Mineralien - News

Manche Mineralien sind extrem selten

veröffentlicht um 27.05.2016, 02:36 von Rainer Meyer

13. February 2016 09:14

Wissenschaft

Manche Mineralien sind extrem selten

Wissenschaft

Nevadait bildet hellgrüne bis türkise Kügelchen und ist eine echte Rarität. Foto: Robert Downs/University of Nevada

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Washington (dpa) - Funkelnde Diamanten oder andere Edelsteine - von solch einem Geschenk zum Valentinstag träumen wohl viele Frauen. Etwas wirklich Besonderes seien Rubine und Smaragde aber gar nicht, geben zwei US-Mineralogen zu bedenken.

"Wenn du deiner Verlobten einen seltenen Ring schenken möchtest, vergiss Diamanten", sagt Robert Hazen von der Carnegie Institution in Washington. "Schenk ihr Ichnusait aus Sardinien." Von dem Mineral sei nur ein einziges Vorkommen auf der ganzen Welt bekannt.

Hazen hat zusammen mit Jesse Ausubel von der Rockefeller University in New York eine Liste der gut 2500 Mineralien erstellt, bei denen es nur fünf oder weniger Fundstellen weltweit gibt. So manches der Vorkommen sei kleiner als ein Zuckerwürfel, schreiben die Forscher im Fachmagazin "American Mineralogist". Zumindest für die Wissenschaft sind sie von unschätzbarem Wert: Sie können Hinweise darauf geben, was die Erde von anderen Planeten unterscheidet.

Zugegebenermaßen ist der sardische Ichnusait weniger schmückend als ein Edelstein: Das Mineral ist farblos und mit bloßem Auge nur schwer zu erkennen. Dafür sei das Mineral aber ein Beispiel für wirkliche Seltenheit, betont Hazen. Der Ichnusait entstand im Erdboden aus einer Mischung der chemischen Elemente Thorium und Molybdän. Entdeckt wurde das einzigartige Exemplar 2013 auf der Mittelmeer-Insel.

Einen besseren Schmuckstein würde der Nevadait abgeben. Das Mineral bildet hellgrüne bis türkise Kügelchen und ist ebenfalls eine echte Rarität. Nur an zwei Orten auf der ganzen Welt ist das Mineral zu finden: In der Gold Quarry Mine im US-amerikanischen Nevada und im Kara-Chagyr-Gebirge in Kirgistan.

Insgesamt sind bei der Internationalen Gesellschaft für Mineralien derzeit mehr als 5000 Mineralienarten erfasst. Viele der mineralischen Raritäten darunter seien nicht dazu geeignet, einen Ring oder eine Kette zu zieren, weil sie schmelzen, verdunsten oder verpuffen würden, erklären die Wissenschaftler. Die Mineralien formten sich demnach unter extremen Bedingungen - und lösen sich auf, wenn sie in eine andere Umgebung kommen.

Wirklich einzigartig können Mineralien auch wegen ihrer speziellen Entstehungsgeschichte sein. "Manche Mineralien sind selten, auch wenn sie aus üblichen Zutaten, aber unter sehr kontrollierten Bedingungen entstehen", sagt Hazen. Das Mineral Hatrurit beinhalte beispielsweise drei Bestandteile, die reichlich vorhanden sind: Kalzium, Silikon und Sauerstoff. Aus ihnen bilde sich Hatrurit jedoch nur bei einer Temperatur über 1250 Grad Celsius. Außerdem darf kein Aluminium in der Umgebung vorhanden sein.

Pro Jahr würden zwischen 50 und 80 neue Mineralien entdeckt, erklärt der Geschäftsführer der Geowissenschaftlichen Sammlungen und Leiter der Mineralogischen Sammlungen der TU Bergakademie Freiberg, Andreas Massanek. Der Wert lasse sich dabei nicht daran festmachen, ob ein Mineral häufig vorkomme oder nicht. "Ein Mineral kann teuer werden, wenn der Bedarf dafür da ist."

Mineralien-Sammler hätten verschiedene Beweggründe. "Manche sehen die Mineralien schon als Geldanlage", sagt Massanek. Kleinere Mineralien, die optisch nicht viel hermachen, seien vor allem für systematische Sammler interessant, die eine Kollektion vervollständigen wollen. "Für wissenschaftliche Einrichtungen spielt der finanzielle Wert eine untergeordnete Rolle."

