Folie 1
Andreas Barth, Andreas Brosig,
Ellen Dickmayer, Daniel Franke,
Henrik Kaufmann,
Andreas Knobloch, Claus Legler
Höffigkeitsbewertung des Mittleren Erzgebirges auf Zinn,
Wolfram, Flussspat und Schwerspat mit
Hilfe des Verfahrens der Künstlichen Neuronalen Netze
(KNN): Datengrundlagen, Methodik und Ergebnisse
Ist da noch
etwas ?
Folie 2
Agenda
1. Zielstellung
2. Untersuchungsgebiet
3. Methodik
4. Datengrundlagen
5. Datenvorbereitung
6. Ergebnisse
7. Wie weiter?
Folie 3
Zielstellung
LfULG, April 2016
Zu beurteilende Rohstoffe und Lagerstättentypen:
• Sn in Greisen, auf Gängen und in Skarnen
• W auf Gängen und in Skarnen
• Fluss- und Schwerspat auf Gängen
Folie 4
Untersuchungsgebiet
• Mittleres Erzgebirge
• Traditionelle Bergbaugebiete: Marienberg, Annaberg, Pobershau,
Geyer-Ehrenfriedersdorf, Schwarzenberg
• Rohstoffe: Sn, W, Ag, Cu, Fe (Flussspat, Schwerspat, U)
• Größe: 740 km
2
Folie 5
Genutztes Prognoseverfahren
Hybrides Verfahren
Kombination von Datenanalyse mit künstlichen
neuronalen Netzen und wissensbasierter
Vorbereitung der Daten
Folie 6
Das KNN …..
•
erkennt
vorhandene
Zusammenhänge,
•
erkennt
fehlende
Zusammenhänge,
•
Bewertet die
Höhe des Einflusses
der kontrollierenden
Parameter auf die abhängige Variable (Gewichte),
•
Kann
qualitative
(z.B. Potenzial des Auftretens) und
quantitative
(z.B. Mengen, Inhalte)
Prognosen
rechnen
.
•
Ist implementiert in der advangeo
Prediction
Software
von Beak Consultants GmbH
Folie 7
Struktur der advangeo® Prediction Software
& 3D Software
Modellparameter
3D Griddaten
Folie 8
Bearbeitungsfluss in
Folie 9
Datengrundlagen
•
24 GB Daten
•
196 Berichte
•
531 Karten, Risse u.ä.
•
423 Schnitte
•
28.833 Bohrungen
•
Geochemische Analysen
•
Geophysikalische Daten
•
Öffentlich zugängliche
Literatur
Folie 10
Geologie des Untersuchungsgebietes
•
Metasedimente verschiedener Metamporphosegrade mit hochreaktiven
Gesteinen (z.B. Karbonate, kohlenstoffhaltige Gesteine, Metabasite)
•
Synkinematische Magmatite
•
Unterlagert von hochspezialisierten postkinematischen Granitoiden
•
Starke Bruchtektonik verschiedenster Richtungen
Folie 11
Rohstoffe im Untersuchungsgebiet
Kartengrundlage: Hösel, G., u.a. (1990): Mineralische Rohstoffe Erzgebirge – Vogtland / Krusne Hory
1:100.000. Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Bereich Boden und Geologie, Freiberg.
Folie 12
Die neue Rohstoffkarte: alles über Sn, W, Spate
•
Druckmaßstab: 1:50.000
•
Genauigkeit der
rohstoffgeologischen
Information: 1:2.000-1:50.000
•
Enthält die verfügbaren
Informationen zu den
Rohstoffen, inkl. Vorratsblöcke,
Ausbisslinien der Erzgänge und
erzkontrollierenden Lithologien
•
Entstanden durch Aufarbeitung
der Primärunterlagen
Folie 13
Bekannte Vorräte
•
Erfassung aller
bekannten Blöcke
•
Genauigkeit der
rohstoffgeologischen
Information: 1:1.000
– 1:5.000
Gehalte (%)
Rohstoff-
inhalte (t)
davon
abgebaut (%)
Gehalte (%)
Rohstoff-
inhalte (t)
Gehalte (%)
Rohstoff-
inhalte (t)
Sn
0,59
83.753
0
0,38
45.837,00
0,44
126.226
WO3
0,48
43.437
0
-
-
0,96
78.300
Flussspat (Neben-
komponente in
Pöhla-Gl.)
