Eisenerz-Geologie & Exploration: Bewährte Strategien für erfolgreiche Prospektion

Geologie, Prospektion und Exploration von Eisenerzlagerstätten

Eisen ist seit der Antike bekannt. Eisen ist in der Lithosphäre allgegenwärtig, entweder als Hauptbestandteil oder in Spuren. In der Häufigkeit rangiert es an vierter Stelle hinter Sauerstoff, Silicium und Aluminium.

Eisenerze haben eine breite Entstehungszeit in geologischer Hinsicht sowie eine weite geografische Verteilung. Diese Erze finden sich in den ältesten bekannten Gesteinen der Erdkruste, mit einem Alter von über 2,5 Milliarden Jahren, sowie in Gesteinen, die in verschiedenen nachfolgenden Zeitaltern gebildet wurden. Tatsächlich bilden sich Eisenerze sogar heute noch in Gebieten, in denen Eisenoxide ausfallen.

Weltweit sind mehrere tausend Eisenvorkommen bekannt. Sie reichen in der Größe von wenigen Tonnen bis zu mehreren hundert Millionen Tonnen. Eisenerzlagerstätten sind in verschiedenen Regionen der Welt unter unterschiedlichen geologischen Bedingungen und in verschiedenen geologischen Formationen verteilt. Die größte Erzkonzentration findet sich in bandförmigen sedimentären Eisenformationen präkambrischen Alters. Diese Formationen stellen den Großteil der weltweiten Eisenerzressourcen dar.

Klassifizierung der Eisenerzvorkommen

Eisenerze kommen in einer Vielzahl geologischer Umgebungen in magmatischen, metamorphen oder sedimentären Gesteinen vor oder als Verwitterungsprodukte verschiedener primär eisenhaltiger Materialien. Eisenerze können in Typen ähnlicher geologischer Entstehung, Zusammensetzung und Struktur gruppiert werden. Die folgende vereinfachte Klassifizierung basiert auf der Genese der Lagerstätten und der geologischen Umgebung. Sie zeigt die Hauptauftretensweisen von Eisenerzen sowie die vielfältige Geologie der Eisenerzlagerstätten.

