Mineralische Rohstoffe aus dem Meer

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1 Mineralische Rohstoffe aus dem Meer
♦ Realität – Vision – Wirtschaftlichkeit – Nachhaltigkeit J. Peter Gerling Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover Lehrerfortbildung - Markdorf,

2 Weltproduktion mineralischer Rohstoffe nach Menge
Sand / Kies Naturstein Hartkohle Erdöl Erdgas Weichbraunkohle Eisen Tone Industriesand Steinsalz Bauxit Gips / Anhydrit Schwefel 54.703 Phosphat 42.035 Kaolin 39.253 Torf 27.781 Kali 26.055 Chromit 14.656 Kupfer 13.217 Magnesit 12.280 Bentonit 9.926 Feldspat 9.181 Talk / Pyrophyllit 9.087 Zink 8.816 Baryt 6.204 Titan 4.800 Flußspat 4.392 Bor Minerale 4.355 Blei 3.055 Asbest 1.943 Diatomit 1.879 Mangan 1.594 Nickel 1.174 Zirkonium 795 Graphit 624 Magnesium 460 Disthen-Gruppe 368 Glimmer 324 Zinn 246 Molybdän 134 Antimon 121 Vanadium 45 Wolfram 38 Uran 36 Kobalt 34 Niob + Tantal 24 Silber 18 Gold 2,54 Platin-Metalle 0,37 Diamanten 0,03 Weltproduktion mineralischer Rohstoffe nach Menge (in 1000 t, Erdgas in Mio. m3) Edelmetalle und -steine Energierohstoffe Industrieminerale Metalle Quelle: BGR, Referat B 1.21 „Mineralische Rohstoffe“ Lehrerfortbildung - Markdorf,

3 Weltproduktion mineralischer Rohstoffe nach Wert
Erdöl Erdgas Hartkohle Sand / Kies Gold 47.053 Naturstein 45.100 Kupfer 36.242 Eisen 33.296 Weichbraunkohle 25.569 Tone 20.000 Diamanten 13.083 Industriesand 12.300 Platin-Metalle 11.938 Kali 11.386 Zink 9.812 Nickel 9.198 Steinsalz 9.166 Kaolin 6.869 Bor Minerale 6.345 Phosphat 5.759 Chromit 4.587 Silber 4.487 Bauxit 4.299 Titan 4.287 Schwefel 3.173 Gips / Anhydrit 2.942 Zinn 2.476 Kobalt 2.411 Magnesium 2.078 Uran 1.640 Molybdän 1.627 Torf 1.584 Asbest 1.434 Magnesit 1.363 Feldspat 1.340 Talk / Pyrophyllit 1.309 Flußspat 1.028 Blei 1.020 Diatomit 1.016 Bentonit 983 Niob + Tantal 775 Vanadium 682 Zirkonium 586 Mangan 575 Graphit 557 Wolfram 443 Baryt 422 Glimmer 240 Antimon 217 Disthen-Gruppe 132 Weltproduktion mineralischer Rohstoffe nach Wert (in Mio. DM) Edelmetalle und -steine Energierohstoffe Industrieminerale Metalle Quelle: BGR, Referat B 1.21 „Mineralische Rohstoffe“ Lehrerfortbildung - Markdorf,

4 Marine Rohstoffe etwa 70 % der Erde sind von Wasser bedeckt
wenn Prognosen Engpässe vorhersagen, kommen die marinen Rohstoffe ins Visier (Ölkrisen, „Club of Rome“) Interesse erlahmt, sofern sich Vorhersagen als irreal erweisen Langfristig gewinnen diese Reserven an Bedeutung Das Interesse an marinen Rohstoffen ist nicht dauerhaft…. Lehrerfortbildung - Markdorf,

5 Wir unterscheiden nicht-erneuerbare Rohstoffe
Rohstoffe auf/im Lockergestein Rohstoffe im Festgestein des tieferen Untergrundes Schelfgebiete Tiefsee Grundbegriffe erläutern Lehrerfortbildung - Markdorf,

6 Festland und Ozeane Aus: Forschungsverbund Tiefsee-Umweltschutz (1993): TUSCH – Forschung für den vorsorgenden Tiefsee-Umweltschutz. – Broschüre, 21 S. Lehrerfortbildung - Markdorf,

