Grundbegriffe

Dr. Z. Berner
Entstehungsprozesse
mineralischer Rohstoffe
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
VL2: Geschichtliches
Geschichtliches - Grundbegriffe
Dr. Z. Berner
Die Anfänge…
The road of Ta-manti
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
The road that
leads to the sea
The houses of
the gold-working
settlement
Another road that
leads to the sea
The hill of Amas
The shrine of Amun
of the Pure Mountain
The mountains in which gold is washed
They are in this red color
The road of Tent-p-mer
Mountains of silver and gold
Mountains of gold
Quelle: http://www.eeescience.utoledo.edu/faculty/harrell/egypt/Turin%20Papyrus/Harrell_Papyrus_Map_text.htm
VL2: Geschichtliches
• Der Turiner Papyrus zeigt die
Lageskizze eines ägyptischen
Bergbaureviers um 1160 vor Chr.
• Legende: „Die Berge, in denen Gold
gewaschen wird. Sie sind in dieser roten
Farbe.“ Gilt als die älteste erhaltene
geologische (und lagerstättenkundliche) Karte der Welt.
Bekhen -Stein
Dr. Z. Berner
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
1Es hat das Silber seine Gänge und das Gold seinen Ort, wo man es läutert.
2 Eisen bringt man aus der Erde, und aus dem Gestein schmilzt man Kupfer.
3 Man macht der Finsternis ein Ende, und bis ins Letzte erforscht man das
Gestein, das im Dunkel tief verborgen liegt. 4 Man bricht einen Schacht fern
von da, wo man wohnt; vergessen, ohne Halt für den Fuß, hängen und
schweben sie, fern von den Menschen. 5 Man zerwühlt wie Feuer unten die
Erde, auf der doch oben das Brot wächst. 6 Man findet Saphir in ihrem
Gestein, und es birgt Goldstaub….. 9 Auch legt man die Hand an die Felsen
und gräbt die Berge von Grund aus um. 10 Man bricht Stollen durch die
Felsen, und alles, was kostbar ist, sieht das Auge. 11 Man wehrt dem
Tröpfeln des Wassers und bringt, was verborgen ist, ans Licht. 12 Wo will
man aber die Weisheit finden? Und wo ist die Stätte der Einsicht?
Hiob 28: 1-6; 9-12
VL2: Geschichtliches
Dr. Z. Berner
Antike
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
• Naive Vorstellungen über die Gesteine, Erze und
Minerale bei Heraklit (5. Jh. v.u.Z.), Aristoteles (5.
Jh. v.u.Z.)
• Urstoffe:
- Wasser (Thales von Milet, 624-546 v.u.Z.)
- Luft (Anaximenes, 585-525 v.u.Z.)
- Feuer (Heraklit, 540-475 v.u.Z.)
• Empedokles (494 – 434 v. u. Z.) VierElemente-Lehre: alles Sein besteht aus den vier
Grundelementen Feuer, Wasser, Luft und Erde.
