Metallische Rohstoffe

Teil 2
Metallische Rohstoffe
Christoph Heinrich & Thomas Driesner
Rohstoffe der Erde
BSc Kurs D-ERDW
ETH Zürich 2010
10/27/10
ETH Folienlayout
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PPT-Bilder
zur Illlustration, nicht
auswendiglernen, nicht ausdrucken
Wieviel Kupfer braucht
die Schweiz pro Jahr?
Kupferverbrauch CH
~ 75ʼ000 t / Jahr
plus
~ 40ʼ000t rezyklierter
10/27/10
ETH Folienlayout
© Ch. Heinrich, ETH Zürich
Schrott
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http://www.bafu.admin.ch/php/modules/shop/files/pdf/phpVlRqmh.pdf
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© Ch. Heinrich, ETH Zürich
Erz mit
~ 1% Kupfer
Wieviel Erz muss pro Jahr (im Ausland!) abgebaut werden,
um den Bedarf der Schweiz zu decken ?
Etwa 7 Millionen Tonnen Erz mit 1% Kupfer
© Ch. Heinrich, ETH Zürich
Gewöhnliche Gesteine (z. B. Mergel unter Zürich) enthalten ~ 0.003 % Cu
—> man müsste jährlich eine ~14m dicke Schicht vom gesamten
Stadtgebiet Zürichs abtragen, um den schweizerischen Kupferbedarf zu
decken
So nicht — dank geologischer Anreicherung der Spurenmetalle!
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'Kupfererz-Verbrauch' der Schweiz
Unterschied ?
~
1% Metall + 99% 'Rucksack'
Zementverbrauch
100% nutzbar
Zementbruch
Villigen
Christoph Heinrich & Thomas Driesner
Teil 2 — Metallische Erzlagerstätten
2.1 Einführung
Ziel
Uebungen:
Lupe, Kratzer, Magnet, HCl
Mini-Prüfungen: 3.11 und 24.11
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Geologische Untersuchung macht Resourcen zu Reserven
‘Reserven’ nicht eine feste Quantität, reflektieren Stand geologischer
Exploration und technischer Nutzbarkeit
Wirtschaftlichkeitsgrad
Reserven
470 . 106 t Cu
Heute wirtschaftlich
Heute bekannt
Resourcen
3.7 . 109 t Cu
Heutige
Technik
Resource Base
1.5 . 1015 t Cu
Abnehmender geologischer Bekanntheitsgrad
Daten von Tilton & Lagos (2007, nach USGS)
Aehnliche Schätzung nach anderem Ansatz: Wilkinson and Kesler (2007)
Data from Tilton & Lagos (2007, after Edelstein, USGS)
Mt
Cu
Quantitative Fehleinschätzung im Club-of-Rome Modell ‘Grenzen des Wachstums’:
Zur Diskussion s. S. Kesler (1994), Mineral Resources, Economics and the Environment
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2.2
Wirtschaftlichkeit von Erzen =
Chemische Anreicherung
+
Mineralogie
Schlussfolgerung
"nichterneuerbare" metallische Rohstoffe nicht eine
Frage der Erhältlichkeit…
….sondern eine Frage von
Landnutzung
Umweltbelastung
Extraktionsaufwand:
Energie
Etwa 3% der von der Menscheit umgesetzten Energie
verwenden wir zum Zerkleinern und Mahlen von Gesteinen
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Landnutzung, im Vergleich:
USA Landverbrauch, Vergleich km2
Rohstoffgewinnung
Flugplätze
Autobahnen
Nationalparks
3700 = 0.2 % der Landfläche
2500
13500
100000
Wertschöpfung Vergleich
1 km2 x 10J. Cu-Mine
~ 1 Mrd US$
1 km2 x 10J. Getreideanbau ~ 1 Mio US$
Energieaufwand = f (Konzentration, Mineralogie)
Typische Konzentrationen, Anreicherungsfaktoren, Mineralgruppen: s. Skript
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1. Wirtschaftlichkeit von Erzen =
Chemische Anreicherung
+
Mineralogie
2.3 Erzmineralien und Gangarten
—>
• Uebung in Gruppen ~ 9:25 – 10:00
• Mineralien: Vitrine im NO-D1
Proben-Schublade unter Vitrinenkorpus
BITTE ORDNUNG HALTEN, SCHUBLADEN VERSORGEN!
