Erkundung mariner mineralischer Rohstoffe

Zu den Marinen Mineralischen Rohstoffen zählen neben den küstennah auftretenden Vorkommen von Phosphoriten, Schwermineralanreicherungen, Sanden und Kiesen, welche bereits aktiv gefördert werden, auch die Rohstoffe der Tiefsee, deren Erkundung einer der Schwerpunkte der marinen Rohstoffforschung der BGR ist. Diese Rohstoffe werden in drei Gruppen unterteilt, (1) Manganknollen, (2) Mangankrusten und (3) Massivsulfide, deren Gewinnung in naher Zukunft denkbar ist. Die Vorkommen, die sich teilweise in internationalen Gewässern befinden, bieten für Deutschland als metallrohstoffarmes Land die Möglichkeit, Explorationslizenzen bei der Internationalen Meeresbodenbehörde zu erwerben, die später in Abbaulizenzen übergehen könnten. Im Auftrag der Bundesregierung erkundet die BGR seit Juli 2006 ein Lizenzgebiet für Manganknollen im äquatorialen Nordostpazifik und seit Mai 2015 ein Lizenzgebiet für Massivsulfide im westlichen Indik.

Ausgewählte Vorkommen mariner mineralischer Rohstoffe Quelle: BGR

Polymetallische Knollen

Meeresboden im deutschen Lizenzgebiet im Pazifik mit dichter Belegung von Manganknollen, Wassertiefe: 4100 m Quelle: BGR

Bei den polymetallischen Knollen, wegen ihres hohen Mangangehaltes auch "Manganknollen" genannt, handelt es sich um schwarzbraune unregelmäßig-rundlich geformte Konkretionen mit Durchmessern von meist 1 bis 6 Zentimetern. Sie wachsen in sedimentationsarmen Tiefseegebieten aller Ozeane durch Ausfällung von Mangan- und Eisen-Oxiden sowie zahlreichen Neben- und Spurenmetallen aus dem Meerwasser und dem Porenwasser im Sediment. Das Wachstum verläuft sehr langsam mit Wachstumsraten zwischen ca. 2 und 100 Millimetern pro Million Jahre. Die größten und wirtschaftlich wichtigsten Vorkommen befinden sich im Manganknollengürtel des Nordostpazifiks zwischen den Clarion- und Clipperton-Bruchzonen, wo häufig 50 Prozent des Meeresbodens mit Manganknollen bedeckt sind. Wirtschaftlich interessant sind vor allem die Gehalte an Kupfer, Nickel und Kobalt, welche zusammen in den Knollen mit bis zu 3 Prozent Gewichtsanteil enthalten sind und unter anderem für die Elektroindustrie und Stahlveredlung gebraucht werden.

Kobaltreiche Eisen-Mangankrusten

Manganerzkruste von einem Seamount-Hang aus dem Zentralen Pazifik auf einem Substratgestein aus Hyaloklastit; Dicke der Kruste etwa 8 cm Quelle: Prof. Halbach, FU Berlin

Mangankrusten sind Mangan-Eisen-Oxide, die sich als Überzüge mit wenigen Zentimetern bis Dezimetern Mächtigkeit auf hartem Gestein an untermeerischen Rücken und Bergen ablagern. Eine eingehende Untersuchung des globalen und regionalen Auftretens von Mangankrusten und deren Metallgehalten ergab, dass vor allem die Vorkommen aus Wassertiefen von 800 bis 2500 m wirtschaftlich interessant sind. Etwa zwei Drittel der potenziellen Lagerstätten befinden sich im Pazifik, vor allem im westlichen Zentralpazifik, rund ein Viertel im Atlantik und nur 11 Prozent im Indik. Die Gesamtmenge an trockener Erzsubstanz in allen Ozeanen wird auf 40 Milliarden Tonnen geschätzt, von der etwa die Hälfte potenziell gewinnungsfähig angesehen wird. Der Wert der Mangankrusten ergibt sich aus den Metallgehalten an Kobalt, Nickel, Mangan, Titan Kupfer und Cer, dazu kommen bedeutende Anteile an Spurenmetallen wie Platin, Molybdän, Tellur und Wolfram.

Hydrothermale Sulfiderze

Schwarze Raucher mit Seeanemonen und orangebraune Massivsulfid-Bruchstücke aus dem deutschen Lizenzgebiet im Indischen Ozean Quelle: BGR

Hydrothermale Vorkommen treten an vulkanische Strukturen auf, vor allem entlang Mittelozeanischer Rücken, Backarc-Spreizungszonen oder Inselbögen. Spektakuläre Erscheinungen wie „Schwarze Raucher“ kennzeichnen die hydrothermal aktiven Zonen am Meeresboden in Wassertiefen von bis rund 3000 Metern. Aus den aufgeheizten metallhaltigen Fluiden fallen dort unter anderem Sulfidminerale aus, die lokale Lagerstätten von einigen hundert Metern Durchmesser bilden können. Von wirtschaftlichem Interesse sind neben den hohen Buntmetallgehalten (Kupfer, Blei und Zink) besonders die Edelmetalle Gold und Silber sowie die Hochtechnologiemetalle wie Indium, Germanium, Wismut und Selen.