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GEOPHYSIKALISCHE UNTERSUCHUNGEN IN DER STEIERMARK/ÖSTERREICH
„PLETTENKAR-PROJEKT“ Abschlussbericht
August 2014
Seite 1
Abschlussbericht
Geophysikalische Untersuchungen in der Steier-mark/Österreich, „Plettenkar“-Projekt
SILBERMINE ZEIRING GmbH Gumpendorferstraße 83-85/1/55
1060 Wien, Österreich
August 2014
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Inhaltsverzeichnis
1. Zusammenfassung der Ergebnisse ...................................................................................3
2. Einleitung und Zielsetzung der geophysikalischen Untersuchungen .................................3
3. Messgebiet und Messprofile ............................................................................................4
4. Projektspiegel ..................................................................................................................6
5. Beschreibung der Messgeräte und Messmethoden............................................................6
5.1. Geomagnetik ...................................................................................................................6
5.2. Very Low Frequency (VLF)-Verfahren ...........................................................................7
5.3. Radio-Magnetotellurik (RMT) .........................................................................................9
6. Ergebnisse Magnetik ..................................................................................................... 10
6.1. Messgebiet .................................................................................................................... 10
6.2. Basisstation - Messung der Tagesvariationen ................................................................. 11
6.3. Ergebnis der magnetischen Messungen .......................................................................... 12
7. Magnetik: Numerische Modellierung ............................................................................. 15
7.1. Modell für Profil 1 ......................................................................................................... 15
7.2. Modell für Profil 2 ......................................................................................................... 16
7.3. Modell für Profil GH ..................................................................................................... 17
8. Very Low Frequency (VLF)-Methode: Bestimmung von lateralen Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit ............................................................................................... 19
8.1. Messgebiet und Messprofile .......................................................................................... 19
8.2. Messungen und Datenbearbeitung ................................................................................. 19
8.3. Beschreibung der Ergebnisse ......................................................................................... 21
8.4. Vergleich der VLF-Messungen von Uni Leoben 1984 und MGT Juni 2014 ................... 22
9. Radio-Magnetotellurik ................................................................................................... 24
9.1. Bestimmung der mittleren elektrischen Leitfähigkeit des Messgebietes ......................... 24
9.2. RMT-Messungen auf einem 600 m langen Profil ........................................................... 25
9.3. Interpretation der RMT-Messungen ............................................................................... 26
10. Geobatterien im oberen Plettental: Erläuterungen zu den Ursachen von Eigenpotentialen ...................................................................................................................................... 27
11. Vergleichende Darstellungen ......................................................................................... 28
12. Liste der Abbildungen ................................................................................................... 32
13. Literaturverzeichnis ....................................................................................................... 32
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1. Zusammenfassung der Ergebnisse
1. Im oberen Teil des Plettentals bei Pusterwald/Steiermark wurden flächenhaft folgende geophy-
sikalische Messungen eingesetzt: Geomagnetik und Very Low Frequency Methode. Auf einem
Profil wurden Radiomagnetotellurische Messungen (RMT) durchgeführt.
2. Die geomagnetischen Messungen im Plettental oberhalb der Ortschaft Pusterwald haben zahl-
reiche sehr starke magnetische Anomalien festgestellt, die z.T. mehrere 1,000 nT betragen.
3. Die Untersuchungen nach der VLF-Methode zeigen deutliche, teilweise sehr scharfe Kontraste
der elektrischen Leitfähigkeit. Sie sind wichtige Indikatoren für tektonische Störungen
4. Die Befunde jüngerer und älterer lagerstättenkundlicher Untersuchungen im Plettenkar-Gebiet
legen nahe, dass die magnetischen Anomalien durch Pyrrhotin (Magnetkies) verursacht werden.
Pyrrhotin besitzt starke ferromagnetische Eigenschaften.
5. Mineralogische Untersuchungen im Plettenkar Gebiet zeigen, dass Pyrrhotin an Mylonit Zonen
gebunden ist. Dort ist er mit Arsenopyrit (Arsenkies) vergesellschaftet, der signifikante Au-
Konzentrationen aufweist. 6. Die numerischen Modellierungen einzelner magnetischer Anomalien ergeben für die Bereiche
nahe dem Wandloch ein steiles Einfallen nach SO mit einer Streichrichtung etwa parallel zum
tektonischen Streichen in ONO-WSW-Richtung. Talabwärts im unteren Teil des Messgebiets ist
die Streichrichtung der Modellkörper dagegen sehr uneinheitlich.
7. Radiomagnetotellurische (RMT) Messungen auf einem Profil im oberen Teil des Plettentals er-
geben extrem niedrige Werte des spezifischen Widerstandes im Bereich der Mylonitzone und
auf dem Amphibolitkörper.
8. Eigenpotentialmessungen, welche vom Joanneum Leoben 1984 durchgeführt wurden, haben im
Bereich der Mylonit Zone sehr starke Anomalien mit Werten um -1,000mV ergeben. Eigenpo-
tentiale sind sehr wichtige Indikatoren für Vererzungen auf Störungsflächen. Der sehr hohe
Wert von -1,000mV wird durch Graphit, der sich dort auf den Scherflächen befindet, erklärt. Die
Vererzungen in diesem Bereich sind auch die Ursache für den extrem niedrigen spezifischen
elektrischen Widerstand.
9. Der Randbereich des Amphibolit-Komplexes in der Nähe des Wandloches ist durch einen deutli-
chen Leitfähigkeitskontrast charakterisiert. Auf dem Amphibolit-Komplex selbst werden die
stärksten magnetischen Anomalien beobachtet.
10. Bislang untersuchte Gesteinsproben zeigen Goldkonzentrationen mit Werten knapp unter
100g/t. Diese Funde orientieren sich an der Mylonit-Zone und entlang des Hüttenbachs.
2. Einleitung und Zielsetzung der geophysikalischen Untersuchungen
Dieser Bericht beschreibt die geophysikalischen Untersuchungen im Bereich des „Plettenkar“ bei Pus-
terwald in der Steiermark/Österreich. Es sollten geomagnetische Messungen zur flächenhaften Erfas-
sung der magnetischen Totalintensität, sowie Very Low Frequency (VLF)-Messungen zur Erkundung von
Störungszonen durchgeführt werden. Diese Messungen sollten im obersten Teil des Plettentals entlang
von Parallelprofilen mit einem Linienabstand von etwa 50 m auf einer Fläche von 1 bis 2 Quadratkilome-
ter erfolgen. Ergänzt werden sollten die Untersuchungen durch Radio-Magnetotellurische (RMT) Mes-
sungen, um die Verteilung des spezifischen Widerstandes entlang eines Profils über die Mylonitzone zu
erkunden.
Die Messungen wurden zu Fuß durchgeführt. Ursprünglich war geplant, die magnetischen Messungen
mit einer Flugdrohne durchzuführen. Im Vorfeld des Messtermins ergaben sich jedoch Schwierigkeiten
mit der Navigationseinheit des Fluggerätes. Es wurde daher entschieden, die Messungen zu Fuß durch-
zuführen. Wegen des hohen Baumbewuchses von 30 m besonders im mittleren und unteren Teil des
Plettentals hätte die Flughöhe mindestens 50 m und mehr über Grund betragen müssen. Eine hinrei-
chende genaue Erfassung besonders kleinerer magnetischer Anomalien wäre dadurch erheblich einge-
schränkt worden.
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Die Vererzungen in der Gegend um Pusterwald sind schon lange bekannt. Dort trifft man an verschiede-
nen Stellen auf Spuren eines alten Bergbaus, die teilweise auf das Mittelalter zurückreichen. Erste geo-
physikalische Untersuchungen mittels eines sogenannten „elektrischen Schürfens“ werden aus dem Jahr
1924 berichtet. Hierbei handelt es sich vermutlich um eine Methode, die heute als geoelektrische Son-
dierung bezeichnet wird und den elektrischen Widerstand der Gesteinsformation bestimmt. Diese
Messmethode war damals noch neu und konnte bereits an einigen Stellen im Plettental Vererzungszo-
nen ausfindig machen. Eine systematische geologische Aufnahme des Plettentalkars wurde erst in der
30er Jahren des 20. Jhds. Vorgenommen. Eine Zusammenfassung der bis dahin vorliegenden mineralogi-
schen Ergebnisse der verschiedenen Erzvorkommen im Gebiet um Pusterwald sind bei Friedrich (1954)
und Thurner (1955) beschrieben.