VL2: Geschichtliches
• Platon (ca. 428-347 v.u.Z.) ordnete den vier Elementen
sowie dem Äther je einen regelmäßigen Körper zu, und
• Aristoteles (384-322 v.u.Z.) versah sie mit Attributen
(warm-kalt; feucht-trocken)
Äther = den anderen vier Elementen zugrunde liegende
Quintessenz (erst viel später Licht tragendes Medium)
Pneuma = das Aktive in den Elementen; Mischung des
Feuers und der Luft
• Zenon (ca. 340 – 270 v.u.Z.) Feuer als Grundlage der Erde
Dr. Z. Berner
Römisch-antiker Kupferstollen
"Emilianusstollen" in St. Barbara
Wallerfangen
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
INCEPTA OFFI(=)
CINA (A)EMILIANI
NONIS MART(IIS)
(Bergwerk des Aemilianus)
Quelle: http://www.uu-neu.de/galerie/emilianus.htm
VL2: Geschichtliches
Bergbau im Römischen Reich
aus: Gerd Weisgerber "Römischer Erzbergbau in Deutschland"
Dr. Z. Berner
Antike
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
• Plinius der Ältere (23 –79)
• „Naturalis Historia“: Zusammenfassung
über die Verwendung von Metallen und
Gesteinen
Erstickt beim Ausbruch des
Vesuvs um 79 AD plinianische (explosive)
Eruptionen
Enthält 37 Bücher, fünf über Mineralreich:
VL2: Geschichtliches
- Beschaffenheit der Metalle, u.a. Goldminen der Zeit, wie
man Gold finden kann
- kupferhaltige, eisenhaltige, bleihaltige Metalle
- Malerei, Plastik, Töpferkunst, Verschiedenheit der Erden
- Beschaffenheit der Steine
- Edelsteine
http://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Pliny_the_Elder/frontispiece.html
Dr. Z. Berner
Mittelalter - Scholastiker
Arabisch-muslimischer Kulturraum
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
• Ibn Sina (Avicenna): „Kanon der Heilkunde“ 1023;
- Klassifizierung des Mineralreiches (Salze, Schwefel, Metalle, Steine)
• Al Biruni: „Sammlung von Mitteilungen über die Kenntnis der Edelmetalle“ 1048
Abendland
• Alchimisten Metalle: durch
konzentrierte Strahlung der Planeten
auf das Zentrum der Erde
VL2: Geschichtliches
• Albertus Magnus (1200-1280) Erzadern: vergleicht mit einem
Destillations-Vorgang (die Hitze des
Erdinneren treibt die feuchten
Ausdünstungen in die Poren und
Risse der Erdkruste, wo sie abgekühlt
und ausgeschieden werden, ähnlich
wie im Hals einer Retorte)
http://nibiryukov.narod.ru/nb_pinacoteca/nbe_pinacoteca_philosophers_a.htm
Dr. Z. Berner
Renaissance
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
• Paracelsus (1493 - 1541): Minerale wachsen
in der Erde als „Samen“, bis sie sich schließlich
in „reife“ Metalle verwandeln…
• Ulrich Rülein von Calw (1465-1523): „Eyn
wohlgeordnet und nützlich büchlein, wie man
bergwerk suchen und finden soll“ (1505), die
erste wissenschaftliche Abhandlung über
Bergbau in Deutschland
• Georgius Agricola (Georg
Pawer bzw. Bauer: 1494-1555)
„Vater der Mineralogie“
VL2: Geschichtliches
- Bermannus, sive de re metallica (1530)
- De ortu et causis subterraneorum (1544)
- De natura eorum, quae effluunt ex terra (1545)
- De veteribus et novis metallis (1546)
- De re metallica libri XII (1556)
René Descartes (1596 – 1650): Abscheidung der Erzminerale aus einer sich
abkühlenden Gesteinsschmelze
Robert Boyle (1627- 1692): neue Definition für Element (1661): ein Reinstoff, der
mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegt werden kann
Dr. Z. Berner
Aufklärung - jüngere Neuzeit
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