17,1
38.317
-
-
-
-
-
Schwerspat
-
-
-
-
-
-
-
Rohstoff
Delta
lithologisch kontrolliert: Skarn
bekannte Vorräte (Gehalte und Metallinhalte)
C1,C2
c1,c2
Lagerstättentyp
Gehalte (%)
Rohstoff-
inhalte (t)
davon
abgebaut (%)
Gehalte (%)
Rohstoff-
inhalte (t)
Gehalte (%)
Rohstoff-
inhalte (t)
Sn
0,24
53.491
10 bis 32
0,107
815
0,23
12.230
WO3
0,046
4.093
30
0,037
40
0,26
2.595
Flussspat
70
86.400
100
-
-
-
-
Schwerspat
77,5
53.750
100
67
7700
-
-
WO3 nur Aue-Lauter
0,29
191
0
-
-
0,29
2301
Lagerstättentyp
strukturkontrolliert: gangförmig
Rohstoff
bekannte Vorräte (Gehalte und Metallinhalte)
C1,C2
c1,c2
Delta
Folie 14
Konzeptionelles Modell der Sn-W-Vererzung im
Untersuchungsgebiet
Phyllite
Glimmer-
schiefer
Gneise
Skarn
Erzgang
Greisen im
Endokontakt
Granit
Folie 15
Aufbau des Modells
•
Wesentliche Parameter:
•
Rastergröße: 50 x 50 m
•
Koordinatensystem: ETRS 1989 UTM Zone 33N
•
Eckpunkte
• Westen (min. Rechtwert):
337.000
• Osten (max. Rechtswert):
378.000
• Norden (max. Hochwert):
5.619.000
• Süden (min. Hochwert):
5.595.000
•
Modelltiefe: -3000 m NN
•
Projektgebiet: ROHSA 3.1 Fläche
Folie 16
Datenvorbereitung - Bohrungen
•
28.833 Bohrungen in
der Kontur
•
Ausfiltern der nicht
zutreffenden
Bohrungen (ohne SVZ,
<20m, Ziel Geothermie,
Hydrogeologie, usw.)
•
Verbleiben 2.014
Bohrungen mit 42.759
Schichtdatensätzen
•
Bohrlochabweichung
z.T. neu erfasst oder
anhand der Kopfdaten
berechnet
Folie 17
Datenvorbereitung – Geologische Modellkarte
•
Nutzung der dGK50 des LfULG
•
Generalisierung für die 3 D
Modellierung:
Känozoikum: Basalt
Paläozoikum:
– Granit
– Ordovizium: Gräfenthal- bis
Schwarzburger Gruppe:
Phycoden-Formation
Frauenbach-Formation
– Kambrium:
• Thum-Gruppe
• Jáchymov-Gruppe
• Klínovec-Gruppe
•
Proterozoikum
– Neoproterozoikum
Folie 18
Datenvorbereitung – bruchstrukturelle Daten
Ableitung von Daten: z.B. Richtung, Länge,
Kreuzungen, Ausformung, ….
Folie 19
Datenvorbereitung – Mineralisierte Bruchstrukturen
Erfassung und Homogenisierung aller verfügbarer Daten in der höchsten
Auflösung: Berichte, Karten, ……. Gliederung nach dem Rohstoffinhalt .