7 Schematische Darstellung der Bildungsräume mineralischer
Rohstoffe sowie von KW im marinen Bereich Aus: Beiersdorf, H. & von Stackelberg, U. (1993): Rohstoffquellen der Zukunft: Der Meeresboden. – METALL 47/11, Mineralische Rohstoffe, denen längerfristig eine große wirtschaftliche Bedeutung zugemessen werden kann, sind Manganknollen, Kobaltkrusten, Massivsulfide, Erzschlämme und Phosphoritknollen der Tiefsee sowie Schwermineralsande, Sand und Kies in den Schelfgebieten. Auch Erdöl und Erdgas werden weiterhin große Bedeutung haben. Lehrerfortbildung - Markdorf,

8 Verbreitung der wichtigsten mineralischen Rohstoffe im marinen Bereich
Ag Silber, Au Gold, Cu Kupfer, Pt Platin, Zn Zink, ar Aragonit, Ca Muschellschill, Korallenkalk, Co Kobaltkrusten, cr Chromit, di Diamanten, ks Zinnstein, mt Magnetit, mz Monazit, P Phosphorit, ru Rutil, zr Zirkon Aus: Beiersdorf, H. & von Stackelberg, U. (1993): Rohstoffquellen der Zukunft: Der Meeresboden. – METALL 47/11, Lehrerfortbildung - Markdorf,

9 S c h w e r m i n e r a l s a n d e • Anreicherungen nutzbarer Schwerminerale = Seifen Mechanische/chemische Zerkleinerung durch Brandung • Sortierung nach spez. Dichte „Natürliche Aufbereitungsanlage“ Entstehung im strandnahen Flachwasserbereich  daher entlang heutiger Küsten + infolge Meeresspiegelschwankungen auch „ertrunkene Seifen“ im tieferen Wasser Seife aus dem Mittelhochdeutschen: Sife = Erzwäsche Seifen häufig in Flüssen oder an Küsten (Flussseifen – Strandseifen), seltener auch Dünenseifen (Windtransport) Lehrerfortbildung - Markdorf,

10 S c h w e r m i n e r a l s a n d e Abb. aus: Kudrass, H.R. (1989): Heavy-Mineral Potential of Shelf Areas: A Review. – 21st Annual Offshore Technology Conference,Houston, Texas, May 1-4, 1989, paper OTC 6021, Das Indonesische Modell ist typisch für schwere Schwerminerale. Es wurde insbesondere für die Zinnseifen auf dem Sundasschelf entwickelt. Das Australische Modell beschreibt hoch-energetische Bedingungen, bei denen insbesondere Schwerminerale angereichert sind, Schwerstminerale höchstens, sofern sie feinkörnig sind. Das Zambesi Modell (Mosambik) weist zwei Lagerstätten auf: An der „fossilen“ Küstenlinie befindet sich eine wieder aufgearbeitete – weniger konzentrierte - ehemalige Strandseife, An der rezenten Küstenlinie eine – höher konzentrierte – heutige Anreicherung von Schwermineralien Lehrerfortbildung - Markdorf,

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S c h w e r m i n e r a l s a n d e Welche Mineralien ? Wertstoffe Ilmenit FeTiO3 Titan, Titandioxid Rutil TiO2 Titan, Titandioxid Magnetit Fe (FeO2)2 Eisen Zirkon ZrSiO4 Zirkon Monazit (Ce, La, Y, Th) PO4 Seltene Erden Diamant C Gold Platinmetalle Zinnstein (Kassiterit) SnO2 Zinn Wir unterscheiden Schwerminerale (Dichte 2,89 – 6,8 g/cm3) von schweren Schwermineralen (Dichte > 6,8 g/cm3 = Zinnstein (Cassiterit), Gold, Platinmetalle) 2,89 wg. Bromoform als Trennflüssigkeit Heutige marine Zinnsteingewinnung in Südostasien (Indonesien, Malaysia, Thailand) etwa 10 % der Weltproduktion; seit mind dieser Bergbau in Südostasien Vor Namibia u. Süfafrika Diamanten-Abbau – keine Detailinformationen GRUNDSÄTZLICH: Wegen der niedrigen Rohstoffpreise und mangelnder Nachfrage verscheiben – mit Ausnahme von Diamanten und Zinnstein – die Schwermineralgewinnung aus Schelfgebieten weit in die Zukunft. Lehrerfortbildung - Markdorf,

12 B a u s t o f f e Wertstoffe Sand Kies Muschelschill
Vor England heutzutage Abbau von Baustoffen, etwa 10 % Lehrerfortbildung - Markdorf,