VL2: Geschichtliches
A. G. Werner
(1749 – 1817)
Neptunist:
„Neue Theorie von der
Entstehung der Gänge“
aus wässerigen Lösungen
James Hutton
(1726 – 1797)
Plutonist:
„Theory of the Earth“
Schmelzen
Kieselig
Schwefelig Erze
M. V. Lomonosov (1711- 1765): Erzgänge zeitlich unterschiedlich
geöffnete Spalten
Dr. Z. Berner
Entdeckung neuer Elemente /Metalle
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
VL2: Geschichtliches
Cobalt
Nickel
Magnesium
Stickstoff
Sauerstoff
Chlor
Mangan
Molybdän
Tellur
Wolfram
Zirconium
Uran
Strontium
Titan
Yttrium
Beryllium
Chrom
Vanadium
Niob
Tantal
Rhodium
Palladium
Cer
Osmium
Iridium
Natrium
Kalium
Bor
Calcium
Barium
Iod
Lithium
Selen
Cadmium
Silicium
Aluminium
1735
1751
1755
1772
1774
1774
1774
1778
1782
1783
1789
1789
1790
1791
1794
1797
1797
1801
1801
1802
1803
1803
1803
1803
1803
1807
1807
1808
1808
1808
1811
1817
1817
1817
1824
1825
Brandt (S)
Cronstedt (S)
Black (Sch)
Rutherford (Sch)
Priestley u. Scheele (GB u. S)
Scheele (S)
Gahn (S)
Scheele (S)
v. Reichenstein (H)
Gebrüder de Elhuyar (E)
Klaproth (D)
Klaproth (D)
Crawford (Sch)
Gregor u. Klaproth (GB)
Gadolin (SF)
Vauquelin (F)
Vauquelin (F)
del Rio (Mx)
Hatchet (GB)
Ekeberg (S)
Wollaston (GB)
Wollaston (GB)
v. Hisinger u. Berzelius (D. u. S)
Tenant (GB)
Tenant und andere (GB u. F)
Davy (GB)
Davy (GB)
Davy u. Gay-Lussac (GB u. F)
Davy (GB)
Davy (GB)
Courtois (F)
Arfvedson (S)
Berzelius (S)
Stromeyer u. Hermann (D)
Berzelius (S)
Oersted (DE)
Brom
Thorium
Lanthan
Erbium
Terbium
Ruthenium
Cäsium
Rubidium
Thallium
Indium
Gallium
Holmium
Ytterbium
Scandium
Samarium
Thulium
Gadolinium
Fluor
Germanium
Dysprosium
Argon
Helium
Praseodym
Neodym
Neon
Krypton
Xenon
Polonium
Radium
Actinium
Radon
Europium
Lutetium
1826
1829
1839
1842
1843
1844
1860
1861
1861
1863
1875
1878
1878
1879
1879
1879
1880
1886
1886
1886
1894
1895
1895
1895
1898
1898
1898
1898
1898
1899
1900
1901
1907
Balard (F)
Berzelius (S)
Mosander (S)
Mosander (S)
Mosander (RU)
Claus (RU)
Kirchhoff u. Bunsen (D)
Bunsen u. Kirchhoff (D)
Crookes (GB)
Reich u. Richter (D)
Lecoq de Boiskaudran (F)
Soret (CH)
de Marignac (CH)
Nilson (S)
Lecoq de Boisbaudran (F)
Cleve (S)
de Marignac (CH)
Moissan (F)
Winkler (D)
Lecoq de Boisbaudran (F)
Ramsay u. Rayleigh (Sch)
Ramsay u. Cleve (Sch u. S)
v. Welsbach (A)
v. Welsbach (A)
Ramsay u. Travers (GB)
Ramsay u. Travers (GB)
Ramsay u. Travers (GB)
Marie u. Pierre Curie (F)
Marie u. Pierre Curie (F)
Debierne (F)
Dorn (D)
Demaçay (Frankreich)
Urbain (F)
Dr. Z. Berner
19. Jh.
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
• D.I. Mendelejef (1834-1907) und J.L. Meyer (1830-1895): das Periodensystem
der Elemente (1868)
• Ch.F. Schönbein (1799-1868): Geochemie
„die Untersuchung der chemischen Aspekte
des geologischen Regimes der Erde“ (1838)
• Élie de Beaumont (1798-1874): relative
Häufigkeit von Elementen und ihr chemisches
Verhalten in Beziehung zu ihrer Umgebung
(chemische Affinität) (1846)
• F.A. Breithaupt (1791-1873): Paragenese Beziehungen zwischen den Elementen in
Erzmineralen (1849)
VL2: Geschichtliches
• K.G. Bischof (1792-1870): Kreisprozesse in
der unbelebten Natur, begriff so die Erde als
ein dynamisches System
• F.W. Clarke (1847-1931): "The Data of Geochemistry" (1908): mittlerer Massenanteil
eines chemischen Elements an der Zusammensetzung der Erdkruste bis in einer
Tiefe von 15 Kilometern (Clarke-Werte).
