Die Welt der Rohstoffe

Lagerstätten, Förderung und wirtschaftliche Aspekte

Florian Neukirchen, Gunnar Ries
Die Welt der Rohstoffe
Lagerstätten, Förderung und wirtschaftliche Aspekte

 
2. Auflage 2016, Springer
1. Auflage 2014, Springer Spektrum
Gebunden, 356 S., ISBN 978-3-662-48241-4
Ebooks: PDF, Kindle

Englische Ausgabe: The World of Mineral Deposits

Wo sind Erze für Metalle, wo ist Erdöl zu finden? Der Verbrauch an mineralischen Rohstoffen ist in den letzten Jahrzehnten immer schneller gestiegen, doch die Ressourcen sind begrenzt und der Aufwand, neue Lagerstätten ausfindig zu machen, nimmt zu. Damit wird die Frage, wie Lagerstätten entstehen und wie sie aufzuspüren sind, immer wichtiger.Warum gibt es Kupfer in Chile und in der Lausitz? Wie wichtig ist die Atacamawüste für Elektroautos? Wie unterscheiden sich die Vorkommen von Seltenerdelementen in China und Grönland? Wo liegen die größten Platinreserven, und wozu wird dieses Edelmetall in erster Linie gebraucht? Was hat ein Meteoriteneinschlag in Kanada mit Eisen und Nickel zu tun? Antworten zu diesen und vielen weiteren spannenden Fragen bietet dieses anschauliche Buch.

Den Hauptteil bildet eine Einführung in die Lagerstättenkunde, in der nicht nur die wichtigsten Lagerstättentypen vorgestellt, sondern auch die grundlegenden Prozesse erklärt werden, die zu einer Anreicherung der jeweiligen Metalle geführt haben. Dabei geht es nicht nur um magmatische, hydrothermale oder sedimentäre Prozesse und um Verwitterung, sondern auch um den plattentektonischen Rahmen und um die Veränderungen in der Erdgeschichte. Im Kapitel zur fossilen Energie werden Erdöl und Erdgas ebenso behandelt wie unkonventionelle Quellen wie Schiefergas und das viel diskutierte Fracking.

Wie am besten nach Lagerstätten gesucht wird, wie der Bergbau abläuft und wie aus dem Erz Metalle gewonnen werden, sind weitere Themen des Buches. Schließlich gehen die Autoren auch auf wirtschaftliche Aspekte ein wie die Entwicklung von Rohstoffpreisen und die Faktoren, die einen Abbau profitabel machen.

Florian Neukirchen ist Mineraloge und Sachbuchautor. Nach dem Studium in Freiburg beschäftigte er sich an der Universität in Tübingen mit alkalinen Magmatiten. Forschungsreisen führten ihn zum Oldoinyo Lengai nach Tansania, durch den Hohen Atlas in Marokko und zur Ilimaussaq-Intrusion in Grönland. Derzeit lebt und schreibt er in Berlin. Bisher erschienen Von der Kupfersteinzeit zu den Seltenen Erden (2016), Edelsteine (2012) und Bewegte Bergwelt: Gebirge und wie sie entstehen (2011).

Gunnar Ries studierte Mineralogie in Hamburg. Sein Interesse für das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite führte ihn nach Uganda und Tansania. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen und bloggt in seiner Freizeit über geowissenschaftliche Themen bei Scilogs.com.

