils der Lugauer-Verwerfung ist noch eine Spezialfall. Der
Vergleich mit der Störungskarte (
Abbildung 4
) aus /4/ zeigt für die Hauptstörungen

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einen ähnlichen Verlauf. Die Helene-Hedwig-Schacht-Verwerfung, die Härtensdorfer-
Störung und der westliche Teil der Lugauer-Verwerfung sind fast an derselben Stelle,
die Plutoschacht-Verwerfung hingegen zeigt sich in der Neuinterpretation an der
Oberfläche etwas breiter. Die nicht so ausgeprägten Störungen sind teilweise
deckungsgleich, es kamen aber auch noch weitere Störungen dazu.
Abbildung 4: Vergleich der interpretierten Störungen mit den Störungskartierung aus
/4/
Wassergehalt:
Hinweise
zur
Wasserführung
und
Wasserwegsamkeiten
im
oberflächennahen Bereich sind am besten durch die Polarisierbarkeit gegeben. Eine
erhöhte Polarisierbarkeit könnte auf Wasser zurückzuführen sein. Es ist aber auch
möglich, dass das Material einen stärkeren Tongehalt aufweist und damit stärker
zerrieben ist, was wiederum durch einen höheren Porenraum Platz für Wasser bietet.
Solche vertikale Strukturen sind im Bereich des Hegebachtales und damit entlang der
Lugauer-Verwerfung, aber auch im Bereich der Plutoschacht-Verwerfung und anderen
nicht so signifikanten Störungen zu erkennen. In diesen Bereichen treten auch in der
zweiten refraktionseismischen Schicht meist niedrige Geschwindigkeiten auf, die auf
stärker aufgelockertes Gestein hinweisen. Die Geschwindigkeiten des zweiten
Refraktors und die refraktionstomografischen Ergebnisse zeigen aber, dass ab 50 m

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Tiefe das Rotliegende als kompakt angesehen werden kann und damit eine breite
Schwächezone aus seismischer Sicht nicht tiefer gehen sollte. Daher ist eine tiefer
greifende Wasserwegigkeit eher nur entlang der Störungsbahnen zu erwarten, wenn
diese nicht verkittet wurden.
Flutungsverhalten:
Das unterschiedliche Flutungsverhalten (/1/ und /7/) in den zwei
Tiefbohrungen, das einen geringeren Wasserspiegel in der südlich gelegenen Bohrung
zeigt, könnte an der Mulde und der Erhebung der Schichten am Ende der Profile
SP01/19 und SP04/19 liegen, wobei zweiteres als Barriere wirken könnte.
Bohrlochansatzpunkte:
Die hier vorgeschlagenen Bohrlochansatzpunkte und deren
Neigungen richten sich nach folgenden Kriterien. Einerseits sollte geklärt werden, ob
die Lage der interpretierten Störungen richtig ist und ob die Störbahnen offen und
wasserführend oder verkittet sind. Hierfür sollten die Bohrungen möglichst senkrecht
auf die Störungen treffen und sollten daher bevorzugt eher geneigt auszuführen sein.
Andererseits ist zu klären, warum ein unterschiedliches Flutungsverhalten in den
Tiefbohrungen besteht. Möglicherweise ist die Mulde und die Erhebung am Ende der
Profile SP01/19 und SP04/19 für dieses Verhalten ausschlaggebend. Deshalb wurden
zwei Bohransatzpunkte ausgewählt:
·
Der erste liegt in der Nähe des Schnittpunktes von SP02/19 und SP04/19. Die
Empfehlung für die Bohrung wäre diese mit ca. 60° bis 65° Neigung, Richtung
Nordosten mit einem Azimuth von ca. 35° und einer Gesamtlänge von ca.
950m (bis zum Phyllit) durch die Plutoschacht-Verwerfung abzuteufen.
·
Der zweite Ansatzpunkt liegt im Süden am Ende der Profile SP01/19 und
SP04/19. Auch hier wäre eine Schrägbohrung zu empfehlen, die mit ca. 60° bis
65° Neigung, ca. in Richtung Norden mit einem Azimuth von 10° und
wiederum mit einer Gesamtlänge von ca. 950 m (bis zum Phyllit) durch die
Härtensdorfer-Störung geht.
Die Ansatzpunkte und die Richtungen sind in der Planbeilage 119000722-001-01 zu
sehen, die ungefähre Lage und Neigungen der Bohrungen wurde in den nahe
liegenden Profilen eingezeichnet.