Im Jahr 1984 wurden erneut geophysikalische Untersuchungen durchgeführt. Die Forschungsgesell-
schaft Joanneum in Leoben (Prof. Weber) setzte dabei verschiedene geophysikalische Messmethoden
ein: Geomagnetik, VLF, Induzierte Polarisation und Eigenpotentialmessungen. Die Messungen wurden auf vier Profilen im großen Abstand zueinander über das obere Plettental verteilt durchgeführt. Die Er-
gebnisse sind bei Weber et al. (1984) beschrieben. Aus diesen Untersuchungen sind starke Anomalien
des Magnetfeldes bekannt geworden. Ebenso weisen die VLF-Messungen auf starke laterale Kontraste
in der elektrischen Leitfähigkeit hin. Diese Kontraste stellen einen wichtigen Indikator für Störungszonen
dar. Eine Eigenpotentialanomalie mit einem Minimum von -1,000mV ist ein weiteres Indiz für eine Stö-
rungszone mit starker Mineralisierung. Eigenpotentialanomalien dieser Stärke werden in Verbindung
mit Graphit auf Störungszonen beobachtet (Stoll et al., 1995). Leider liegen auf dem Profil mit dem
stärksten Eigenpotential, der stärksten magnetischen Anomalie und den deutlichsten VLF-Signaturen
keine Messungen der Induzierten Polarisation vor.
Ziel der neuen geophysikalischen Untersuchungen im Juni 2014 ist eine flächenhafte Ausdehnung und
Verfeinerung der geophysikalischen Messungen von 1984. Insbesondere soll Aufschluss über das tekto-
nische Störungsmuster gewonnen und ein möglicher Zusammenhang zwischen den magnetisch anoma-
len Zonen und ihrem Erzinventar untersucht werden. Hauptaugenmerk liegt auf den NO-SW verlaufen-den Deformationszonen. Insbesondere sind hier die in ONO-WSW verlaufende Mylonitzonen von Inte-
resse. Sie stellen das eigentliche Explorationsziel dar, da die Störungen abschnittweise Vererzungen
aufweisen.
3. Messgebiet und Messprofile
Das Untersuchungsgebiet liegt in der Steiermark am SO-Hang der Wölzer Tauern in den Niederen Tau-
ern. Ausgangspunkt ist der ca. 6 km östlich vom Untersuchungsgebiet gelegene Ort Pusterwald. Weitere
Orte in der Nähe sind Möderbrugg und Oberzeiring, die an der Verbindungstrecke zwischen Judenburg-St. Johann am Tauern-Trieben liegen. Das Messgebiet befindet sich im Pusterwalder Tal oder Plettental, einer Hochfläche in ca 1,600 m bis 2,100 m Höhe. Es wird nach SW von einem Höhenzug der Wölzer
Tauern, bestehend aus Schießeck (2,276 m), Plettentaljoch (2,090 m) und Halserkogl (2,040 m) begrenzt.
Drei Bäche durchziehen das Plettental, welche in der Literatur teilweise mit unterschiedlichen Namen
bezeichnet werden: Erzbach oder Schießeckbach, der Hüttenbach und als dritter der Halserbach, der
auch als Plättentalbach bezeichnet wird.
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Übersichtskarte Messgebiet in der Steiermark
Abb. 1: Übersichtskarte und Lage des Messgebiets Plettenkar nahe Pusterwald in den Wölzer Tauern/Steiermark
Das Plettental ist charakterisiert durch eine kesselförmige Topographie (Kar) mit steilen Hängen in Rich-
tung der Kammlagen nach SW und einem zunehmend steiler abfallendem Gelände nach NO in Richtung
Pusterwald. Im hochgelegenen Teil des Tals überwiegen niederwüchsige Gräser. Im mittleren Teil
herrscht die bewimperte Alpenrose vor, auch als Almrausch bekannt. Der immergrüne Strauch mit stark
buschigem Wuchs erreicht Höhen von 20 bis 100 cm. Die kräftigen Äste und Zweige sind dicht verzweigt
und erschweren das Durchkommen mit den Messgeräten erheblich. Die Alpenrosen erstrecken sich
großflächig mit Ausdehnungen von mehreren Hektar. Im unteren Teil des Plettentals überwiegt junger Nadelwald, die Nadelhölzer stehen teilweise dicht. Im mittleren Teil des Messgebiets haben sich die
beiden Bäche, Erzbach und Hüttenbach, z.T. 20-30 m schluchtartig in das Gelände eingeschnitten. Der
Uferbereich ist mit Sträuchern dicht bewachsen und erlaubt nur stellenweise eine Überquerung.
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4. Projektspiegel
Messzeitraum Mi 11. – Di 17.06.2014 und Mo/Di 4./5.08.2014
Ausführende Personen Dr. Johannes B. Stoll (MGT), Dr. Marcus Gurk (Univ. Köln)
Firma Mobile Geophysical Technologies
Adresse Hannoversche Heerstr. 9a, 29221 Celle, Deutschland
Email, internet [email protected], www.mgt-geo.com
Höhenlage des Messterrain zwischen 1600 m bis 2000 m
Geophysikalische Messmethoden
Geomagnetik Profillänge: ca. 21 km
VLF-Messungen Profillänge: ca. 12km
Radiomagnetotellurik (RMT) Profillänge 600 m
Basisstation Lon 14.317965 Lat 47.283434 (WGS 84)
Rechtswert 448421.7 Hochwert 5236887.45 (Austria UTM
33N)
Wetterbedingungen schwülheiß bis kühl, vereinzelt gewittrige Schauer
5. Beschreibung der Messgeräte und Messmethoden
5.1. Geomagnetik
Die geomagnetischen Messungen wurden mit einem dreiachsigen Fluxgate-Magnetometer durchge-
führt. Fluxgate-Magnetometer, ursprünglich Förstersonde genannt, werden häufig in der Archäologie
oder beim Auffinden von Munition eingesetzt. Mit diesem Sensortyp können auch noch sehr schwache
und kleinräumige magnetische Anomalien festgestellt werden.
Gegenüber anderen Sensortypen besitzen Fluxgate-Magnetometer folgende Vorteile:
- Gewicht ist bauartbedingt sehr klein (<1kg inkl. Stromversorgung)
- Messfrequenz kann mehrere 100Hz betragen.
Der in diesem Projekt eingesetzte Sensor ist eine speziell für den Einsatz auf Satelliten und unbemannte Flugsysteme entwickelte Technik. Der Sensor wurde ursprünglich von der TU Braunschweig entwickelt.
Der Sensor wird dort in Handarbeit gefertigt und nach einer eingehenden Qualitätsprüfung in einem
Messlabor selektiert. Hinsichtlich seiner Sensitivität, seinem Auflösungsvermögen und der Temperatur-
abhängigkeit ist dieser gegenüber anderen auf dem Markt erhältlichen Fluxgate-Sensoren optimiert. In
einem speziell eingerichteten Labor in Braunschweig wird der Sensor vorkalibriert.
Der Sensor wiegt nur ca. 100 g und wird von Fa. MGT auch auf unbemannten Flugdrohnen verwendet.
Hinzu kommt noch der Datenlogger. Das Gesamtgewicht beträgt weniger als 1 kg. Da der Sensor kör-
pernah getragen werden kann, eignet sich das Messsystem auch für den Einsatz im extremen Gelände.
Mit Hilfe einer neu entwickelten Software wird aus den drei Komponenten (Bx, By, Bz) die Totalintensi-
tät des Magnetfeldes bestimmt. Ein spezieller Algorithmus kompensiert dabei alle Fehler, die durch
Drehung- und Pendelbewegungen des Sensors verursacht werden. Dadurch ist die Messung von der
jeweiligen Orientierung des Sensors im Raum unabhängig.
Der Fluxgate-Sensor wird in Kombination mit einem GPS-Empfänger eingesetzt. Sowohl die Magnetfeld-
daten als auch die Positionen (WGS84, Latitude, Longitude) werden als Funktion der GPS-Zeit aufge-
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zeichnet. Jeder Messwert enthält einen Zeitstempel. Die gemessenen Werte des Magnetfeldes und die
Positionsdaten können anschließend anhand der Zeitstempel eindeutig synchronisiert und die Positio-
nen den Werten des Magnetfeldes zugeordnet werden.
