Multi-parameter petrophysical characterization of Variscan greisen rocks from the Southern Bohemian Batholith (Austria) and the Eastern Erzgebirge Volcano-Plutonic Complex (Germany)

IF 1.7 4区地球科学 Q2 Earth and Planetary Sciences

Austrian Journal of Earth Sciences Pub Date : 2017-01-01 DOI:10.17738/AJES.2017.0006

Edith Müller-Huber, F. Börner

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The gathered physical information (density, porosity, velocity, magnetic susceptibility, gamma spectroscopy, electrical resistivity, spectral induced polarization (SIP)) indicates that a differentiation of mineralized greisen zones of interest from the surrounding rocks is only possible based on a combined investigation of several parameters. Elevated grain and bulk densities (mean: 3 2.75 g/cm and 2.67 g/cm , respectively) are indicative of the Erzgebirge low-porosity (mostly < 3%) mineralized greisen rocks in comparison to the lower densities of the surrounding Teplice rhyolite and albite granite. Bulk density, however, is critically influenced by porosity and is therefore not suitable to distinguish the Austrian greisen rocks from the surrounding two-mica granites, 3 despite the greisens’ comparably high grain density (mean: 2.74 g/cm ). Their higher porosity (mean: 5.7%) also results in lower elastic wave velocities (mostly < 2900 m/s) and lower electrical resistivities (mostly < 2100 Ohmm) than the surrounding rocks. The electrical resistivities and elastic wave velocities of the German greisen samples are, in contrast, rather variable with no distinct level above or below the neighboring rocks. Magnetic susceptibility also delivers a good contrast between the greisens and their surrounding rocks as it is highly responsive to elevated mica contents or the presence of oxidic ore minerals. If quartz content predominates or oxidic ores are absent, however, there is no contrast in the magnetic susceptibility of the greisens and the surrounding rocks. With regard to natural gamma radiation, the greisens are characterized by generally low absolute readings as well as low U counts, while K and Th counts seem to be dependent on mica type. Results from SIP measurements suggest that especially phase information can be used to adequately differentiate greisen zones associated with Li-mineralization from country rocks in the Erzgebirge. In Austrian greisen rocks, however, the characteristics of the SIP spectra are less distinct. A crossplot of the real vs. the imaginary part of complex conductivity, however, is suitable for identification of rocks with high mica content. Based on these results a combined investigation of density, magnetic susceptibility, and spectral gamma seems to be most promising for identification of greisen bodies. Entscheidend für jedes Explorationsprojekt ist eine genaue Kenntnis der Beziehungen und Unterschiede zwischen den physikalischen Eigenschaften der Erzkörper von Interesse und deren Nebengesteinen. In dieser Studie werden daher umfassende petrophysikalische Labormessungen an repräsentativem Probenmaterial zweier Greisenkörper des Südböhmischen Batholiths (Österreich) und des vulkano-plutonischen Komplexes des Osterzgebirges (Deutschland) vorgestellt. Da viele Greisenkörper Erzlagerstätten von wirtschaftlichem Interesse beinhalten, war das Ziel der Studie, petrophysikalische Eigenschaften zu identifizieren, in denen sich die Greisenkörper entscheidend von den Nebengesteinen unterscheiden. Die gewonnenen physikalischen Informationen (Dichte, Porosität, Kompressionswellengeschwindigkeit, magnetischen Suszeptibilität, natürliche Gammastrahlung, spektral induzierte Polarisation (SIP)) legen nahe, dass eine Unterscheidung mineralisierter Greisenzonen vom Nebengestein nur basierend auf 3 einer kombinierten Untersuchung mehrerer Parameter möglich ist: Erhöhte Kornund Gesamtdichten (im Mittel 2,75 g/cm bzw. 3 2,67 g/cm ) sind für die gering porösen (< 3%) Greisengesteine des Erzgebirges charakteristisch. Im Vergleich dazu sind die Dichten der Nebengesteine (Teplice-Rhyolith und Albitgranit) durchwegs niedriger. Die Gesamtdichte wird jedoch entscheidend von 3 der Porosität beeinflusst und kann daher, trotz deren hoher Korndichte von 2,74 g/cm , nicht allein herangezogen werden, um die poröseren österreichischen Greisengesteine vom untersuchten Nebengestein (Zweiglimmergranit) zu unterscheiden. Deren hohe Porosität von etwa 5,7% resultiert auch in niedrigeren Geschwindigkeiten von < 2900 m/s und niedrigerem elektrischen Widerstand (meist < 2100 Ohmm) als im Nebengestein. Die untersuchten Greisenproben aus dem Erzgebirge besitzen vergleichsweise variable elektrische Widerstände und Geschwindigkeiten, die sich nicht signifikant von denen der Nebengesteine unterscheiden. Im Gegensatz dazu stellt die magnetische Suszeptibilität einen guten Indikator dar, da sie stark mit erhöhten Glimmergehalten 3 _______________________________________________________________________________ Austrian Journal of Earth Sciences Vienna Volume 110/1 2017 DOI: 10.17738/ajes.2017.0006 Multi-parameter petrophysical characterization of Variscan greisen rocks from the Southern Bohemian Batholith (Austria) and the Eastern Erzgebirge Volcano-Plutonic Complex (Germany)_________ *) Edith MÜLLER-HUBER & Frank BÖRNER Department of Applied Geophysics, Technische Universität Berlin, Ernst-Reuter-Platz 1, BH 1-1, 10587 Berlin, Germany; *) Corresponding author, efrank.boerner@tu-berlin.de Greisen; porosity; density; magnetic susceptibility; gamma spectroscopy; spectral induced polarization KEYWORDS","PeriodicalId":49319,"journal":{"name":"Austrian Journal of Earth Sciences","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":1.7000,"publicationDate":"2017-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"1","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Austrian Journal of Earth Sciences","FirstCategoryId":"89","ListUrlMain":"https://doi.org/10.17738/AJES.2017.0006","RegionNum":4,"RegionCategory":"地球科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q2","JCRName":"Earth and Planetary Sciences","Score":null,"Total":0}

