Mit welchen Methoden findet man Rohstoffe?

Drohne
Exploration ist das Nutzen von Eigenschaften

Zum Finden und Erfassen von Lagerstätten werden die chemischen und physikalischen Eigenschaften der gesuchten Minerale, aber auch deren Umgebung genutzt. In dieser kurzen Übersicht werden die Fernerkundung, geophysikalische und geochemische Methoden beschrieben.

Fernerkundung

Die Fernerkundung beruht auf der Verwendung von elektromagnetischen Wellen, die aus größerer Entfernung erfasst werden. Aufnahmen erfolgen per Flugzeug oder Satelliten. 
Das einfallende Sonnenlicht, welches meist als natürliche Quelle genutzt wird, wird von verschiedenen Gesteinen, Böden und Pflanzen und anderen Objekten unterschiedlich absorbiert und reflektiert. Dadurch entsteht das für uns sichtbare Farbspektrum, aber auch Infrarot- und Mikrowellenstrahlen.
Während das menschliche Auge nur das „sichtbare Licht“ in einem Wellenbereich von etwa 0,3 – 0,8 Mikrometern wahrnimmt, können die in Aufklärungssatelliten oder -flugzeugen verwendeten sogenannte „Multispektral-Scanner“ Bandbreiten von 0,3 Mikrometer bis 50 cm Wellenlänge messen.
Durch die Auswertung dieser Daten erhält man charakteristische Reflexionskurven, die oft sogar eine Identifizierung von Mineralen und Gesteinen, Böden, hydrothermalen Alterationen und sogar eine Unterscheidung von gesunden und geschädigten Pflanzen zulassen.
Die besten Ergebnisse erzielt man in ariden Regionen mit wenig Vegetationsbedeckung. Mit Radarmessungen in Urwaldgebieten kann man immerhin die Morphologie der Erdoberfläche erkennen, da die Radarstrahlen Wolken und Vegetation durchdringen.
In geologisch gut untersuchten Gebieten ist die Fernerkundung nützlich, um großräumige geologische Strukturen zu erkennen.
In weniger detailliert erforschten Regionen der Erde, die immerhin 75% der Landoberfläche darstellen, sind satellitengestützte Aufnahmen eine große Hilfe für die geologische Kartierung großer Flächen.

Geophysikalische Methoden

Wie jedes Material haben Erze, Minerale, Fluide und Gesteine unterschiedliche physikalische Eigenschaften wie die Dichte, den elektrischen Widerstand oder die Magnetisierbarkeit.

Magnetik
Das Magnetfeld der Erde ist mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Wie ein Schutzschild umgibt es die Erde und schützt uns vor schädlicher Strahlung aus dem All. Während bei anderen geophysikalischen Messmethoden, eine künstliche Quelle benötigt wird, nutzen magnetische Messmethoden das natürliche Magnetfeld der Erde. Es handelt sich hier also um eine „passive Methode“.
In vielen Gesteinen wie beispielsweise Basalt und Erzkörpern wie Eisen- oder Sulfidlagerstätten kommen eisenhaltige Minerale wie Magnetit, Pyrrhotin oder Hämatit vor. Diese Minerale werden wie eine Kompassnadel durch das Erdmagnetfeld magnetisiert und erzeugen Abweichungen vom Normalfeld (Anomalien), die mit empfindlichen Messgeräten an der Erdoberfläche oder aus der Luft sehr genau detektiert werden können.

Gravimetrie
Ebenso wie die Magnetik ist die Gravimetrie eine passive Methode, da man sich das Schwerefeld der Erde zunutze macht. Jede Masse hat ein Schwerefeld, und alle Massen beeinflussen sich gegenseitig (Newtonsches Gravitationsgesetz) abhängig der Masse und vom Abstand zueinander. Rein theoretisch übt unser Körper also auf alle umgebenden Objekte eine Anziehungskraft aus und umgekehrt.
Mit entsprechenden Messgeräten können relativ oberflächennahe Störkörper erkannt werden, die eine vom Umgebungsgestein abweichende Dichte haben, da über dem Störkörper die Anziehungskraft geringer oder größer ist als in der Umgebung.
Für die Suche nach Rohstoffen ist diese Methode geeignet, wenn die Körper im Untergrund entweder besonders leicht (Salzstöcke, Öl- oder Gasvorkommen) oder besonders schwer (Sulfid- oder Chromlagerstätten) sind.