Nachfolgend sind die technischen Spezifikationen des Sensors und des Datenakquisitionsgerätes aufge-
führt:
3-Komponenten Fluxgate Magnetometer
Sensor Helmholtz-Spulen
Sensorgröße Höhe 40mm, Ø 50 mm
Gewicht 105 g
Sensitivität < 20pT/ѴHz (typical <
15pT/ѴHz)
Komponenten X, Y, Z
Messbereich ±65 µT
Orthogonalität <0.02°
Temperaturbereich -20 bis +75 °C
Datenakquisitionsgerät
Messbereich ± 65 µT
AD-Wandler 24 bit
Auflösung 0 pT
Stromversorgung 9.5 VDC -18 VDC
Stromaufnahme Minimum: 1.4 W (1 Sensor)
@12VDC
Bedienung Touch screen, serielle
Schnittstelle, FTP
Abtastrate einstellbar 1, 10, 50, 100 Hz
Datenspeicher SD Card (4Gbyte)
Datenformat ASCII, binary
Gewicht ca. 530 g
Abmessungen 140X110X80mm (LWH)
Zeit/Position GPS
5.2. Very Low Frequency (VLF)-Verfahren
Das Very Low Frequency-Verfahren nutzt das von Radiosendern (Längstwellensendern) abgestrahlte
elektromagnetische Feld, um laterale Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit im Gesteinsuntergrund
aufzuspüren. Das VLF-Verfahren geht zurück auf Vaino Ronka, der in den 1960er Jahren diese Methode
entwickelt und kommerzialisiert hat. Typischerweise werden Sender verwendet, die mehrere Hundert
bis Tausend Kilometer entfernt vom Untersuchungsgebiet stehen, und EM-Felder in einem Frequenzbe-reich zwischen 10kHz bis 250kHz abstrahlen.
Das geophysikalische Messprinzip ist in Abb. 2 schematisch dargestellt.
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Abb. 2: Geophysikalisches Prinzip der VLF-Messungen. Eine pipeline und ein Kabel stellen hier den Leitfähigkeitskontrast dar. Sender in verschiedenen Richtungen zum Messprofil strahlen ein elektromagnetisches Feld ab. Auf einem Profil senkrecht zum Verlauf des Kabels und der Pipeline ist der Response (Inphase (Re) und Quadrature (Im)) dargestellt.
Laterale Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit werden z.B. durch Störungszonen, Kabel, Pipelines
hervorgerufen und treten auch an Salz-Süßwassergrenzen auf. Ein in horizontaler Ebene schwingendes
elektromagnetisches Feld eines Radiosenders erzeugt durch elektromagnetische Induktion im Bereich
einer lateralen Leitfähigkeitsgrenze ein zusätzliches Vertikalfeld. Dieses Vertikalfeld wird mit Empfangs-
spulen entlang von Profilen über die Leitfähigkeitsgrenze gemessen. Das Messsignal (response) besteht
aus zwei Anteilen, einem sogenannten Inphase- (Realteil) und einem Quadrature (auch Out-of-Phase)
Anteil (Imaginärteil). Abb. 2 zeigt den Verlauf des Responses, der typischerweise im Bereich einer elektrisch leitfähigen Störungszone, Pipeline, Kabel u.ä. beobachtet wird. Physikalisch lässt sich der
response durch den Übergang von einer ursprünglich linearen Polarisation des Magnetfeldes weit weg
vom Leitfähigkeitskontrast in eine elliptische Polarisation erklären. Der Inphase-Anteil beschreibt dabei
die Neigung der Polarisationsellipse gegenüber der Erdoberfläche. Der Quadrature-Anteil beschreibt die
Ausprägung der Elliptizität (Verhältnis der beiden Hauptachsen der Ellipse). Beide haben über dem Leit-
fähigkeitskontrast einen Nulldurchgang. Berechnet man jeweils den Gradienten von beiden entlang des
Profils, dann werden die Nulldurchgänge betont. Daraus kann eine Karte erstellt werden, welche die
Leitfähigkeitsgrenzen nachzeichnet.
Die Abb. 3 zeigt das verwendete VLF-Messsystem. Es ist aus einer Eigenentwicklung des geophysikali-
schen Instituts in Neuchatel/Schweiz entstanden. Es besteht im Wesentlichen aus einer Konsole (weißer
Kasten), und einem vertikalen und horizontalen Spulensystem (schwarze Röhre) zum Empfang des von
einem Radiosender abgestrahlten magnetischen Feldes. Der Vorteil dieses Gerätes gegenüber marktüb-
lichen Geräten besteht darin, dass nicht nur zwei oder drei, sondern alle Radiosender, die in einem Messgebiet empfangen werden können, für die geophysikalischen Sondierungen verwendet werden
können. Das Frequenzband ist sehr breit und reicht von 10kHz bis 250kHz. Dieses Messsystem erlaubt
daher den für die geophysikalische Erkundung in einem Gebiet am besten geeigneten Sender auszuwäh-
len. Auch können Sender, die ihren Service temporär unterbrochen haben, umgehend durch einen an-
deren Sender ersetzt werden.
Zur Suche eines Senders wird die Empfängerspule gedreht und die optimale Richtung akustisch abgegli-
chen. Während der Messungen entlang eines Profils muss der Empfänger zum Sender ausgerichtet blei-
ben. Ein weiterer Vorteil dieses Gerätes gegenüber marktüblichen Geräten besteht in der Möglichkeit
Daten kontinuierlich aufzuzeichnen. Damit können innerhalb kurzer Zeit große Flächen mit engem
Messpunktabstand vermessen werden. Bei sehr rauem Gelände empfiehlt sich jedoch Punktmessungen
stationär durchzuführen.
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Abb. 3: VLF-Messsystem bestehend aus Empfängerspule (schwarze Röhre) und einer Konsole. Vor der Messung wird das gesamte Frequenzband zwischen 10kHz und 250kHz nach geeigneten Sendern durchsucht und durch Drehen des Empfängers die Richtung abgeglichen.
Abb. 4: Radio-Magnetotellurik (RMT). Diese Methode wurde auf einem ca 600m langen Profil eingesetzt.
5.3. Radio-Magnetotellurik (RMT)
Wird das VLF-Gerät durch ein Elektrodenpaar, das die elektrische Spannung im Erdboden misst, ergänzt,
kann aus dem Verhältnis des elektrischen Feldes und Magnetfeldes (Impedanz) die elektrische Leitfähig-
keit bestimmt werden. Zur Messung des Magnetfeldes wird eine Ringspule verwendet (Abb. 4). Die ein-
gestellte Frequenz bestimmt dabei die Eindringtiefe in Abhängigkeit der mittleren elektrischen Leitfähig-
keit des Gesteinsuntergrundes. Dieses Verfahren wird Radio-Magnetotellurik (RMT) genannt, es wurde
im Plettental auf einem 600 m langen Profil eingesetzt, um die Mächtigkeit der obersten Deckschicht
und die vertikale und laterale Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit zu erkunden.
Die RMT-Methode verwendet wie das VLF-Verfahren keine eigenen Sender. sondern benutzt das elekt-romagnetische Feld, das von kommerziellen und militärischen Sendern im Frequenzbereich zwischen 10
kHz-bis 1MHz abgestrahlt wird. Das hier eingesetzte Messgerät kann im Frequenzband zwischen 10kHz
und 250 kHz messen. Die RMT-Methode ist für die schnelle Erkundung des oberflächennahen Unter-
grundes bis etwa 100m sehr gut geeignet.
Das Prinzip der Radiomagnetotellurik ist in Abb. 5 dargestellt. Das Gerät misst das horizontale elektri-
sche Feld Ex in Richtung des Senders mit Hilfe von Elektroden und das senkrecht dazu oszillierende
magnetische Feld Hy mit Hilfe von Spulen. Aus den Zeitreihen beider Felder werden mehrere Auswerte-
frequenzen bestimmt. Aus dem Verhältnis des elektrischen und magnetischen Feldes für diese Auswer-
tefrequenzen lassen sich der scheinbare spezifische Widerstand und die Phasenlage ableiten (Formeln
siehe Abb. 5). Beide Werte fließen in die Interpretation ein. Ist der spezifische Widerstand im Unter-
grund homogen verteilt, beträgt die Phasenlage 45°. Signifikante Abweichungen davon sind bereits ein
Indiz für eine inhomogene Verteilung des spezifischen Widerstandes (z.B. Schichtung, laterale Änderung,
Störungszone).
Empfängerspule Konsole
Konsole
Kopfhörer
Elektrodenpaar
Ringspule
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Die Eindringtiefe einer elektromagnetischen Welle hängt vom spezifischen Widerstand des Untergrun-
des und der Frequenz ab. Wegen des relativ hohen Hintergrundwiderstandes von mehreren 1000 Ωm ist
die Eindringtiefe mit ca. 100m vergleichsweise hoch. Durch Messungen entlang eines Profils und unter
Verwendung mehrerer Radiosender unterschiedlicher Frequenzen wird die Verteilung der elektrischen
Leitfähigkeit mit der Tiefe erkundet. Bei unseren Messungen wurden vier Auswertefrequenzen im Be-
reich zwischen 22 kHz und 207 kHz verwendet. In einem weiteren Schritt werden durch numerische
Modellierung die gemessenen scheinbaren Widerstände einer bestimmten Tiefe zugeordnet und ein
Modell der Verteilung des spezifischen Widerstands im Gesteinsuntergrund erstellt. Siehe Auswertung
unten.
Abb. 5: Prinzipieller Messaufbau der RMT-Methode (nach Farag & Tezkan, 2003).
