Gesteinsphysikalische Untersuchungen als Ergänzung bei der Herkunftsbestimmung von historischen Baugesteinen

Abstract

Schon zu Zeiten der Römer wurden in Ostösterreich miozäne Kalksteine und Kalksandsteine für Bau- und Dekorzwecke abgebaut. Bis heute konnte im Raum der ehemaligen Legionsstandorte Carnuntum und Vindobona (römische Provinz Pannonien) eine Vielzahl dieser historischen Steinobjekte ausfindig gemacht werden. Doch woher genau stammen die Gesteinsrohstoffe? Und was verrät ihre Herkunft über die Siedlungs-, Wirtschafts- und Kulturgeschichte der beiden Militärlager? Genau mit dieser Thematik setzt sich der geologische Teil des vom Fond wissenschaftlicher Forschung geförderten interdisziplinären Projektes (P26368-G21) auseinander. Die vorliegende Arbeit ergänzt diesen Projektteil durch die Bereitstellung von Daten zur Unterstützung der petrographischen Bestimmung und Herkunftsanalyse von Gesteinsmaterial. Mit Hilfe zerstörungsfreier gesteinsphysikalischer Untersuchungen wurden Proben aus mehreren Abbaugebieten im Wiener Becken, den Hainburger Bergen, dem Leithagebirge und dem Ruster Hügelland im Labor analysiert. Dabei handelt es sich um Messungen der Ultraschalldurchgangsgeschwindigkeit, die Bestimmung der Rohdichte und der kapillaren Wasseraufnahme, sowie die Beobachtung des Austrocknungsverhaltens. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgte einzeln für jedes Abbaugebiet und setzt sich aus Tabellen (Messwerten, Bandbreiten), sowie Diagrammen zur Veranschaulichung ausgewählter Ergebnisse zusammen. Zusätzlich wurden die Proben zur groben Unterteilung vier unterschiedlichen Lithotypen zugeordnet und hinsichtlich ihrer lithologischen Merkmale beschrieben. Abschließend erfolgte unter Anwendung der linearen Regressionsanalyse die Untersuchung von Zusammenhängen zwischen den gesteinsphysikalischen Parametern. Dadurch sollte festgestellt werden, inwiefern es möglich ist, unbekannte gesteinsphysikalische Eigenschaften mit Hilfe von bekannten zu prognostizieren und abzuschätzen. Für die jeweiligen Stichproben konnten sehr aussagekräftige lineare Regressionsmodelle generiert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen umfangreichen Beitrag zur Forschungsarbeit des FWF-Projektes -Steindenkmäler und Steingewinnung im Raum Carnuntum - Vindobona-. Aufgrund der geringen Stichprobenanzahl und der gleichzeitig großen Variationsbreite der Gesteine ist jedoch anzumerken, dass eine Verdichtung der Daten durch die Untersuchung zusätzlicher Probekörper sinnvoll wäre, um die Ergebnisse zu verifizieren.

Since Roman times, Miocene (detrital) limestones had been mined in the quarries of eastern Austria for the use as building material and for statuary or ornamental purposes. From the earliest archeologically excavations till the present, many of these ancient stone objects had been found in the area of the former legionary camps Carnuntum and Vindobona (Roman province of Pannonia). But where exactly do these stone raw materials come from? And will the answer to this question reveal further information about the Roman legionary camps concerning the history of settlement patterns, economy and culture? The interdisciplinary Austrian Science Fund (FWF) project P26368-G21, deals with this topic. The present thesis supports the geological part of the project by collecting and analysing data and providing results as a supplement in regards to the research of petrographic characterization and provenience analysis of these rocks. Samples from mining areas located in the Vienna Basin, the Hainburg Mountains, the Leitha Mountains and the Rust Hills have been analysed by non-destructive petrophysical investigations. The methodology includes ultrasonic velocitiy measurements, the determination of apparent density and capillary water absorption, as well as the observation of the drying behaviour. Each quarry was evaluated separately and the results are shown in tables and charts. In order to facilitate an additional classification, all rock samples were divided into four different lithotypes and described by their particular lithological characteristics. Afterwards, linear regression analysis was used to examine correlations between the petrophysical properties. The reason for this investigation was to establish a possibility of forecasting unknown petrophysical parameters by using linear regression models, which were generated for the selected quarries. The results reveal that the linear models are very suitable to describe the correlations and can be used for rough estimations of petrophysical properties. The findings of this study contribute to the research of the current project -Stone memorials and the quarrying of stone in the area of Carnuntum - Vindobona-. Due to the small number of test specimen and the high deviation of this rocks, further investigations including a greater number of samples should be analysed.