Lithogeochemie

Lithogeochemie ist die systematische Analyse der chemischen Zusammensetzung und des Verhaltens von Gesteinen und Mineralen in der Erdkruste, angewendet auf die praktische Arbeit der Erkundung und Bewertung von Lagerstätten. Ein Lithogeochemiker untersucht, welche Elemente in einer Gesteinsprobe vorhanden sind, wie sie verteilt sind und was das über die geologische Geschichte und das wirtschaftliche Potenzial eines Vorkommens aussagt. Das ist angewandte Chemie, keine abstrakte Wissenschaft: das Ziel ist es, Erzzonen abzugrenzen, vorherzusagen, wo die Mineralisierung konzentriert ist, und zu entscheiden, ob ein Projekt Bohrungen oder Bergbauinvestitionen rechtfertigt.

Das Handwerkszeug besteht aus chemischer Analyse und Mikroskopie. Ein Bohrkern oder Gesteinssplitter kommt ins Labor; Analytiker messen Konzentrationen von Zielmetallen (Gold, Kupfer, Zink, Molybdän, Lithium) und Leitelelemente (Elemente, die dazu neigen, sich in der Nähe von Erzkörpern anzusammeln, auch wenn sie nicht die Hauptware sind). Röntgendiffraktion identifiziert Mineralphasen. Die Elektronenmikrosonde zeigt, wie Metalle in bestimmten Mineralen sitzen, was die Gewinnungskosten beeinflusst. Gesamtgesteinsgeochemie gibt die Hintergrundsignatur des unmineralisierten Nebengesteins an, so dass Anomalien hervortreten. Beprobungsmuster sind entscheidend: zu grob und schmale Adern werden übersehen; zu fein und die Kosten schießen in die Höhe, während das Signal im Rauschen untergeht.

Die Gesteine für wirtschaftliche Erze lesen

Lithogeochemie unterscheidet sich von der Grundlagenmineralogie dadurch, dass sie quantitativ, räumlich orientiert und auf die Vorhersage von Erzgrado ausgerichtet ist. Eine mineralisierte Zone kann 0,5 Gramm Gold pro Tonne Gestein oder 0,8% Kupfer enthalten; diese Anteile bestimmen die Rentabilität des Bergbaus. Der Geochemiker muss auch erkennen, dass Erz selten rein ist. Eine goldhaltiges Quarzgang sitzt möglicherweise im veränderten Nebengestein, wo Kieselsäure, Tonminerale und Eisenoxide einen Hof um das eigentliche Erz bilden. Diese chemisch kartografisch erfassten Alterationszonen werden zu Explorationshilfen: sie deuten darauf hin, wo der hochgradige Kern liegt.

Lithogeochemie verfolgt auch die Wechselwirkung zwischen Gestein und Wasser. Gesteine, die heißen, mineralstoffreichen Fluiden ausgesetzt waren (hydrothermale Systeme), zeigen chemische Abdrücke: Verarmung einiger Elemente, Anreicherung anderer, neu gebildete Minerale. Durch das Lesen dieser Signaturen in Bohrkernen oder Oberflächenproben können Geochemiker Fluidwege und Temperaturbereiche rekonstruieren, was dann die Tiefe und den Stil der Mineralisierung anzeigt. Das ist wichtig für die Planung von Tagebau versus Untertagebau und für die Abschätzung der Reserven.

Der Begriff verbindet lithos (Stein) und Geochemie (Erdchemie). Er entstand als angewandte Disziplin Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, als die Mineralexploration systematischer wurde und Labors leistungsfähiger. Heute ist sie Routine in der Greenfield-Exploration, der Ressourcendefiniton und bei Umweltbasisstudien. Lithogeochemische Daten stehen an der Grenze zwischen Geologie und Ingenieurwesen: sie beeinflussen sowohl das Erzmodell des Geologen als auch die Minenplanung, Kostenabschätzung und Mineralaufbereitungsstrategie des Ingenieurs.