Lagerstätte

Begriff und Bedeutung

Eine Lagerstätte ist in angewandter Geologie und Bergbau ein Bereich der Erdkruste, in dem feste, flüssige oder gasförmige Rohstoffe natürlich konzentriert vorkommen und deren Abbau sich wirtschaftlich lohnt oder künftig lohnen könnte. Lohnt sich der Abbau bereits, spricht man von einer bauwürdigen Lagerstätte; könnte er sich in Zukunft lohnen, von einer nutzbaren Lagerstätte. Natürliche Anhäufungen nutzbarer Erze, Mineralien oder Gesteine, deren Abbau unwirtschaftlich ist, heißen Vorkommen. Im juristischen Zusammenhang wird häufig der Begriff Bodenschätze verwendet.

Eine Lagerstätte kann auch als „ungewöhnlich hohe, lokale Konzentration von einem oder mehreren chemischen Elementen in der Erdkruste“ beschrieben werden. Primäre Lagerstätten sind dort entstanden, wo sie heute liegen. Sekundäre Lagerstätten entstehen, wenn der Inhalt einer älteren Lagerstätte durch Verwitterung, Erosion und Transport verlagert und anschließend erneut abgelagert oder immobilisiert wird.

Grundsätzlich werden drei große Lagerstättengruppen unterschieden: Erzlagerstätten, Kohlelagerstätten sowie Erdöl- und Erdgaslagerstätten. Alle drei Gruppen können feste, flüssige und gasförmige Materie umfassen. Die Lagerstättenkunde untersucht einerseits die geologischen Prozesse, die zur Anreicherung von Rohstoffen führen. Andererseits ist der Begriff Lagerstätte stark wirtschaftlich und technisch geprägt, weil die Bauwürdigkeit vom Markt, von Gewinnungstechnik und von politischen Bedingungen abhängt.

Wirtschaftliche Bewertung

Ob ein Vorkommen als Lagerstätte gilt, hängt nicht nur davon ab, wie viel Rohstoff vorhanden ist. Entscheidend ist, ob der Abbau unter den jeweiligen Bedingungen wirtschaftlich möglich ist. Auf den Rohstoffmärkten entsteht der Preis aus Angebot und Nachfrage. Die Nachfrage steigt, wenn ein Rohstoff gut nutzbar ist und günstige Verfahren zur Herstellung gewünschter Produkte existieren. Sie sinkt, wenn der Rohstoff leicht durch andere Stoffe ersetzt oder aus Abfällen recycelt werden kann.

Ein wichtiges Hilfsmittel ist das McKelvey-Diagramm. Es stellt die Wirtschaftlichkeit eines Vorkommens dem Grad geologischer Sicherheit gegenüber. Die geologische Sicherheit wird über Vorratskategorien beschrieben. Der Mindestgehalt, bei dem ein Abbau noch lohnt, heißt cut-off-grade. Er hängt nicht nur von der Qualität des Rohstoffs ab, sondern auch von Erschließungs-, Abbau- und Vermarktungskosten sowie von politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen.

Erschließungskosten können durch abgelegene Lage, extremes Klima oder schlechte Infrastruktur steigen. Abbaukosten hängen unter anderem von der Tiefe in der Erdkruste, der Menge an Berg- und Grundwasser, dem Energiebedarf und den technischen Eigenschaften der Rohstoffe ab. Auch ungünstige Metallurgie kann einen Abbau verhindern. Das polymetallische Vorkommen McArthur River in Australien wurde 1956 entdeckt, konnte trotz hohen Metallgehalts aber lange nicht ausgebeutet werden, weil die Minerale wegen extrem kleiner Korngröße nicht metallurgisch aufbereitet werden konnten.

Weitere Faktoren sind Transportwege zu Kunden, konkurrierende Interessen wie Bauland, Wasserrechte und Naturschutz sowie Steuern, politische Unruhen oder Enteignungsrisiken. Umgekehrt können Staaten Bergbau durch Steueranreize fördern. Technische Neuerungen können ein bisher unrentables Vorkommen plötzlich zu einer Lagerstätte machen: In den Nchaga Consolidated Kupferminen in Sambia konnten nach Einführung eines Metallextraktionsverfahrens aus neun Millionen Tonnen Abraum noch 80.000 Tonnen Kupfer gewonnen werden.