Folie 20
3D –Daten: Granite
Oberkante Granit Typ
Kirchberg
Oberkante Granit Typ
Bergen
Oberkante Granit Type
Eibenstock
Folie 21
3D-Daten: Metamorphite und Skarne
OK Thum Gruppe
OK Jachymov
Gruppe
OK Klinovec
Gruppe
OK
Neoproterozoikum
OK Skarn
Raschau-
Formation
OK Skarn
Grießbach-
Formation
OK Skarn
Herold-
Formation
Folie 22
3D Daten: Berücksichtigung der Störungen
Granitoberfläche
Typ Eibenstock mit
Hauptstörungen
Blick von NW auf das Untersuchungsgebiet
Oberkante der Thum-
Gruppe mit
Hauptstörungen
Blick von NW auf das Untersuchungsgebiet
Folie 23
Erzeugung von Rastern: z.B. Distanz Granit - Metamorphite
Folie 24
Streamsedimentgeochemie
Probenpunkte
und
Einzugsgebiete
Zuordnung der
Gehalte
Raster (IDW) 20
Punkte Einfluss
Raster: Focal statistics
Erzeugung der Raster für
16 Elemente
Folie 25
Magnetik
Erzeugung der
Ableitungen
Folie 26
Gravimetrie
Korrektur der Daten:
Freiluftkorrektur, C
F
Bouguer-Plattenkorrektur, C
B
Normalschwere C
φ
Topographische Korrektur C
T
∆g = ∆g
obs
+ C
φ
+ C
F
– C
B
+ C
T
Bouguer-Anomalie
Messpunkte
Ableitungen
Folie 27
Radiometrie
•
Uran ist nicht verwertbar
•
„Waldkorrektur“ der Daten für K
und Th zur Berücksichtigung der
abschirmenden Wirkung von
Vegetation
•
Empirische Ermittlung der
Korrekturen
Messpunkte
Th, ppm, ohne
Waldkorrektur
Th, ppm, mit
Waldkorrektur
y = 0,303x
2
- 0,0188x + 1
R² = 0,9805
0,95
1,05
1,15
1,25
1,35
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Korrekturpolynom
Waldanteil
Folie 28
Trainingsdaten: Zinn
Zinn in Gängen:
ja/nein
Zinn in Skarnen:
ja/nein
Zinn in Greisen:
ja/nein
Zinn in Gängen:
kg Sn/Zelle
Zinn in Skarnen:
kg Sn/Zelle
Zinn in Greisen:
kg Sn/Zelle
Folie 29
Trainingsdaten: Wolfram
Wolfram in
Gängen: ja/nein
Wolfram in
Skarnen: ja/nein
Wolfram in
Gängen: kg
WO
3
/Zelle
Wolfram in
Skarnen: kg
WO
3
/Zelle
Folie 30
Trainingsdaten: Spate
Flussspat auf
Strukturen
ja/nein
Schwerspat auf
Strukturen
ja/nein
Folie 31
Trainingsdaten: Skarne
Skarne in der Raschau -
Formation
Skarne in der Grießbach-
Formation
Skarne in der Herold -
Formation
Folie 32
Schätzung der Rohstoffpotenziale
Insgesamt wurden 231 Prognosemodelle gerechnet:
•
139 für
Zinn
(85 für strukturkontrollierte Mineralisationen, 39
für lithologisch kontrollierte Mineralisationen, 15 für
Greisenkörper im Endokontakt),
•
50 für
Wolfram
(29 für strukturkontrollierte Mineralisationen,
21 für lithologisch kontrollierte Mineralisationen),
•
18 für
Flussspat
,
•
2 für
Schwerspat
,
•
22 für
Skarne
.
