Der steigende Rohstoffbedarf macht den Bergbau unvermeidlich, weshalb umweltfreundlichere Erkundungsverfahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Wissenschaftlerinnen des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) arbeiten im Rahmen des europäischen Projekts DeepBEAT daran, tiefliegende Erzvorkommen durch geochemische Analysen zu identifizieren, ohne in die Erde einzudringen. Die Methoden werden in Testgebieten in Deutschland, Tschechien und Finnland erprobt. Ein zentrales Ziel des Projekts ist die integrative Zusammenarbeit aller Beteiligten, um das Verständnis bei Erkundungsvorhaben zu fördern. Angesichts des steigenden Rohstoffverbrauchs und der begrenzten Möglichkeiten des Recyclings wird erkannt, dass Rohstoffe vermehrt aus europäischen Quellen gewonnen werden müssen, wobei soziale und umweltverträgliche Aspekte berücksichtigt werden sollen. Um rohstoffreiche Lagerstätten in Europa zu finden, sind neue Methoden erforderlich, insbesondere für tief liegende Vorkommen, da geophysikalische und geochemische Signale aus der Tiefe schwer von oberflächennahen Signalen zu unterscheiden sind. Daher haben sich Wissenschaftlerinnen aus sechs Ländern im Projekt DeepBEAT zusammengeschlossen, um geochemische Analysemethoden anzuwenden und innovative Modellierungsansätze zu entwickeln.

Suche nach tiefliegenden Lagerstätten mittels Geochemie

Die Geochemie spielt eine zentrale Rolle bei vielen geowissenschaftlichen Fragestellungen. Sie ermöglicht es, Informationen über den stofflichen Aufbau, die Verteilung, Stabilität und den Kreislauf chemischer Elemente sowie deren Isotope in Mineralien, Gesteinen, Böden, Wasser, der Erdatmosphäre und der Biosphäre zu gewinnen. "In der geologischen Erkundung werden geochemische Methoden häufig zur Analyse von Bohrkernen eingesetzt, um tiefere Informationen zu interpretieren. Bei Oberflächenproben kommt die Geochemie traditionell bei Bodenanalysen zum Einsatz, um beispielsweise erhöhte Metallgehalte nachzuweisen. Diese Verfahren erfassen jedoch meist nur oberflächennahe Erzvorkommen. Der Nachweis tiefer liegender Lagerstätten wurde bisher nur in wenigen Studien getestet, die vielversprechende Ergebnisse lieferten", erklärt Dr. Solveig Pospiech, Projektleiterin am HIF.

Die Entdeckung tiefer Lagerstätten wird durch die Distanz zwischen der Oberfläche und dem Erzkörper als Signalquelle erschwert. Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, effektive Methoden zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu entwickeln. Diese Methoden sollen helfen zu unterscheiden, ob ein gemessenes Signal von nahegelegenen Quellen – wie anstehendem Gestein oder industrieller Kontamination – oder von einer tiefen Quelle, also einer potenziellen Lagerstätte, stammt. Durch das Nachverfolgen unterirdischer Stoffkreisläufe erlangen die Wissenschaftler*innen ein besseres Verständnis der geologischen Gegebenheiten. Ein entscheidender Aspekt dabei ist die sorgfältige Auswahl geeigneter Probenentnahmestellen im Gelände sowie der Probenmaterialien.

Drei europäische Testgebiete zur Validierung

"Wir kombinieren Analyseergebnisse von Hand-Scannern und Geräten, die Messungen im Gelände vornehmen, sowie hochauflösende Labormethoden für die Isotopen- und Elementgeochemie mit neuesten 3D-Datenverarbeitungstechniken, um die Quellen zu unterscheiden. Die gewonnenen Erkenntnisse gleichen wir mit dem Wissen über die geologische Situation und Entstehung der Lagerstätte ab. So können wir Aussagen über die Möglichkeit einer Lagerstätte in der Tiefe treffen. Alle Methoden sind so konzipiert, dass sie minimal invasiv sind, also kaum oder wenig in den Untergrund eingreifen und bereits vorhandene Datensätze mit einbeziehen", beschreibt Pospiech das Vorgehen.

DeepBEAT wird die Effektivität der Analysemethoden an drei unterschiedlichen Lagerstättentypen überprüfen: Im Erzgebirge wird eine Zinn-Wolfram-Lithium-Mineralisierung untersucht, in Tschechien steht eine Lagerstätte seltener Erden im Fokus und in Finnland wird eine Sulfid-Vererzung betrachtet. Ziel ist es, herauszufinden, welche Ansätze die Entdeckung tiefer liegender Lagerstätten in verschiedenen geologischen Umgebungen fördern und welche spezialisierten Innovationen für bestimmte Mineralisierungen von Nutzen sind.

Einbeziehung aller Interessengruppen in das Erkundungsvorhaben

"Bergbau polarisiert und das beginnt bereits bei der Erkundung, selbst wenn die Erkundungstechniken nur minimale Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft haben. Allein die Begehung eines möglichen Aufsuchungsgebietes durch ein Bergbauunternehmen lässt häufig Sorgen eines möglichen Bergbaus vor der eigenen Haustüre aufkommen. Deshalb sind Transparenz, eine offene Kommunikation und gegenseitiges Verständnis umso wichtiger. Die wechselseitige Akzeptanz aller Stakeholder ist daher ein wesentlicher Aspekt von DeepBEAT", erläutert Pospiech.

Um das zu erreichen, wird von Anfang an eine transparente Kommunikation zwischen den Erkundern und allen Interessengruppen der Teststandorte angestrebt, beispielsweise durch Informationsveranstaltungen, bei denen das Projekt und sogenannte "Ultra-Low-Impact"-Methoden (Methoden mit geringen Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft) vorgestellt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zu Bedenken werden neben den wissenschaftlichen Ergebnissen als integraler Bestandteil in den Arbeitsablauf der Exploration einfließen. So soll die Akzeptanz für den Bergbau in der Gesellschaft verbessert werden.


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Quelle: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) (01/2025)