Rezensionen

„Meisterhaft schaffen die Autoren ein Verständnis für die faszinierende Vielfalt der Rohstofflagerstätten. […] Ich kann es nur wärmstens empfehlen.“
Martin Bertau, in: Chemie unserer Zeit 6/2018

„Das Buch eignet sich für Laien und naturwissenschaftlich Interessierte, um einen Einblick in verschiedene Ressourcenarten, ihre Merkmale sowie ihre wirtschaftliche Verwendung und Bedeutung zu erlangen. Es ist darüber hinaus für Studierende der Geowissenschaften und auch für Fachleute geeignet, da es die Verknüpfungen von geologischen und mineralogisch-petrologischen Gegebenheiten mit technischen Aspekten des Rohstoffabbaus sowie die Relevanz der Rohstoffnutzung für Umwelt und Gesellschaft aufzeigt. Fazit: Das Buch ist überaus empfehlenswert.“
Dorothee Mertmann, in: Zeitschrift für Wirtschaftsgeographie

„Das Werk ist aufwendig und zugleich übersichtlich gestaltet. […]. Den Autoren ist es gelungen, einen umfangreichen Themenkomplex auf gut 300 Seiten zusammenzufassen und dabei aus mehreren Perspektiven zu betrachten. Und dies auf dem aktuellen Stand des Wissens.“
Wolf Rottke, in: Spektrum der Wissenschaft, Heft 8/2014

„Zahlreiche Abbildungen, übersichtliche Schaubilder und der Verzicht auf unverständliche Fachwörter machen die Lektüre ebenso interessant wie kurzweilig. „Die Welt der Rohstoffe” ermöglicht allen Interessierten, auch ohne Vorkenntnisse, innerhalb kürzester Zeit einen hervorragenden Zugang in die Themen der Mineralogie zu gewinnen.“
Alumni Aktuell, Uni Freiburg

„Umfassend und sehr profund beschreiben die beiden Mineralogen, wie die Kupferlagerstätten und die saudischen Ölfelder entstanden sind, wie Lagerstätten erkundet und ausgebeutet werden. Um Sachlichkeit und Objektivität bemüht, erklären sie die ökologischen Risiken und ökonomischen Chancen beim Abbau von Teersanden, Gashydraten oder beim Fracking, verschweigen auch nicht die sozialen Folgen, die der Bergbau mit sich bringt.“
MDR Figaro

„Ein gut zu lesendes und ausführliches Nachschlagewerk, das man immer zur Hand haben sollte.“
Florian Freistetter auf Scienceblogs.de

„Ein herausragendes Sachbuch, Grundlagen- und Nachschlagewerk zu einem topaktuellen Themenbereich, der sowohl Naturwissenschaften als auch Wirtschaft hautnah berührt und beide Bereiche eng zusammenführt.“
Bücherrundschau, Heft 2, 2014

„Das Buch ist ein Must-have für alle geowissenschaftlich begeisterten Menschen, Studenten, als auch berufserfahrene Geologen/-innen, die schnell einige Fakten nachschlagen wollen. Die teilweise sehr komplexen Themen werden leicht verständlich erläutert und mit ansprechenden Abbildungen illustriert.”
Simon J. Sachwitz, in: Der Aufschluss, Jg. 65, Heft 6, November-Dezember 2014

„Dieses wissenschaftliche Werk – ein Diamant der Rohstoff-Literatur – glänzt durch seine Strukturierung, seine Wissensaufbereitung und seine verständliche Sprache.“
urbanmining.at

„Mit ihrem Werk ‚Die Welt der Rohstoffe‘ richten sich die beiden Mineralogen an alle lagerstättenkundlich interessierten Leser, seien es nun Geowissenschaftler oder Fachfremde wie Ingenieure, Ökonomen, Ökologen, Politiker, Lehrer usw. Der umfangreiche Stoff ist so gut in Wort und Bild aufbereitet, dass jeder Leser seine Freude an der recht kurzweilig gehaltenen Lektüre haben dürfte. Das Lehrbuch eignet sich auch hervorragend als Nachschlagewerk. […] Jede Fachbibliothek, Universitätsbibliothek und gut geführte Stadtbücherei sollte das Werk in ihrem Bestand haben.“
Cornelia Schmitt-Riegraf, in: Zentralblatt für Geologie und Paläontologie, Heft 1-2, 2017