Für einen Aspekt allerdings ist der kommerzielle Wert sehr wohl von großer Bedeutung: das Aufspüren neuer Arten. Sie werden hauptsächlich bei der Suche nach Kostbarkeiten wie Gold, Uran oder seltenen Erden gefunden.

Der Schatz in der Tiefsee / Teil 3

veröffentlicht um 29.03.2011, 00:59 von Rainer Meyer

Deutschland ist nicht das einzige Land, das es auf die bizarren Knollen abgesehen hat

© ROV-Team, IFM-GEOMAR

Tiefseeroboter nach getaner Arbeit: das Gerät ROV KIEL 6000 wird aus dem Atlantik gehoben. Es erkundet den Meeresgrund

Deutschland ist nicht das einzige Land, das es auf die bizarren Knollen abgesehen hat. Gleich neben den deutschen Feldern liegen die Lizenzgebiete von Südkorea, Russland, China, Japan, einem osteuropäischen Staatenverbund und Frankreich. Auch die Firma Nautilus Minerals, die vor Papua-Neuguinea Schwarze Raucher abbauen will, hat gemeinsam mit dem Inselstaat Nauru einen Claim abgesteckt. Gepachtet wurden die Gebiete von der Internationalen Meeresbodenbehörde (ISA) mit Sitz in Jamaika, die von den Vereinten Nationen gegründet wurde. Sie darf Schürfrechte in internationalen Gewässern vergeben. Doch das von ihr verwaltete Gebiet umfasst zwei Drittel der Erdoberfläche, und die ISA hat gerade einmal 32 Mitarbeiter. Kontrolleure oder Schiffe, um in der Tiefsee nach dem Rechten zu sehen, hat die Behörde nicht. Dabei wäre das bitter nötig.

Wie bei den Schwarzen Rauchern ist auch bei den Manganknollen unklar, welche Folgen das Baggern und Bohren in der Tiefsee haben wird. Erste Hinweise alarmieren: Als französische und deutsche Biologen im Sommer 2006 mit dem Tauchboot Nautile zu den Knollenfeldern hinabtauchten, tummelten sich vor den Fenstern ihres U-Boots Garnelen, Seegurken und Anemonen. Selbst im wüstenähnlich wirkenden Meeresboden fanden sie Hunderte Lebewesen. Dann stießen sie auf eine kilometerlange Spur im Meeresboden, in der sämtliche Knollen sowie viele Tier- und Larvenarten fehlten.

»Es sah aus, als sei am Vortag erst ein Bagger durchgefahren«, staunt Pedro Martínez-Arbizu noch heute. Sie hatten die Hinterlassenschaften des Abbautests aus den siebziger Jahren entdeckt. Martínez-Arbizu leitet das Deutsche Zentrum für Marine Biodiversitätsforschung in Wilhelmshaven. »In der Tiefsee«, sagt er, »laufen alle Prozesse etwa 25-mal langsamer ab als an der Oberfläche.« Störungen wirken sich stärker und langfristiger aus als in flachen Gewässern. Inzwischen begleitet der Biologe die Expeditionen der BGR ins Manganknollengebiet, um die dortige Artenvielfalt zu dokumentieren. Noch steht er damit am Anfang.

Dabei gebe es einen Funken Hoffnung, sagen die Forscher: Gemeinsam mit Biologen und Geologen hat die Internationale Meeresbodenbehörde Regeln für die Erkundung der Manganknollen entwickelt. So sollen schonende Techniken eingesetzt und große Gebiete ausgewiesen werden, in denen kein Abbau stattfinden darf. Peter Herzig und Colin Devey hoffen, dass Küstenstaaten wie Neuseeland oder Papua-Neuguinea die Regeln der Behörde übernehmen. Denn Gesetze zum Schutz der Tiefsee vor den Küsten gibt es kaum. Dabei ist diese fremde, dunkle Welt von unschätzbarem Wert: für die Nahrungskette, den Wasserhaushalt und das Klima – und für uns Menschen.