Folie 33
Qualitative Prognose – Sn in
Gängen
Abhängige Variable:
•
Ausstrichlinien zinnführender Gänge innerhalb von Vorratsblöcken,
Modellparameter:
•
Abstand Granit Typ Eibenstock – Erdoberfläche,
•
Bachsediment-Geochemie - log10 Cu: Absolutwert,
•
Bachsediment-Geochemie - log10 Pb: Absolutwert,
•
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Jáchymov-Gruppe,
•
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Klínovec-Gruppe,
•
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Neoproterozoikum,
•
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Thum-Gruppe,
•
Gravimetrie - delta G: Absolutwert,
•
Gravimetrie - delta G: Gradient,
•
Magnetik - delta T: Absolutwert,
•
Magnetik - delta T: Gradient,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Kreuzungspunkte,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – groß,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – kurz,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – mittel,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Länge - sehr groß,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Sinuosität – gering,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Sinuosität – mittel,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - E-W,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - NE-SW,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - N-S,
•
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - NW-SE,
•
Verbreitungsgebiet - Granite (insgesamt).
Folie 34
Vergleich: Prognose Sn in Gängen mit der
Streamsedimentgeochemie
Folie 35
Gewichte der Parameter
Folie 36
Qualitative Prognose – Sn in Gängen
Folie 37
Quantitative Prognose: Sn in Gängen
(t Sn/ Rasterzelle)
Abhängige Variable:
Zinnmenge je Gridzelle
Modellparameter:
Abstand Granit Typ Eibenstock - Erdoberfläche (invers skaliert),
Bachsediment-Geochemie - log10 Cu: Absolutwert,
Bachsediment-Geochemie - log10 Pb: Absolutwert,
Bachsediment-Geochemie - log10 Sn: Absolutwert,
Gravimetrie - delta G: Absolutwert,
Gravimetrie - delta G: Gradient,
Magnetik - delta T: Absolutwert,
Magnetik - delta T: Gradient,
Störungen - euklidischer Abstand: Kreuzungspunkte,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – groß,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – kurz,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – mittel,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge - sehr groß,
Störungen - euklidischer Abstand: Sinuosität – gering,
Störungen - euklidischer Abstand: Sinuosität – mittel,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - E-W,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - NE-SW,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - N-S,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - NW-SE.
Das Training erfolgte nur an den Lokalitäten mit bekannten Vorräten.
Folie 38
Quantitative Prognose: Sn in Gängen
Folie 39
Interpretation & Plausibilisierung
Erzführende Gänge streichen ausschließlich 45 – 100 Grad
Aufsummierung aller Zinninhalte im Umfeld dieser Gänge ergibt:
232.773 t in der Kontur > 0,25 (qualitative Prognose)
196.632 t in der Kontur > 0,5 (qualitative Prognose)
In den bekannten Vorratsblöcken wurde wiedergefunden:
43.856 t (50-m-Puffer)
65.828 t (100-m-Puffer)
Vergleich: alle berechneten Vorräte betragen: 64.913 t
25 % der insgesamt im UG möglichen Vorräte sind in den bekannten Blöcken
enthalten
•
Rückrechnung der Metallgehalte auf Strukturen
plausibel
Folie 40
Qualitative Prognose – Sn in
Skarnen
Abhängige Variable:
Lokalitäten der bekannten Zinnskarne ,
Modellparameter:
Abstand Granit Typ Eibenstock - Erdoberfläche (invers skaliert),
Bachsediment-Geochemie - log10 Cu: Absolutwert,
Bachsediment-Geochemie - log10 Pb: Absolutwert,
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Jáchymov-Gruppe,
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Klínovec-Gruppe,
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Neoproterozoikum,
Geologie - euklidischer Abstand zur Ausstrichfläche: Thum-Gruppe,
Geologie - Verbreitungsgebiet - Granit
Gravimetrie - delta G: Absolutwert,
Gravimetrie - delta G: Gradient,
Magnetik - delta T: Absolutwert,
Magnetik - delta T: Gradient,
Störungen - euklidischer Abstand: Kreuzungspunkte,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – groß,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – kurz,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge – mittel,
Störungen - euklidischer Abstand: Länge - sehr groß,
Störungen - euklidischer Abstand: Sinuosität – gering,
Störungen - euklidischer Abstand: Sinuosität – mittel,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - E-W,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - NE-SW,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - N-S,
Störungen - euklidischer Abstand: Streichrichtung - NW-SE.