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Abstract

Understanding the variation and correlation between physical properties of ore bodies of interest is vital for every exploration project. Therefore comprehensive petrophysical laboratory measurements on representative sample material from two dispersemineralized greisen bodies of the Southern Bohemian Batholith (Austria) and the Eastern Erzgebirge Vulcano-Plutonic Complex (Germany), respectively, are presented in this study. As many greisen bodies host mineral deposits of economic interest, the aim of the study was to identify petrophysical properties which are suitable for distinguishing greisen bodies from the surrounding rocks. The gathered physical information (density, porosity, velocity, magnetic susceptibility, gamma spectroscopy, electrical resistivity, spectral induced polarization (SIP)) indicates that a differentiation of mineralized greisen zones of interest from the surrounding rocks is only possible based on a combined investigation of several parameters. Elevated grain and bulk densities (mean: 3 2.75 g/cm and 2.67 g/cm , respectively) are indicative of the Erzgebirge low-porosity (mostly < 3%) mineralized greisen rocks in comparison to the lower densities of the surrounding Teplice rhyolite and albite granite. Bulk density, however, is critically influenced by porosity and is therefore not suitable to distinguish the Austrian greisen rocks from the surrounding two-mica granites, 3 despite the greisens’ comparably high grain density (mean: 2.74 g/cm ). Their higher porosity (mean: 5.7%) also results in lower elastic wave velocities (mostly < 2900 m/s) and lower electrical resistivities (mostly < 2100 Ohmm) than the surrounding rocks. The electrical resistivities and elastic wave velocities of the German greisen samples are, in contrast, rather variable with no distinct level above or below the neighboring rocks. Magnetic susceptibility also delivers a good contrast between the greisens and their surrounding rocks as it is highly responsive to elevated mica contents or the presence of oxidic ore minerals. If quartz content predominates or oxidic ores are absent, however, there is no contrast in the magnetic susceptibility of the greisens and the surrounding rocks. With regard to natural gamma radiation, the greisens are characterized by generally low absolute readings as well as low U counts, while K and Th counts seem to be dependent on mica type. Results from SIP measurements suggest that especially phase information can be used to adequately differentiate greisen zones associated with Li-mineralization from country rocks in the Erzgebirge. In Austrian greisen rocks, however, the characteristics of the SIP spectra are less distinct. A crossplot of the real vs. the imaginary part of complex conductivity, however, is suitable for identification of rocks with high mica content. Based on these results a combined investigation of density, magnetic susceptibility, and spectral gamma seems to be most promising for identification of greisen bodies. Entscheidend für jedes Explorationsprojekt ist eine genaue Kenntnis der Beziehungen und Unterschiede zwischen den physikalischen Eigenschaften der Erzkörper von Interesse und deren Nebengesteinen. In dieser Studie werden daher umfassende petrophysikalische Labormessungen an repräsentativem Probenmaterial zweier Greisenkörper des Südböhmischen Batholiths (Österreich) und des vulkano-plutonischen Komplexes des Osterzgebirges (Deutschland) vorgestellt. Da viele Greisenkörper Erzlagerstätten von wirtschaftlichem Interesse beinhalten, war das Ziel der Studie, petrophysikalische Eigenschaften zu identifizieren, in denen sich die Greisenkörper entscheidend von den Nebengesteinen unterscheiden. Die gewonnenen physikalischen Informationen (Dichte, Porosität, Kompressionswellengeschwindigkeit, magnetischen Suszeptibilität, natürliche Gammastrahlung, spektral induzierte Polarisation (SIP)) legen nahe, dass eine Unterscheidung mineralisierter Greisenzonen vom Nebengestein nur basierend auf 3 einer kombinierten Untersuchung mehrerer Parameter möglich ist: Erhöhte Kornund Gesamtdichten (im Mittel 2,75 g/cm bzw. 3 2,67 g/cm ) sind für die gering porösen (< 3%) Greisengesteine des Erzgebirges charakteristisch. Im Vergleich dazu sind die Dichten der Nebengesteine (Teplice-Rhyolith und Albitgranit) durchwegs niedriger. Die Gesamtdichte wird jedoch entscheidend von 3 der Porosität beeinflusst und kann daher, trotz deren hoher Korndichte von 2,74 g/cm , nicht allein herangezogen werden, um die poröseren österreichischen Greisengesteine vom untersuchten Nebengestein (Zweiglimmergranit) zu unterscheiden. Deren hohe Porosität von etwa 5,7% resultiert auch in niedrigeren Geschwindigkeiten von < 2900 m/s und niedrigerem elektrischen Widerstand (meist < 2100 Ohmm) als im Nebengestein. Die untersuchten Greisenproben aus dem Erzgebirge besitzen vergleichsweise variable elektrische Widerstände und Geschwindigkeiten, die sich nicht signifikant von denen der Nebengesteine unterscheiden. Im Gegensatz dazu stellt die magnetische Suszeptibilität einen guten Indikator dar, da sie stark mit erhöhten Glimmergehalten 3 _______________________________________________________________________________ Austrian Journal of Earth Sciences Vienna Volume 110/1 2017 DOI: 10.17738/ajes.2017.0006 Multi-parameter petrophysical characterization of Variscan greisen rocks from the Southern Bohemian Batholith (Austria) and the Eastern Erzgebirge Volcano-Plutonic Complex (Germany)_________ *) Edith MÜLLER-HUBER & Frank BÖRNER Department of Applied Geophysics, Technische Universität Berlin, Ernst-Reuter-Platz 1, BH 1-1, 10587 Berlin, Germany; *) Corresponding author, efrank.boerner@tu-berlin.de Greisen; porosity; density; magnetic susceptibility; gamma spectroscopy; spectral induced polarization KEYWORDS