Von Sarah Zierul ist vor Kurzem das Buch »Der Kampf um die Tiefsee« erschienen.

Der Schatz in der Tiefsee / Teil 2

veröffentlicht um 29.03.2011, 00:56 von Rainer Meyer   [ aktualisiert: 29.03.2011, 01:04 ]

Rohstoffabbau im Pazifik

Einfach wird der Tiefseebergbau nicht sein, aber er ist definitiv möglich

© BGR

Manganknollen auf dem Meeresboden

»Einfach wird der Tiefseebergbau nicht sein, aber er ist definitiv möglich«, sagt Peter Herzig. Die Ölindustrie zeigt, dass man Rohstoffe aus Tausenden Metern Meerestiefe fördern kann. Die Explosion der Ölbohrplattform Deepwater Horizon im Golf von Mexiko zeigt aber auch, welches Risiko damit verbunden sein kann. Extremer Wasserdruck, eiskalte Temperaturen und absolute Dunkelheit machen jedes Manöver in der Tiefsee ähnlich kompliziert wie einen Ausflug ins Weltall.

Nun sind Schwarze Raucher keine Ölquellen, aber auch hier sei Vorsicht geboten, mahnen Colin Devey und Peter Herzig. Die heißen Quellen, die vermutlich schon seit Jahrmillionen existieren, stehen am Anfang einer außergewöhnlichen Nahrungskette: Sie werden von einer exotischen Bakterienart besiedelt, die sich von Schwefelwasserstoff ernährt. Die Bakterien bilden die Lebensgrundlage für Kleinstgetier, das wiederum zur Nahrung für Krebse, Muscheln und Fischlarven wird. Die Artenvielfalt in der Umgebung der Schwarzen Raucher ist größer als im tropischen Regenwald. Haie, Quallen und Wale tauchen regelmäßig hinab, um Nahrung zu suchen. Wer dieses Biotop zerstört, richtet unermesslichen Schaden an.

Es locken noch andere Schätze. In einer Lagerhalle am Stadtrand von Hannover sortiert Michael Wiedicke die Mitbringsel einer Expedition, die von Hawaii aus gestartet war: dunkle, runzelige Metallklumpen, schwarzen Kartoffeln ähnlich. Es sind Manganknollen, die der Geologe der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) mit schwerem Gerät aus 5000 Metern Tiefe an Bord gezogen hat.

© BGR

Lizenzgebiete zum Abbau von Manganknollen im Pazifik

»Die Knollen enthalten Kupfer, Nickel und Kobalt in viel höheren Konzentrationen, als wir sie aus Erzminen an Land kennen«, erklärt Wiedicke. Die in der Stahl- und Elektroindustrie benötigten Buntmetalle importiert Deutschland bisher aus Russland, Chile und Zentralafrika, zu immer höheren Preisen. Das soll sich ändern. In Wiedickes Büro hängt eine Karte des Pazifiks, die aussieht wie ein Flickenteppich. Wiedicke deutet auf zwei Rechtecke zwischen Hawaii und Mexiko: »Dies ist der deutsche Manganknollen-Claim im Pazifik.« Eine Art 17. Bundesland, in 5000 Metern Meerestiefe.

Die Bundesregierung hat die Gebiete – mit 75.000 Quadratkilometern so groß wie Niedersachsen und Schleswig-Holstein zusammen – seit 2006 gepachtet, um den Manganknollenabbau vorzubereiten. Während der Expeditionen werden Stichproben gesammelt und dreidimensionale Karten des Meeresbodens erstellt. Wiedicke zeigt neueste Fotos: Dicht an dicht liegen die Knollen auf dem Grund. »So sieht es dort fast überall aus, auf einer Fläche, so groß wie die USA.« Nach Berechnungen der BGR könnten die Knollen den weltweiten Bedarf an Buntmetallen etwa hundert Jahre lang decken.