• Magmatische Erze (Igneous ores) – Diese Eisenerzlagerstätten entstehen durch Kristallisation aus flüssigen Gesteinsmaterialien, entweder als lagartige Ablagerungen, die möglicherweise das Ergebnis von Kristallen schwerer eisenhaltiger Minerale sind, die sich beim Kristallisieren absetzen und eisenreiche Konzentrationen bilden, oder als Lagerstätten, die einen intrusiven Bezug zu ihren Wirtsgesteinen zeigen. Diese Erzlagerstätten sind entweder tafelförmig oder unregelmäßig und bestehen weitgehend aus Magnetit mit variierenden Mengen Hämatit. Magmatische Erze sind meist eisenreich und oft phosphor- oder titanreich.
• Kontakterze (Contact ores) – Eisenerzlagerstätten, die an oder nahe dem Kontakt zwischen magmatischen und sedimentären Gesteinen entstehen, bestehen normalerweise aus Magnetit und Hämatit mit assoziierten Carbonaten und Pyrit. Die Erzlagerstätten liegen meist in den sedimentären Gesteinen als unregelmäßige oder tafelförmige Ersetzungskörper.
• Hydrothermale Erze (Hydrothermal ores) – Dies sind Eisenerzlagerstätten, die durch heiße Lösungen gebildet wurden, die Eisen transportierten und Gesteine günstiger chemischer Zusammensetzung mit Eisenmineralien ersetzten, um unregelmäßige Erzkörper zu bilden. In diesen Lagerstätten tritt Eisen oft als Siderit (FeCO₃) oder manchmal als Oxide auf.
• Sedimentäre Erze (Sedimentary ores) – Dies sind (i) Schichterze (Bedded ores), (ii) Sideriterze, (iii) Seifenerze (Placer ores) oder (iv) Sumpfeisenerze (Bog iron ores). „Schichteisenerze“ bestehen oft aus Ooiden aus Hämatit, Siderit, Eisensilikat oder seltener Limonit in einer Matrix aus Siderit, Calcit oder Silikat. Diese Erze haben eine weite geografische Verteilung in Verbindung mit anderen sedimentären Gesteinen und oft einen ziemlich hohen Phosphorgehalt. Die Erze können selbstflüssig (Self-fluxing) sein. „Sideriterze“ bestehen aus Bänken von Siderit oder Sideritknollen, die mit Schiefern assoziiert sind. Sie sind in den Kohlenflözen häufig und werden oft als Thoneisensteine (Clay Ironstones) oder Bandschiefer (Black Band Ironstones) bezeichnet. Diese Erze enthalten meist assoziierte Sulfide und oft einen ziemlich hohen Schwefel- und Phosphorgehalt. Eisenoxide, wenn sie kompakt sind, sind normalerweise widerstandsfähig gegen Verwitterung und Erosion und können unter günstigen Bedingungen „Seifenlagerstätten“ (Placer Deposits) bilden, die in wenigen Fällen Eisenerze darstellen. Seifenlagerstätten sind als Eisenquellen von untergeordneter Bedeutung. „Sumpfeisenerze“ kommen in vielen sumpfigen Gebieten vor. Sie treten normalerweise als dunkelbraune, zellige Massen oder granulare oder feine Partikel von Limonit auf. Diese Erze haben längst ihre kommerzielle Bedeutung verloren.
• Metamorphe Eisenformationen (Metamorphosed iron formations) – Diese umfassen die metamorphen geschichteten eisenhaltigen Gesteine, die meist aus abwechselnd dünnen Schichten feinkörnigen Quarzes und Ferrioxiden bestehen. Das Eisen ist normalerweise in Mineralform von Magnetit oder Hämatit vorhanden, zusammen mit geringeren Mengen Eisensilikate und Eisencarbonate. Im Wesentlichen sind alle präkambrischen sedimentären Eisenformationen dieses Typs. Die metamorphen Typen umfassen auch jene, bei denen die ursprüngliche Form der Erze durch umfangreiche Rekristallisation verdeckt wurde. Einige dieser Eisenformationen sind wirtschaftlich wichtig als Eisenerze wegen ihrer Eignung zur Aufbereitung durch Feinmahlen und Konzentration der Erzminerale hauptsächlich durch magnetische Methoden.
• Residualerze (Residual ores) – Diese Erze sind meist Produkte der oberflächlichen Verwitterung von Gesteinen, können aber auch Erze umfassen, die durch hydrothermale Oxidation und Auslaugung gebildet wurden. Erze dieses Typs bildeten sich umfangreich in präkambrischen Eisenformationen durch Auslaugung von Silicium, das gewöhnlich über 50 % des Gesteins ausmachte. Oxidation wandelte Eisenkarbonat, Silikatminerale und Magnetit in Hämatit oder Limonit um.

Ressourcen und Reserven

Das potenzielle Eisenerz, von dem bekannt ist, dass es in einem Gebiet existiert, wird als Eisenerzressource bezeichnet. Identifizierte Ressourcen umfassen sowohl Reserven als auch andere eisenhaltige Materialien, die unter zukünftigen wirtschaftlichen Bedingungen profitabel abgebaut werden könnten. Identifizierte Ressourcen sind jene, deren Lage, Gehalt, Qualität und Menge bekannt oder aus spezifischen geologischen Beweisen geschätzt sind. Identifizierte Ressourcen umfassen wirtschaftliche, marginal wirtschaftliche und subökonomische Komponenten, und je nach Grad der geologischen Gewissheit kann jede dieser wirtschaftlichen Unterteilungen weiter in gemessene, angezeigte und geschlossene (Inferred) unterteilt werden. Reserven sind definiert als jene Ressourcen, die zum Zeitpunkt ihrer Bestimmung wirtschaftlich abgebaut werden können.

