SCHÄTZE im BERGvon der Prospektion zur Exploration

Abenteuer Goldwaschen

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Nahezu alles, was wir …

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…für unser tägliches Leben benötigen, besteht aus mineralischenRohstoffen. Die Bereitstellung mineralischer Rohstoffe durchBergbau zählt wie die Landwirtschaft zur Urproduktion.

Die Verfügbarkeit von Rohstoffen in ausreichender Menge, Qualitätund zu günstigen Preisen ist eine entscheidende Voraussetzung fürden gesicherten Fortbestand und Weiterentwicklung der Gesellschaft.

Beispielsweise besteht ein Mittelklasseauto aus:

Ohne Bergbau gibt es keine Infrastruktureinrichtungen wie Straßen,Eisenbahnen und Häuser.

1020 kg Eisen und Stahl (Karosserie),230 kg Gummi (Füllstoff Kalkmehl und Quarz)

und Kunststoffe (Erdölprodukt),65 kg Aluminium (Motor),35 kg Glas (im Wesentlichen aus Quarzsand,

Feldspat und Dolomit erzeugt),12 kg Kupfer (Lichtmaschine, Verkabelung etc),11 kg Blei (Batterie),9 kg Zink (Korrosionsschutz)

Wenn nutzbare Minerale …

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…in der Erdkruste durch natürliche Vorgänge derart angereichertsind, dass sich eine wirtschaftliche Gewinnung lohnt, spricht manvon Lagerstätten.Der Durchschnittsgehalt von Metallen in der Erdkruste ist äußerstgering. Neun Elemente (Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen,Calcium, Natrium, Kalium, Magnesium, Titan) bauen die Erdkrustebereits zu 99% auf. Die übrigen Elemente, die die wichtigsten Erzezusammensetzen, sind aber oft nur in äußerst geringen Konzentra-tionen angereichert (z. B.: Blei: ca. 0,002%; Zink: ca. 0,007%;Gold: ca. 0,0000005 %) 1 g/t entspricht 0,0001% (!)

Der Durchschnittsgehalt eines Elementes muss daher um einVielfaches übertroffen werden, um von einer Lagerstätte sprechenzu können („Anreicherungsfaktor“). Während bei Eisen einAnreicherungsfaktor von „lediglich“ 12 erforderlich ist, sind beianderen Metallen wie Blei, Zink oder Gold Anreicherungsfaktorenvon 1000 und mehr nötig.

Zum Vergleich:1 Stück Würfelzuckerin einem Tankwagenzugentspricht etwa 1 g/t.

Dünnschliff eines goldhältigen ErzesGold (go), Bleiglanz (ga), Pyrit (py), Kupferkies(cp), Quarz(qu)

Lagerstätten können ……sich aus Gesteinsschmelzen oder me-tallhaltigen wässrigen Lösungen bilden.

Durch die Verwitterung von Erzanreiche-rungen werden oft auffällige Gesteins-veränderungen (z.B. farbige Verwitterungs-höfe) hervorgerufen, die für die Lokalisie-rung von Rohstoffvorkommen von großerBedeutung sind.

Methoden der Mikroskopie werden zurErmittlung der mineralogischen Zusam-mensetzung von Rohstoffen eingesetzt.Dadurch können die Wertstoffe, aber auch schädliche Beimen-

gungen erkannt werden.Zur Feststellung der chemischen Zusam-

mensetzung von Erzen und Gesteinenwerden analytische Methoden eingesetzt.Mit ihnen können auch kleinste Mineral-körner untersucht werden.

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Black Smoker, aktuelle Metallbildung imAtlantik in 3000 m Tiefe

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Die Entstehung verstehen …Für die Erforschung der Entwicklungsgeschichte eines Rohstoff-vorkommens interessieren die chemischen und physikalischenBildungsbedingungen (Temperatur und Druck). Wertvolle Infor-mationen darüber geben auch Flüssigkeitseinschlüsse, die währenddes Kristallwachstums in winzigen Hohlräumen eingeschlossenwerden.

Geochemische Untersuchungen ermöglichen weitere Aussagenüber die Herkunft der metallhaltigen Lösungen.

Die sinnvolle Kombination all dieser Methoden zeigt, dass dieEntstehungsgeschichte eines Rohstoffvorkommens gesetzmäßigverläuft, allerdings durch die dynamischen geologischen Prozesseaußerordentlich kompliziert wird.