“Das Sachbuch des Jahres unter unseren Buchbesprechungen […] Das Buch zeichnet sich durch eine sehr übersichtliche, sachliche Darstellung, die durch perfekt aufbereitet Grafiken ergänzt wird, aus. […] Das Buch sollte als Standardwerk in keinem Bücherschrank eines Elektroingenieurs, der sich der Endlichkeit aller Ressourcen bewusst ist, fehlen.“
ZVEI Fachverband Transformatoren und Stromversorgungen Rundschreiben, Dezember 2014

„Meisterhaft schaffen die Autoren ein Verständnis für die faszinierende Vielfalt der Rohstofflagerstätten.“
Martin Bertau, in: Treffpunkt Buch plus, 2018

„Das Buch der beiden Mineralogen richtet sich vor allem an Fachfremde, die sich mit dieser Materie beschäftigen wollen, aber auch an Geowissenschaftler, die ihre Kenntnisse auf den neusten Stand bringen möchten. Der flüssige Schreibstil macht den Text leicht verständlich.“
Eberhard Strehl, in: Natur- und Landeskunde: Zeitschrift für Schleswig-Holstein, Hamburg und Mecklenburg 122, Heft 11-12

„In Ihrem Buch Die Welt der Rohstoffe listen Florian Neukirchen und Gunnar Ries akribisch die weltweiten Rohstoffvorkommen auf.“
Märkte & Zertifikate, Kundenmagazin BNP Paribas, deutsche Ausgabe Dezember 2016, schweizer Ausgabe Januar 2017

„Das Werk erfordert gewisse geologische Grundkenntnisse. Dafür bietet es einen vollständigen Überblick über Rohstoffe“
Heilbronner Stimme, 4.3.2017

Inhalt

1 Einführung

Kasten 1.1 Das Problem der Klassifizierung von Lagerstätten
1.1 Was ist ein Erz?
• Kasten 1.2 Stratiform, syngenetisch, epigenetisch, schichtgebunden
1.2 Ausgewählte Erzminerale
• 1.2.1 Sulfide • 1.2.2 Oxide und Hydroxide • 1.2.3 Karbonate
1.3 Ressourcen, Reserven und Verbrauch
• Kasten 1.3 Pyrit • Kasten 1.4 Kritische Rohstoffe
1.4 Rohstoffmarkt
• Kasten 1.5 Seltene Erden – der Weg zu Chinas Monopol
1.5 Wo suchen und wie?
• Kasten 1.6 Erzmikroskopie • Kasten 1.7 Bergrecht
1.6 Fernerkundung
1.7 Geophysikalische Exploration
1.8 Geochemische Exploration
1.9 Bohrungen
1.10 Tagebau
1.11 Bergbau unter Tage
• Kasten 1.8 Renaissance des Bergbaus in Deutschland?
1.12 In-situ-Laugung
1.13 Zukunftsmusik? Bergbau in der Tiefsee
1.14 Umweltzerstörung, Flächenverbrauch und soziale Verantwortung
• Kasten 1.9 Das Massaker von Marikana • Kasten 1.10 Cyanidkatastrophe in Rumänien
1.15 Aufbereitung
• Kasten 1.11 Aufbereitung alter Halden und Spülteiche
1.16 Verhüttung
1.17 Recycling
1.18 Gegossen, geschmiedet und ziseliert
1.19 Die Zusammensetzung der Erde
• Kasten 1.12 Wie die Elemente entstanden sind • Kasten 1.13 Chondrite, die Geburt der Erde und ein Kern aus Eisen • Kasten 1.14 Die Late-Veneer-Theorie
1.20 Geochemische Einteilung der Elemente

