Mineralische Ressourcen: Entstehung, Abbau und Umweltfolgen

Entstehung und Arten mineralischer Ressourcen

Endogene Prozesse und magmatische Bodenschätze

Mineralische Ressourcen, die mit endogenen Prozessen verbunden sind, umfassen magmatische Bodenschätze (intern plutonisch oder vulkanisch). Magmatische Prozesse entstehen in magmatischen Gesteinen durch die Kristallisation von Magma. Diese fraktionierte Kristallisation und die Konsolidierung des Magmas erfolgt in Phasen:

• Phase 1: Mineralien bilden sich durch Kristallisation von Magma, das reich an Eisen und Magnesium ist (dunkle Farbe).
• Phase 2: Das Magma ist an Kieselerde, Calcium, Aluminium und Natrium verarmt.
• Phase 3: Die Kristallisation von Magma erfolgt aus wasserreichen, heißen Rückständen. Diese hydrothermalen Wässer enthalten gelöste Metalle, welche Risse im Gestein füllen und dort kristallisieren.

Typen magmatischer Mineralvorkommen

1. Mafische Gesteine: Basalt-Felsen, reich an Mineralien mit Eisen und Magnesium. Einlagen von Platin, Kupfer, Nickel, Chrom und Zinn.
2. Felsische Gesteine: Reich an Quarz und Feldspat. Lithium-Pegmatit-Vorkommen sowie Eisen-Zinn-Granit.
3. Vulkanische Gesteine: Gold- und Silbervorkommen durch hydrothermale Prozesse.

Metamorphe Mineralvorkommen

Diese entstehen durch Änderungen von Temperatur und Druck oder durch Wasser bei hohen Temperaturen. Die regionale Metamorphose in freiem Wasser, das im Gestein eingeschlossen war, führt zu Ablagerungen durch Lösen, Transport und Niederschlag. Hieraus stammen Gold, Silber und Quecksilber.

Exogene Prozesse und Verwitterung

Mineralische Ressourcen, die mit exogenen Prozessen und Verwitterung zusammenhängen, unterteilen sich in:

• Chemische Rückstände: Residuale Ablagerungen, die sich nach chemischen Verwitterungsprozessen der ursprünglichen Mineralien bilden und eine veränderte Deckschicht erzeugen. Eindringendes Regenwasser löst Mineralien und erzeugt eine Auswaschungszone, in der sich Metalloxide konzentrieren (z. B. Nickel-Eisen-Bauxit).
• Physische oder mechanische Prozesse: Konzentrationsfelder, die durch die Fragmentierung eines Felsens entstehen. Dieser Prozess der Arenisierung führt nach der Auswaschung durch Regen zu höheren Konzentrationen von Mineralien wie Gold, Zirkon oder Diamanten.

Transport und Sedimentation

1. Lagerstätten durch Korngrößenselektion: Transportprozesse führen zu einer Auswahl und Trennung von Materialien basierend auf Größe, Dichte und Widerstand (z. B. Seifenlagerstätten von Gold und Diamanten).
2. Chemische Sedimentation: In flachem Wasser entstehen unter physikalisch-chemischen Bedingungen schichtweise Ablagerungen oder Knötchen, wie gebänderte Eisenerze oder Manganknollen.

Bodenschätze durch Diagenese

Diese Quellen sind an Sedimentbecken gebunden und entstehen während der Diagenese von Sedimenten, wobei sie sich mit Mineralstoffen von besonderem Interesse anreichern. Zu dieser Gruppe gehören auch Kohle und Erdöl.

Energiekennzahlen: PET und ECT

PET oder ECT: Eine Tonne Rohöl- oder Kohleeinheit entspricht der Wärmeenergie, die durch das Verbrennen von einer Tonne Kohle oder Öl freigesetzt wird.

Anwendungen von Bodenschätzen

Industrielle Nutzung und Bauwesen

• Ornamentale Gesteine: Steine aus Steinbrüchen werden zu polierten Platten verarbeitet und weltweit vermarktet.
• Marmor: Ein Handelsgestein, das überwiegend aus Calcit oder Dolomit besteht und einen marmorierten Glanz annimmt.
• Schiefer (Pizarras): Metamorphe Gesteine mit markanter Schieferung, die seit den 70er Jahren weltweit an Bedeutung gewonnen haben (Nutzung für Dächer und Böden).
• Granite: Magmatische Gesteine mit diverser Mineralogie.
• Industriemineralien: Zement, Zuschlagstoffe, Beton, Gips und Keramik.

Ausbeutung von Bodenschätzen

Die Erschöpfung leicht zugänglicher Lagerstätten fällt oft mit einer steigenden Nachfrage zusammen. Die Suche nach Lagerstätten erfolgt in drei Phasen:

1. Allgemeine Phase: Datenerhebung über die gesuchten Felder.
2. Spezifische Phase: Detailuntersuchung geologischer Strukturen im Zielgebiet.
3. Konkretisierungsphase: Abgrenzung des Reservoirs durch Bohrungen und geophysikalische oder mechanische Untersuchungen zur Bewertung des Mineralgehalts.

Betriebsarten im Bergbau

• Tagebau (Minas a cielo abierto): Großflächige Ausgrabungen mit seitlichen Stufen. Hauptprobleme sind die Wasserentleerung und die Stabilität der Böschungen (Taludes).
• Untertagebau (Minas subterráneas): Ein System aus Brunnen und Stollen, unterteilt in Sektoren. Diese müssen belüftet, verstärkt und mit Energie versorgt werden.

Wirtschaftlichkeit und Umweltfaktoren

Die Rentabilität hängt von drei Variablen ab: dem Marktwert des Erzes, den Betriebskosten (Tiefe, Entfernung) und den ökologischen Auswirkungen. Jede Ausbeutung ist verpflichtet, Maßnahmen zur Korrektur von Umweltschäden zu ergreifen.

Umweltfolgen und Korrekturmaßnahmen

Auswirkungen des Bergbaus

• Verstärkte Erosion und Verlust fruchtbaren Bodens.
• Landschaftliche Beeinträchtigungen und Lärmbelästigung.
• Sozioökonomische Folgen (Armut nach Minenschließung).

Prävention und Prophylaxe

1. Bodenschutz: Maßnahmen zur Vermeidung von Erosion und Erhalt der Vegetation.
2. Landschaftsschutz: Einsatz von Baumwällen oder Verbot von Bergbau in geschützten Gebieten.
3. Ressourcenschutz: Abdichtung von Kanälen zur Vermeidung von Kontaminationen.

Korrektur und Wiederherstellung

Das spanische Gesetz schreibt Sanierungspläne vor, die vier Aspekte umfassen: Landnutzungsdefinition, Abfallmanagement, Entwässerungsdesign und Vegetationserhalt. Da eine vollständige Restaurierung oft unmöglich ist, nutzt man Begriffe wie:

• Wiederherstellung (Recuperación): Erzielung einer ähnlichen Organismendichte wie im Originalzustand.
• Rehabilitation: Vorbereitete Produktivität der Zone im Einklang mit ästhetischen Werten.

Wichtige Standorte in Spanien

Beispiele für Vorkommen: Huelva (Rio Tinto) (Eisen, Pyrit, Kupfer, Salz), Cordoba (Feldspat, Baryt, Fluorit), Linares (Blei), Almeria (Macael) (Marmor) und Granada (Alquife) (Strontium, Eisen).