Die Kommission für Grundlagen der Mineralrohstoffforschung derÖsterreichischen Akademie für Wissenschaften fördert zahlreicheProjekte mit dem Ziel, diese entscheidenden Fragen aufzuklären.Um gerade die Suche nach bisher unbekannten Rohstoffvorkommenzu erleichtern, ist es wichtig, die Ursachen ihrer Entstehung zukennen, die Prozesse der Konzentration der Wertstoffe zu verstehenund metallogenetische Modelle zu entwickeln.

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Den Spuren auf der Spur …

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Rohstoffvorkommen werden mit wissenschaftlichen Methodengesucht (prospektiert) und untersucht (exploriert).In der Prospektionsphase werden erfolgsversprechende („höffige“)Bereiche mit geologischen, geochemischen und / odergeophysikalischen Methoden gesucht und eingegrenzt.

Durch die geologischeGeländeaufnahmekann das Auftretennutzbarer minerali-scher Rohstoffe, wel-che oft an bestimmtegeologische Bereichegebunden sind,erkannt werden.

Erzminerale unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammen-setzung vom umgebenden Gestein. Verwittern erzführende Gesteine,können in den darüber liegenden Bodenschichten oder im WasserSpuren von Erzmineralen in fester oder gelöster Form gefundenwerden.

Geologische Aufnahme eines Erzausbisses

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Prospektion und Exploration

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Mit Hilfe der geochemi-schen Prospektion kön-nen unterschiedlicheVerteilungen der chemi-schen Elemente festge-stellt und Bereiche mitanomal hohen Metall-konzentrationen mitspeziellen chemischenUntersuchungsmethodenabgegrenzt werden.

Erzminerale unterschei-den sich vom umgeben-den Nebengestein auchdurch ihre charakteris-

tischen physikalischen Eigenschaften (beispielsweise Dichte, Magne-tismus, elektrische Leitfähigkeit, Radioaktivität).

Durch die geophysikalische Prospektion können mittels geeigneterMessverfahren (wie z. B. Gravimetrie, Magnetik, Geoelektrik, Seismik)derartige Anreicherungen identifiziert werden. Geophysikalische

Hubschraubergeophysik in Kärnten

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Ziel: ein geologisches ModellMessungen können sowohl am Boden als auch von der Luft ausdurchgeführt werden (terrestrische und aerogeophysikalischeProspektion).

In der Explora-tionsphase müssen diedurch die Prospektionauffallenden Mess-ergebnisse nunmehrdurch künstlicheAufschlüsse (z. B.Bohrungen, Schurf-schlitze, Stollen,Schächte) näheruntersucht werden.Die Ergebnisse aus

Prospektion und Exploration werden schließlich zu einem geo-logischen Modell zusammengeführt.

Dies ist eine wichtige Gemeinschaftsaufgabe von Geologen, Geo-chemikern und Geophysikern. Sie liefern eine wichtige Entschei-dungsgrundlage für den Bergmann.

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Bohrkerne aus einer Gipslagerstätte

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SCHÄTZEaus dem BERGregional konzentriert, aber global benötigt

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Der Bergbau auf Kohle und Eisenerz war in der Zeit nach dem2. Weltkrieg nicht nur in Österreich die Grundlage für den wirt-schaftlichen Aufschwung. Die Wurzeln der Europäischen Unionberuhen auf der damaligen Montanunion (Europäische Gemein- schaft für Kohle und Stahl).

Bergbau am Erzberg,Ausgabedatum: 18. 02. 1948

FörderturmLavanttalerKohlenbergbau,Ausgabedatum:15. 09. 1961

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…in unterschiedlichsten Formen und Tiefen vor. OberflächennaheLagerstätten werden im Tagebau gewonnen. Um an den wertvollenRohstoff zu kommen, muss häufig ein großer Anteil an überlagerndemMaterial beseitigt werden. Ist dieser Anteil zu hoch, wird der Roh-stoff im Untertagebergbau gewonnen.

Die tiefsten untertägigen Bergwerke reichen derzeit über 3700 munter die Oberfläche. Unter günstigen Verhältnissen können dieAbbauhohlräume die Dimensionen einer Kathedrale erreichen.