2 Die Welt der Metalle

2.1 Eisen und Stahlveredler
• 2.1.1 Eisen (Fe) • 2.1.2 Mangan (Mn) • Kasten 2.1 Stahl • 2.1.3 Chrom (Cr) • 2.1.4 Nickel (Ni) • 2.1.5 Kobalt (Co) • 2.1.6 Molybdän (Mo) • Kasten 2.2 Superlegierungen • 2.1.7 Vanadium (V) • 2.1.8 Wolfram (W) • 2.1.9 Tantal (Ta) und Niob (Nb)
2.2 Buntmetalle
• 2.2.1 Kupfer (Cu) • 2.2.2 Blei (Pb) • 2.2.3 Zink (Zn) • 2.2.4 Kadmium (Cd) • 2.2.5 Zinn (Sn)
2.3 Edelmetalle
• 2.3.1 Gold (Au) • 2.3.2 Silber (Ag) • 2.3.3 Platingruppenelemente (PGE) • Kasten 2.3 Katalysatoren
2.4 Leichtmetalle
• 2.4.1 Aluminium (Al) • 2.4.2 Titan (Ti) • 2.4.3 Magnesium (Mg)
2.5 Seltenerdelemente (SEE)Kasten 2.4 Entdeckung der Seltenerdelemente • Kasten 2.5 Seltene Erden – auch in der Kiesgrube nebenan!
2.6 Weitere Metalle und Halbmetalle
• 2.6.1 Lithium (Li) • 2.6.2 Bor (B) • 2.6.3 Beryllium (Be) • 2.6.4 Germanium (Ge) • 2.6.5 Indium (In) • 2.6.6 Gallium (Ga) • 2.6.7 Selen (Se) und Tellur (Te) • 2.6.8 Thallium (Tl) • 2.6.9 Quecksilber (Hg) • 2.6.10 Antimon (Sb) • 2.6.11 Arsen (As) • 2.6.12 Bismut (Bi) • 2.6.13 Uran (U) und Thorium (Th) • 2.6.14 Zirkonium (Zr) und Hafnium (Hf) • 2.6.15 Silizium (Si) • Kasten 2.6 Halbleiter

3 Magmatische Lagerstätten

3.1 Fraktionierung in Magmen (Einführung)
• 3.1.1 Schmelzbildung und Fraktionierung • Kasten 3.1 SiO2-Sättigung • Kasten 3.2 Klassifizierung magmatischer Gesteine • Kasten 3.3 Schmelzdiagramme • Kasten 3.4 Kompatible und inkompatible Spurenelemente • 3.1.2 Entmischung von Magmen • Kasten 3.5 Redoxzustand, Redoxpotenzial und die Sauerstofffugazität • Kasten 3.6 Gediegen Eisen in Basalten
3.2 Podiforme Chromitlagerstätten in Ophiolithen
• Kasten 3.7 Ophiolithe • Kasten 3.8 Chromit
3.3 Layered Mafic Intrusions (LMI)
• 3.3.1 Magmatisches Layering und seine Ursachen • Kasten 3.9 Ural-Platingürtel • 3.3.2 Chrom, Nickel und Platin in basischen Magmen • Kasten 3.10 Norilsk • 3.3.3 Bushveld • 3.3.4 Great Dyke • 3.3.5 Sudbury • Kasten 3.11 Meteoritenkrater
3.4 Komatiit
• Kasten 3.12 Die Welt im Archaikum
3.5 Anorthosit
3.6 Kiruna-Typ Magnetit-Apatit-Eisenerz
3.7 Granit (Einführung)
• Kasten 3.13 Peralumisch, metalumisch, peralkalisch • 3.7.1 Zinngranit
3.8 Pegmatit
• Kasten 3.14 Coltan
3.9 Alkaligesteinskomplexe (Einführung)
3.10 Karbonatit
• Kasten 3.15 Phalaborwa • 3.10.1 Phoscorit • Kasten 3.16 Bayan Obo
3.11 Agpait
3.11.1 Ilimaussaq • 3.11.2 Khibina und Lovozero • 3.12 Ivigtut