13 P h o s p h o r i t e Wertstoff P2O5 - 15-25 %
Jährlich werden weltweit etwa 100 Mt Phosphorit abgebaut und zu Phosphatdünger mit 8-21 % Phosphor für die Landwirtschaft verarbeitet. Meistens ist der Frankolith – ein Karbonatfluorapatit – das Hauptmineral. Die Entstehung geschieht durch Austausch von P2O5 für CaCO3 in Karbonatknollen Große Vorräte in Marokko (onshore) können noch für weitere 200 Jahre den Weltbedarf decken. Daher sind marine Lagerstätten allenfalls von lokaler Bedeutung (z.B. wg. langer Transportwege). Dies könnte irgendwann für Neuseeland gelten: In 400 m Wassertiefe liegen vor der Südinsel Phosphoritfelder auf dem Chatham-Rücken (66 kg/m2) Ähnliche Förderverfahren wie bei den Manganknollen. Lehrerfortbildung - Markdorf,

14 K o b a l t k r u s t e n Wertstoffe Co - 2,0 % Ni - 0,3-0,5 %
Mn % Kobaltkrusten = Kobaltreiche Manganoxid- oder Manganoxihydratkrusten. Sie sind genetisch mit den Manganknollen verwandt. Häufig in den Gipfelregionen untermeerischer Kuppen und Plateaus oberhalb m Wassertiefe. Kobaltkrusten auf Untergrund verwachsen, daher schwer abzubauen. Bis zu 65 kg Erzkrusten pro m2. Über Verbreitung bisher nicht viel bekannt. Gelegentlich bis zu 1 g Platin pro t Gestein. Lehrerfortbildung - Markdorf,

15 E r z s c h l ä m m e Wertstoffe Zn - 0,2 -10 % Cu - 0,2-2 %
Ag ppm In beckenartigen Vertiefungen des Roten Meeres treten metallhaltige Lösungen mit anomal hohen T und Salzgehalten auf. Unter den heißen Laugen sind die Becken mit metallhaltigen Erzschlämmen gefüllt. Cu, Zn und Ag sind die interessantesten Komponenten. Ursache ist das Auseinanderdriften von Afrika und der Arabischen Halbinsel. Durch Zirkulation von Meerwasser, das u. a. die Metalle aufnimmt kommt es bei Wiedereintritt in die Sedimente oberhalb der Basalte zu Ausfällungen. Übrig bleibt das überlagernde hypersaline Wasser. Lehrerfortbildung - Markdorf,

16 M a s s i v s u l f i d e Wertstoffe Zn - 0,2-30 % Cu - 0,2-15 %
Ag ppm Au ppm Abb. aus: Devey, C.W. (2002): Feuer aus den Tiefen der Erde, Vulkane: Zerstöre und Lebensspender. – In: G. Wefer [Hrsg], Expedition Erde, Beiträge zum Jahr der Geowissenschaften, S ; Bremen. „Hydrothermale Zirkulation“ findet überall dort statt, wo unter Meeresbedeckung die Erdkruste aufreißt und magmatische Aktivität stattfindet (s. Erzschlämme) – insbesondere in den Kammregionen der fast km langen Mittelozeanischen Rücken. Massivsulfide entstehen aus sog. „Schwarzen Rauchern“. Diese können vollständig aus Kupferkies, Zinkblende, Pyrit oder anderen Mineralien bestehen. Meist sind Erze polymetallisch. Größe und Verbreitung der Vorkommen weitgehend unbekannt. Im Lau-Becken – zwischen Fidschi und Tonga – wurden Raucher mit 30 ppm Gold gefunden (im „Back-Arc-Bereich“). Lehrerfortbildung - Markdorf,

17 M a s s i v s u l f i d e Kleine Abb. aus: Herzig, P.M. (2002): Erzfabriken in der Tiefsee. Heiße Quellen am Meeresboden. – In: G. Wefer [Hrsg], Expedition Erde, Beiträge zum Jahr der Geowissenschaften, S ; Bremen. Lehrerfortbildung - Markdorf,

18 M a n g a n k n o l l e n Wertstoffe Ni - 1,3 % Cu - 1,4 % Co - 0,2 %
Mn % Hinweis auf Teil 2 des Vortrages Lehrerfortbildung - Markdorf,

19 K o h l e n w a s s e r s t o f f e konventionelles Erdgas
konventionelles Erdöl konventionelles Erdgas nicht-konventionelles Erdgas = Gashydrate Hinweis auf Teil 3 des Vortrages Lehrerfortbildung - Markdorf,