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ANHANG A GRUNDLAGEN DER SEISMISCHEN VERFAHREN
Durch mechanische Anregung (Kleinsprengungen oder pneumatische Impulsquelle)
an der Erdoberfläche werden elastische Wellen erzeugt. Diese breiten sich im
Untergrund nach physikalischen Gesetzmäßigkeiten aus und werden an der
Oberfläche mittels Schwingungsaufnehmern (Geophone), welche entlang linearer
Profile (2-D Seismik) angeordnet sind, registriert.
Abbildung 5: Methodische Prinzipien der Seismik
In Abhängigkeit von registriertem bzw. ausgewertetem Strahlentyp unterscheidet man
zwei Teildisziplinen der Seismik:
-
die Refraktionsseismik, die gebrochene Strahlen benutzt, und
-
die Reflexionsseismik, die reflektierte Strahlen verwertet.
Unter
Hybridseismik
versteht
man
die
kombinierte
Anwendung
von
refraktionsseismischem und reflexionsseismischem Verfahren.
Das
vertikale
Auflösungsvermögen
seismischer
Messungen
hängt
von
Wellenfrequenz, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Geophon- und Schusspunktabständen
ab. So ist die Refraktionsseismik trotz großer Auslagelängen in der Erkundungstiefe
beschränkt. Die Erkundungstiefe der Reflexionsseismik hingegen ist nach oben
begrenz.
Die
Refraktionstomografie
ermöglicht,
die
Informationslücke
der
Reflexionsseismik zur Oberfläche zu schließen.
Hochauflösende Refraktionsseismik
Die Refraktionsseismik macht sich die Brechung von Wellen an geologischen
Grenzflächen, an denen sich die mechanischen Eigenschaften des Untergrundes
ändern, zunutze.

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Bei Zunahme der seismischen Geschwindigkeit (Vp) in der unteren Schicht (V2)
gegenüber der oberen (V1) erfolgt eine Brechung der Welle vom Lot. Im Grenzfall
der kritischen Brechung läuft die Welle mit der Geschwindigkeit V2 an der
Grenzfläche entlang und erzeugt nach dem Huygen´schen Prinzip eine geführte
(Mintrop-) Welle, die unter dem Winkel der Totalreflexion in einer von den
Geschwindigkeiten V1 und V2 und der Tiefe der Grenzfläche abhängigen Entfernung
vom Anregungspunkt an die Oberfläche auftaucht und deren Geschwindigkeit dort
gemessen werden kann.
Aus der Laufzeit der Wellen zu den einzelnen Geophonen, der Aufstellungsgeometrie
und der Wellengeschwindigkeit kann die Tiefe von Schichtgrenzen, den so genannten
Refraktoren berechnet werden.
Die Refraktionsseismik gibt somit Aufschluss über die Tiefenlage von Refraktoren
(seismische bzw. physikalische Grenzflächen) und den Verlauf der seismischen
Wellengeschwindigkeiten (Vp) entlang von Schichtgrenzen.
Folgende methodische Grundlagen der Refraktionsseismik sind immer zu beachten:
-
Es können nur Horizonte erfasst werden, deren seismische Geschwindigkeit über
jener aller hangenden Schichten liegt. Diese Horizonte werden als Refraktoren
bezeichnet.
-
Das laterale und vertikale Auflösungsvermögen ist abhängig von der
Hauptfrequenz und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen, der Bandbreite
des Signals sowie der Erkundungstiefe. Dabei wird die laterale Auflösung
bestimmt von der Größe der Fresnel’schen Zone und dem Abstand der
Untergrundabtastung (CMP-Abstand).
-
Die erkennbare Mindestmächtigkeit einer refraktierenden Schicht wird durch die
Mächtigkeit derselben und die Wellenlänge der erzeugten seismischen Wellen
bestimmt (vertikales Auflösungsvermögen ca. 1/3 bis ¼ der Wellenlänge).
-
Der horizontale Aussagebereich hängt von der Möglichkeit ab, Fernschüsse
außerhalb der Geophonauslage abtun zu können.
-
In Profilrichtung kann das Einfallen von Schichtgrenzen bis zu einem Winkel, der
dem kritischen Brechungswinkel zwischen Hangendem und Liegendem entspricht,
verfolgt werden. Steil eingeschnittene Rinnen sind deshalb nur in Ihrem Ansatz zu
erkennen und auch nur bei entsprechender Weite.
-
Die refraktionsseismisch ermittelten Tiefen liefern den kürzesten Abstand zur
Grenzfläche, der sich bei quer zur Profilrichtung geneigten Grenzflächen erheblich
vom lotrechten Abstand unterscheiden kann. Sie sind daher in einem Querprofil als
Halbkreise abzuschlagen.
Refraktionstomographie
Bei kontinuierlicher Zunahme der Geschwindigkeit mit der Tiefe (vertikaler
Geschwindigkeitsgradient) wird die Methode der Tauchwellentomografie verwendet.
Dabei handelt es sich um ein iteratives Verfahren, das ein vorher zu erstellendes
Startmodell für den Aufbau des Untergrundes schrittweise verbessert.
Das
Ergebnis
dieser
Auswertung
ist
die
2-dimensionale
Verteilung
der
Ausbreitungsgeschwindigkeit im Untergrund.