6. Ergebnisse Magnetik
6.1. Messgebiet
Abb. 6 zeigt das digitale Höhenmodell des Messgebiets im Plettental. Eingetragen sind die Messlinien
der magnetischen Messungen. Die Messungen wurden kontinuierlich mit einer Messrate von 100 Hz durchgeführt. Zur Orientierung sind die Verläufe des Erzbaches, Hüttenbaches und Halserbaches einge-
tragen.
Die Fahrwege und die Lage des Neustollen dienen als weitere Orientierungshilfe. Ebenso sind die Lage
des Wandloches, der Plättentalhütte und der Basisstation (Lon 14.317965 Lat 47.283434; Rechtswert
448421.7 Hochwert 5236887.45) eingetragen. Im Bereich des Wandloches verläuft in WSW-ONO-
Richtung eine mylonitisierte Störung, die abschnittsweise vererzt ist.
Die Positionsbestimmung der Messpunkte erfolgte im WGS84 Koordinatensystem. Die Positionen wur-den anschließend in das UTM33N Austria System transformiert.
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Abb. 6: Isolinienplan des digitalen Höhenmodells im Untersuchungsgebiet. Dargestellt sind die Profile der geomagnetischen Messungen.
Position Basisstation für magnetische Messungen, Position Wandloch, Störungszone, Fahrweg
Messprofile Magnetik, Lage Plettental Hütte, Lage des Neustollen
6.2. Basisstation - Messung der Tagesvariationen
Als Basisstation (Position siehe Abb. 6) wurde ein Protonen-Präzessionsmagnetometer verwendet, um
die zeitlichen Änderungen des Erdmagnetfeldes im Minutentakt aufzuzeichnen. Diese zeitlichen Ände-
rungen (Tagesgang) werden von den Messwerten entlang der Profile subtrahiert. Es bleiben dann nur
die räumlichen Änderungen übrig. In Abb. 7 und Abb. 8 sind die zeitlichen Variationen der verschiede-
nen Messtage im Juni und August 2014 dargestellt.
Der Tagesgang des Magnetfeldes ist vergleichsweise schwach. Er beträgt 20 nT bis 40 nT und deutet auf
geringe magnetische Aktivitäten im gesamten Messzeitraum hin.
Der Wert des Erdmagnetfeldes (Totalfeld, Komponenten, Deklination, Inklination) wird aus dem Interna-
tional Geomagnetic Reference Field (IGRF) abgeleitet. Er repräsentiert den Wert eines dipolförmigen
Erdmagnetfeldes am Ort der Basis. Dieser Wert unterliegt ebenfalls zeitlichen Änderungen, die aber
längerfristig sind und Säkularvariationen genannt werden. Es muss daher auch das Messdatum berück-
sichtigt werden. Für Juni 2014 beträgt die Totalintensität des dipolförmigen Magnetfeldes (abgeleitet
aus IGRF) im Untersuchungsgebiet 48122.2 nT, und für August 2014 48125.0 nT. Folgende Werte wur-den bestimmt:
Datum Juni/August 2014
Höhe ü. NN 1925 m
Geographische Breite 47° 17'
Geographische Länge 14° 19'
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Abb. 7: Darstellung der Tagesvariationen des Erdmagnetfeldes an der Basisstation im Juni 2014. Lokation siehe Abb. 5. Die Änderungen sind verhältnismäßig klein und betragen etwa 20 nT über den Tag. Die gestrichelte Linie entspricht dem Wert des IGRF am Ort der Basisstation für Juni 2014.
Abb. 8: Darstellung der Tagesvariationen des Erdmagnetfeldes an der Basisstation im August 2014. Lokation siehe Abb. 5. Die Änderungen sind verhältnismäßig klein und betragen etwa 40 nT über den Tag. Die gestrichelte Linie entspricht dem Wert des IGRF am Ort der Basisstation für August 2014. Dieser Wert ist gegenüber Juni 2014 um ca 3nT größer.
Komponente Juni 2014 August 2014
Deklination* 3° 16' 3° 17'
Totalintensität 48,122.2 nT 48,125.0 nT
Inklination 63° 34' 63° 34'
Horizontalintensität 21,427.0 nT 21,428.1 nT
Nord-Komponente 21,392.4 nT 21,393.1 nT
Ost-Komponente 12,18.1 nT 1,225.7 nT
Vertikal Komponente 43,088.6 nT 43,091.2 nT
6.3. Ergebnis der magnetischen Messungen
Nach Reduktion der zeitlichen Variationen und des IGRF-Wertes bleiben als Restfeld die magnetischen
Anomalien übrig. Diese betragen lokal einige Tausend Nanotesla und weisen auf stark magnetisierte
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Gesteinsformationen hin (Abb. 9). Nachfolgende Tabelle listet die Positionen der stärksten Anomalien
auf.
Abb. 9: Isolinienplan der geomagnetischen Messungen. Es gibt verschiedene Bereiche mit z.T. sehr starken magnetischen
Anomalien. Position Basisstation für magnetische Messungen, Position Wandloch, Störungszone, Fahr-
weg, Messprofile (AB, CD, EF, GH) Joanneum Leoben 1984. Lage des Neustollen, Messprofile, Fund-
stellen mit AU-Konzentrationen >1g/t Gold (22 Lokationen), Liste siehe in Abschnitt 11. Radio Magnetotellurik Profil,
Lage Plettental Hütte
Rechtswert Hochwert Totalintensität [nT]
448182.03 5236947.01 -2596
448216.05 5237005.61 -6178
448403.06 5237064.65 -1249
448289.65 5237110.55 -1253
448299.17 5237161.37 -1537
448443.07 5237151.55 -1225
448598.72 5237482.61 -1164
448908.37 5237481.25 -5020
448715.02 5237552.39 -1240
Lokationen der stärksten magnetischen Anomalien
Die Daten wurden mit Hilfe von Surfer (Golden Software Version 10.0) in ein gleichabständiges Grid
umgewandelt und ein Isolinienplot erstellt (Abb. 9). Zusätzlich wurden die Messwerte mittels eines 2D-
Tiefpasses geglättet. Es sind zwei Bereiche mit starken magnetischen Anomalien erkennbar: im SW-Teil
nahe dem Wandloch und talabwärts im nordöstlichen Teil des Plettenkar. In obiger Tabelle sind die Posi-
tionen der stärksten Anomalien angegeben.
Weiters sind in Abb. 9 jene 22 Fundstellen mit nachgewiesenen AU-Konzentrationen >1 g/t Gold einge-
tragen. Eine Liste findet man in Abschnitt 11.
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Abb. 10: Vergleich der magnetischen Messungen mit dem Fluxgate-Magnetometer von MGT und dem Ergebnis der magnetischen Messungen mit einem Torsionsbandmagnetometer des Joanneum Leoben
Das Profil GH aus den Messungen vom Joanneum Leoben weist die stärkste magnetische Anomalie im
Plettental auf mit einem Maximum von etwa +8,000 nT und einem Minimum von ca. -4,000 nT (Abb.
10). Dieses Profil wurde von uns ebenfalls vermessen und kann verglichen werden. Es ist zu bemerken,
dass die magnetischen Messungen im Jahr 1984 mit einem sogenannten Torsionsbandmagnetometer
(Weber et al., 1984, S.7) durchgeführt wurden, das die Vertikalintensität des Magnetfeldes bestimmt.
Ein Vergleich mit unseren Messungen ist daher nur bedingt möglich, da wir die Totalfeldintensität be-stimmen. Auch unsere Messungen ergaben auf diesem Profil eine sehr starke magnetische Anomalie
(Abb. 10). Sowohl deren räumliche Ausdehnung als auch die absolute Position auf dem Profil unter-
scheiden sich jedoch signifikant. Berücksichtigt man, dass die Positionsbestimmungen aus dem Jahr
1984 auf einer topographischen Karte mit Maßstab 1:50.000 beruhen (Weber, 1984, S.2), sind Positions-
fehler von mehreren Zehnern Meter durchaus vorstellbar. Dagegen beruht unsere Positionsbestimmung
auf GPS-Messungen mit einer Genauigkeit von etwa ±5 m.
Seite 15
7. Magnetik: Numerische Modellierung
Numerische Modellierungen sind in der Geophysik ein wichtiges Hilfsmittel bei der Interpretation von
Messdaten. Für die magnetischen Messungen dient es dazu, die Lage, Größe und die Stärker der Magne-
tisierung eines magnetisierten Körpers im Gesteinsuntergrund abzuschätzen, der ein anomales Magnet-
feld an der Erdoberfläche hervorruft.
Neben Profil GH, für das Messdaten sowohl vom Joanneum Leoben als auch von MGT vorliegen, werden
zwei weitere Profile ausgewählt, die die Anomalien im Bereich des Wandloches als auch im nordöstli-
chen Teil des Plettentals repräsentieren. Ihre Lage und die Ergebnisse der Modellierung sind in Abb. 14 dargestellt.
