BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

DESMEX (Deep Electromagnetic Sounding for Mineral Exploration)

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.03.2015

Projektende: 28.02.2019

Projektstand: 01.11.2018

Logo Gefördert vom BMBF

DESMEX (Deep Electromagnetic Sounding for Mineral Exploration) ist ein Verbundvorhaben, das vom BMBF Programm r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz, Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe gefördert wird.

Das Ziel im Verbundvorhaben ist der Aufbau eines semi-airborne Explorationsverfahrens zur Erkundung der mineralischen Lagerstätten in Deutschland, das exemplarisch an einer Erzlagerstätte getestet werden soll.

Die Arbeit der BGR an diesem Projekt ist in zwei Arbeitsgruppen aufgeteilt. Eine Gruppe befasst sich mit der Entwicklung und den Testflügen der zu entwickelnden Flugsonden, der Vorerkundung des Testgebietes im Feldmaßstab und der Durchführung der Befliegung im Hauptexperiment (Aerogeophysik). Die weitere Gruppe ist mit der Bestimmung der geophysikalischen Messgrößen im Labormaßstab (Petrophysik) und der Aufskalierung auf den Feldmaßstab beschäftigt.

Systemskizze des semi-airborne ExplorationsverfahrensSystemskizze des semi-airborne Explorationsverfahrens Quelle: BGR

Teilvorhaben Aerogeophysik

In den letzten Jahren lag der Schwerpunkt der Aerogeophysik in der Grundwassererkundung. Aufgrund der bisherig limitierten Erkundungstiefe gab es nur einzelne Projekte zur Erzerkundung (Siemon, 2013: Erzgebirge Geyer). Die BGR ist deshalb sehr interessiert an der Erweiterung ihres Methodenspektrums, um Aussagen über die Geologie des Untergrunds in Tiefen bis zu etwa 1 Kilometer treffen zu können.

Entwicklung der Flugsonden und Testflüge. Die BGR stellt dem Projekt für die notwendigen Flugversuche ihren Hubschrauber, sowie eine Flugsonde für das Induktionsspulenmagnetometer zur Verfügung und beteiligt sich an notwendigen Modifikationen der Sonde und an Bodentests des Prototyps.

Vorerkundung. Eine flächenhafte Vorerkundung wird mit den bestehenden Methoden der Hubschraubergeophysik durchgeführt. Mit der Hubschrauberelektromagnetik sollen die oberflächennahen Strukturen des ausgewählten Messgebiets untersucht werden. Die bestehenden Magnetikdaten werden durch die neu gewonnenen Daten der Aeromagnetik ergänzt und später gemeinsam modelliert. Die Ergebnisse der Befliegung sollen im Hauptexperiment bei der Planung der Standorte der Stromquellen, bei der Ermittlung von anthropogenen und geologischen Störungen helfen, sowie bei der Erstellung eines oberflächennahen Startmodells für spätere Inversionen und Modellierungen beitragen.

Flugeinsatz der entwickelten Flugsonden und Erstellung eines Lagerstättenmodells. Die BGR führt im Hauptexperiment die Erkundungsflüge mit den neu entwickelten Sensoren und Flugsonden über dem ausgewählten Testgebiet durch. Die BGR beteiligt sich an der Erstellung des Lagerstättenmodells durch die Integration der Ergebnisse der Geophysik und der Petrophysik, in dem sie die physikalische Parametrisierung des Modells soweit möglich erarbeitet.

Teilvorhaben Petrophysik

Geophysikalische Messungen, egal ob aus der Luft oder vom Boden aus, liefern die Verteilungen physikalischer Größen im Untergrund (geophysikalische Modelle). Die gemessenen physikalischen Größen sind materialabhängig und können somit Aufschluss über Ausdehnung und Tiefe von geologischen Strukturen geben. Dennoch sind geophysikalische Modelle oft mehrdeutig und die Messwerte lassen sich oft nicht eindeutig einem bestimmten Material oder einem charakteristischen mineralogischen oder geochemischen Materialparameter zuordnen.


HF-1-Antimonit-derbProbe: Antimonit Quelle: BGR

KB-4 Bleiglanz im GangquarzProbe: Bleiglanz im Gangquarz Quelle: BGR

Im Teilvorhaben Petrophysik werden umfangreiche petrophysikalische Untersuchungen an repräsentativem Probenmaterial (Erz- sowie dessen Umgebungsgestein) durchgeführt, um ein fundiertes Wissen darüber zu erlangen, wie die im Feld gemessenen physikalischen Größen (spez. elektrischer Widerstand, magnetische Suszeptibilität, Aufladbarkeit) mit relevanten mineralogisch-geochemischen Eigenschaften, die die Lagerstätte im Wesentlichen charakterisieren, zusammenhängen. Unser Ziel ist es, Lösungsansätze zu entwickeln, wie durch das komplexe Zusammenspiel von Mineralogie, Petrophysik, Geochemie und geophysikalischer Exploration auf der Basis der im Verbundprojekt zu entwickelnden semi-airborne Messmethodik eine Höffigkeitsanalyse der Lagerstätte durchgeführt werden kann.

