Moderne Schatzsuche

Eleganter geht dieses erste Herantasten an die begehrten Metalle aus der Luft, sei es von einem Hubschrauber oder einer Drohne aus. Zum Einsatz kommt dabei eine spezielle Kamera, die in einem breiten Spektralbereich Bilder aufnimmt. Minerale haben ein unterschiedliches Reflexions- und Absorptionsverhalten, sodass man aus dem Bild auf die Gesteinsarten schließen kann. Dieses Verfahren der Multispektralanalyse ist vergleichsweise preiswert, dringt allerdings nur wenige Meter in den Untergrund, wenn überhaupt. Schon dichte Vegetation oder Schneefelder stören erheblich.

Ein Blick tief in die Erde

Hier kommen geophysikalische Methoden ins Spiel, die Anomalien im Untergrund bis in große Tiefe aufspüren. Immer öfter nutzen Unternehmen bei der Suche nach Metallen die Seismik, die Paradedisziplin der Geophysiker. In jahrzehntelangem Studium von Erdbeben haben sie das Fachgebiet perfektioniert. Jede Erschütterung erzeugt Wellen, die manchmal durch die gesamte Erde laufen und an Schichtgrenzen reflektiert oder gebrochen werden. Mit einer Vielzahl von Seismometern, die selbst schwache Schwingungen registrieren, lässt sich so die Struktur im Untergrund erkennen.

Bergbauunternehmen können selbstverständlich nicht auf Erdbeben warten. Sie erzeugen die Schwingungen kurzerhand selbst. Mit schweren Fahrzeugen fahren sie, oft im Pulk, einzelne Linien ab. Die Laster halten immer wieder an und bringen den Untergrund mit Vibratoren zum Schwingen. Auf freiem Gelände tut es auch die eine oder andere Sprengung. Ringsum wird eine Vielzahl von Seismometern aufgestellt, die das Zittern der Erde registrieren. Die Geräte sind heutzutage meist drahtlos vernetzt, um nicht kilometerlange Kabel auslegen zu müssen und dabei die Natur zu zertrampeln.

Das seismische Verfahren ist dank der langen Erfahrung so ausgefuchst, dass es die Struktur des Untergrunds detailscharf auflöst, wahlweise zwei- oder dreidimensional. Dennoch ist es „nicht immer das Mittel der Wahl“, sagt Rüdiger Misiek. Er ist Experte vom Essener-Ingenieurdienstleister DMT, der auch Prospektionen ausführt. Zum einen liefert die Methode nur Schichtgrenzen, nicht aber Aussagen über die Art des Gesteins. Ob dort unten eine Erzlagerstätte schlummert oder nur ein Basaltblock, lässt sich nicht sagen. Zum anderen sind Erzgänge manchmal so schmal, dass die Auflösung der Seismik nicht genügt.

Anomalien im Überflug erkennen

Aber die Geophysiker kennen noch weitere Verfahren: Gravimetrie, Geomagnetik und Geoelektrik. Bei ihnen kann man auch Daten verwenden, die von Satelliten stammen, was den Aufwand verringert. Eingesetzt werden auch Flugzeuge, Helikopter oder Drohnen. Dabei gilt: Je näher das Gerät dem Boden kommt, desto mehr Details sind erkennbar. Das Prinzip der Gravimetrie: Ein Erzkörper ist meist spezifisch schwerer als das umgebende Gestein und erzeugt deshalb bei einem entsprechenden Messgerät einen Ausschlag. Das aufgezeichnete Schwerefeld weist also eine Anomalie auf. Die Geomagnetik wiederum eignet sich für magnetische Lagerstätten wie Eisen, Kobalt oder Nickel. Auch hier geht es um ungewöhnliche Ausschläge. Bei der Geoelektrik wird ausgenutzt, dass eine Erzlagerstätte oft eine andere elektrische Leitfähigkeit hat als die Umgebung.