Prospektion und Exploration

Die Ausbeutung bestehender Eisenerzlagerstätten ist der einfachere Teil der Bergbauoperationen. Der schwierigere Teil ist, neue Erzlagerstätten zu finden und ihren Umfang und Eisengehalt (Gehalt) zu definieren. Exploration ist der Prozess, durch den Anreicherungen von Eisenerzmineralen in der Erdkruste gefunden werden können. Bevor die schweren Investitionen für den Aufbau eines Bergbaubetriebs getätigt werden, muss die Bergbauorganisation sicherstellen, dass die Lagerstätte wirtschaftlich rentabel ist und Mengen an Erz aufweist, die eine Erzproduktion über einen ausreichend langen Zeitraum gewährleisten. Auch nach Produktionsbeginn ist es notwendig, Erweiterungen der Mineralisierung zu lokalisieren und abzugrenzen und nach neuen Aussichten zu suchen, die die abgebauten Reserven ersetzen können. Die Untersuchung von Erweiterungen und die Suche nach neuen Lagerstätten sind lebenswichtige Aktivitäten für eine Bergbauorganisation.

Prospektion beinhaltet die Suche in einem Gebiet nach Mineralvorkommen mit der Absicht, es gewinnbringend abzubauen. Mit anderen Worten: die Umwandlung des Mineralvorkommens in eine Erzlagerstätte. Ein Geologe, der ein Gebiet prospektiert, sucht nach Oberflächenausprägungen von Mineralien, indem er Unregelmäßigkeiten in Farbe, Form oder Gesteinszusammensetzung beobachtet. Seine Erfahrung sagt ihm, wo er suchen muss, um die größten Erfolgschancen zu haben.

Exploration, obwohl es ähnlich klingt wie Prospektion, ist der Begriff für die systematische Untersuchung einer Erzlagerstätte. Es ist nicht einfach, den Punkt zu definieren, an dem Prospektion in Exploration übergeht. Nachdem ein interessantes Gebiet ausgewählt wurde, wird ein Antrag auf Explorationsgenehmigung gestellt. Die Genehmigung durch Behörden ist erforderlich, bevor Explorationsaktivitäten beginnen können.

Aktivitäten im Zusammenhang mit Prospektion und Exploration

Der erste Schritt in den Aktivitäten zur Prospektion und Exploration ist die Durchsicht historischer und vorhandener Daten, insbesondere aus stillgelegten Minen und Kernproben sowie anderen relevanten Informationen, die aus früheren Explorationen zugänglich sind. Dies kann große Einsparungen bei Zeit und Geld für neue Aktivitäten bewirken. Eine der günstigsten Phasen der Gebietserschließung ist die Erstellung einer umfassenden, detaillierten und genauen geologischen Karte, die oft mit grundlegenden Instrumenten wie Maßband und Kompass beginnt. Die Genauigkeit kann durch Verwendung von Luftbildern zur Lokalisierung von Aufschlüssen, großen Verwerfungszonen und grundlegender topografischer Kontrolle verbessert werden. Jeder Schritt fügt etwas mehr Kosten hinzu, verbessert aber auch die Genauigkeit und Detailgenauigkeit der resultierenden Karte.

Bodenbedecktes Land ist für den Prospektor unzugänglich, der zunächst nach einem Aufschluss der Mineralisierung sucht. Wo die Bodenbedeckung aus einer flachen Schicht alluvialen Materials besteht, werden normalerweise Gräben über den mineralisierten Bereich gegraben, um das Grundgebirge freizulegen.

