26. Nov. 2019
Ein Seitenarm eines "schwarzen Rauchers" zeigt die Zonierung des Erzmineralwachstums von außen nach innen: Eisenoxide (rot) als Verwitterungslage, Pyrit (grau) und Kupferkies (gelb).

Ein Seitenarm eines "schwarzen Rauchers" zeigt die Zonierung des Erzmineralwachstums von außen nach innen: Eisenoxide (rot) als Verwitterungslage, Pyrit (grau) und Kupferkies (gelb).

Schwupps, weg ist die Nachricht. Ganz bequem kann ich mitten im Indischen Ozean mit meinem Smartphone Nachrichten nach Deutschland senden und erhalten. Dank modernster Technik und der Materialien, aus denen es gebaut ist. Egal wo wir uns gerade befinden, ganz selbstverständlich nutzen wir täglich Gebrauchsgegenstände, für die Metalle verarbeiten wurden, deren Erze täglich weltweit gefördert werden.

In einem Smartphone stecken tatsächlich rund 60 Metalle. Die nach Inhalt wichtigsten Metalle (in abnehmender Reihenfolge) sind Eisen, Silizium, Magnesium, Aluminium, Kupfer, Nickel und Chrom (nur diese sind über 1 g enthalten). Aber wichtig sind natürlich auch die anderen wie Platin, Gold und Seltene Erden. Diese "Gewürzmetalle" sind tatsächlich nur in extrem geringen Mengen enthalten, Gold zum Beispiel mit 0,0017 Gramm. Der weltweite Hunger nach Rohstoffen wächst immer noch weiter an. Kupfer zum Beispiel zählt in Deutschland zu den bedeutendsten Industriemetallen. Ob Stromkabel, Computerplatinen, Wasserrohre, Elektromotoren oder Systeme zur Erzeugung Erneuerbarer Energien aus Sonne, Wind oder Erdwärme – alle diese Produkte beinhalten Kupfer. Rund 1,2 Millionen Tonnen dieses Halbedelmetalls hat Deutschland im Jahr 2018 verbraucht. Damit ist Deutschland drittgrößter Konsument nach China und den USA. Das größte Förderland ist Chile, gefolgt von China und Peru.

Der Schlot eines aktiven

Der Schlot eines aktiven "schwarzen Rauchers" aus dem KAIMANA-Feld im Indischen Ozean mit den Mineralen Anhydrit (hellgrau, im Zentrum) sowie Kupferkies (gelb), Pyrit (dunkelgrau) und einer roten Verwitterungslage aus Eisenoxiden (von innen nach außen).

Bild: BGR
BGR-Erzpetrologe Dr. Sebastian Fuchs

BGR-Erzpetrologe Dr. Sebastian Fuchs untersucht die Minerale des "schwarzen Rauchers" und ihre Ausbildung. Daraus kann er auch Rückschlüsse über die Entstehung von Erzlagerstätten ziehen.

Bild: BGR
Fahrtleiter Dr. Ulrich Schwarz-Schampera

Fahrtleiter Dr. Ulrich Schwarz-Schampera freut sich über den neu geborgenen "schwarzen Raucher" zusammen mit Harold Gibson und Marina Schofield von der Laurentian Universität, Ontario, Kanada, beide mit Expertise in Lagerstättenkartierung.

Bild: BGR
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Der Schlot eines aktiven "schwarzen Rauchers" aus dem KAIMANA-Feld im Indischen Ozean mit den Mineralen Anhydrit (hellgrau, im Zentrum) sowie Kupferkies (gelb), Pyrit (dunkelgrau) und einer roten Verwitterungslage aus Eisenoxiden (von innen nach außen).

Bild: BGR

BGR-Erzpetrologe Dr. Sebastian Fuchs untersucht die Minerale des "schwarzen Rauchers" und ihre Ausbildung. Daraus kann er auch Rückschlüsse über die Entstehung von Erzlagerstätten ziehen.

Bild: BGR

Fahrtleiter Dr. Ulrich Schwarz-Schampera freut sich über den neu geborgenen "schwarzen Raucher" zusammen mit Harold Gibson und Marina Schofield von der Laurentian Universität, Ontario, Kanada, beide mit Expertise in Lagerstättenkartierung.