Zur Interpretation wurde ein 3D-Inversionsprogramm von Geophysical Software Solutions (GSS) ver-
wendet. Mit diesem Programm lassen sich magnetisierte Modellkörper vorgegebener Größe und Form
berechnen und deren induzierte und remanente Magnetisierung einstellen. Daraus ergeben sich Mo-
dellkurven, welche mit den gemessenen Daten verglichen werden können. Durch systematisches Verän-
dern verschiedener Parameter lassen sich die Modellkurven abändern, bis eine hinreichende Überein-
stimmung mit den Messdaten erreicht ist. Die Ergebnisse dieser Anpassung von Modellkurven an die
Messwerte entlang dreier Profile sind in den nachfolgenden Abbildungen dargestellt. Die Durchführung
der Inversion und die Anpassung der Modellkurven an die Messdaten wurden auf allen Profilen mit hin-
reichender Genauigkeit erreicht.
7.1. Modell für Profil 1
Abb. 11: Ergebnis der numerischen Modellierung der magnetischen Messungen auf Profil 1
Induzierendes Totalfeld 48,122 nT
Deklination 3 deg
Inklination 63 deg
Modell Position X (m) Position Y (m) Position Z (m) Streichrichtung [°] Einfallen [°]
Körper 1 448259.64 5237087.48 -5.79 55 18
Körper 2 448346.35 5237053.43 -5.22 55 65
Körper 3 448368.21 5237009.65 -19.38 55 75
1 2
3
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Modell Susz(SI) Reman Mag Reman Dekl Reman Inkl A (m) B (m) C (m)
Körper 1 -0.0182 9 40 29 22.22 135.81 59.19
Körper 2 0.0100 -1 0 0 10.94 157.27 61.00
Körper 3 0.1351 2 11 62 12.95 237.34 46.63
Die magnetisierten Körper haben eine Tiefenausdehnung von knapp 70m und reichen nahe an die Erd-
oberfläche heran. Ihr Einfallen ist nach SO gerichtet. Ihre Streichrichtung ist recht einheitlich nach ONO
gerichtet.
7.2. Modell für Profil 2
Abb. 12: Ergebnis der numerischen Modellierung der magnetischen Messungen auf Profil 2
Induzierendes Totalfeld 48,122 nT
Deklination 3 deg
Inklination 63 deg
Modell Position X (m) Position Y (m) Position Z (m) Streichrichtung [°] Einfallen [°]
Körper 1 448661.66 5237559.75 -6.39 29 89
Körper 2 448709.08 5237499.82 -3.23 -14 90
Körper 3 448780.42 5237403.04 -7.76 9 83
Körper 4 448857.15 5237362.30 -12.15 -3 -83
Modell Susz(SI) Reman Mag Reman Dekl Reman Inkl A (m) B (m) C (m)
Körper 1 0.0044 0 -33 -20 30.95 111.72 97.83
Körper 2 0.0185 1 -34 -18 24.51 151.16 171.38
Körper 3 0.0158 13 6 -1 18.18 187.31 179.45
Körper 4 0.0105 17 5 -8 3.38 109.02 115.55
Die Modellkörper erstrecken sich über 100 bis 200m in die Tiefe und reichen bis nahe an die Erdoberflä-
che heran. Sowohl ihre Streichrichtung als auch ihr Einfallen ist uneinheitlich.
1 2
3
4
Seite 17
7.3. Modell für Profil GH
Abb. 13: Ergebnis der numerischen Modellierung der magnetischen Messungen auf Profil GH im Juni 2014
Induzierendes Totalfeld 48,122 nT
Deklination 3 deg
Inklination 63 deg
Modell Position X (m) Position Y (m) Position Z (m) Streichrichtung [°] Einfallen [°]
Körper 1 263.93 423.21 -2.25 55 74
Modell Susz(SI) Reman Mag Reman Dekl Reman Inkl A (m) B (m) C (m)
Körper 1 0.4422 77 -0 -24 8.07 117.01 68.17
Der Modellkörper erstreckt sich über etwa 70m in die Tiefe. Seine Streichrichtung ist ONO gerichtet und
sein Einfallen zeigt steil nach NO.
In Abb. 14 sind die Modellkörper in die Isolinienkarte der Totalintensität eingetragen.
Die numerischen Modellierungen einzelner magnetischer Anomalien ergeben für die Bereiche nahe dem
Wandloch ein steiles Einfallen nach SO mit einer Streichrichtung etwa parallel zum tektonischen Strei-
chen in ONO-WSW-Richtung. Im unteren Teil ist die Streichrichtung der Modellkörper dagegen sehr uneinheitlich.
Seite 18
Abb. 14: Lage der Modellkörper. Die weissen Linien markieren die Lage der Profile, für die Modellrechnungen durchgeführt wurden. Während im südwestlichen Teil die Streichrichtung der Modellkörper parallel zum Streichen der Hauptstörungsrich-tungen verläuft, ist die Streichrichtung der Modellkörper im nordöstlichen Teil erheblich uneinheitlicher.
Position Basisstation für magnetische Messungen, Position Wandloch, Störungszone, Fahrweg,
Lage des Neustollen, Lage Plettental Hütte, Lage der Modellkörper
Seite 19
8. Very Low Frequency (VLF)-Methode: Bestimmung von lateralen Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit
8.1. Messgebiet und Messprofile
Abb. 15 zeigt die Lage der Profile der VLF-Messungen im Juni und August 2014. Sie wurden überwiegend
Punkt-für-Punkt im Abstand von ca. 20 m durchgeführt. Lediglich im oberen Abschnitt des Fahrweges
wurden kontinuierliche Messungen im zeitlichen Abstand von 1s durchgeführt. Dort ist der Messpunkt-
abstand sehr dicht (Dezimeter).
Abb. 15: Digitales Höhenmodell und Lage der VLF-Messprofile von Juni und August 2014.
Position Wandloch, Störungszone, Fahrweg, Position Basisstation für magnetische Messungen, Lage
des Neustollen, …… Messprofile, Radio Magnetotellurik Profil, Lage Plettental Hütte
8.2. Messungen und Datenbearbeitung
Im ersten Schritt wurden alle Radiosender im Frequenzband zwischen 10 kHz und 250 kHz gesucht und
deren Richtung zum Messgebiet bestimmt. Dazu wird der Frequenzbereich schrittweise durchfahren
und durch Drehen der Empfangsspule und mit Hilfe eines akustischen Signals die optimale Richtung zum
jeweiligen Sender ermittelt. Abb. 16 zeigt eine Karte der Verbreitung wichtiger Längstwellensender in
Europa.
Seite 20
Abb. 16: Verbreitung von Längstwellensendern, die in Europa für VLF-Messungen zur Verfügung stehen
Abb. 17: Aus den Messungen bestimmte Richtung zu verschiedenen Längstwellensender, dargestellt im Verhältnis zur Hauptstreichrichtung der tektonischen Störungen im Plettental
Abb. 17. und nachfolgende Tab. listet die im Messgebiet verfügbaren Frequenzen auf und deren Rich-
tung zum Längstwellensender. Die Richtungen zu den Sendern zeigen überwiegend senkrecht zum Strei-
chen der tektonischen Störungen. Weitere Sender, deren Azimuth überwiegend parallel zum Streichen
ausgerichtet sind (z.B. Frankreich), konnten nicht empfangen werden. Während der Messungen wurden
verschiedene Sender verwendet, je nachdem welcher Sender verfügbar war oder das jeweils beste Mes-sergebnis ergab. Nachfolgende Tabelle listet die im Untersuchungsgebiet verfügbaren Sender und den
Azimuth zur jeweiligen Radiostation auf. Nicht alle verfügbaren Sender konnten identifiziert werden.
Seite 21
Senderfrequenz [kHz] Azimuth [°] Senderbezeichnung
19.6 280 GBZ UK
20.3 180 ICV IT
22.1 295 Skelton, UK
23.4 325 DHO38, GER
45.9 150 NSY, IT 49 120 SXA, GR
60 295 MSF, UK
61.9 122 ?
77.5 304 DCF77, GER
81.0 306 GYN2, UK
129 308 DCF49, GER
147.3 152 ?
153 334 DLF, GER
177 336 D-Radio, GER
183 130 ?
207 158 ?
234 132 ?
Frequenzen und Richtung zwischen Messgebiet und Senderstandort. Einzelne Sender konnten identifiziert werden.