Folie 41
Qualitative Prognose – Sn in Skarnen
Folie 42
Quantitative Prognose: Sn in Skarnen
Folie 43
Interpretation & Plausibilisierung
Aufsummierung der Zinninhalte ergibt:
775.888 t in der Kontur > 0,25 (qualitative Prognose)
593.034 t in der Kontur > 0,5 (qualitative Prognose)
In den bekannten Vorratsblöcken wurde wiedergefunden:
86.040 t
Vergleich: alle berechneten Vorräte betragen: 83.490 t
Damit wären nur 11 % der insgesamt im UG möglichen Vorräte in den
bekannten Blöcken enthalten
Plausibel aufgrund der großen Flächen
•
Rückrechnung der Metallgehalte auf Skarnmächtigkeiten
ebenfalls plausibel
Folie 44
Wolfram im Umfeld des Eibenstocker Granits
Im Gebiet Ehrenfriedersdorf Geyer
sind die W-Gehalte im Erz sehr gering:
0,05 %
Diese Vorkommen wurden nicht als
W-Vorkommen angesehen
Dementsprechend gibt es bis auf
das Vorkommen Aue-Bärengrund kein
Trainingsgebiet für strukturkontrollierte
W-Vorkommen
Echte W-Vorkommen werden ganz
offensichtlich durch den Granit vom Typ
Bergen kontrolliert.
Im UG sind die Vorkommen
unbedeutend
Wolfram Vorkommen im Umfeld des
Eibenstocker Granits
Folie 45
Qualitative Prognose: Wolfram in
Gängen – das Potenzial ist gering
Folie 46
Qualitative Prognose: W in Skarnen
Umfeld der
Schwarzenberger Kuppel
Folie 47
Quantitative Prognose: W in Skarnen
Aufsummierung aller WO3-Inhalte ergibt:
151.722 t in der Kontur > 0,25 (qualitative Prognose)
117.340 t in der Kontur > 0,5 (qualitative Prognose)
In den bekannten Vorratsblöcken wurde wiedergefunden:
12.260 t
Vergleich: alle berechneten Vorräte betragen: 12.339 t
Damit wären nur 8 % der insgesamt im UG möglichen
Vorräte in den bekannten Blöcken enthalten
Plausibel
aufgrund der großen Flächen.
Vorräte für Pöhla-
Globenstein bekannt (ca.
43 kt WO3)
Nur randlich im UG
(anteilig 12 kt).
Für die Prognose wird
dieser WO3-Inhalt auf die
Rasterzellen verteilt (38,6
– 162,2 t).
Folie 48
Prognose von Skarnen: Stratigraphische
Kontrolle der Skarne
QUELLE: HOTH, K.; BERGER, H.-J. (1980): Stratigraphie und lithologisch-fazielle Charakteristik der Parametamorphite und Sedimentite im Erzgebirge/Vogtland. Unveröffentlichter
Bericht, 102 S., Archiv des LfULG, Freiberg.
Folie 49
Erbohrte Skarne
Folie 50
Die skarnkontrollierenden Faktoren
Karbonatgesteine/
reaktive Gesteine
Entfernung zum
Granit
Winkel zwischen
Einfallen der
Metamorphite und
Granitoberfläche
Bruchtektonik
Folie 51
Kontrollierender Faktor: Abstand Granit - Karbonate
Folie 52
Kontrollierender Faktor: Differenz Einfallswinkel
Karbonathorizont - Granitoberfläche
Folie 53
Kontrollierender Faktor: Differenz Einfallsrichtungen
Karbonathorizont - Granitoberfläche
Folie 54
Prognoseergebnis: Skarne in der Raschau-Formation
Granit
Ausbiss an der
Erdoberfläche
Erodierte Bereiche
Verdeckte Bereiche
Folie 55
Prognoseergebnis: Verskarnungspotenzial
Folie 56
Flussspat
Zahlreiche Flusspatvorkommen sind bekannt. Flussspat ist
häufige Nebenkomponente aller anderen Mineralisationen.