Vorerkundung

Die Vorerkundung mit dem Standardmesssystem der BGR-Hubschraubergeophysik fand im Mai 2015 zwischen den Städten Schleiz und Greiz (Thüringen) statt.

Veröffentlichungen

A. Steuer, T. Martin, B. Siemon und U. Meyer, 2016. Projekt DESMEX: Lagerstättensuche in Thüringen - Vorerkundung mit HEM. 76. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, Abstract, Poster.

T. Martin, S. Costabel, T. Günther, 2016. Methods for measuring complex resistivity spectra of rock samples in the context of mineral exploration, International Workshop on Induced Polarization (IP), 4th International Workshop on Induced Polarization, Abstract, Poster.

Technischer Bericht

(Stehen auch über das BGR-Produktcenter zum Download bereit.)

Martin, T., Ibs-von Seht, M., Ullmann, A., Siemon, B., Pielawa, J., Steuer, A. & Voß, W., 2017. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik – Befliegung DESMEX, Teil 1, 175 Schleiz Mai 2015. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0134857, Hannover.

Erkundung von mineralischen Rohstoffen in Thüringen

Das erste Hauptexperiment mit dem semi-airborne Verfahren fand im Oktober 2017 in der Umgebung des ehemaligen Bergbaugebiets Schleiz (Thüringen) und Mühltroff (Sachsen) statt. Dabei wurden die zwei im Projekt entwickelten Flugsonden erstmals eingesetzt.

In Ostthüringen wurde bis in die 1950er Jahre Antimonit-Bergbau bis in eine Teufe von ca. 200 m betrieben. Ob sich die Lagerstätten in noch größere Tiefen erstrecken, ist bis heute unklar. Aus aero- und bodengeophysikalischen Vorerkundungen in Thüringen sind die elektrischen Eigenschaften des Untergrundes in bis zu 150 m Tiefe bekannt. Dabei zeigte sich, dass sich im Raum Schleiz markante, elektrisch gutleitende Strukturen abbilden, die bis in den Raum Mühltroff/Sachsen verlaufen. Es wird vermutet, dass es sich hierbei um Graptolithenschiefer handelt. Dieser deutliche Kontrast in der elektrischen Leitfähigkeit eignet sich besonders gut, um zu untersuchen, inwieweit sich diese Strukturen mit den neuen Messsystemen bis in große Tiefen nachverfolgen lassen.

Veröffentlichungen

C. Nittinger, M. Cherevatova, M. Becken, T. Martin, H. Petersen, A. Steuer, U. Meyer, B. Siemon, U. Matzander, B. Friedrichs, W. Mörbe, P. Yogeshwar, B. Tezkan, R. Rochlitz and T. Günther, 2017. A Novel Semi-airborne EM System for Mineral Exploration - First Results from Combined Fluxgate and Induction Coil Data, Second European Airborne Electromagnetics Conference, DOI: 10.3997/2214-4609.201702154

M. Cherevatova, C. Nittinger, M. Becken and T. Günther, 2017. 3D Inversion of the Semi-airborne Electromagnetic Data from Schleiz, Germany, Second European Airborne Electromagnetics Conference, DOI: 10.3997/2214-4609.201702151

U. Meyer, H. Petersen, S. Costabel, A. Steuer, M. Cherevatova, M. Becken, C. Nittinger, T. Günther, P. Yogeshwar, W. Mörbe and B. Tezkan, 2018. Results from the Main DESMEX Experiment South of Greiz, Germany, 2nd Conference on Geophysics for Mineral Exploration and Mining, DOI: 10.3997/2214-4609.201802722

Neue Methoden zur Erkundung der größten Eisenerzgrube der Welt bei Kiruna

Das zweite Hauptexperiment fand im Oktober 2018 bei Kiruna in Nordschweden statt. Die Messflüge sollen die größte untertägige Eisenerzmine der Welt in ihrer Tiefenausdehnung räumlich besser erfassen. Das Eisenerzvorkommen in Kiruna ist bisher bis zu einer Tiefe von rund 1.300 Meter abgebaut worden und ist daher gut geeignet, die neu entwickelten Verfahren anzuwenden.

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Kontakt 1:

    
Dr. Annika Steuer
Tel.: +49 (0)511-643-2148
Fax: +49 (0)511-643-3662

Kontakt 2:

    
Dr. Stephan Costabel
Tel.: +49-(0)30-36993-391
Fax: +49-(0)30-36993-100
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