Der Bau und Unterhalt der schweizerischen Eisenbahn- und Strasseninfrastruktur hängt in hohem Masse von der Verfügbarkeit hochwertiger, felsgebrochener Hartsteinprodukte (Schotter und Splitte) ab. In der Schweiz werden typischerweise kieselhaltige Kalksteine und äusserst harte Sandsteine als Hartstein abgebaut. In Zusammenarbeit mit der Landesgeologie (swisstopo) entwickeln und unterhalten wir eine flächendeckende Geo-Datenbank der potentiellen Hartstein-Vorkommen. Dieser Datensatz unterstützt Sicherung wichtiger Hartstein-Ressourcen durch entsprechenden Raumplanungsverfahren.
Um relevante Vorkommen möglichst rasch und zuverlässig zu lokalisieren, haben wir ein semi-automatisiertes und schrittweises Evaluierungsverfahren entwickelt. Dieses stützt sich auf die Abschätzung (1) der stratigraphischen Mächtigkeit und Lage sowie (2) der petrophysikalischen Eigenschaften einer geologischen Ziellithologie. Mächtigkeitsabschätzungen werden mit Hilfe einer neu entwickelten Matlab-basierten Routine automatisch aus vektorisierten geologischen Karten extrahiert (Figur 1, siehe Juchler (2022) und Nibourel et al., submitted). Zur Überprüfung der automatisch generierten Mächtigkeitsdaten kompilieren wir Mächtigkeitsabschätzungen aus veröffentlichten geologischen Profilen (Figur 2). Die petrophysikalischen Eigenschaften werden aufgrund veröffentlichter lithostratigraphischer Beschreibungen bewertet und durch Feld- und Laboruntersuchungen an ausgewählten Schlüsselstandorten ergänzt (Coray 2021; Mayer 2022).
Erste provisorische Resultate aus der Zentralschweiz zeigen starke Mächtigkeitsunterschiede im Helvetischn Kieselkalk, der meist abgebauten Hartsteinllithologie der Schweiz (Figur 2). Ausgeprägte diskrete Mächtigkeitsunterschiede sind vor allem an den Deckengrenzen zwischen der Wildhorn Drusberg Decke, der Axen Decke und dem Unterhelvetikum zu beobachten. Im Unterhelvetikum ist der Helvetische Kieselkalk meisst unter 50 m mächtig, sodass diese Aufschlüsse im Hartstein-Datensatz nicht berücksichtigt werden.
Die semi-automatisierte und standardisierte Vorgehensweise erhöht die Qualität, die Objektivität und die Reproduzierbarkeit unserer Resultate und erlaubt einen klaren Fokus auf Gebiete in denen hochwertiges Material in ausreichendem Volumen vorliegt. Die Entwickelte Methodik ist im Bereich der Mineralexploration anwendbar und wird in Zukunft für die Evaluierung weiterer mineralischer Rohstoffe in der Schweiz verwendet.
- Coray, M. (2021). Hohgant-Sandstein als potentielles Hartgestein. Bachelor thesis, ETH Zurich.
- Mayer, I. (2022). High-quality sandstones for the use as hard rock aggregates – petrophysical properties of the Hohgant-Sandstone. Bachelor thesis, ETH Zurich.
- Nibourel, L., Morgenthaler, J., Grazioli, S., Schumacher, I., Schlaefli, S., Galfetti, T. & Heuberger, S. (2023). Automated extraction of orientation and stratigraphic thickness from geological maps. submitted to Journal of Structural Geology 172, 104865.