8.3. Beschreibung der Ergebnisse
Das Messergebnis besteht aus zwei Messwerten: dem Inphase-Anteil und dem Quadrature-Anteil. Aus
dem Verlauf entlang eines Profils lassen sich Rückschlüsse auf Leitfähigkeitskontraste ziehen, sie dienen
als Indikatoren für Störungszonen. Meist findet im Bereich einer Leitfähigkeitsgrenze ein Wechsel von
einem Minimum zu einem Maximum statt. Dabei befindet sich der Nulldurchgang über der Leitfähig-
keitsgrenze. Durch Gradientenbildung der Messwerte Inphase und Quadratur entlang eines Profils wird
der Verlauf der Leitfähigkeitskontraste verstärkt. Die Messwerte werden zunächst interpoliert und die
Gradientenbildung mit dem sog. Fraser-Filter durchgeführt.
Abb. 18 fasst die Ergebnisse der VLF-Messungen von Juni und August 2014 zusammen. Sie zeigt a) In-
phase, b) Inphase-Gradient, c) Quadrature und d) Quadrature-Gradient. Mehrere signifikante Leitfähig-
keitsgrenzen lassen sich feststellen. Im südwestlichen Teil des Untersuchungsgebietes korrelieren diese
mit dem Erzbach an einer Stelle, bevor dieser scharf nach SO abbiegt. Im weiteren Verlauf korreliert die
Leitfähigkeitsgrenze eng mit der Mylonitzone, die sich talabwärts fortsetzt und durch mineralogische
Untersuchungen gut bekannt ist. Im Bereich des Hüttenbaches wird eine weitere Leitfähigkeitsgrenze
festgestellt, die sich nahezu entlang des gesamten Bachlaufs erstreckt. Eine dritte, gut belegte Leitfähig-
keitsgrenze befindet sich im nordwestlichen Bereich des Tales in Richtung Halserkogl.
Seite 22
a) Inphase-Anteil
b) Quadrature-Anteil
c) Gradient des Inphase-Anteils
d) Gradient des Quadrature-Anteils
Abb. 18: Inphase-(a) und Quadrature (c) Anteil, sowie die Fraser-gefilterten (b) und (d) (Gradient) VLF-Messungen im
Plettental. Position Wandloch, Störungszone, Fahrweg, Lage des Neustollen, ….. Messprofile, Fund-
stellen mit nachgewiesenen AU-Konzentrationen >1 g/t Gold (22 Lokationen), Liste siehe in Abschnitt 11. Radio Magneto-
tellurik Profil, Lage Plettental Hütte
8.4. Vergleich der VLF-Messungen von Uni Leoben 1984 und MGT Juni 2014
Nun sollen die neuen VLF-Messungen vom Juni 2014 mit den Messungen vom Joanneum Leoben aus
dem Jahre 1984 entlang des Profils GH verglichen werden. Im Bericht von Weber (1984) ist der Respon-
se, Inphase und Quadrature, nicht näher quantifiziert. Auch ist im Bericht nicht angegeben, welches
Messgerät verwendet wurde. Vermutlich wurde das Geonics EM-16 eingesetzt, das zu dieser Zeit große
Verbreitung in der angewandten Geophysik hatte. Inphase und Quadrature müssen bei diesem Gerät
durch Neigen der Spule gegen die Erdoberfläche festgestellt und der Neigungswinkel abgelesen werden.
In gebirgigen Gegenden kann diese Prozedur schwierig sein.
In Abb. 19 sind daher Inphase und Quadrature willkürlich skaliert. Auch wenn die Übereinstimmung
nicht sehr hoch ist, lassen sich doch einige Gemeinsamkeiten erkennen. Der Inphase-Anteil der Messun-
gen von 1984 zeigt zwei Minima, die bei den neuen Messungen vom Juni 2014 ebenfalls be-obachtet
werden. Allerdings sind sie um mehrere Zehner Meter gegeneinander verschoben. Das stärkste Mini-
mum befindet sich im Bereich des Erzbaches.
Die Ergebnisse der Quadrature zeigen keine signifikante Übereinstimmung. Während in den neuen Er-
gebnissen wiederum im Bereich des Erzbaches ein starker Leitfähigkeitskontrast beobachtet wird, ist
dieser bei den Messungen von 1984 kaum ausgeprägt.
Seite 23
Abb. 19: Vergleich zwischen den VLF-Messungen von Uni Leoben 1984 (blau) und MGT Juni 2014 (rot) entlang Profil GH.
Erzbach
Erzbach
Seite 24
9. Radio-Magnetotellurik
9.1. Bestimmung der mittleren elektrischen Leitfähigkeit des Messgebietes
An einer Lokation (Abb. 20, Rechtswert 448560.3, Hochwert 5236936.14, Austria UTM 33N) in der Nähe
der Fahrstraße wurde zur Ermittlung der Hintergrundleitfähigkeit eine RMT-Sondierung durchgeführt.
Abb. 20: VLF Inphase-Grad und Lokation der RMT-Sondierung. Position RMT Messpunkt, Radio Magnetotellurik Profil,
Lage Plettental Hütte, . Position Wandloch, Störungszone, Fahrweg, Lage des Neustollen
Abb. 21 zeigt das Sondierungsergebnis, den scheinbaren elektrischen Widerstand und die Phase jeweils
als Funktion der Frequenz.
Abb. 21: Ergebnis der RMT-Messungen, Betrag (in Ωm) und Phase (°) als Funktion der Frequenz
Diese Sondierung ergab spezifische Widerstände im Bereich von 1,000 Ωm bis 3,000 Ωm. Aus geophysi-
kalischer Sicht ist das Messgebiet als hochohmig einzuordnen. Für die verwendeten Frequenzen im Be-
reich zwischen 20 kHz und 250 kHz ergeben sich Aussagetiefen von 50 m (207 kHz) bis 150 m (22.1 kHz).
Die Aussagetiefe der VLF-Messungen liegt daher bei mindestens 100 m. Im Plettenkar Gebiet werden
daher mit den VLF-Messungen neben den oberflächennahen Schichten (um 10m) auch darunter liegen-
de Bereiche mit Leitfähigkeitskontrasten erfasst.
Seite 25
9.2. RMT-Messungen auf einem 600 m langen Profil
Entlang eines ca 600 m langen Profils wurden RMT-Messungen durchgeführt. Die Lage des Profils ist in
Abb. 20 dargestellt. Es wurden 4 Frequenzen, 22.1 kHz, 49.0 kHz, 77.5 khz und 207 kHz verwendet. Das
Messgerät gibt den scheinbaren spezifischen Widerstand und die Phase aus. Der scheinbare Widerstand
entspricht einem über die Eindringtiefe gemittelten Wert. Die Phase bezeichnet den Winkel zwischen
dem elektrischen und magnetischen Feld. Im homogenen Halbraum (keine Schichten und keine latera-
len Änderungen des spez. Widerstandes) beträgt die Phase 45°. Die im Gelände aufgezeichneten Rohda-
ten sind in nachfolgender Abb. 22 und 23 dargestellt.
Abb. 22: spezifischer Widerstand entlang des Profils für 4 Frequenzen
Abb. 23: Phase entlang des Profils für 4 Frequenzen
Der spezifische Widerstand zeigt bei allen vier Frequenzen entlang des Profils starke Änderungen insbe-
sondere im Bereich der Mylonitzone (175 m) und im Bereich des Amphibolitkörpers (175 m – 275m).
Ebenso weist die Phase deutliche Änderungen entlang des Profils auf, die mit den Änderungen des spezi-
fischen Widerstandes einhergehen. Diese lateralen Änderungen korrelieren mit der Mylonitzone und
den Rändern des Amphibolitkörpers. Die scheinbaren spezifischen Widerstände sind dort kleiner 10 Ωm.
Seite 26
9.3. Interpretation der RMT-Messungen
Ziel der Interpretation ist es, aus den Rohdaten eine zweidimensionale Verteilung des spezifischen
elektrischen Widerstands im Untergrund abzuleiten. Diese Verteilung wird durch ein numerisches Inver-
sionsverfahren gewonnen. Das Ergebnis ist in Abb. 24 (XY-Plot) dargestellt. Zusätzlich ist die Aussagetie-
fe angegeben (weiße Linie), deren Abstand zur Erdoberfläche abhängig vom spezifischem Widerstand
variiert.