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Reflexionsseismik
Die Reflexionsseismik nutzt die Reflexion von Wellen an geologischen Grenzflächen,
an
denen
sich
die
physikalischen
Eigenschaften
(Dichte
oder/und
Ausbreitungsgeschwindigkeit) des Untergrundes ändern. Die Reflexionsseismik selbst
liefert nur eingeschränkte Möglichkeiten zur direkten Bestimmung seismischer
Geschwindigkeiten.
Die folgenden methodischen Grundlagen der Reflexionsseismik sind zu beachten:
• Die Mindestmächtigkeit einer reflektierenden Schicht, die reflexionsseismisch
aufgelöst werden kann, wird durch die Wellenlänge des seismischen Signals
bestimmt.
• Reflexionen sind später eintreffende Ereignisse und werden durch die vorlaufenden
Refraktionen sowie durch Oberflächenwellen oder den Luftschall überlagert. Zur
Verstärkung der Nutzsignale gegenüber statistisch verteilter Unruhe ist eine vertikale
Stapelung mehrerer Einzelanregungen notwendig. Zur Ausblendung der Störwellen
erfolgt eine so genannte CMP-Stapelung, bei der alle Informationen, die zu einem
gemeinsamen Untergrundelement gehören, gestapelt werden. Diese damit erreichte
Überdeckung bestimmt wesentlich die Erkennbarkeit von Reflexionen.
• Der horizontale und vertikale Aussagebereich hängt von der erzielbaren CMP-
Überdeckung ab.