4 Hydrothermale Lagerstätten

4.1 Adern und Gänge
• Kasten 4.1 Was ist ein Fluid? • Kasten 4.2 Katathermal, mesothermal, epithermal, pneumatolytisch • Kasten 4.3 Lösung als Komplexe • Kasten 4.4 Flüssigkeitseinschlüsse
• 4.1.1 Hydrothermale Gänge im Schwarzwald • Kasten 4.5 Mineral- und Thermalwasser im Schwarzwald • Kasten 4.6 Kobalt-Nickel-Arsen-Silber-Bismut-Uran-Gänge in Wittichen • 4.1.2 Polymetallische Gänge im Erzgebirge
4.2 Orogene Goldadern
• Kasten 4.7 Wassergefüllte „mobile Brüche“
4.3 Epithermale Gold- und Gold-Silber-Lagerstätten
• Kasten 4.8 Minas Gerais • Kasten 4.9 Kordilleren-Typ polymetallische Adern • Kasten 4.10 Quecksilber und Zinnober von Almadén
4.4 Kupferporphyr
• Kasten 4.11 Gediegen Kupfer vom Oberen See • Kasten 4.12 Porphyr und Kupferporphyr • Kasten 4.13 Stockwerk, massive und versprengte Erze • Kasten 4.14 Alteration • Kasten 4.15 El Teniente • Kasten 4.16 Die Oxidationszone in Kupferlagerstätten und der Eiserne Hut • 4.4.1 Molybdän-Porphyr (Climax-Typ) • 4.4.2 Goldporphyr (intrusion-related gold)
4.5 Zinn-Wolfram-Lagerstätten
• Kasten 4.17 Der Cerro Rico von Potosí • Kasten 4.18 San Rafael • Kasten 4.19 Cornwall
4.6 Greisen
4.7 Eisenoxid-Kupfer-Gold-Lagerstätten (IOCG)
• Kasten 4.20 Olympic Dam
4.8 Chimney und Manto
4.9 Skarn
4.10 Metasomatische Sideritlagerstätten
4.11 Carlin-Typ-Gold
4.12 Mississippi-Valley-Typ (MVT)
• Kasten 4.21 Glasköpfe, Holzzinn und Schalenblende • Kasten 4.22 Tsumeb (Namibia), Kipushi (Kongo), Kabwe (Sambia)
4.13 Sandsteingebundene Kupfer- und Blei-Zink-Lagerstätten
4.14 Sandsteingebundene Uranlagerstätten und Diskordanzlagerstätten
• Kasten 4.23 Oklo: ein natürlicher Atomreaktor
4.15 Einführung: hydrothermale Systeme am Meeresboden
• 4.15.1 Schwarze Raucher • Kasten 4.24 „Chalcopyrite Disease“ • 4.15.2 Marine Sole-Pools und Atlantis II • Kasten 4.25 Leben in den Sole-Pools
4.16 Vulkanogene massive Sulfidlagerstätten (VMS)
4.16.1 Zypern-Typ VMS im Troodos-Ophiolith • Kasten 4.26 Dehnung im Backarc • 4.16.2 Besshi (Japan) • 4.16.3 Kuroko (Japan) • Kasten 4.27 Abitibi-Grünsteingürtel • 4.16.4 Iberischer Pyritgürtel
4.17 Sedimentär-exhalative Lagerstätten (SEDEX)
• Kasten 4.28 Rammelsberg • Kasten 4.29 Salton Sea
4.18 Lahn-Dill-Typ-Eisenlagerstätten