Seismik
Bei der seismischen Erkundung, werden Schallwellen erzeugt und erhält ein Echo, dass mittels eines sogenannten Geophones aufgezeichnet wird. Es ist also im Vergleich zu den anderen beiden geophysikalischen Methoden eine aktive Methode. Die Vibrationen können durch Sprengungen oder auch mit sogenannten Vibro-Trucks erzeugt werden. Je danach wie diese Schallwellen reflektiert oder refraktioniert werden, können die Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Gesteinsschichten erkannt werden. Die Seismik wird vor allem bei der Erkundung von Erdöl und Erdgas eingesetzt. Damit kann nicht nur die Tiefe, sondern auch die Größe ermittelt werden.

Geochemische Methoden

Viele Erzkörper sind von Zonen umgeben, in denen bestimmte Elemente angereichert sind oder in denen die Elementverteilung systematisch von der normalen Verteilung abweicht (Geochemische Anomalie).
Um diese Anomalien zu finden, können nicht nur Gesteine analysiert werden, sondern auch Pflanzen, Böden oder Gewässer. Im Gelände werden dazu Proben gesammelt und im Labor mit hochpräzisen Geräten wie dem Massenspektrometer analysiert.
Nicht nur der Gehalt gesuchter Elemente wie beispielsweise Gold oder  Kupfer in Porphyr Lagerstätten kann geochemisch analysiert werden. Sogenannte Pfadfinderelemente sind Elemente, die im Umkreis der Lagerstätte verstärkt auftreten und auf die Vererzung hinweisen, aber selbst nicht Ziel der Exploration sind.
Die geochemische Beprobung von Flüssen ist eine extrem hilfreiche Explorationsmethode, denn durch Erosion gelangen Stoffe (in gelöster Form oder als Schwerminerale) aus dem Bereich der Vererzung in Gewässer und werden abtransportiert. Durch systematische Beprobung von Flussläufen eines unbekannten Gebietes kann man sozusagen der "Duftfahne" der Vererzung über große Entfernungen folgen und sie so aufspüren.

Die Zusammenführung von Daten führt oft zum Ziel

Die Konzentrationen verschiedener Elemente werden auf Karten dargestellt, um die geochemische Anomalie sichtbar zu machen. Der Vergleich einer geologischen Karte mit der geochemischen Karte und weiteren Daten aus der Geophysik und Fernerkundung liefert so weitere Hinweise auf eine mögliche Lagerstätte.

Quellen

[1]  Pohl, W. (2005): Mineralische und Energie- Rohstoffe. (5.Auflage). Stuttgart: Schweizerbart´sche Verlagsbuchhandlung.
[2] Moon, C. J. (2009). Introduction to mineral exploration(2. ed., [Nachdr.].). Malden, MA [u.a.]: Blackwell. 
[3[ Moradi, Masoud & Basiri, Sedigheh & Kananian, Ali & Kabiri, Keivan. (2014). Fuzzy logic modeling for hydrothermal gold mineralization mapping using geochemical, geological, ASTER imageries and other geo-data, a case study in Central Alborz, Iran. Earth Science Informatics. 8. 10.1007/s12145-014-0151-9 . 
[4] BGR, Potentialverfahren, URL: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/GG_Geophysik/Methoden/Potentialverfahren/potentialverfahren_node.html, letzter Zugriff: 20.06.2022.
[5] BGR, Gravimetrie, https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/GG_Geophysik/Bodengeophysik/Gravimetrie/gravimetrie_inhalt.html;jsessionid=8584F1DD252B99B5F237E413F220B6F0.1_cid321?nn=1563428, letzter Zugriff: 20.06.2022.

Letzte Änderung
29.06.2022