Wenn diese Vorarbeiten abgeschlossen sind, haben die Prospektoren zwar eine große Menge Daten gesammelt, doch noch immer nicht letzte Sicherheit, was sie in der Tiefe erwartet. Sämtliche Ergebnisse sind lediglich Indizien, denn es handelt sich durchweg um indirekte Messwerte. „Das ist wie beim Ultraschall in der Arztpraxis“, erläutert Benndorf. Man sieht zwar Umrisse, die aber vieldeutig sind.

Bei der Auswertung der Messwerte helfen inzwischen leistungsfähige Rechner und Künstliche Intelligenz. Pfiffige Algorithmen interpretieren die Daten, und durch Vergleiche mit anderen Lagerstätten mittels Künstlicher Intelligenz (KI) werden die Ergebnisse sukzessive verbessert. Auf diese Weise steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Erwartungen erfüllt werden.

Wenn die Ampel noch immer auf Grün steht, die Chancen auf einen ergiebigen Erzkörper also groß sind, wird es ernst – und teuer. Die zweite Phase der Prospektion gehört dem direkten Blick in die Tiefe. Man beginnt mit ein oder zwei Bohrungen. Wo sie stattfinden sollten, haben die Voruntersuchungen erkennen lassen.

100.000 Meter Bohrstrecke

Eine Kernbohrung kostet rund 100 bis 4000 Euro pro Meter, je nach Tiefe und Gesteinsart. Eine Spülbohrung ist zwar billiger, liefert aber weniger Informationen. Das bedeutet, dass für ein 500 Meter tiefes Loch bereits Kosten im sechs- bis siebenstelligen Euro-Bereich entstehen. Und mit einem Nadelstich ist es nicht getan. Wenn sich bei den ersten Bohrungen zeigt, dass im Untergrund etwas zu holen ist, geht es erst richtig los. Dann stehen die Bohrgeräte nicht mehr still. Bei der Prospektion eines Goldvorkommens in Namibia habe er an Bohrlöchern mit einer Gesamtlänge von über 100.000 Metern gebohrt, sagt DMT-Experte Dr. Bernd Teigler. Bei großen und tiefen Lagerstätten kämen auch schon mal 500.000 Meter zusammen.

Doch zunächst heißt es, die erste Bohrung zu interpretieren. Auch da hilft moderne Technik weiter. Bei der Kernbohrung fräst ein Diamantbohrkopf einen kreisrunden Zylinder aus dem Gestein. Dieser Block, der so lang ist wie das Bohrloch tief, wird mit einem Scanner durchleuchtet und seine Oberfläche mithilfe einer Spektralanalyse nach einzelnen Mineralen abgetastet. Besonders interessante Abschnitte bekommen eine Sonderbehandlung – unter Einsatz von KI: Sie durchforstet die Gesteinssignaturen anderer Lagerstätten und sucht nach Parallelen. Der Vergleich gibt weitere Sicherheit. Die Untersuchungen verraten, wie viel Prozent bestimmter Minerale im Gestein enthalten sind, wie viel Eisen, Kupfer oder Gold. Und das für jeden halben Meter des Bohrkerns.

Der Aufwand, den ein Explorationsunternehmen bis dahin getrieben hat, liefert eine recht gute Vorstellung vom Untergrund, sodass sich die Erzlagerstätte detailscharf lokalisieren lässt. Doch damit ist es noch immer nicht getan. Denn der Gehalt an nutzbaren Metallen kann variieren, was aus dem Modell nicht unbedingt hervorgeht.

Bohren, bohren, bohren

Jetzt heißt es bohren, bohren, bohren: Die Form des Erzkörpers entscheidet über das Raster und die Zahl der notwendigen Bohrungen. Bei sehr großen Vorkommen kann der Abstand zwischen den einzelnen Bohrlöchern schon mal 800 Meter betragen, bei Goldadern teils nur 20 Meter. Wo viel Erz zu erwarten ist, lässt sich das Raster auch verengen. So kommt man rasch auf eine Gesamtbohrlänge von 100.000 Metern und mehr.