Wirtschaftliche Bedeutung erlangte nur das Gebiet um
Marienberg (Tscherper Flacher, 1955-58, ca. 48.600 t Rohspat,
Mächtigkeit bis zu 3 m )
Fluorit in Skarnen des Vorkommens Pöhla-Globenstein
(Gehalte niedrig, Spat muss abgetrennt werden)
Quantitative Rechnungen mit Hilfe der Klassifikation aus
der Spatprognose
Folie 57
Klassifikation der flussspathöffigen Strukturen nach
Spatprognose
Folie 58
Perspektive Gebiete
Folie 59
Schlussfolgerungen
•
Für
Zinn-Wolfram
-Mineralisationen wurde:
•
Die Abgrenzung der Höffigkeitsflächen und
•
Die Schätzung des zu erwartenden Potentials
vorgenommen.
•
Für
Fluss- und Schwerspat
wurden Höffigkeitsflächen
abgegrenzt.
•
Zinnpotenzial in Skarnen:
geschätzt ca. 600.000 t Metallinhalt
(Potenzial > 0,5), bekannte Ressourcen (C1, C2, c1, c2 und
Delta): 250.000 t.
•
Wolframpotenzial in Skarnen
(WO3) geschätzt ca.
120.000 t WO3-Inhalt (Potenzial > 0,5), bekannte Resourcen
(C1, C2, c1, c2 und Delta): 120.000 t.
Folie 60
Schlussfolgerungen (Fortsetzung)
•
Höffige Gebiete für Sn-W-Skarne
: in größeren Teufen
zwischen der Schwarzenberger Kuppel und dem Granitpluton
des Mittleren Erzgebirges im Kambro-Ordovizium.
•
Sn-Skarne
erreichen die Grenzen der
Bauwürdigkeit
:
•
hohe Sn-Gehalte (bis 1%),
•
großes Ressourcenpotenzial
•
Wertvolle Nebenkomponenten (Zn, In)
•
W-Skarne
sind auf das Umfeld der Granite Typ Bergen
begrenzt.
•
Die Perspektivität auf
Fluss- und Schwerspat
ist begrenzt.
Perspektiven bestehen vor allem auf den großen NW-SE
streichenden Bruchstrukturen.
Folie 61
Schlussfolgerungen (Fortsetzung 2)
•
Zinnpotenzial in Gängen:
•
Geschätzt ca. 200.000 t Metallinhalt (Potenzial > 0,5)
bekannte Ressourcen (C1, C2, c1, c2 und Delta): 67.000 t,
davon 20 % abgebaut.
•
Perspektiven generell über den Hochlagen des Granits
vom Typ Eibenstock
•
Nicht bauwürdig aufgrund niedriger Gehalte und geringer
Mächtigkeiten.
•
Wolframpotenzial
in Gängen ist gering.
Folie 62
Empfehlungen
Wir empfehlen, die Arbeiten wie folgt weiterzuführen:
•
Einbeziehung aller
geochemischer Daten
aus Bohrungen
•
Ausführung
echter 3D Modellierungen
und -Prognosen
•
Ausführung von
Höffigkeitsprognosen in Teilgebieten
:
1 Osterzgebirge inkl. Freiberg
3 Westerzgebirge/Vogtland
2 Erzgebirgsnordrand
4 Erzgebirge/ Vogtland: Spate
•
Zielgerichtete
Überprüfung
durch geeignete
Feldarbeiten
•
Nachfolgende
Vervollkommnung der Modelle
Folie 63
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Ja, da ist
noch
etwas !