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奥地利南波西米亚岩基和德国东部Erzgebirge火山-深部杂岩Variscan greisen岩的多参数岩石物理特征

了解感兴趣的矿体物理性质之间的变化和相关性对每个勘探项目都至关重要。因此，本文分别对奥地利南部波西米亚基和德国东部Erzgebirge火山-深部杂岩的两个分散化灰岩体的代表性样品进行了全面的岩石物理实验室测量。由于许多灰岩体含有具有经济价值的矿床，因此研究的目的是确定适合于将灰岩体与围岩区分开来的岩石物理性质。收集到的物理信息(密度、孔隙度、速度、磁化率、伽马能谱、电阻率、谱致极化(SIP))表明，只有在综合研究几个参数的基础上，才能从围岩中区分出感兴趣的矿化灰岩带。较高的颗粒密度和体积密度(平均值分别为3.2.75 g/cm和2.67 g/cm)表明，与周围的Teplice流纹岩和钠长花岗岩的较低密度相比，Erzgebirge低孔隙度(大多数< 3%)矿化灰岩。然而，体积密度受到孔隙度的严重影响，因此不适用于区分奥地利灰岩和周围的二云母花岗岩3，尽管灰岩的颗粒密度相对较高(平均:2.74 g/cm)。它们的孔隙度较高(平均5.7%)，也导致其弹性波速(大多< 2900 m/s)和电阻率(大多< 2100 ω)低于围岩。相比之下，德国格雷森样品的电阻率和弹性波速变化很大，在邻近岩石的上方或下方没有明显的水平。磁化率对云母含量的增加或氧化矿石矿物的存在有很高的反应，因此也能很好地将灰石与其周围岩石进行对比。然而，如果石英含量占主导地位或不含氧化矿石，则矿石和围岩的磁化率没有对比。关于自然伽马辐射，greisens的特点是一般低绝对读数和低U计数，而K和Th计数似乎取决于云母类型。SIP测量结果表明，特别是相位信息可以用来充分区分与锂矿化有关的灰色带和二日格的乡村岩石。然而，在奥地利灰岩中，SIP谱的特征不太明显。复电导率实部与虚部的交点图适用于鉴定云母含量高的岩石。基于这些结果，结合密度、磁化率和谱伽马的研究似乎是最有希望识别灰纹体的方法。研究方向:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:物理研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:参见第2部分:studdie werden daher umfassende petrophysialische Labormessungen和repräsentativem Probenmaterial zweier Greisenkörper des Südböhmischen Batholiths (Österreich) und des vulkano-plutonischen Komplexes des Osterzgebirges (Deutschland) vorgestellt。d viele Greisenkörper Erzlagerstätten von wirtschaftlichem Interesse beinhalten, war das Ziel der研究，岩石物理特征schaften zu identifizien, in denen siich die Greisenkörper entscheidend von dennebengesteen unterscheiden。Die gewonnenen physikalischen Informationen (Dichte, Porosität, Kompressionswellengeschwindigkeit, magnetischen Suszeptibilität, natrliche Gammastrahlung，光谱工业偏振(SIP)) legen nahe, dass eine Unterscheidung mineralisierter Greisenzonen vom Nebengestein nur basierend auf 3 einer kombinierten Untersuchung mehrer参数möglich ist: Erhöhte Kornund Gesamtdichten (im Mittel 2,75 g/cm bzw。32,67 g/cm) sind f<e:1> r die gering porösen (< 3%) Greisengesteine des Erzgebirges charteristisch。Im Vergleich dazu sind die Dichten der Nebengesteine (teplice - rhyolite and albit花岗岩)durchwegs niedriger。Die Gesamtdichte wind jedoch entscheidend von 3 der Porosität beeinflusst und kann daher, trotz deren hoher Korndichte von 2,74 g/cm, nicht allein herangezogen werden, um Die poröseren österreichischen Greisengesteine vom untersuchten Nebengestein (Zweiglimmergranit) zu unterscheiden。Deren hohe Porosität von etwa 5,7%的resultiert auch在niedrigeren Geschwindigkeiten von < 2900 m/s和niedrigerem elektrischen Widerstand (meist < 2100 m/s)也在Nebengestein。