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Lagerstätten kommen …

-100 m

-200 m

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-800 m

-900 m

136,7 m

Tiefster Tagebau der Welt, Bingham/Utah, im Vergleich zum Stephansdom in Wien

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…müssen weitreichende Vorbereitungen getroffen werden, um anden Rohstoff zu gelangen. Bei tiefen Bergwerken ist dies meist derSchacht. Über eine dem Lift vergleichbare Fördereinrichtung werdendie Bergleute, die notwendigen Maschinen und der Rohstoff trans-portiert. Für oberflächennahe Lagerstätten werden dagegen meistStollen, Schrägstrecken oder sogenannte Rampen bzw. Wendelnfür den Zugang zur Lagerstätte verwendet. Diese Hauptzugängestellen eine Hauptschlagader eines Bergwerks dar.

Größere Untertagebergwerke können ein Streckennetz von hunder-ten von Kilometern aufweisen, und sind damit in Ausdehnung undKomplexität der Infrastruktur einer Kleinstadt vergleichbar.

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Für den untertägigen Abbau …

Räumliches Modell eines Grubengebäudes

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…eine Vielzahl an Verfahren entwickelt, um den Abbau an dieunterschiedlichsten Formen und Größen der Lagerstätte einerseitsund die Festigkeit des Gesteins andererseits anpassen zu können.Mit Hilfe von Sprengungen, Fräsen, oder sogar Wasser wird der

Rohstoff aus dem Gebirge gewonnen. Durch Wiederverfüllen derAbbauhohlräume können die Auswirkungen auf die Tagesoberflächegering gehalten werden.

Gerade in Bergwerken stellt der Schutz der Bergleute vor Steinfall,Wasser- und Gasausbrüchen oder Explosionen eine besondereHerausforderung dar. Moderne Bergbaue bieten mittlerweile eineder Industriearbeit vergleichbare Sicherheit.

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Die Bergtechnik hat …

Teilschnittmaschine für den Streckenvortrieb

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Der Tagebau auf Erze und Kohle zeichnet sich vor allem durch denEinsatz enorm leistungsfähiger Maschinen aus. So gelangen LKWsvon der Größe eines Einfamilienhauses oder Schaufelradbagger miteinem dem Eifelturm vergleichbaren Gewicht zum Einsatz. Nurdurch diese technischen Superlativen können die Rohstoffe in derbenötigten Menge und zu günstigen Preisen für die Gesellschaftzur Verfügung gestellt werden.

Aber auch die für die Nahversorgung mit Baurohstoffen wichtigenSteinbrüche und Kiesgruben erfordern anspruchsvolleIngenieurleistungen. Der schonende Eingriff in das Landschaftsbild,

das weitgehende Vermeiden derEinsehbarkeit und dergrößtmögliche Schutz derUmgebung vor Staub, Lärm undErschütterungen sind wichtigeHerausforderungen. Der inÖsterreich entwickelteKulissenbergbau ist einmustergültiges Beispiel für eineAbbautätigkeit in Einklang mit denBedürfnissen der Anrainer.

Landschaftsbild schützen

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Kulissenbergbau vermeidet Einsehbarkeit

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Der in den Erzen vorhandene Metallgehalt, manchmal nur Bruchteilevon Prozenten, muss weiter angereichert werden, um ein verkaufs-fähiges Produkt zu erzeugen. Diesen Prozess bezeichnet man alsAufbereitung. Dabei werden die Wertkomponenten durch dieAnwendung aufbereitungstechnischer Grundprozesse – Zerklei-nerung, Klassierung, Sortierung – vom Nebenmaterial getrennt.

Bei der Zerkleinerung wird dasRohgut soweit zerlegt, dass eineSortierung in Wertkomponenteund Nebenmaterial möglich ist.Durch Klassierung wird derRohstoff in verschiedeneKorngrößen getrennt. Bei derSortierung werden physikali-sche und chemische Eigen-schaften der Materialien – z.B.Magnetisierbarkeit oder Dichte-unterschiede – ausgenutzt, um

die Materialien voneinander zu trennen. Dabei wird versucht, mög-lichst hohe Reinheiten zu erzielen und gleichzeitig die Wertstoffver-luste so gering wie möglich zu halten.