Rohstoffarten

Lagerstätten werden meist nach dem wirtschaftlich wichtigsten Bestandteil eingeteilt. Eine wichtige Gruppe sind Elementrohstoffe. Dazu gehören vor allem Erze für die Metallurgie, also für das Hüttenwesen. Beispiele sind Eisenerz mit Magnetit, Hämatit und Siderit, Kupferkies oder Chalkopyrit, Bleiglanz oder Galenit, Zinkblende oder Sphalerit, Zinnstein oder Kassiterit, Silberglanz oder Akanthit, Manganoxid, Zinnober sowie natürlich vorkommende Elemente wie Gold, Silber oder Schwefel. Eine Untergruppe sind Spatlagerstätten mit Fluss- und Schwerspat, aus denen Fluor und Barium gewonnen werden können. Zu den Elementrohstoffen zählen auch Salze für die Agrar- und Chemieindustrie, etwa Kaliumchlorid, Magnesiumsulfat, Salpeter, Borate, Steinsalz und Auftausalz.

Eine zweite große Gruppe sind Energierohstoffe. Dazu gehören Kohlenwasserstoffe wie Erdöl und Erdgas zur Gewinnung fossiler Energie. Mit ihnen können kerogenhaltige Sedimentgesteine wie Ölschiefer und weitere Rohstoffe wie Asphalt, Erdwachs und Bitumen verbunden sein. Ebenfalls dazugehören fossile Brennstoffe aus brennbaren biogenen Sedimenten und Sedimentgesteinen, die Kaustobiolithe genannt werden, zum Beispiel Braun- und Steinkohle sowie Torf. Ein Spezialfall ist der Uranbergbau, bei dem Uranerze als Ausgangsmaterial für Brennelemente in Kernkraftwerken oder für spaltbares Material in Kernwaffen gewonnen werden. Im weitesten Sinn wird auch Geothermalenergie als natürliche Ressource dieser Gruppe zugerechnet.

Die dritte Gruppe sind Eigenschaftsrohstoffe. Dazu gehören Industrieminerale wie Kaolin, Feldspat, Magnesit, Quarz, Graphit, Talk, Asbest, Glimmer, Alaune, Vitriole sowie Korund und Diamanten minderer Qualität für Schleifmittel. Außerdem zählen „Steine und Erden“ dazu, also nutzbare Gesteine und Massenrohstoffe wie Granit, Kalkstein, Gips, Ton, Kieselgur, Bentonit, Dolomit, Trass, Farberden, Phosphate, Kies, Sand und Schotter. Auch Schmucksteine wie Diamant, Smaragd, Rubin, Saphir, Granat und Bernstein gehören zu den Lagerstättenrohstoffen. Wegen seiner Bedeutung wird auch Grundwasser, etwa Thermalquellen, Mineralwasser und Trinkwasser, zu den Lagerstätten gerechnet.

Vorräte und Ressourcen

Die Summe aller Lagerstätten und Vorkommen in einer Region bildet ihre Vorräte oder Ressourcen. Für die Berechnung von Ressourcen werden Vorratskategorien genutzt. Sie beschreiben, wie gut die Menge, Form, Lage und Qualität eines Rohstoffvorrats bekannt sind. Wichtige Kennziffern sind die Fehlergrenze (FG) und die Aussagesicherheit (AS). Eine Ressource gilt zum Beispiel als sicher, wenn die Fehlergrenze nicht mehr als etwa 10 % beträgt und die Aussagesicherheit über 80 % liegt. Bei einem berechneten Vorrat von 100.000 Tonnen Erz sollte die wirkliche Menge dann etwa zwischen 90.000 und 110.000 Tonnen liegen; die Wahrscheinlichkeit, dass diese Grenzen über- oder unterschritten werden, sollte unter 20 % liegen.

Übliche Kategorien sind: sicher oder proven mit FG etwa 10 % und AS über 80 %, wenn Ausdehnung und Form der Ressource bekannt sind; wahrscheinlich oder probable mit FG etwa 20 % und AS 60 bis 80 %, wenn der Umfang nur lückenhaft bekannt ist, aber eine Verbindung zu einer sicheren Ressource besteht; möglich oder angedeutet, englisch possible oder indicated, mit FG etwa 40 % und AS 40 bis 60 %, wenn die Ressource durch weit auseinanderliegende Aufschlüsse, geophysikalische Messungen oder Probebohrungen erkundet ist; vermutet oder inferred mit FG etwa 60 % und AS 20 bis 40 %, wenn nur wenige Aufschlüsse oder geophysikalische beziehungsweise geochemische Messdaten vorliegen. Prognostische Vorräte sind noch unentdeckte Lagerstätten, deren Entdeckung durch Vergleich mit gut bekannten Gebieten erwartet wird. Sie können hypothetisch mit AS 10 bis 20 % oder spekulativ mit AS unter 10 % sein.

