Review of resource analysis and related studies: Working group,Mathematical Geology,freie Universität Berlin

The working group Mathematical Geology of the Freie Universität Berlin was formed in 1971. We review quantitative methods used by the working group since 1983 to treat mineral exploration problems. The methods applied vary from elementary statistical analysis of multivariate exploration data to optimal strategies for selecting favorable targets, and from multiobjective decision-making for additional drill hole locations to expert systems in exploration.The methods applied are directly related to the level of information at each stage of the exploration process. Special emphasis was placed on the relationship between and evaluation of subjective and objective data. Case studies illustrating the various methods are presented for different kinds of mineral deposits and exploration environments.     

Lithologische Untersuchungen an den Kirchberger Sanden (Pannon C,Steirisches Becken) mit Hilfe elektronischer Datenverarbeitung

Zusammenfassung Im Zuge der lithologischen Bearbeitung eines Sandhorizontes im Pannon C der Oststeiermark (Österreich) wurden statistische Auswertungen mit Hilfe einer elektronischen Rechenanlage durchgeführt. Trendflächenanalysen lassen zum Teil Zusammenhänge zwischen der aus Schrägschichtungsmessungen festgestellten Sedimentationsrichtung (NW-SE) einerseits und den Korngrößenparametern der Sande sowie der Schwermineralführung andererseits vermuten.

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In the course of lithological researches on sands occurring in Pannonian C in the east of the Province of Styria, Austria, statistical evaluations were made by means of a computer. Trend-surface analyses partly seem to indicate the existence of correlations between the paleocurrents (NW-SE), found as a result of measurements of cross-bedding on the one hand and the size-parameters of the sands as well as the heavy mineral composition on the other hand.

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Résumé L'exploitation statistique de recherches lithologiques d'un horizon sableux au pannonien C à l'est de la Styrie (Autriche) fut réalisée à l'aide d'une calculatrice électronique. En analysant des surfaces d'équation polynomiale nous supposons des corrélations entre la direction de transport (constatée par des mesures de la stratification entrecroisée: NW-SE) et les paramètres granulométriques des sables ainsi que la contenance en minéraux lourds.

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Knowledge based systems for risk assessment of the subsurface of contaminated sites

Computer-based risk evaluation methods are practical tools to compare automatically and evaluate contaminated sites. HYDRISK is an example of adequate knowledge-based systems: HYDRISK evaluates hydrogeological properties and chemical criteria relevant to contaminant transport with respect to the necessary remedial actions. It works at a high investigative level and enables geologists and engineers to draw differentiated conclusions for selecting remediation methods for the contaminated site. HYDRISK emphasizes space and time dependent aspects of the contaminant transport. It is supported by a geographic information system (GIS) to display the evaluation results. Some ideas on considering the spatiotemporal variability of relevant parameters by means of geostatistical methods and numerical models will be given.     

Die Untersuchung ortsabhängiger Variablen: Modelle,Methoden und Probleme

Zusammenfassung Als ortsabhängige Variable wird jede räumlich verteilte numerische Funktion bezeichnet, deren von Ort zu Ort scheinbar kontinuierliche Veränderung durch einfache Funktionen nicht dargestellt werden kann. Entsprechende Variablen sind in geowissenschaftlichen Problemen häufig anzutreffen: Geochemische und geophysikalische Daten, Erzgehalte, strukturelle Angaben, wie die Höhenlagen von Schichtgrenzen etc.Um zuverlässige Aussagen zu erhalten, sind bei der Untersuchung ortsabhängiger Variablen, wie auch bei der Erstellung von Isoplethen-Karten, verschiedene Einflußgrößen zu berücksichtigen: Die räumliche Verteilung der Datenpunkte, Existenz von Trends, Autokorrelation und Heteroskedastizität sind Eigenschaften, denen durch die Wahl eines geeigneten Modells bzw. einer sinnvollen Auswertungsmethode Rechnung getragen werden sollte.Folgende Verfahren werden kurz beschrieben und einander hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten und der Zuverlässigkeit ihrer Resultate insbesondere für Probleme der Erzvorrats-Berechnung kritisch gegenüber gestellt:Interpolations-Verfahren, Trendflächen-Analysen, Krigeage.

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A regionalized variable is any numerical function with a spatial distribution which varies from one place to another with apparent continuity, but the change of which cannot be represented by any workable function. This definition characterizes many variables in geosciences as chemical, geophysical and structural data, ore contents etc.To get reliable results in the analysis and display of regionalized variables (estimation of ore reserves, automatic conturing etc.) it is necessary to consider the following quantities: distribution and heteroscedasticity of data, existence of global and local trends, autocorrelation. According to these facts a mathematical model must be chosen to describe the data as well as an adéquat method to display the results. The paper gives a short survey about some problems connected with the application of trend analysis, inaterpolation methods and kriging. The reliability of the results are compared with respect to ore estimation and graphical display.

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Résumé La notion de variable régionalisée sert à définir les fonctions de l'espace dont la valeur varie d'un lieu à un autre avec une certaine apparence de continuité, sans qu'il soit en général possible d'en représenter la variation par une loi mathématique extrapolable. En sciences de la terre on peut citer par example des analyses géochimiques, géomagnétiques, minières ou structurales comme l'altitude d'une région.La fiabilité des résultats obtenus par les traitements dépend des influences différentes: La distribution des données dans l'espace, l'existence de tendances, l'autocorrélation etc., Nous présentons les méthodes les plus importantes pour comparer leur mise en pratique, particulièrement en géologie minière: Méthodes d'interpolation, analyses des surfaces de tendance, krigeage.