Nach Friedrich (1954) treten im Plättental und benachbarten Tälern mehrere, unter sich nicht verwand-
te Erzvorkommen auf. Für die geophysikalischen Untersuchungen sind im oberen Teil des Plettentals vor
allem die Mylonitzone und der Amphibolitkörper von besonderem Interesse. Nach Friedrich (1954) ist
die Mylonitzone durch goldführende Arsen- und Magnetkiesgänge charakterisiert. Sie ist nur wenige
Meter breit. Diese Zone ist sowohl in den VLF-Messungen als auch auf dem RMT-Profil als lateraler Kon-
trast des spezifischen elektrischen Widerstands sichtbar. Dieser Kontrast kann in den VLF-Messungen
mehrere hundert Meter parallel zum Erzbach talabwärts nachverfolgt werden. Im oberen Teil der Mylo-
nitzone sind zusätzlich Graphitisierungen (Profil GH, Weber 1984) bekannt, die sicherlich zu einer weite-
ren Verminderung des spezifischen Widerstandes beitragen. In diesem Bereich wurde auch eine Eigen-
potentialanomalie mit sehr hohen Werten um -1000mV gemessen (Weber, 1984), die jedoch auf die
Mylonitzone beschränkt ist. Eigenpotentialanomalien sind grundsätzlich Indikatoren für massive, metal-
lisch leitfähige Vererzungen auf steilstehenden tektonischen Störungen. Nach Stoll et al. (1995) lassen
sich Eigenpotentialanomalien quantitativ durch chemische Redoxprozesse an den Mineraloberflächen
der Vererzungen beschreiben. In Verbindung mit den steilstehenden, mehrere 10erMeter bis 100m tief
reichende elektronisch leitende Vererzungen entsteht eine sogenannte Geobatterie. Weiter Erläuterun-
gen zur Geobatterie werden in Abschnitt 10 gegeben.
Abb. 24: Numerisches Modell der 2D-Verteilung des spezifischen Widerstandes, abgeleitet aus den RMT-Messungen auf einem 600 m langen Profil
Ein weiteres wichtiges Ergebnis der RMT-Messungen ist eine oberflächennahe Schicht mit siginfikant
verminderten spezifischen Widerständen im Bereich des Amphibolitkörpers. Jenseits der Grenze des
Amphibolit nach NW nimmt der spezifische Widerstand sprunghaft zu, abgesehen von einer lokalen
Verminderung im Bereich des Hüttenbaches. Die mineralogischen Befunde von Friedrich (1954) und
Thurner (1955) ergeben bislang keine Hinweise auf signifikante Vererzungen im Amphibolit bzw. bele-
gen dort nur unbedeutende Konzentrationen.
Im Lichte der Ergebnisse der RMT-Messungen wäre es jedoch interessant im Bereich des Amphibolitkör-
pers weitere Beprobungen zur Bestimmung des Erzgehalts vorzunehmen, da in den bisherigen minera-
logischen Befunden von Friedrich und Thurner die Frage nennenswerter Vererzungen im Amphibolit
Erzbach
Grenze Amphibolit Mylonitzone Hüttenbach
Seite 27
nicht eindeutig geklärt erscheint. Insbesondere wären dort weitere geophysikalische Untersuchungen
nach der Methode der Induzierten Polarisation (IP) hilfreich, da diese Methode wichtige Informationen
über siginfikante Vererzungen liefern kann.
10.Geobatterien im oberen Plettental: Erläuterungen zu den Ursachen von Ei-genpotentialen
Eigenpotentialanomalien sind bereits seit Anfang des 20. Jhds bekannt. Mit ihnen werden elektrische
Spannungen an der Erdoberfläche bezeichnet, die entlang von Messprofilen mit einer speziellen Elekt-
rode gegenüber einer Referenzelektrode gemessen werden. Eigenpotentiale sind Ausdruck elektrischer
Strömen in der Erdkruste. Sie werden durch elektrochemische Prozesse (Redoxreaktionen) verursacht,
die an den Mineraloberflächen von Erzkörpern stattfinden. Dabei werden zwischen dem Erzkörper und
der umgebenden Gesteinsformation Elektronen ausgetauscht. Verbindet ein Erzkörper zwei elektro-
chemisch unterschiedliche Zonen, eine Oxidationszone nahe der Erdoberfläche und einer nach unten sich anschließenden Reduktionszone, dann fließen die Elektronen von der Reduktionszone nach oben in
Richtung Oxidationszone (Abb. 25). Dort werden die Elektronen durch Redoxreaktionen vom Erzkörper
wieder an die Umgebung abgegeben. Der Stromkreis wird durch einen Ionenstrom im umgebenden
Gestein geschlossen. In der Erdkruste entsteht ein Stromfeld ausgebildet, dessen Potential an der Erd-
oberfläche als Eigenpotentialanomalie gemessen wird. Es ist dipolförmig, wobei sich der negative Pol
(Minimum) stets in der Nähe der Erdoberfläche und der positive Pol darunter befinden. Der Prozess
ähnelt der Wirkungsweise einer galvanischen Zelle und wird deshalb auch als Geobatterie bezeichnet.
Treibende Kraft ist die Differenz des Redoxpotentials zwischen der Oxidations- und Reduktionszone, die
auch als elektromotorische Kraft (emf) bezeichnet wird. Die Zonenbildung wird durch den Luftsauerstoff
hervorgerufen, wobei die obersten Schichten meist gut durchlüftet während darunter liegende Schich-
ten an Sauerstoff verarmt sind. Abb. 25 zeigt schematisch die wesentlichen Elemente zur Entstehung
von Eigenpotentialanomalien. Ein detailliertes elektrochemisches Modell ist bei Stoll et al. (1995) be-
schrieben.
Abb. 25: Schematische Darstellung der Entstehung einer Eigenpotentialanomalie aus Stoll et al., 1995. Wesentliche Ele-mente sind die Existenz zweier elektrochemisch unterschiedlicher Zonen, wobei die Reduktionszone unterhalb einer Oxidationszone liegt. Beide Zonen werden durch einen massiven Erzkörper oder ein weitverzweigtes elektrisches Netz-werk, z.B. Graphit auf Störungszonen, verbunden. Ähnlich einer Batterie entsteht im umgebenden Gestein ein elektri-scher Strom, dessen Potential an der Erdoberfläche als Eigenpotentialanomalie gemessen wird.
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Die Stärke des Eigenpotentials hängt entscheidend vom Lagerstättentyp ab. Graphit ruft wegen seiner
inerten Eigenschaften die stärksten Eigenpotentialanomalien hervor, die Werte bis zu -1000mV an der
Erdoberfläche betragen.
Folgende Informationen können aus der Existenz der Eigenpotentialanomalien im Bereich der Mylonit-
zone im oberen Plettental gezogen werden:
- Entlang Profil GH werden zwei Minima beobachtet. Das Minimum am SW Ende korreliert räum-lich mit der Mylonitzone. Die Ursache des Eigenpotentials muss daher in der Mylonitzone ge-
sucht werden.
- Die Minima betragen bis -1000 mV. Eigenpotentialanomalien dieser Stärke werden nur durch
Graphit verursacht. Es ist aber nicht auszuschließen, dass dort weitere Vererzungen auch einen
Beitrag zum Eigenpotential leisten.
- Innerhalb der ersten 50m findet im Bereich der Mylonitzone ein Wechsel im geochemischen Mi-
lieu statt und zwar von oxidierenden Bedingungen nahe der Erdoberfläche zu reduzierenden Bedingungen darunter. Das bedeutet, dass die Zufuhr und Wirksamkeit des Luftsauerstoffes in
der Tiefe auf wenige Zehner Meter begrenzt sein muss.
- Der Graphit bildet in der Mylonitzone ein elektrisches Netzwerk, das über mindestens 50 m Tie-
fe ausgebreitet ist.
11.Vergleichende Darstellungen
In den Abbildungen 26 und 27 werden die magnetischen und die VLF-Messungen (Inphase-Gradient und
Quadrature-Gradient) zusammen dargestellt. Es zeigt sich, dass die Zonen lateraler Leitfähigkeitsände-
rungen sich nicht mit den magnetischen Anomalien decken. Vielmehr ist der Randbereich des Amphibo-
lit-Komplexes um das Wandloch durch deutliche Leitfähigkeitskontraste charakterisiert. Die z.T. sehr
starken magnetischen Anomalien sind dagegen versetzt und befinden sich auf dem Amphibolit.
Mineralogische Untersuchungen im Plettental und Probenentnahmen an verschiedenen Stellen zeigen,
dass die höchsten AU-Konzentrationen im Bereich der Mylonit-Zone und entlang des Hüttenbaches ge-
funden wurden. Beide sind geophysikalisch durch starke magnetische Anomalien und deutliche Leitfä-
higkeitskontraste gekennzeichnet.
Seite 29
Abb. 26: Vergleich der geomagnetischen Messungen mit VLF-Inphase-Gradient. Eingetragen sind die Fundstellen mit nach-gewiesenen AU-Konzentrationen. Diese können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden. Weiters sind die Umran-dungen wichtiger geologischer Formationen eingezeichnet (Quelle: Bericht Vielreicher, 2012). Eingetragen sind auch die Fundstellen mit nachgewiesenen AU-Konzentrationen >1 g/t Gold.