Ein Prospektor identifiziert den Fund, misst Breite und Länge und schätzt den mineralisierten Bereich. Proben aus den Gräben werden im Labor analysiert. Auch wenn Mineralien an der Oberfläche gefunden werden können, ist die Bestimmung einer Tiefenerstreckung eine Frage qualifizierter Spekulation. Wenn die Funde des Prospektors und seine Theorien über die wahrscheinliche Existenz einer Erzlagerstätte auf solidem Boden stehen, ist der nächste Schritt, das umliegende Land zu erkunden.

Exploration ist ein Begriff, der Geophysik, Geochemie und schließlich die kostspieligeren Aktivitäten, nämlich Bohren in den Boden zur Probenentnahme aus beliebiger Tiefe, umfasst. Abb. 1 zeigt die allgemeine Aktivitätssequenz in der Prospektion und Exploration einer Erzlagerstätte. Effiziente Exploration hängt von zunehmend anspruchsvoller Kartenproduktion für Planungszwecke und Zugangswege, für geologische, geophysikalische, geochemische und strukturelle Kartierung ab. Heute sind detaillierte luftgestützte topografische Karten verfügbar, die dem Erforscher grundlegende Informationen liefern, um Gebiete mit gutem Potenzial für Erzlagerstätten zu bestimmen.

Geophysikalische Exploration

Nach ihrer Einführung in den 1950er Jahren sind luftgestützte geophysikalische Surveys zu einem häufig verwendeten ersten Schritt in der geophysikalischen Exploration geworden. Große Gebiete können in kurzer Zeit effektiv abgedeckt werden. Die häufigsten aero-geophysikalischen Karten sind Magnetometerkarten, die die Variationen im Erdmagnetfeld mit hoher Genauigkeit aufzeichnen. Die optimale Auswahl von Flughöhe und Linienabstand sowie die Wahl der Instrumentierung sind in einem luftgestützten geophysikalischen Survey wichtig.

Von der Oberfläche aus werden verschiedene geophysikalische Methoden verwendet, um Untergrundformationen basierend auf den physikalischen Eigenschaften von Gestein und eisenhaltigen Mineralen wie Magnetismus, Gravitation, elektrischer Leitfähigkeit, Radioaktivität und Schallgeschwindigkeit zu erkunden. Zwei oder mehr Methoden werden oft in einem Survey kombiniert, um zuverlässigere Daten zu erhalten. Die Ergebnisse der Surveys werden kompiliert und mit geologischen Informationen von der Oberfläche und Chips oder Kernproben aus früheren Kernbohrungen abgeglichen, um zu entscheiden, ob es sich lohnt, mit weiterer Exploration fortzufahren. Falls die Survey-Ergebnisse auf weitere Exploration hinweisen, bilden die Informationen die Basis für die Bohraktivitäten. Da geophysikalische Surveys normalerweise zunächst aus der Luft durchgeführt werden, werden Informationen von Oberflächen-Surveys mit der luftgestützten Kartierung verglichen und hinzugefügt.

Moderne geophysikalische Techniken und Instrumentierung, Probenahmemethoden, Bohrverfahren und einige Methoden geologischer Untersuchung, wie sie für Eisenerz anwendbar sind, werden im Folgenden beschrieben. Geophysik, angewandt auf Eisenerz-Explorationen, ist primär ein Aufklärungswerkzeug (Reconnaissance Tool), das Informationen liefert, die anschließend durch geologische Kartierung, petrographische Studien, Bohrungen und die Auswertung von Erzanlysen und Aufbereitungstests ergänzt werden müssen. Die in der Suche nach Eisenerzen verwendeten geophysikalischen Techniken, wie bei den meisten geophysikalischen Kartierungen, basieren auf dem Vorhandensein messbarer Kontraste physikalischer Eigenschaften zwischen den Erzmineralen und den umgebenden Gesteinen. Die hauptsächlich verwendeten physikalischen Eigenschaften sind Magnetismus (sowohl permanenter als auch induzierter) und Dichte. Elektrische Methoden (einschließlich Polarisation und Elektromagnetismus) und seismische Studien werden manchmal in Verbindung mit magnetischen oder gravimetrischen Surveys verwendet, um eine bessere Definition der Erzkörper zu erhalten.

