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Weshalb stecken Bodenschätze meist tief in der Erde?

Weil sie ihre Entstehung Prozessen im Erdinneren verdanken. Im Lauf der Jahrmilliarden wurden viele Gesteine durch die Bewegungen der Kontinentalplatten immer wieder in das Erdinnere gezogen. Hitze und der dort herrschende Druck machten sie zähflüssig und veränderten sie. Dabei vermischten sie sich mit anderen Gesteinen oder wurden durch chemische Reaktionen in ihrer Zusammensetzung verändert. Im geschmolzenen Zustand sanken schwere chemische Elemente wie Eisen oder Gold langsam nach unten, leichtere reicherten sich in oberflächennahen Schichten an. Gelangte später eine solche Schwermetallablagerung durch Konvektion und Tektonik wieder nach oben, befanden sich abbauwürdige Erzgänge in zugänglichen Tiefen.

Die ersten Bergwerke entstanden wohl, als die wenigen an der Erdoberfläche ausstreichenden Lagerstätten von Kohle oder Erz zur Neige gingen und man begann, den Adern und Flözen in der Erde zu folgen. Schon in der Antike wurden Bergwerke im industriellen Maßstab betrieben. Die Arbeitsbedingungen waren hart: Eingezwängt in winzige Felsspalten, mit Hammer und Schlägel aus Stein, Bronze, später auch Eisen, ein qualmendes Lämpchen an Hut oder Stirnband oder auf einem Felsvorsprung stehend, mussten die Bergleute das erzhaltige Gestein aus dem Fels lösen. Der technische Fortschritt verbesserte die Lage der Bergleute, so etwa die gegen Ende des letzten Jahrhunderts zum Einsatz gekommenen ferngesteuerten Vortriebsgeräte.

Wie kommt man Bodenschätzen auf die Spur?

Mithilfe ausgefeilter Technik. Prospektoren, wie die modernen Schatzsucher korrekt heißen, bedienen sich etwa seismologischer Methoden: In abgelegenen Regionen und zur Untersuchung großer Flächen legt man kleine Sprengladungen aus. Die von diesen hervorgerufenen Erschütterungen werden mit Seismographen registriert und am Computer in ein dreidimensionales Bild des Untergrunds umgerechnet.

In technisch oder ökologisch sensiblen Bereichen kommen so genannte Rüttler zum Einsatz, die in einem bestimmten Rhythmus auf den Boden aufstampfen. Auf Pkw-Anhänger oder Lkws montiert, können sie im Gelände mühelos von einem Messpunkt zum nächsten bewegt werden.

An den Grenzen zwischen verschiedenen Gesteinsarten werden die von Sprengung oder Rüttler ausgelösten Schallwellen gebrochen und reflektiert, wobei sie sich in mehrere Teilwellen aufspalten. Diese erreichen die Geophon genannten Sensoren zu unterschiedlichen Zeiten. Da Temperatur, Dichte und Zusammensetzung des Gesteins die lokale Schallgeschwindigkeit bestimmen, lässt sich aus den Ankunftszeiten der einzelnen Teilwellen auf die geophysikalischen Parameter der durchlaufenen Schichten schließen. Sind auf diese Weise mögliche Lagerstätten eingegrenzt, werden ergänzende Messungen durchgeführt. So können etwa Mikroorganismen auf mögliche Erdöl- oder Erdgasvorkommen hindeuten.

Was macht Edelsteine so wertvoll?

Ihre vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten. Denn nicht nur als Schmucksteine sind Rubin, Saphir und Diamant begehrt, auch die Industrie nutzt sie. So werden etwa aus Diamanten hochwertige Bohr-, Schleif- und Polierwerkzeuge hergestellt, Rubine sind Bestandteil von Lasern und Saphire dienten einst in Schallplattenspielern als Tonabnehmer.

Bei diesen auch als Edelsteine bzw. Halbedelsteine bezeichneten Mineralien handelt es sich um große Kristalle mit einheitlicher Zusammensetzung – Bergkristall etwa besteht aus Quarz (chemisch Siliciumdioxid), Diamant aus Kohlenstoff. In einem Kristall wiederholt sich ein mehr oder weniger einfaches Grundmuster (etwa ein Würfel) Billionen von Billionen Male. Im Prinzip findet sich deren Form auch in perfekt gewachsenen natürlichen Kristallen, in der Praxis müssen Edelsteine meist zunächst geschliffen und poliert werden. Erst dann erhalten sie ihre Transparenz und Brillanz.

Neben der chemischen Zusammensetzung bestimmt übrigens vor allem die Kristallstruktur die Eigenschaften eines Minerals. So bestehen der absolut härteste Stoff, Diamant, und einer der weichsten, Graphit, aus demselben Element: Kohlenstoff. Doch während die Kohlenstoffatome im Diamant ein dreidimensionales Gitter bilden, bei dem jedes Atom fest mit vier weiteren verbunden ist, gruppieren sie sich im Graphit zu leicht gegeneinander zu verschiebenden Ebenen.

Was ist das schwarze Gold?

Es handelt sich um Erdöl und Kohle, ohne die unsere heutige technische Zivilisation nicht hätte entstehen können.

In Deutschland, England und anderen Industrieländern war die Förderung und Nutzung der Steinkohle das Symbol für die Industrialisierung. »Rauchende Schlote« wurden als Beleg für wachsenden Wohlstand, später jedoch für die unerträglich gewordene Luftverschmutzung gesehen. Heute ist in Deutschland der Steinkohlebergbau fast völlig verschwunden, denn in anderen Teilen der Welt kann der Rohstoff wesentlich billiger gefördert werden.

Wertvoller ist heute das Erdöl – wie nicht zuletzt die steigenden Preise zeigen. Denn das Rohöl lässt sich zu zahlreichen Substanzen veredeln, von denen Benzin und Heizöl nur die einfachsten sind. Raffiniertes Erdöl ist beispielsweise Ausgangssubstanz für eine große Zahl von Kunststoffen und Medikamenten.

Die Suche nach Erdöl ist sehr aufwendig. Ist eine viel versprechende Gesteinsformation gefunden, wird zunächst eine Probebohrung niedergebracht: In das entstehende Bohrloch werden Rohre verlegt, deren Durchmesser langsam abnimmt – das Bohrloch wird also nach unten hin immer schmaler. Wasser mit besonderen Zusätzen dient als Spülflüssigkeit. Es kühlt den Bohrmeißel und sorgt mit seinem hohen Gewicht dafür, dass kein Erdöl aus dem Bohrloch nach oben schießt. Ist die Probebohrung erfolgreich, wird das geförderte Öl in Tanks gelagert und dann zum Ölhafen transportiert. Von dort geht es über See zu den großen Umschlagplätzen wie Rotterdam, dem größten Ölhafen Europas.