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ANHANG B GRUNDLAGEN DER GEOELEKTRISCHEN VERFAHREN
Die
Widerstandsmessung
beruht
auf
der
Ermittlung
des
spezifischen
Bodenwiderstandes. Aufgrund der in Wasser gelösten Ionen ist der Erdboden mit
einem elektrolytischen Leiter zu vergleichen. Die Leitfähigkeit, beziehungsweise der
spezifische Widerstand eines Bodens hängt in komplexer Form vom Porenvolumen,
dem Wassergehalt, der Menge der im Bodenwasser gelösten Ionen und von weiteren
Faktoren
ab.
Unterschiedliche
Materialien
zeigen
verschiedene
spezifische
Widerstände. Lehme oder Tone weisen niedrigere Widerstände als Humus, Sande,
Schotter oder gar Fels auf.
Bei den verschiedenen Verfahren der Gleichstromgeoelektrik wird dem Untergrund
über zwei Metallsonden, den Elektroden A und B, zwischen denen sich eine
Gleichstromquelle befindet, ein Strom I(A) zugeführt. Der Stromkreis wird durch den
mehr oder weniger gut leitenden Untergrund geschlossen. In diesem bildet sich ein
Potentialfeld aus, das außer von der Position der Elektroden und der Form der
Erdoberfläche wesentlich von der Verteilung des spezifischen elektrischen
Widerstandes
im
Untergrund
bestimmt
wird.
Aus
Messungen
des
Potentialunterschiedes (gleich der elektrischen Spannung U) zweier Sonden M und N
an der Erdoberfläche sind dann umgekehrt Aufschlüsse über die Verteilung leitfähiger
Strukturen im Untergrund und deren spezifischer elektrischer Widerstand zu erwarten.
Je nach der Fragestellung werden in der Praxis verschiedene Konfigurationen der
Stromelektroden und der Spannungssonden verwendet. Im Falle der Erfassung von
lateralen Veränderungen im Untergrund (Verteilung des spezifischen elektrischen
Widerstandes) können die Potentialdifferenzen an verschiedenen Punkten bei festen
Abständen zwischen den Elektroden und Sonden gemessen und das Ergebnis Profil-
oder flächenmäßig dargestellt werden. Durch die Möglichkeit von unterschiedlicher
Positionierung
von
Strom-
und
Potentialelektroden
können
verschiedene
Kartierungsanordnungen
simuliert
werden.
Die
meist
eingesetzten
Kartierungsmethoden sind “Wenner”
(
siehe
Abbildung 6)
und “Dipol-Dipol”
Anordnung, doch es gibt auch noch „Schlumberger“ und „Gradientmessung“.
Abbildung 6: Geoelektrische Profilierung mit „Wenner“ Anordnung
Zur Kartierung der spezifischen Bodenwiderstände werden zwei Elektroden in den
Boden eingebracht, über die ein elektrisches Feld aufgebaut wird. Ein scheinbarer
Bodenwiderstand wird über die Messung einer Potentialdifferenz zwischen zwei
Elektroden in einem Raster unter Berücksichtigung der Messgeometrie ermittelt.

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Dieser Widerstand wird “scheinbar” genannt, da er die Wirkung der einzelnen
Schichten mit verschiedenen spezifischen Widerständen gleichsam aufintegriert.
Die neuen Messsysteme mit „Multi-Elektroden“ sind heute technisch rasch und
einfach für mehrere Tiefenebenen einsetzbar, wodurch ein zweidimensionales Bild
des Untergrundes ermittelt werden kann.
Mit den neuen Messsystemen ist auch die Messung der induzierten Polarisation
möglich. Dieser elektrische Effekt wird ausgelöst durch die Einspeisung des
elektrischen Stromes in den Untergrund und tritt nach Abschaltung des Stromes auf.
Abbildung 7: Anordnung der Ionen vor (links), während (mitte) und nach der
elektrischen Einspeisung (rechts)
Die Ionen werden im Untergrund durch das elektrische Feld umgruppiert (polarisiert)
und nach Abschaltung des Stromes wird durch Stromfluss die ursprüngliche
Verteilung der Ionen wiederhergestellt (
Abbildung 7
). Dieser Stromfluss wird durch
die Messung der Abklingkurve an den Spannungselektroden bestimmt. Die Messgröße
für die Polarisierbarkeit ist die Verzögerung (Phasenverschiebung) φ mit dem dieser
Stromfluss stattfindet und damit der Spannungsabfall.
Abbildung 8: Anordnung der Ionen und Phasenverschiebung φ für Sand (links), Ton
(mitte) und Pyrit (rechts)
Unterschiedliche Gesteine bzw. Sedimente haben unterschiedliche Polarisierbarkeit
und sind damit unterscheidbar (
Abbildung 8
). Am höchsten polarisierbar sind Tone,
wassergesättigte Sedimente und Gesteine mit metallischen Anteilen und am
niedrigsten trockene Sand und Kiese. Störend wirken z.B.: Stromleitungen.