了解感兴趣的矿体物理性质之间的变化和相关性对每个勘探项目都至关重要。因此，本文分别对奥地利南部波西米亚基和德国东部Erzgebirge火山-深部杂岩的两个分散化灰岩体的代表性样品进行了全面的岩石物理实验室测量。由于许多灰岩体含有具有经济价值的矿床，因此研究的目的是确定适合于将灰岩体与围岩区分开来的岩石物理性质。收集到的物理信息(密度、孔隙度、速度、磁化率、伽马能谱、电阻率、谱致极化(SIP))表明，只有在综合研究几个参数的基础上，才能从围岩中区分出感兴趣的矿化灰岩带。较高的颗粒密度和体积密度(平均值分别为3.2.75 g/cm和2.67 g/cm)表明，与周围的Teplice流纹岩和钠长花岗岩的较低密度相比，Erzgebirge低孔隙度(大多数< 3%)矿化灰岩。然而，体积密度受到孔隙度的严重影响，因此不适用于区分奥地利灰岩和周围的二云母花岗岩3，尽管灰岩的颗粒密度相对较高(平均:2.74 g/cm)。它们的孔隙度较高(平均5.7%)，也导致其弹性波速(大多< 2900 m/s)和电阻率(大多< 2100 ω)低于围岩。相比之下，德国格雷森样品的电阻率和弹性波速变化很大，在邻近岩石的上方或下方没有明显的水平。磁化率对云母含量的增加或氧化矿石矿物的存在有很高的反应，因此也能很好地将灰石与其周围岩石进行对比。然而，如果石英含量占主导地位或不含氧化矿石，则矿石和围岩的磁化率没有对比。关于自然伽马辐射，greisens的特点是一般低绝对读数和低U计数，而K和Th计数似乎取决于云母类型。SIP测量结果表明，特别是相位信息可以用来充分区分与锂矿化有关的灰色带和二日格的乡村岩石。然而，在奥地利灰岩中，SIP谱的特征不太明显。复电导率实部与虚部的交点图适用于鉴定云母含量高的岩石。基于这些结果，结合密度、磁化率和谱伽马的研究似乎是最有希望识别灰纹体的方法。研究方向:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:物理研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:科学研究项目:参见第2部分:studdie werden daher umfassende petrophysialische Labormessungen和repräsentativem Probenmaterial zweier Greisenkörper des Südböhmischen Batholiths (Österreich) und des vulkano-plutonischen Komplexes des Osterzgebirges (Deutschland) vorgestellt。d viele Greisenkörper Erzlagerstätten von wirtschaftlichem Interesse beinhalten, war das Ziel der研究，岩石物理特征schaften zu identifizien, in denen siich die Greisenkörper entscheidend von dennebengesteen unterscheiden。Die gewonnenen physikalischen Informationen (Dichte, Porosität, Kompressionswellengeschwindigkeit, magnetischen Suszeptibilität, natrliche Gammastrahlung，光谱工业偏振(SIP)) legen nahe, dass eine Unterscheidung mineralisierter Greisenzonen vom Nebengestein nur basierend auf 3 einer kombinierten Untersuchung mehrer参数möglich ist: Erhöhte Kornund Gesamtdichten (im Mittel 2,75 g/cm bzw。32,67 g/cm) sind f<e:1> r die gering porösen (< 3%) Greisengesteine des Erzgebirges charteristisch。Im Vergleich dazu sind die Dichten der Nebengesteine (teplice - rhyolite and albit花岗岩)durchwegs niedriger。Die Gesamtdichte wind jedoch entscheidend von 3 der Porosität beeinflusst und kann daher, trotz deren hoher Korndichte von 2,74 g/cm, nicht allein herangezogen werden, um Die poröseren österreichischen Greisengesteine vom untersuchten Nebengestein (Zweiglimmergranit) zu unterscheiden。Deren hohe Porosität von etwa 5,7%的resultiert auch在niedrigeren Geschwindigkeiten von < 2900 m/s和niedrigerem elektrischen Widerstand (meist < 2100 m/s)也在Nebengestein。 