5 Lagerstätten durch Sedimentation und Verwitterung

5.1 Kupferschiefer und Zentralafrikanischer Kupfergürtel
• Kasten 5.1 Mansfelder Kupferschiefer • 5.1.1 Zentralafrikanischer Kupfergürtel
5.2 Bändereisenerz (BIF)
• Kasten 5.2 Stromatolithen: Frühes Leben sorgte für Sauerstoff in der Atmosphäre • Kasten 5.3 Kursker Magnetanomalie • Kasten 5.4 Beendete ein Meteoriteneinschlag die Bildung der BIF? • Kasten 5.5 Snowball Earth
5.3 Eisenoolithe
5.4 Bohnerz
5.5 Sedimentäre Manganlagerstätten
• Kasten 5.6 Bergbau auf Eisenerz und Rohstoff für den Straßenbau
5.6 Manganknollen
• Kasten 5.7 Glomar Explorer
5.7 Evaporite
• Kasten 5.8 Bergwerk Merkers • Kasten 5.9 Zigong • 5.7.1 Marine Evaporite • Kasten 5.10 Kara-Bogas-Gol • Kasten 5.11 Sabkha • 5.7.2 Salzseen und Salzpfannen • Kasten 5.12 Salzseen als Lebensraum • Kasten 5.13 Salz in der Antarktis
5.8 Phosphorit
• Kasten 5.14 Minjingu • Kasten 5.15 Sukulu und Bukusu (Uganda)
5.9 Seifenlagerstätten
• Kasten 5.16 Fluviatiler Transport und Sedimentation • Kasten 5.17 Nuggets • Kasten 5.18 Witwatersrand
5.10 Verwitterung (Einführung)
5.11 Laterit und Bauxit
5.11.1 Bauxit • 5.11.2 Lateritische Nickellagerstätten • 5.11.3 Lateritische Goldlagerstätten • 5.11.4 Lateritische SEE-Lagerstätten (Ionenabsorbtionston)
5.12 Duricrusts
• Kasten 5.19 Schwerter aus dem Moor

6 Fossile Energie

• Kasten 6.1 Das frühe Ölzeitalter
6.1 Vom Moor zur Kohle
• Kasten 6.2 Koks • Kasten 6.3 Kohleverflüssigung
6.2 Von der Alge zum Erdöl
• Kasten 6.4 Die Zusammensetzung lebender Organismen • Kasten 6.5 Abiotische Kohlenwasserstoffe
6.3 Erdöl und Erdgas: Migration in die Falle
• Kasten 6.6 Zusammensetzung von Erdöl • Kasten 6.7 Permeabilität mit Wasser und Öl in den Poren
6.4 Das Öl vom Persischen Golf
6.5 Förderung von Erdöl und Erdgas
• Kasten 6.8 Flüssiggas • Kasten 6.9 Erdölraffinerie
6.6 Peak Oil
• Kasten 6.10 Deepwater Horizon
6.7 Fracking: Schiefergas und tight oil
6.8 Ölschiefer
6.9 Teersand, Schweröl
6.10 Methanhydrate

7 Industrieminerale, Steine und Erden

7.1 Sand, Kies und Natursteine
• Kasten 7.1 Zement, Beton und Mörtel
7.2 Kalk, Mergel, Dolomit
7.3 Tuff, Bims, Perlit, Pozzulan und Trass
7.4 Feldspat, Quarz und Glimmer
• Kasten 7.2 Glas
7.5 Ton und Kaolin
• Kasten 7.3 Keramik
7.6 Alumosilikate
7.7 Wollastonit
7.8 Granat
7.9 Olivin (Forsterit)
7.10 Magnesit, Talk und Speckstein
• Kasten 7.4 Asbest: Vom gefragten Rohstoff zur Altlast
7.11 Korund
7.12 Diamant
7.13 Diatomit (Kieselgur)
• Kasten 7.5 Füllstoffe
7.14 Fluorit und Baryt
7.15 Zeolithe
7.16 Grafit
7.17 Schwefel

1. Auflage

Florian Neukirchen, Gunnar Ries
Die Welt der Rohstoffe
Lagerstätten, Förderung und wirtschaftliche Aspekte
 
1. Auflage 2014, Springer Spektrum
 
Erratum
 
Gebunden ISBN 978-3-642-37738-9
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