Schließlich ist es möglich, den Untergrund exakt zu modellieren. Auf dieser Grundlage entscheiden die Experten, wie das Bergwerk aussehen soll, um den Erzkörper möglichst komplett ausräumen zu können. Welche Schächte, welche Stollen sind nötig? Die Schätzungen, welche Menge an Bodenschätzen zu gewinnen ist, sind erstaunlich präzise. Benndorf spricht von einer Abweichung von plus oder minus zehn Prozent. Dabei fallen die Schätzungen meist eher konservativ aus: Die Ausbeute wird also üblicherweise größer sein. Nun kann das Unternehmen einen Betriebsplan bei der Behörde einreichen.

In Deutschland wird wieder gesucht

In Deutschland war das Explorationsgeschäft bis vor etwa 15 Jahren nahezu eingeschlafen. Wegen der recht niedrigen Weltmarktpreise für Erze und Metalle lohnte sich der Aufwand nicht. Doch inzwischen haben nicht nur die Preise angezogen, auch die Politiker haben den Vorteil des Bergbaus im eigenen Land erkannt. Der Ukraine-Krieg hat gezeigt, dass Abhängigkeiten wie die von Russland zum Bumerang werden können. Auch auf China will sich Europa nicht länger verlassen. Deutschland hängt vor allem bei Magnesium und Seltenen Erden am Tropf der Volksrepublik, wie eine aktuelle Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft feststellt. Um wieder halbwegs auf eigenen Füßen stehen zu können, hat die Europäische Union unter anderem das Projekt „Next – New Exploration Technologies“ auf den Weg gebracht, bei dem es um neue Explorationstechnologien geht. Doch der Weg von der ersten Geländeerkundung bis zum betriebsbereiten Bergwerk ist lang. Nach Ansicht von Benndorf dauert es 10 bis 15 Jahre, „in Deutschland etwas länger“.

Hierzulande müssen die Unternehmen nicht nur viele bürokratische Hürden überwinden, in der Bevölkerung fehlt auch die Akzeptanz solcher Großprojekte. Einsprüche und Demonstrationen können ein Vorhaben um Jahre verzögern. „In Deutschland bremsen Bürokratie und der mangelnde Dialog mit den Bürgern viele Vorhaben aus. Projektinvestoren sind oft entsprechend zurückhaltend. Da ist deutlich Luft nach oben“, meint DMT-Fachmann Rüdiger Misiek.

Dennoch haben sich inzwischen einige, meist kleine Unternehmen an Explorationen gewagt. Erfolgversprechend ist beispielsweise die Erkundung einer Lithium-Lagerstätte in Zinnwald-Georgenfeld, Sachsen. Das Unternehmen Deutsche Lithium erkundet seit 2011 das Vorkommen und rechnet mit einem Ertrag von rund 125.000 Tonnen des Alkalimetalls – das wäre eine der ergiebigsten Lagerstätten in Europa. Ein Modell des Untergrunds auf der Grundlage von 23 Bohrungen bis in 400 Meter Tiefe ist bereits fertig. Mitte 2022 startete eine weitere Bohrkampagne mit bis zu 99 Löchern. Anders als das Lithium im unterirdischen Thermalwasser im Oberrheingraben (siehe „Lithium von hier“ ab S. 65) sollen die sächsischen Vorkommen bergmännisch gewonnen werden.

Fehlende Fachkräfte

Ebenfalls im Erzgebirge erkundet das Freiburger Unternehmen Saxore Bergbau nahe der tschechischen Grenze mehrere Zinnvorkommen und kann sich dabei auf Vorarbeiten aus der DDR-Zeit stützen. Das Ziel ist es, noch in diesem Jahr den Bau eines Bergwerks in Angriff zu nehmen. Wenn Deutschland tatsächlich unabhängiger von Importen werden will, gibt es viel zu tun. Ein großes Problem dabei: Es fehlt an Fachkräften im Bergbau. Benndorf: „Unsere Studenten haben alle schon einen Vertrag in der Tasche, bevor sie ihre Abschlussarbeit auch nur angefangen haben.“

Menschen orientieren sich bei Entscheidungen an den Erfahrungen anderer. Dieses als „Social Proof“ bekannte psychologische Phänomen…