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Rohgut wird zuerst aufbereitet

Untertägige Aufbereitungsanlage 300 m unterder Oberfläche, Wolframbergbau Mittersill

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Ein Großteil der mineralischen Rohstoffe wird als Baurohstoff fürden Straßenbau oder als Zuschlagstoff für die Herstellung vonBeton und Asphalt verwendet. Dafür sind besondere Qualitäts-anforderungen einzuhalten.Als Vorbereitungsschritt ist beispielsweise die Entfernung vontonigen Bestandteilen notwendig, da diese einen negativen Einflussauf die Haltbarkeit und Verwendbarkeit eines daraus hergestelltenFinalproduktes haben. Durch geeignete Zerkleinerungsverfahrenwerden die für die jeweilige Anwendung notwendigen Korngrößenhergestellt und die Kornform positiv beeinflusst.

Da die meisten mineralischen Rohstoffe global benötigt werden,aber zum Teil nur regional konzentriert vorkommen, stellt der welt-weite Transport und Handel einen wesentlichen Teil der Rohstoff-industrie dar. Die Bedeutung der Versorgung der Wirtschaftsräumemit Rohstoffen wird dabei auch durch internationale Rohstoffbörsenunterstrichen.Besondere Bedeutung kommt dem Transport von Baurohstoffenzu, die mengenmäßig den bedeutendsten Anteil an mineralischenRohstoffen darstellen. Sowohl aus ökologischen als auch öko-nomischen Gesichtspunkten ist die Minimierung der Entfernungvom Bergbau zum Verbraucher ein wichtiges Ziel.

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International: Rohstoffbörsen

Die Bergbau- und Mineralrohstoffindustrie mit ihren überaus viel-fältigen und besonderen Aufgabengebieten benötigt – heute mehrdenn je – hervorragend ausgebildete Fachleute.

Lehre und Forschung an der Montanuniversität Leoben umspannenalle Aspekte von der Geologie über die Gewinnung und Aufbereitungmineralischer Rohstoffe bis hin zur Weiterverarbeitung zu ver-kaufsfähigen Endprodukten und den für Österreich so wichtigenTunnelbau.

Die grundlegenden Studien (Geologie, Mineralogie, Petrologie,Geochemie) können an den Universitäten Wien, Salzburg, Graz

und Innsbruck stu-diert werden.Forschungsarbeitenwerden auch von derGeologischen Bun-desanstalt sowie derÖsterreichischenAkademie derWissenschaftendurchgeführt.

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Studium und Forschung

Apropos…. selbst die umweltfreundliche Eisenbahn ist ein Produktaus mineralischen Rohstoffen!

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: ÖBB

www.oeaw.ac.at/rohstoffwww.bmwa.gv.atwww.geologie.ac.atwww.univie.ac.atwww.tuwien.ac.atwww.boku.ac.atwww.unileoben.ac.atwww.kfunigraz.ac.atwww.tugraz.atwww.sbg.ac.atwww.uibk.ac.at

InfoFörderbandForschungAusbildung

InfoFörderbandAbenteuerBergbau

www.tmw.at/www.museum-joanneum.at/www.hausdernatur.at/www.forumrohstoffe.at/www.oeab.at/kulturgeologie/geolink2.htmwww.eurogeosurveys.org/www.via-aurea.com/www.euromines.org/www.abenteuer-bergbau.dewww.roscheiderhof.de/icom/bergwerk.html

Impressum:Österreichische Akademie der Wissenschaften,Dr. Ignaz Seipel-Platz 2, 1010 Wienin Zusammenarbeit mit dem BMWA, Abt. IV/7, Roh- undGrundstoffpolitik, Denisgasse 31, 1200 Wien

Redaktion:Univ. Prof. Dr. Leopold Weber, Mag. Dr. Robert Holnsteiner,Dipl.-Ing. Christian Reichl, Mag. Michael Schatz, Dipl.-Ing. Dr. Hans Kolb,Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Werner Paar, Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Horst Wagner,Ass. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Thomas Oberndorfer

Bildnachweis (Seite):R. Holnsteiner (1,8), W. Resel (2,3,10,13), W. Paar (4), NOAA (4), L.Weber (6),Geol. Bundesanstalt Wien (7), H. Kolb (9), C. Reichl (11,14), Institut fürBergbaukunde, MU Leoben (12), ÖBB (16)

Gestaltung: © by GrafikDesign Mag. Werner RESEL, 1190 Wien