Bild: BGR

Damit Deutschland auch in Zukunft mit ausreichend Rohstoffen versorgt ist, untersucht die BGR im Auftrag der Bundesregierung das Potenzial von inaktiven hydrothermalen Erzvorkommen am und im Meeresboden hier im Indischen Ozean. Diese sogenannten Massivsulfide weisen hohe Gehalte von Kupfer, Zink und Blei auf und sind teilweise gold- und silberführend. Daneben enthalten sie Spurenelemente wie Indium, Germanium, Antimon, Selen oder Tellur, die in vielen Technologiebereichen unverzichtbar sind. Die Erze bilden sich, wenn drei wichtige Faktoren zusammenkommen: metallhaltiges Gestein, ausreichend Wärme sowie Spalten im Gestein als Wegsamkeit. Sickert Meerwasser über die Spalten in das heiße vulkanische Gestein, erwärmt es sich auf bis zu 500 Grad Celsius. Das erhitzte Meerwasser laugt die Metalle aus dem Gestein aus und führt sie gelöst mit. Die Fluide treten mit einer Temperatur von bis zu 400 Grad Celsius aus Hügeln am Boden aus. Beim Kontakt mit dem nur zwei Grad Celsius kalten Meereswasser kühlt die Lösung schlagartig ab, dabei werden die gelösten Metalle als Mineral fixiert und damit angereichert. Um die Austrittsstelle bildet sich oft ein säulenförmiger Erzschornstein aus dem bei vielen schwarzer "Rauch" aufsteigt.

Besonders hoch schlägt das Herz der Forscherinnen und Forscher an Bord, wenn sie in solch einem Schlot auch das Erzmineral Kupferkies entdecken. Der BGR-Erzpetrologe Dr. Sebastian Fuchs nennt diese eisen- und kupferhaltige Schwefelverbindung fachmännisch Chalkopyrit. Und das Tags zuvor geborgene Stück eines aktiven "schwarzen Rauchers" lässt ihn in Entzückung fallen. Stolz zeigt er mir die perfekt senkrecht zu Schlotwand gewachsenen, grüngold glänzenden Kupferkieskristalle. An der Innenwand sind sie extrem glattgeschliffen und leuchten wie Gold. "Der Glanz zeigt, dass die heiße metallhaltige Suspension mit sehr hohem Druck aus dem Schlot geschossen ist. Der Schlot wächst mit der Zeit von außen nach innen zu, vergleichbar mit der Verkalkung eines Wasserrohres", erläutert er mir begeistert.

Aus dem glänzenden Inneren ragt eine bizarre, gräulichweiße, rauhe Ablagerung hervor, die das ganze Gegenteil eines Erzes ist. Das ist Kalziumsulfat oder Anhydrit, der sich normalerweise als erstes Mineral im Anfangsstadium des Schlotes bildet, bei Temperaturen um 150 Grad Celsius. Warum der Anhydrit hier im Inneren vorliegt, erklärt er mir so: "Die schwarze Suspension steigt unter sehr hohem Druck auf. Und weil die Schlotwand stellenweise porös ist, wird das zwei Grad kalte Meerwasser durch diese offene Stellen regelrecht ins Innere gesogen. Dadurch sinkt die Temperatur bereichsweise rapide ab und Schwefelminerale, die sich nur bei niedrigeren Temperaturen bilden, wie Anhydrit, entstehen." Das Meerwasser kühlt die Schlotwand auch von außen ab. Deshalb bilden sich von außen nach innen Minerale, die bei immer höheren Temperaturen stabil sind. Im Inneren Kupferkies, dann Pyrit (ein Eisensulfid) und schließlich Eisenoxide, als Verwitterungslage, an der Aussenwand.

Tatsächlich messen die Forschenden innnerhalb eines aktiven Schlots an jeder Stelle unterschiedliche Temperaturen. Das zeigt wie durchlässig die Schlote sind. So sind denn auch Teile des "schwarzen Rauchers" durch den Transport an Bord abgebrochen. Nun ist es an BGR-Präparator Andreas Heiner, aus dem beschädigten Exemplar ein salonfähiges Austellungsstück für Tagungen und Kongresse herzurichten.

Viele Grüße von der SONNE

Bettina Landsmann