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2.4
Einige geologische Begriffe
Glossar im Skript: Begriffe zur prägnanten
Proben-Beschreibung in den nachfolgenden
Uebungen
Schichtförmig (Stratiform)
Chromitschichten in
Dunit
(Zypern)
Syngenetisch: Metallanreicherung gleichzeitig mit Bildung
des Umgebungsgestein
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Schichtförmig (Stratiform)
Gradiert
sedimentierte
Zinkblende
(Bleiberg)
1 cm
Syngenetisch: Metallanreicherung gleichzeitig mit
Bildung des Gesteins
Schichtförmig
(Stratiform)
Sedimentärer Pyrit +
Kupferkies + Bleiglanz
über
Erosionsdiskordanz
(Kuroko, Japan:
Vulkanogen-exhalative
Cu-Zn-Pb Lagerstätte)
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Schichtgebunden (Stratabound)
Entlang einer
Kalkschicht
durch reaktive
Lösungen
gebildete
Brekzie mit
Zinkblende +
Bleiglanz als
Matrix
Pb-Zn-Erz vom
Misssissippi
Valley Typ
(Canning
Basin, AUS)
1m
Epigenetisch: Metallanreicherung nach der Bildung und
Verfestigung des Nebengesteins
Schichtgebunden (Stratabound)
Entlang einer
Kalkschicht
durch reaktive
Lösungen
gebildete
Brekzie mit
Zinkblende +
Bleiglanz als
Matrix
Pb-Zn-Erz vom
Misssissippi
Valley Typ
(Canning
Basin, AUS)
1 cm
Epigenetisch: Metallanreicherung nach der Bildung und
Verfestigung des Nebengesteins
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Ader (engl. 'vein') mit Alterations-Halo
Spaltenfüllung:
Mineralien
durch grosses
Volumen
durchfliessender
wässriger
Lösungen
ausgefällt.
Fluid
Ungleichgewic
ht mit Gestein:
Alteration
Mesothermale
Gold-QuarzAder,
Australien
2 cm
Au
Qtz
Gabbro
= Nebengestein
Py
Mus
Alb
Dol
<—> Magmatischer Gang ('dyke'): Gesteinsvolumen ~ Magmavolumen
<—> magmatischer
Gang , z. B. Sheeted
dykes in Ophiolith
(Zypern)
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Alterations-Halo km-Skala Bajo de la Alumbrera (Argentinien):
Serizitische Alteration (weiss) um porphyrisches Cu-Au-Erz (braun)
Alterations-Halo km-Skala Bajo de la Alumbrera (Argentinien):
Serizitische Alteration (weiss) um porphyrisches Cu-Au-Erz (braun)
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Ader 'Stockwerk'
(ʻStückwerkʼ)
= Netzwerk von Adern
ohne Rotation oder
Transport der
Gesteinsbruchstücke
Fluid-Zugangskanäle
zu paläozoischem
'Black Smoker'
(Spanien)
2 cm
Ader-Stockwerk
Kupferporphyr-Erz (R. Poieni, Rumänien)
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Hydrothermale Brekzie
Gesteinsbruchstücke
rotiert...transportiert
G
Rosia Montana
Goldlagerstätte
In Rumänien
Komponenten
(Dazit, Gneis,
Sedimente)
Bx
B
Matrix
(hydrothermal
ausgefällter
Bleiglanz, Quarz,
Gold)
Epi oder Syn?
Q
D
2 cm
Brekzienschlot
(breccia pipe)
Dyke
Cpy - Bx
1 cm
Alteration
200 m
Cu-Lagerstätte Messina (Südafrika)
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Paragenetische Abfolge
= Ausscheidungsreihenfolge
Zeit
Ader 1: Pyrit I—> Zinkblende —> Pyrit II —> Quarz
Ader 2: Quarz —> Gold
1 cm
<—> 'Mineralparagenese' (dt.) = 'mineral assemblage' (engl.)
Zusammenfassung: Essentielle Begriffe
v.a. für hydrothermale Erzlagerstätten
Schichtförmig <—> Schichtgebunden
syngenetisch <—> epigenetisch
Ader (vein) <—> Gang (dyke)
Ader . . Stockwork . . hydrothermale Brekzie
Alteration, Alterationshalo ~ metasomatische
Nebengesteins - Veränderung
Paragenetische Abfolge
= Ausscheidungsreihenfolge
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