Abb. 27: Vergleich der Magnetikmessungen mit VLF-Quadrature-Gradient. Eingetragen sind die Fundstellen mit nachgewie-senen AU-Konzentrationen. Diese können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden. Weiters sind die Umrandungen wichtiger geologischer Formationen eingezeichnet (Quelle: Bericht Vielreicher, 2012). Eingetragen sind auch die Fundstellen mit nachgewiesenen AU-Konzentrationen >1 g/t Gold.
Lfd. Nr.
Longitude Latitude Rechtswert Hochwert AU-Konz (ppm).
1 14.31729 47.28468 448373.01 5237026.35 29.2
2 14.31731 47.28458 448374.42 5237015.23 1.78
3 14.31719 47.28456 448365.33 5237013.08 1.43
4 14.31751 47.28472 448389.68 5237030.65 3.08
5 14.31768 47.28492 448402.73 5237052.77 1.235
6 14.31653 47.28446 448315.32 5237002.41 10.9
7 14.31588 47.28427 448265.98 5236981.72 37
8 14.31783 47.28469 448414.11 5237027.6 1.885
Seite 30
9 14.31602 47.28419 448277.08 5236973.23 1.815
10 14.31638 47.28419 448304.39 5236972.99 2.73
11 14.31944 47.28863 448539.76 5237464.88 16.85
12 14.31875 47.28513 448483.86 5237076.38 10.7
13 14.31869 47.28536 448479.87 5237101.12 14.45
14 14.31583 47.28416 448262.35 5236970.27 14.15
15 14.31386 47.28716 448116.14 5237304.97 9.36
16 14.31572 47.28669 448256.41 5237251.26 1.35
17 14.3185 47.28627 448466.06 5237203.11 1.35
18 14.3185 47.28627 448466.06 5237203.11 7.17
19 14.31852 47.28630 448468.19 5237206.18 10.9
20 14.31852 47.28630 448468.19 5237206.18 23.4
21 14.31572 47.28669 448256.41 5237251.26 9.45
22 14.31947 47.28869 448541.92 5237471.04 85.2
Koordinaten der Fundstellen mit nachgewiesenen AU-Konzentrationen
Bestimmt man die erste räumliche Ableitung sowohl aus dem Inphase- als auch dem Quadrature-Anteil
in Richtung des Messprofils, dann entsprechen die Maxima und Minima den Lokationen, an denen ein
Leitfähigkeitskontrast besteht. Diese Kontraste sind in Abb. 28-29 durch weiße, gestrichelte Linien her-
vorgehoben.
Abb. 28: Anteil Inphase-Gradient des VLF-Response. Die Minima und Maxima des Responses spiegeln die Bereiche mit signi-fikanten Leitfähigkeitskontrasten wider. Die stärksten Kontraste sind durch eine weiße, gestrichelte Linie markiert.
Seite 31
Abb. 29: Anteil Quadrature-Gradient des VLF-Response. Die Minima und Maxima des Responses spiegeln die Bereiche mit signifikanten Leitfähigkeitskontrasten wider. Die stärksten Kontraste sind durch eine weiße, gestrichelte Linie markiert.
Im obersten Teil des Plettentals orientieren sich die Leitfähigkeitskontraste im Wesentlichen an den
geologischen Einheiten. Deutlich zeichnen sich die Mylonitzone und die Randbereiche des Amphibolit-körpers als Leitfähigkeitsgrenze ab. Der stärkste Leitfähigkeitskontrast befindet sich im Bereich der gra-
phitisierten Zone. Im unteren Teil sind ebenfalls deutliche Kontraste beobachtbar.
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12.Liste der Abbildungen ABB. 1: ÜBERSICHTSKARTE UND LAGE DES MESSGEBIETS PLETTENKAR.............................................................. 5 ABB. 2: GEOPHYSIKALISCHES PRINZIP DER VLF-MESSUNGEN. ............................................................................ 8 ABB. 3: VLF-MESSSYSTEM. ................................................................................................................................ 9 ABB. 4: RADIO-MAGNETOTELLURIK (RMT)......................................................................................................... 9 ABB. 5: PRINZIPIELLER MESSAUFBAU DER RMT-METHODE (NACH FARAG AND TEZKAN, 2003). ...................... 10 ABB. 6: ISOLINIENPLAN DES DIGITALEN HÖHENMODELLS IM UNTERSUCHUNGSGEBIET. ................................. 11 ABB. 7: DARSTELLUNG DER TAGESVARIATIONEN JUNI 2014............................................................................ 12 ABB. 8: DARSTELLUNG DER TAGESVARIATIONEN AUGUST 2014...................................................................... 12 ABB. 9: ISOLINIENPLAN DER GEOMAGNETISCHEN MESSUNGEN. .................................................................... 13 ABB. 10: VERGLEICH DER MAGNETISCHEN MESSUNGEN VON MGT UND JOANNEUM LEOBEN ........................ 14 ABB. 11: ERGEBNIS DER NUMERISCHEN MODELLIERUNG DER MAGNETISCHEN MESSUNGEN AUF PROFIL 1 ... 15 ABB. 12: ERGEBNIS DER NUMERISCHEN MODELLIERUNG DER MAGNETISCHEN MESSUNGEN AUF PROFIL 2 ... 16 ABB. 13: ERGEBNIS DER NUMERISCHEN MODELLIERUNG DER MAGNETISCHEN MESSUNGEN AUF PROFIL GH. 17 ABB. 14: LAGE DER MODELLKÖRPER. .............................................................................................................. 18 ABB. 15: DIGITALES HÖHENMODELL UND LAGE DER VLF-MESSPROFILE VON JUNI UND AUGUST 2014. ........... 19 ABB. 16: VERBREITUNG VON LÄNGSTWELLENSENDERN, DIE IN EUROPA ......................................................... 20 ABB. 17: AUS DEN MESSUNGEN BESTIMMTE RICHTUNG ZU VERSCHIEDENEN LÄNGSTWELLENSENDER ........... 20 ABB. 18: INPHASE-(A) UND QUADRATURE (C) ANTEIL, SOWIE DIE FRASER-GEFILTERTEN (B) UND (D) (GRADIENT)
VLF-MESSUNGEN IM PLETTENTAL. ......................................................................................................... 22 ABB. 19: VERGLEICH ZWISCHEN DEN VLF-MESSUNGEN UNI LEOBEN UND MGT ............................................... 23 ABB. 20: VLF INPHASE-GRAD UND LOKATION DER RMT-SONDIERUNG. ............................................................ 24 ABB. 21: ERGEBNIS DER RMT-MESSUNGEN, BETRAG (IN ΩM) UND PHASE (°) ALS FUNKTION DER FREQUENZ .. 24 ABB. 22: SPEZIFISCHER WIDERSTAND ENTLANG DES PROFILS FÜR 4 FREQUENZEN.......................................... 25 ABB. 23: PHASE ENTLANG DES PROFILS FÜR 4 FREQUENZEN .......................................................................... 25 ABB. 24: NUMERISCHES MODELL DER 2D-VERTEILUNG DES SPEZIFISCHEN WIDERSTANDES ............................ 26 ABB. 25: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER ENTSTEHUNG EINER EIGENPOTENTIALANOMALIE ...................... 27 ABB. 26: VERGLEICH DER MAGNETIKMESSUNGEN MIT VLF-INPHASE-GRADIENT. ............................................. 29 ABB. 27: VERGLEICH DER MAGNETIKMESSUNGEN MIT VLF-QUADRATURE-GRADIENT. .................................... 29 ABB. 28: ANTEIL INPHASE-GRADIENT DES VLF-RESPONSE. ............................................................................... 30 ABB. 29: ANTEIL QUADRATURE-GRADIENT DES VLF-RESPONSE. ....................................................................... 31
13.Literaturverzeichnis
Friedrich, M., 1954. Die Vererzung um Pusterwald. Johanneum Mineralogisches Mitteilungs-blatt 2, 1954.
Farag, K.S.I., and Tezkan, B., 2003. RMT signature of the Rhineland brown coal. In: Hördt, A. und Stoll, J.B, Protokoll 20. Koll. Elektromagnetische Tiefenforschung in Königstein 29.9.-3.10.2003. ISSN 0946-7467
Stoll, J.B., Bigalke, J. and Grabner, E.W., 1995, Electrochemical Modelling of Self-Potential Anomalies. Surveys in Geophysics, 16, pp. 107-120
Thurner A., 1955. Geologie des Erzfeldes von Pusterwald ob Judenburg. mit Karte und Profilen. Jahrbuch Geol. Bundesanstalt (1955), Bd. XCVIII, 2. Heft.
Vielreicher, R., 2012. Bericht zur Gold (AU)-Exploration im Freischurfgebiet Pusterwald für Silbermine Zeiring GmbH. Unveröffentlicht
Weber, F., 1984. Bericht über die geophysikalische Prospektion in Pusterwald/Plättenkar. Inter-ner Bericht Joanneum Leoben, unveröffentlicht.