In den siebziger Jahren wurde schon einmal versucht, Manganknollen zu fördern, die deutsche Preussag war daran beteiligt. Doch die Tiefseetechnik war unausgereift, und die Rohstoffpreise brachen ein. Inzwischen sind die Metalle wieder so teuer, dass sich der Aufwand lohnen könnte. Firmen wie AkerWirth in Erkelenz entwickeln Maschinen, die ferngesteuert am Meeresboden Knollen einsammeln könnten, und Bohrtechnik, um die Knollen an Bord des Schiffes zu pumpen, ohne zu viel Sediment aufzuwirbeln. Doch bisher wurde noch kein Gerät in einer Tiefe von 5000 Metern getestet. »Es wird wohl noch mindestens zehn Jahre dauern, bis die Technologie so weit ist«, glaubt Thomas Kuhn, Tiefsee-Geologe an der BGR.

Der Schatz in der Tiefsee / Teil 1

veröffentlicht um 29.03.2011, 00:55 von Rainer Meyer   [ aktualisiert: 29.03.2011, 01:06 ]

Auf dem Meeresgrund liegen wertvolle Mineralien. Deutschland hat sich ein Abbaugebiet im Pazifik reserviert. Für die Tiere ist das nicht so gut.

© ROV-Team/IFM-Geomar

Dunkle Wolken sprudeln aus dem Schwarzen Raucher "One Boat"

Lange Würmer schieben sich aus weißlichen Röhren empor, dazwischen blassrosa Fische, im Hintergrund schießen dunkle Fontänen in die Höhe. Fasziniert verfolgt der Kieler Geologe Colin Devey das bizarre Schauspiel auf dem Monitor. Was er sieht, spielt sich 1600 Meter entfernt unter seinen Füßen ab, am Grund des Pazifiks. Der ferngesteuerte Tiefsee-Tauchroboter Kiel 6000 sendet von dort aus erste Aufnahmen über ein langes Kabel in den Kontrollraum des Forschungsschiffs Sonne.

 Drei Wochen lang sind Experten des Kieler Leibniz-Instituts für Meeresforschung (IFM) vor der Küste Neuseelands unterwegs. Erstmals testen sie ihren mit Kameras und Greifarmen versehenen, fünf Millionen Euro teuren Roboter – in einer Umgebung, die »in Zukunft auch für Europas Rohstoffversorgung interessant sein könnte«, wie Devey sagt. Vor Neuseeland erstreckt sich eine unterseeische Bergkette, übersät mit Schwarzen Rauchern. Die Geysire am Meeresgrund gelten als Goldgruben der Tiefsee.

»Was wie Rauch aussieht, ist in Wahrheit heißes Wasser«, erklärt Devey. »Durch den Druck der Tiefsee sickert es in die Erdkruste, erhitzt sich auf bis zu 400 Grad Celsius und löst wertvolle Mineralien aus dem Gestein.« Gesättigt mit Gold, Silber, Kupfer und Zink, schießt das Wasser wieder aus dem Meeresboden. Beim Erkalten setzen sich die Metalle in meterdicken Schichten ab und bilden Flächen, die so groß werden können wie Fußballplätze.

Als Forscher in den achtziger Jahren 30 Gramm Gold pro Tonne Gestein am Meeresgrund fanden, ging ein Raunen durch die Fachwelt, erinnert sich Peter Herzig, der Direktor des IFM. An Land gelten schon Lagerstätten mit nur einem Gramm Gold pro Tonne als lukrativ. Heute werden immer neue Schwarze Raucher in der Tiefsee entdeckt: entlang des Pazifischen Feuerrings, am Mittelatlantischen Rücken, sogar im Mittelmeer. Im Schnitt enthält ihr Gestein 5 bis 20 Gramm Gold pro Tonne, 200 bis 1200 Gramm Silber, bis zu 50 Prozent Zink und 15 Prozent Kupfer.

Nun wollen die ersten Firmen den Schatz heben: Neptune Minerals, ein britisch-australisches Bergbauunternehmen, hat von Neuseeland Erkundungslizenzen gepachtet. Und die kanadische Firma Nautilus Minerals, die vor der Küste Papua-Neuguineas über 70 Felder erkundet, will das Gestein der Schwarzen Raucher mithilfe riesiger Meißelbohrer, die auf Stelzen über den Meeresboden laufen, abtragen. Im Januar erteilte die Regierung Papua-Neuguineas dem Unternehmen die weltweit erste Lizenz zum Bergbau in der Tiefsee.

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