Die untersuchten Greisenproben aus dem Erzgebirge besitzen vergleichsweise variable elektrische Widerstände und Geschwindigkeiten, Die sich ich signkant von denen der Nebengesteine unterscheiden。Im Gegensatz大足stellt死magnetische Suszeptibilitat杯好Indikator dar,达您的麻省理工学院erhohten Glimmergehalten 3 _______________________________________________________________________________ 奥地利维也纳地球科学杂志》卷2017 DOI: 110/110.17738/ajes.2017.0006奥地利南部波西米亚基和德国东部Erzgebirge火山-深部杂岩Variscan greisen岩石的多参数岩石物理特征_________ *)Edith MÜLLER-HUBER & Frank BÖRNER德国理工大学应用地球物理学系Universität Berlin, Ernst-Reuter-Platz 1, BH 1-1, 10587柏林;*)通讯作者，efrank.boerner@tu-berlin.de Greisen;孔隙度;密度;磁化率;伽马能谱学;光谱诱导极化关键词 Die untersuchten Greisenproben aus dem Erzgebirge besitzen vergleichsweise variable elektrische Widerstände und Geschwindigkeiten, Die sich ich signkant von denen der Nebengesteine unterscheiden。Im Gegensatz大足stellt死magnetische Suszeptibilitat杯好Indikator dar,达您的麻省理工学院erhohten Glimmergehalten 3 _______________________________________________________________________________ 奥地利维也纳地球科学杂志》卷2017 DOI: 110/110.17738/ajes.2017.0006奥地利南部波西米亚基和德国东部Erzgebirge火山-深部杂岩Variscan greisen岩石的多参数岩石物理特征_________ *)Edith MÜLLER-HUBER & Frank BÖRNER德国理工大学应用地球物理学系Universität Berlin, Ernst-Reuter-Platz 1, BH 1-1, 10587柏林;*)通讯作者，efrank.boerner@tu-berlin.de Greisen;孔隙度;密度;磁化率;伽马能谱学;光谱诱导极化关键词

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Austrian Journal of Earth Sciences Earth and Planetary Sciences-Paleontology

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期刊介绍： AUSTRIAN JOURNAL OF EARTH SCIENCES is the official journal of the Austrian Geological, Mineralogical and Palaeontological Societies, hosted by a country that is famous for its spectacular mountains that are the birthplace for many geological and mineralogical concepts in modern Earth science. AUSTRIAN JOURNAL OF EARTH SCIENCE focuses on all aspects relevant to the geosciences of the Alps, Bohemian Massif and surrounding areas. Contributions on other regions are welcome if they embed their findings into a conceptual framework that relates the contribution to Alpine-type orogens and Alpine regions in general, and are thus relevant to an international audience. Contributions are subject to peer review and editorial control according to SCI guidelines to ensure that the required standard of scientific excellence is maintained.