Dr. Z. Berner
1. Hälfte XX. Jh.
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
• Amerikanische Schule
- Erzbildung und –anreicherung aus der Analyse der geologischen
Strukturen
Bateman, Emmons, Lindgren, etc.
• Deutsche Schule
- Schwerpunkt auf das Studium der Mineralkomponenten und -paragenesen
- Strukturelle Lagerstättenverhältnisse zweitrangig
Goldschmidt, Niggli, Petraschek, Ramdohr, Schneiderhöhn, Vogt
• Französische Schule
- Regionale Analyse der Metallhöffigkeit („metallogenetische Provinzen“)
De Launay, Elie de Beaumont, Routhier, Raguin, etc.
VL2: Geschichtliches
• Russisch/ sowjetische Schule:
- Vernadskij, Fersman, Eliseev, Korjinski (Metasomatose), Smirnov
(Zonalität) etc.
Dr. Z. Berner
2. Hälfte XX. Jh.
• Plattentektonik
- Kontinentaldrift: A. Wegener, 1915
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
- Le Pichon, 1968; W.J. Morgan, 1968, etc.
- Entstehung der Lagerstätten in plattentektonischem Umfeld
(Mitchell and Garson, 1981; Hutchinson, 1983; Sawkins, 1990, etc.)
VL2: Geschichtliches
• Neue Untersuchungsmethoden:
- analytische Methoden (XRD, XRF, OES, Massenspektrometrie, Mikrosonde, etc.)
- Isotopengeochemie; Geochronologie
- Spurenelementgeochemie
- Fluideinschlüsse-Untersuchungen
- Ozeanforschung (Tiefsee-Tauchgänge)
Dr. Z. Berner
Lagerstättenforschung
Geologie
Mineralogie
Petrologie
Geochemie
Geophysik
Vermessungswesen
Fotogeologie
Datenverarbeitung
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
Lagerstättenforschung
1. Erforschung der Anreicherungsprozesse, die zur
Bildung von Lagerstätten führen (Metalogenese)
3. Prospektion und Exploration
(Suche dieser Vorkommen)
4. Untersuchung und Bewertung der Vorkommen
VL2: Geschichtliches
Abbautechnik
Aufbereitung
Hüttenkunde
Werkstoffkunde
z.B.
Tiefbau
Tagebau
Bohren
Sprengen
Standsicherheit
z.B.
Brechen u. Mahlen
Flotation
Magnetscheidung
Schweretrennung
Säurelaugung
„Bacterial leaching“
z.B.
Schmelzverfahren
Elektrolyse
Legierungsbildung
Entwicklung neuer
Werkstoffe
Bergwirtschaft
Infrastrukturwesen
z.B.
z.B.
Weltwirtschaft
Siedlungsbau
Volkswirtschaft
Transportwege
Betriebswirtschaft
Arbeitsmarkt
Betriebsplanung
Umweltschutz
Bedarfsentwicklung
(der metallerzeugenden
und -verarbeitenden Industrie)
Dr. Z. Berner
Grundbegriffe
Erzlagerstätten sind räumlich begrenzte Körper mit wechselnder
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
mineralogischen Zusammensetzung, in denen bestimmte chemische
Elemente durch natürliche, lagerstättenbildende Prozesse im Vergleich zu
den Durchschnittswerten der oberen Erdkruste um ein Vielfaches
gegenüber ihrer normalen Häufigkeit in der Kruste derart angereichert
werden, dass sie mit wirtschaftlichem Nutzen gewinnbar wären.
