Simulation

So lagert sich Kupfer in großen Mengen ab

D. Lenz

Kupfer ist eines der wertvollsten Metalle für die Weltwirtschaft. Jährlich werden weltweit mehr 16 Millionen Tonnen Kupfer zu Tage gefördert. Nun simulieren schweizer Geologen den Entstehungsprozesse für die ergiebigsten porphyrischen Kupferlagerstätten und stellen dabei fest, dass das Grundwassers dabei eine entscheidende Rolle spielt.

Zürich (Schweiz). Die Kupfer aus der Industrie nicht mehr weg zu denken ist und der Bedarf dieses Metalls von Jahr zu Jahr steigt, haben schweizer Geologen simuliert, wie sich wirtschaftlich interessante porphyrischen Kupferlagerstätten bilden. Sie hoffen so zukünftig neue große Kupfervorkommen entdecken zu können.

Chile bietet mit einer Abbaurate von rund 5,5 Millionen Tonnen Kupfer heute das wichtigste Vorkommen. Langfristig müssen aber neue Lagerstätten erschlossen werden um der Nachfrage am Weltmarkt gerecht zu werden. In der Fachzeitschrift Science berichten die Geologen, dass aufsteigende magmatische Gase über Jahrtausende hinweg gekühlt wurden. Durch diesen Prozess lagert sich im Erdreich Kupfer in einer wirtschaftlich interessanten Konzentration von ein bis drei Prozent ab. Selbst heute bilden sich noch Kupferlagerstätten: So beispielsweise auf der Phillipinen-Insel Luzon am Vulkan Pinatubo.

Philipp Weis vom Institut für Geochemie und Petrologie an der Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) erklärt; "Diese Lagerstätten entstanden in einigen Kilometer Tiefe unter einem Vulkan und wurden später durch Erosion der oberen Erdkruste quasi frei zugänglich." Dafür verantwortlich sind riesige Magmakammern, welche sich in der oberen Erdkruste befinden. Bei den riesigen Kupferlagerstätte in den Anden fand dies im Tertiär vor rund 2,6 bis 65 Millionen Jahren statt. Weis und seine Kollegen simulieren anhand eines Computermodells die physikalischen und chemischen Prozesse in den Magmakammern. Demnach stiegen extrem heiße Metall-führende magmatische Gase von der kristallisierenden Magmakammern auf und wurden viele Kilometer weiter oben in der Erdkruste durch das Grundwasser auf etwa 400 Grad Celsius heruntergekühlt. Bei diesem Prozess konnte sich eine hohe Konzentration an Kupfer kristallisieren. Bis sich ausreichend große Mengen Kupfererze im Erdreich ablagern können, muss der Prozess über 50.000 bis 100.000 Jahre anhalten.

Das die reichsten Kupfervorkommen der Erde in den U.S.A., in Chile, in Indonesien und Peru liegen ist dabei kein Zufall. Die geologischen Plattengrenzen, bei denen sich der Meeresboden unter die Erdplatten schiebt, bietet die besten Voraussetzungen für die Entstehung riesiger Magmakammern und die damit verbundenen Kupfervorkommen.

Laut Weis könnte es solche Kupferlagerstätte noch viel häufiger geben. Der Grund ist, dass die geologischen Bedingungen für den Entstehungsprozess solcher Kupfervorkommen an vielen Orten der Welt gegeben sind. Jedoch zeigen die Simulationen, dass es für die Erschließung neuer Kupferquellen zukünftig nötig sein wird, wesentlich tiefer in das Erdreich vorzustoßen. Ob sich dieser Aufwand lohnt, wird sich am Kupferpreis entscheiden, der heute bei etwa 6.000 Euro pro Tonne bewegt.

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