02. Mär. 2019
Der Kupfertagebau von Las Cruces, Andalusien.

Der Kupfertagebau von Las Cruces, Andalusien.

Die Biosphäre spielt bei der Entstehung der Rohstoffvorkommen auf der Erde offenbar eine noch größere Rolle als bislang gedacht. Im spanischen Kupfertagebau Las Cruces bei Sevilla hat ein Team aus spanischen und US-amerikanischen Mikrobiologen und Geologen Mikroorganismen in der Zone gefunden, in der sich die kupferreichen Erze bildeten und bis in die Gegenwart hinein bilden. Die Forscher gehen aufgrund ihrer in "Geology" publizierten Ergebnisse davon aus, dass sich zumindest das Vorkommen in Las Cruces zu großen Teilen, wenn nicht sogar ganz aufgrund von mikrobieller Tätigkeit gebildet hat.

Der Kupfertagebau Las Cruces, 20 Kilometer nordwestlich von Sevilla, gehört mit einer Produktion von zuletzt knapp 71.000 Tonnen im Jahr 2018 ganz sicher nicht zu den größten Kupferminen der Erde. Doch bei einem Metallgehalt von knapp fünf Prozent – rund fünf Mal so viel wie in den großen Bergwerken – ist der Abbau hier besonders lukrativ. Eine Studie in "Geology" zeigt jetzt, dass der hohe Kupfergehalt auch auf die Aktivität von Bakterien und Archäen zurückgeht. "Aufgrund unserer Ergebnisse haben wir ein Modell erarbeitet, nach dem das Vorkommen hauptsächlich, wenn nicht sogar vollständig auf biologische Prozesse zurückzuführen ist", spitzt Co-Autor John Slack, emeritierter Lagerstättenkundler vom Geologischen Dienst der USA USGS, im Interview sogar noch zu.

Bakterienkultur im Institut für Astrobiologie in Madrid.

Bakterienkultur im Institut für Astrobiologie in Madrid.

Bild: Fernando Tornos
Covellin-Probe aus Las Cruces.

Covellin-Probe aus Las Cruces.

Bild: Fernando Tornos
Probe aus der Zementationszone von Las Cruces.

Probe aus der Zementationszone von Las Cruces.

Bild: Fernando Tornos
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Bakterienkultur im Institut für Astrobiologie in Madrid.

Bild: Fernando Tornos

Covellin-Probe aus Las Cruces.

Bild: Fernando Tornos

Probe aus der Zementationszone von Las Cruces.

Bild: Fernando Tornos

Das Resultat überrascht seine Kollegen, denn bislang ging man davon aus, dass die Entstehung des Lagerstättentyps, zu dem die von Las Cruces gehört, eine rein abiotisch-chemische sei. Dennoch hat zum Beispiel Axel Schippers, Leiter des Arbeitsbereichs Geomikrobiologie bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe keinen Zweifel an den publizierten Ergebnissen: "Die Autoren sind international ausgewiesene Wissenschaftler und ich habe keinen Zweifel an den eingesetzten Methoden und den Ergebnissen."

Das Kupfervorkommen in Andalusien gehört zu den sogenannten sekundären Lagerstätten, was ihren hohen Metallgehalt erklärt. Sekundäre Lagerstätten entstehen, wenn die ursprünglichen, durch hydrothermale Quellen entstandenen Vorkommen verwittern. Die in ihnen enthaltenen edlen Metalle werden in Wasser gelöst und sickern mit diesem in die Tiefe, wo sie in sauerstoffarmen Zonen wieder ausfällen. So können sich dort Erze mit höheren Gehalten als in den Ursprungsvorkommen bilden. Lagerstätten diesen Typs gibt es überall in den einschlägigen Regionen der Kupferproduktion wie etwa Chile oder dem US-amerikanischen Südwesten. Sie spielen allerdings nicht die Hauptrolle in der Gewinnung, die gebührt weiterhin den riesigen primären Vorkommen.

Dass an der Bildung der sekundären Vorkommen Mikroorganismen beteiligt sind, ist nicht neu. Bei der Verwitterung der primären Erze spielen sie eine nicht zu unterschätzende Rolle. Neu ist, dass die Forscher um den spanischen Mikrobiologen Fernando Tornos vom Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Bakterien auch in der Zementationszone gefunden haben, in der sich die sekundären Erze wieder bilden. Diese Bakterien sind so eng mit den Kupfermineralen verbunden, dass auch Axel Schippers, der nicht zu der Arbeitsgruppe gehört, die Schlussfolgerung für plausibel hält, dass auch an der Bildung dieser Minerale Mikroorganismen beteiligt sind. "Nicht ganz klar ist allerdings, welchen Beitrag die Bakterien liefern", betont der BGR-Wissenschaftler. Das Team um Tornos habe zwar einen qualitativen Beweis für die Anwesenheit und Aktivität von bestimmten Bakterien geliefert. "Was die aber nicht wissen, sind deren Umsatzraten", so Schippers.

Derartige Untersuchungen müssten seiner Ansicht nach noch durchgeführt werden. "Es gibt Methoden, mit denen man diese Raten bestimmen kann", so Schippers, "das ist aber für Gestein methodisch nicht ganz einfach umzusetzen." Auch John Slack räumt ein, dass die Studie in "Geology" nur ein erster Schritt ist. "Wir denken zwar, dass unsere Ergebnisse auf viele andere sekundäre Kupferlagerstätten übertragbar sind, dass sie sogar auf Sekundärvorkommen von anderen Metallen wie Kobalt und Nickel übertragbar sind, aber dennoch müssen erst entsprechend interdisziplinäre Arbeitsgruppen wie unsere dort aktiv werden."