Nach nordamerikanischem Vorbild werden sichere und wahrscheinliche Vorräte als gemessen zusammengefasst. Zusammen mit möglichen Ressourcen bilden sie die erkannten Ressourcen. Zählt man vermutete Ressourcen hinzu, erhält man alle entdeckten Ressourcen. Davon unterschieden sind prognostische Vorräte. Die Begriffe Ressource und Reserve werden nicht überall gleich verwendet. Im Deutschen bezeichnet Reserve meist den Teil einer Ressource, der zum Bewertungszeitpunkt wirtschaftlich abgebaut werden kann. Bei fallenden Weltmarktpreisen können bauwürdige Lagerstätten zu unbauwürdigen Vorkommen werden; bei steigenden Preisen kann das Gegenteil geschehen.

Suche und Erkundung

Die Untersuchung einer möglichen Lagerstätte beginnt mit Literaturrecherchen und einer ersten Vorerkundung im Gelände, der Reconnaissance. Danach folgt die Prospektion. Prospektion bedeutet die gezielte Suche nach Hinweisen auf Rohstoffvorkommen. Wenn Anzeichen für eine Lagerstätte vorhanden sind, werden Spezialkartierungen durchgeführt, an der Oberfläche Schürfe angelegt oder erste flache Erkundungsbohrungen vorgenommen.

Wird ein Höffigkeitsgebiet gefunden, also ein Gebiet mit begründeter Aussicht auf Rohstoffe, folgt die Abgrenzung. Dabei werden Detailuntersuchungen systematisch fortgesetzt und ausgeweitet. Dazu gehören geologische Kartierung, Probennahme in Schürfen und Bohrungen sowie geochemische und mineralogisch-petrographische Analysen. Geochemische Analysen untersuchen die chemische Zusammensetzung, mineralogisch-petrographische Analysen die Minerale und Gesteinseigenschaften.

In dieser Phase werden außerdem geophysikalische Methoden stärker eingesetzt. Dazu zählen Gravimetrie, Seismik, Magnetik sowie elektrische und Radarverfahren. Am Ende der Exploration sollten die Dimensionen des Vorkommens abgeschätzt und erste Vorräte berechnet werden können. Im günstigen Fall folgt die Erschließung. Die Explorationsarbeiten werden dann durch technische Versuche ergänzt und schließen vorläufig mit einer Machbarkeitsstudie, englisch feasibility study, ab. Erst danach kann der eigentliche Bergbau beginnen.

Konflikte und Recht

Die Erschließung und Nutzung von Lagerstätten ist zeitaufwendig, teuer und kann sehr hohe Erträge bringen. Zugleich entstehen Kosten für Nachsorge und erhebliche Auswirkungen auf Umwelt und Umgebung. Deshalb kann Bergbau Konflikte auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene auslösen. Bergbaufirmen und Beschäftigte brauchen Vertrags- und Investitionssicherheit. Staaten interessieren sich für Steuern und Abgaben. Kunden und Empfängerländer wünschen Versorgungssicherheit und niedrige Preise.

Bei den Eigentumsrechten an natürlichen Ressourcen gibt es zwei grundlegende Rechtsauffassungen. Das Prinzip der Bergfreiheit bedeutet, dass der Staat das Verfügungsrecht über Bodenschätze hat. Diese Tradition prägt besonders das deutsche Bergrecht und viele rohstoffexportierende Länder. Beim Eigentümerbergbau besitzt grundsätzlich der Grundeigentümer die Bodenschätze. Auf öffentlichem Land kann der Finder Ansprüche auf seinen Fund erwerben. Diese Auffassung stammt aus dem englischen Common Law.

Der französische Code civil und verwandte Rechtssysteme vertreten eine Zwischenposition: Oberirdische Lagerstätten gehören dem Grundeigentümer, unterirdische dem Staat, der Abbaulizenzen vergeben kann. In der Bundesrepublik Deutschland wurde entsprechend zwischen Abgrabungsgesetz und Bundesberggesetz unterschieden; die Bergaufsicht ist Ländersache. In der DDR gab es dagegen eine zentrale Oberste Bergbehörde.

Je nach Lage und Verlauf einer Lagerstätte können unterschiedliche Rechtstraditionen, Gebietskörperschaften und Verträge aufeinandertreffen. Große Rohstoffvorkommen können territoriale Konflikte und Grenzfragen verschärfen, aber auch neue Rechtsinstrumente begünstigen, etwa die 200-Meilen-Zone bei Küstenstaaten. Erfolgreiche grenzüberschreitende Regelungen, zum Beispiel bei der EGKS als Vorläuferorganisation der EU, beim Nordseeöl oder beim Spitzbergenvertrag, können eine stabile Grundlage für internationale Zusammenarbeit bilden.