Magnetometer

Moderne Magnetometer haben größere Empfindlichkeit und Bedienkomfort. Dadurch haben sie seit den 1950er Jahren andere Methoden wie die Tauchennadel und Super-Tauchennadel aus der praktischen Anwendung in der Eisenerzexploration verdrängt. Magnetometer haben mehrere aufeinanderfolgende Entwicklungsstufen durchlaufen. Die Hauptformen, in der Reihenfolge ihrer Konzeption, sind: Waagentyp, Torsionstyp und Fluxgate-Magnetometer, gefolgt in jüngeren Jahren von Magnetometern, die im Bereich der Atomphysik konzipiert und entwickelt wurden. Diese letzteren Instrumente umfassen Rubidium-Dampf-, Protonen-Präzessions- und Optische-Absorptions-Magnetometer.

Magnetometer werden verwendet, um die Stärke des Erdmagnetfeldes oder seine vertikale Komponente an einem gegebenen Ort zu bestimmen. Das Erdmagnetfeld ist sehr schwach und reicht von etwa 0,7 Oersted an den magnetischen Polen bis zu etwa 0,25 Oersted an manchen Punkten auf dem magnetischen Äquator. In geomagnetischen Studien wird die Feldstärke in einer viel kleineren Einheit als dem Oersted gemessen, nämlich dem Gamma (gleich 0,00001 Oersted). Die Form des Erdmagnetfeldes ist nicht uniform, sondern zeigt großräumige regionale Unregelmäßigkeiten aufgrund von Variationen in Form und Zusammensetzung der Kruste und des oberen Mantels der Erde. Variationen auf kleinerer Skala resultieren aus magnetischen Störungen, verursacht durch Konzentrationen magnetischen Materials nahe der Oberfläche, und es sind diese lokalen Variationen, die gesucht werden, wenn nach Eisenerzen gesucht wird.

Magnetische Vermessung (Magnetic surveying)

Die magnetische Vermessung misst Variationen im Erdmagnetfeld, verursacht durch magnetische Eigenschaften unterirdischer Gesteinsformationen. Das luftgestützte Magnetometer ist das primäre geologische Werkzeug, das bei der Suche nach Eisenerzen und eisenhaltigen Materialien in großen Gebieten verwendet wird. Die Methode zur Durchführung eines luftgestützten magnetischen Surveys besteht darin, ein Fluxgate- oder Protonen-Präzisionsmagnetometer in einem Flugzeug zu installieren, das das Zielgebiet in festgelegter Höhe und entlang vorbestimmter Fluglinien überfliegt. Das Magnetometer misst die Stärke des Erdmagnetfeldes. Die Daten werden elektronisch zusammen mit der Position des Flugzeugs und seiner Höhe aufgezeichnet. In jüngster Zeit gab es Verbesserungen in der Qualität der Surveys durch Verfeinerungen in der Ausrüstung, die größere Empfindlichkeit und Einfachheit, Mehrkanal-Datenaufzeichnung, Miniaturisierung der Instrumente und genauere Positionierungsfähigkeit umfassen. Aufgrund der Darstellung und Aufzeichnung der Daten in digitaler Form werden Computer für die notwendige Datenreduktion und Plot-Anforderungen für Analysen und Interpretation verwendet. Daten aus diesen Aufzeichnungen werden als Konturkarte geplottet, mit Linien, die Punkte gleicher magnetischer Intensität auf der Karte verbinden. Die von diesen Linien gebildeten Muster zeigen Bereiche an, in denen magnetische Anomalien (größere lokale Verzerrungen des Erdmagnetfeldes) auftreten. Die durch Anomalien auf der magnetischen Karte angezeigten Bereiche werden dann durch geologische Surveys und durch Gravitationsmessungen, elektromagnetische Studien oder andere geophysikalische Techniken detaillierter untersucht. Diese geophysikalischen Techniken sind im Folgenden aufgeführt.