Beurteilungsfaktoren:
- Metallkonzentration
- Mineralogische Zusammensetzung
natürliche Faktoren
- Beimengungen, positiv oder negativ
- Korngröße, bzw. Gewinnungsgrad
- Lagerstättenform und -größe
VL2: Geschichtliches
- Erschließungs-, Aufbereitungs- und Abbaukosten
- Metallpreise
ökonomische Faktoren
Dr. Z. Berner
Grundbegriffe
Erzminerale: Minerale, aus denen ein Metall gewonnen werden kann
Erze: ist ein mehr oder weniger mit Gangart verwachsenes, metallisches
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
Mineral oder Mineralgemenge, das mit Gewinn abgebaut bzw. gewinnbringend
weiterverarbeitet werden kann. Es kann in Form von Erzkörpern, Erztaschen,
Erzgängen, feinverteilten Vererzungen auftreten.
Industrieminerale: werden insgesamt als Rohstoff verwendet (z.B. Baryt,
Talk, Graphit)
mineralische Rohstoffe: Erzminerale und Industrieminerale
Erzkörper: ein gut definierter Körper, der ausreichend abbauwürdiges
Erzmaterial besitzt mit unterschiedlichen Formen (z.B. massiv, fein verteilt, Gang,
beschrieben durch Streichen, Einfallen, Achse, Eintauchen, Gefälle/Einschieben)
Salband: Grenzschichtbereich des Erzganges zum Nebengestein
VL2: Geschichtliches
Protoerz: Minerale oder Gesteine mit primär unwirtschaftlichen
Metallkonzentrationen (taubes Gestein) genannt, aus denen durch spätere
natürliche Prozesse ein Erz mit wirtschaftlichen Metallgehalten hervorgeht
Dr. Z. Berner
Grundbegriffe
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
Gangart: unerwünschte Minerale oder Gesteine, die mit dem Erz verwachsen
sind. Die Aufbereitung der Gangart oder des Roherzes führt zu Erzkonzentraten
und Rückständen.
Rückstände (tailings): durch Aufbereitung abgetrennte Gangart
Abraum: nicht oder nur wenig vererztes Gestein
cut-off: untere Bauwürdigkeitsgrenze, Mindest(metall)gehalt (preisabhängig)
Aufbereitung (ore dressing): verschiedene Verfahren zur Trennung
von Erz und Gangart
Verhüttung (smelting): bezeichnet das kommerziell betriebene
VL2: Geschichtliches
Ausschmelzen von Metallen aus Erzen
Ausbringen (recovery): Prozent-Angabe über die durch Aufbereitung
aus einem Erz gewonnene Metallmenge
Dr. Z. Berner
Grundbegriffe
Bergmännische
Fachausdrücke
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
Verlassener
Tagebau/
offene Grube
(incline =
Bremsberg)
geneigter
Schacht
Seigerschacht
Stollenmund
Stollensohle
Halde
Abgebautes
Erz
Bergefüllung
Förderstrecke
Erzbunker
Erweiterungsaufbruch
Schachtpfeiler
Laderampe
Teilsohle
Arbeitsstoß
VL2: Geschichtliches
gebrochenes Erz
Hauptfördersohle
Schachtsumpf
Blindschacht
ungebrochenes Erz
Aufbruch
unabgebautes Erz
Dr. Z. Berner
Grundbegriffe
Bergmännische Fachausdrücke
Entstehungsprozesse mineralischer Rohstoffe
Förderturm
Förderschacht
Seigerschacht
Aufzug
Raum
Pfeiler
Sohle
Obersohle
Rinne/
Schüttrolle
Querschlag
Skip/ Kübel
Erzrollloch
Fahrort
Strecke
Paneel
Ebensohle
Förderhängebank
VL2: Geschichtliches
Schachtsumpf
Blindschacht
Angriffsfront/
Streb