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Das tektonische Gefüge der Phyllit-Serie West-Kretas

Zusammenfassung Isoklinalfaltung und Boudinage kompetenter Quarzit- und Kalkbänke haben wesentlichen Anteil an der progressiven Deformation der Phyllit-Serie West-Kretas. Während die Isoklinalfaltung mit der Hochdruck-Metamorphose der Phyllit-Serie in ursächlichem Zusammenhang steht, könnte sich die Boudinage auch später, etwa unter der Auflast eines mächtigen Deckenstapels, ereignet haben. Zwei Systeme tektonischer Faltenachsen sind zu beobachten, die generell rechte Winkel miteinander einschließen (NW-SE und NE-SW). Sie sind wahrscheinlich während derselben tektonischen Gestaltungsphase entstanden. Auf Grund ihrer Gesteinsentwicklung könnten die Schichtglieder der Phyllit-Serie als Bildungen präorogener Geosynklinalstadien betrachtet werden.

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Isoclinal folding and boudinage of competent quartzite and limestone beds are the essential parts of progressive deformation of the Phyllite Series in W-Crete. While there is a genetic causal relation between isoclinal folding and high pressure metamorphism of the Phyllite Series, boudinage could also have happened at a later date, for example under the lithostatic pressure of a thick nappe pile. Two systems of tectonic fold axes — generally intersecting at a right angle — can be seen (NW-SE and NE-SW). Their formation has most probably taken place during the same tectonical phase. On account of their lithologic character, stratigraphic sequences of the Phyllite Series can be regarded as formations of preorogenic geosynclinal stages.

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Résumé La déformation de la Série des phyllades de la Crète occidentale consiste en général en un plissement isoclinal avec boudinage des couches compétentes quartzitiques et calcaires. Le plissement isoclinal se trouve en liaison causale avec le métamorphisme à haute pression de la Série des phyllades tandis que le boudinage s'effectuerait postérieurement, par exemple sous le poids d'un empilement d'épaisses nappes. Les deux systèmes d'axes de plissement observables se croisent généralement à angle droit (NW-SE et NE-SW). Ils datent probablement de la même phase tectonique. On peut mettre en rapport les strates de la Série des phyllades avec stades pré-orogéniques du géosynclinal.

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Supersonic plasma jet interaction with gases and plasmas

The interaction of supersonic plasma jets with dense gases and plasmas has been studied experimentally and theoretically. Collimated plasma jets were generated from the laser pulse interaction with solid targets. The jet propagates with the velocity exceeding 400 km/s and transports the energy of a few kJ/cm². The interaction of such a jet with an Ar and He gases at various pressures has been studied by using optical and X-ray diagnostics. Qualitative estimates and numerical simulations with a radiative hydrodynamic code explain a sequence of physical processes during the interaction. Experimental and numerical results show that, by changing ambient material, the working surface structure changes from an adiabatic outflow to a radiative cooling jet. The applications of this phenomenon to astrophysical conditions and the inertial confinement fusion are discussed.     

Prototype development of GEOEXPLORER, a knowledge-based system for supergene deposits: Identification of favorable areas for bauxite

GEOEXPLORER is a knowledge-based system under development to support the prospecting and exploration of supergene deposits. As a new type of multi-stage expert systetn, GEOEXPLORER is not only able to deal with problems of searching for supergene deposits, but will also cover both the evaluation of the spatial occurrences and the economic values of the deposits considered. A first prototype of GEOEXPLORER has been developed for bauxite deposits. It is a rule-based system implemented in PROLOG and can be used to identify favorable areas for bauxite prospecting. This paper discusses this prototype of GEOEXPLORER.     

Aspects of the statistical analysis of marine ore deposits

Geostatistical analyses employed in the prospecting and for exploration of marine mineral resources, must be aimed at particular problems and goals. The quality of navigation, sampling, mining technology and the profitability of the project strongly influence such analyses. The studies presented here, have two main objectives, namely, to estimate the reserves of manganese nodules and to determine in what order the explored areas should be mined. Several geostatistical methods were used. These were designed partly to supplement one another, but mostly to create a sequence of analytical steps which could be applied to any typical marine exploration project.

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Zusammenfassung Sollen im Rahmen von Prospektions- und Explorationsvorhaben auf marine Rohstoffe geostatistische Untersuchungen durchgeführt werden, so haben sich diese an den speziellen Problemen und Zielsetzungen zu orientieren. Dabei spielen Fragen der Navigation, der Probennahme, der Förderungstechnik und der Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle. Im vorliegenden Falle war das Ziel der Untersuchungen nach der Schätzung der Vorräte an Mangan-Knollen die Erstellung einer Rangordnung der Explorations-Areale für den Abbau. Hierzu wurden verschiedene Verfahren der Geostatistik eingesetzt, die sich zum Teil gegenseitig zu ergänzen haben, im Großen gesehen jedoch eine Methoden-Folge bilden, die als typisch für Explorations-Projekte auf marine Rohstoffe angesehen werden kann.