Metallrohstoffe

Lagerstätten

Mit modernen Messgeräten lassen sich so gut wie alle natürlich vorkommenden Elemente nachweisen – in der Erdkruste, in der Raumluft und im menschlichen Körper. Rohstoffe sind überall, allerdings in so geringer Konzentration, dass ihre Gewinnung unbezahlbar wäre.

Von Dieter Engelmann

Aufbau der Erdkruste

Die durchschnittliche Häufigkeit sämtlicher Elemente innerhalb der Erdkruste wurde von Geochemikern in langjährigen Untersuchungen genau ermittelt. So weiß man heute, dass rund sieben Prozent der Erdkruste aus Eisen bestehen. Um von einer Eisen-Lagerstätte zu sprechen, benötigt man eine Anreicherung um den Faktor 10, also einen Eisengehalt von rund 70 Prozent im Gestein.

Auch die Metalle der Seltenen Erden sind eigentlich gar nicht so selten, wie ihr Name vermuten lässt. Ihre durchschnittliche Häufigkeit ist ähnlich hoch wie die von Blei, Molybdän oder Kupfer. Als selten gelten sie, weil sie keine eigenen Lagerstätten bilden. Man spricht daher auch von sogenannten "Gewürzmetallen", die nur in geringen Konzentrationen im Gestein vorliegen.

Ein Edelmetall wie Gold ist dagegen nur in Spuren vorhanden: durchschnittlich gerade einmal 0,001 Gramm pro Tonne Gestein. Um hier von einer Lagerstätte zu sprechen, muss das Gold um den Faktor 1000 angereichert werden (also rund ein Gramm Gold pro Tonne Gestein).

Entstehung von Lagerstätten

Lagerstätten sind Abweichungen vom Durchschnitt, Anomalien in der Erdkruste, mit einer massiven Anreicherung bestimmter Elemente. Verantwortlich dafür sind natürliche Prozesse, die über lange Zeiträume wirken. Die genauen Vorgänge sind hoch komplex und sehr unterschiedlich.

Die Entstehungsgeschichte von Erzlagerstätten begann die Wissenschaft erst durch eine aufsehenerregende Entdeckung besser zu verstehen. Ende der 1970er-Jahre entdeckten Meeresbiologen bei Tauchfahrten in der Tiefsee heiße Quellen am Meeresboden, die als sogenannte "Black Smoker" ("Schwarze Raucher") bekannt wurden.

Aus Schloten sprudelt hier bis zu 400 Grad Celsius heißes Mineralwasser, in dem große Mengen an Metallen – etwa Eisen, Zink oder Kupfer – als Schwefelsalze gelöst sind.

Sobald das Thermalwasser auf das eiskalte Meerwasser trifft, werden diese Metalle in Form einer dunklen Rauchfahne ausgefällt. Die Metallsalze werden dann als Sediment in der unmittelbaren Umgebung abgelagert. Über geologische Zeiträume entstehen so neue Erzlagerstätten.

Ganz andere Prozesse spielen nach neuesten Forschungserkenntnissen bei der Entstehung von sogenannten Nuggets in Goldseifen eine Rolle. Von Seifen spricht man, wenn eine ursprüngliche Lagerstätte – durch Verwitterung und Erosion abgetragen – sich zu einer neuen, sekundären Lagerstätte entwickelt hat.

Dies geschieht zum Beispiel, wenn sich ein Fluss in die Landschaft einschneidet und dabei eine Lagerstätte abschleift, deren Material vom Wasser dann an anderer Stelle wieder abgelagert wird.

Normalerweise kommt Gold nur in sehr geringer Konzentration in Lagerstätten vor. Goldseifen enthalten daher meist nur winzige Goldkörnchen. Ganz anders die berühmten Nuggets, reine Goldklumpen von zum Teil enormer Größe. 2006 veröffentlichten australische Forscher eine erstaunliche Entdeckung: Sie hatten Bakterienfilme auf Goldpartikeln entdeckt, die, wie ihre Untersuchungen zeigen, sich nicht auf dem Gold angesiedelt haben, sondern es quasi herstellen.

Die winzigen Organismen sind in der Lage, Gold in seine ungiftige Reinform zu überführen. Dazu machen sie Goldverbindungen unschädlich, die in gelöster Form im Wasser vorliegen und für die Organismen eigentlich giftig wären.

Die Bakterien fanden sich auf fast allen Goldkörnern, die die Wissenschaftler untersuchten.

Umwelt und Abbau

Rohstoffabbau ist zumeist mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden. Offensichtlich wird dies bei den Mondlandschaften, die durch den Tagebau entstehen, oder durch Unfälle wie die Ölkatastrophe im Golf von Mexiko im Jahr 2010.

Alltägliche Umweltbelastungen ergeben sich auch durch Unreinheiten im Rohstoff: So enthält etwa das Eisenerz einer großen Lagerstätte in China reichlich Fluor. Dieses wird bei der Aufbereitung des Erzes im Hochofen freigesetzt und führt zu extremen Umweltproblemen rund um die Produktionslagerstätten.

Weitere Probleme ergeben sich durch Lösungsmittel, die bei der Gewinnung von Rohstoffen eingesetzt werden und vor allem in Ländern der Dritten Welt häufig in Gewässern entsorgt werden. So werden etwa die Metalle der Seltenen Erden meist mit Lösungsmittel aus dem Gestein gewonnen.

Und um das Gold für einen Ring zu gewinnen, benötigt man rund 500 Gramm Cyanid, eine hochgiftige Verbindung der Blausäure.