Elektromagnetische Surveys basieren auf Variationen der elektrischen Leitfähigkeit im Gesteinskörper. Ein Sender wird verwendet, um ein primäres wechselndes elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Induzierter Strom erzeugt ein sekundäres Feld im Gesteinskörper. Das resultierende Feld wird verfolgt und gemessen, wodurch die Leitfähigkeit der unterirdischen Massen enthüllt wird.

Elektrische Surveys messen entweder den natürlichen Stromfluss im Boden oder galvanischen Strom, der in den Boden geleitet und präzise kontrolliert wird. Elektrische Surveys werden verwendet, um Mineralvorkommen in geringer Tiefe zu lokalisieren und geologische Strukturen zu kartieren, um die Mächtigkeit des Überdeckungsgesteins zum Grundgebirge oder den Grundwasserspiegel zu bestimmen.

Induzierte Polarisation Surveys werden entlang von Gitterlinien mit Messungen an Empfängerelektroden durchgeführt, die in die Erde gepflanzt und von Station zu Station bewegt werden. Die Elektroden sind mit einem Empfänger verbunden und messen die Ladbarkeit (die Kapazität verschiedener Minerale, eine elektrische Ladung aufzubauen) und Widerstandseffekte auf in den Boden und das Grundgebirge gezwungene Ströme.

Gravimetrische Surveys messen kleine Variationen im Gravitationsfeld, verursacht durch die Anziehung zugrundeliegender Gesteinsmassen. Die Schwerevariation kann durch Verwerfungen, Antiklinalen und Salzdome verursacht werden, die oft mit ölführenden Formationen assoziiert sind. Gravimetrische Surveys werden auch verwendet, um hochdichte Minerale wie Eisenerz zu detektieren.

In Regionen, in denen Gesteinsformationen radioaktive Minerale enthalten, ist die Strahlungsintensität erheblich höher als das normale Hintergrundniveau. Die Messung von Strahlungsniveaus hilft, Lagerstätten zu lokalisieren, die Minerale enthalten, die mit radioaktiven Substanzen assoziiert sind.

Seismische Surveys basieren auf Variationen der Schallgeschwindigkeit in verschiedenen geologischen Schichten. Die Zeit wird gemessen, die der Schall benötigt, um von einer Quelle an der Oberfläche durch die unterliegenden Schichten und wieder hinauf zu einem oder mehreren Detektoren an einiger Entfernung an der Oberfläche zu gelangen. Die Schallquelle kann der Schlag eines Vorschlaghammers, ein schweres Fallgewicht, ein mechanischer Vibrator oder eine Sprengladung sein. Seismische Surveys bestimmen die Qualität des Grundgebirges und können die Kontaktfläche geologischer Schichten oder eines kompakten Mineralvorkommens im Boden lokalisieren.

Im Falle von Eisenerzen kann die detaillierte magnetische Untersuchung anomaler Bereiche die Verwendung eines Magnetometers in einem Hubschrauber oder Bodensurveys mit Hand- oder anderen tragbaren Magnetometern beinhalten. Eine neue elektromagnetische Prospektionstechnik, bekannt als AFMAG (Audio Frequency Magnetics), wurde in Gebieten eingesetzt, in denen magnetische Anomalien detektiert wurden, um zu versuchen, zwischen vergrabenen Lagerstätten von Vulkanglas oder geringgradigen eisenhaltigen Intrusiven und Lagerstätten mit hoher remanenter Magnetisierung zu unterscheiden, die potenzielle Erzkörper darstellen. Der Rubidium-Dampf-Magnetometer ermöglicht ebenfalls die Ausschluss nicht-wirtschaftlicher Lagerstätten durch Differenzierung zwischen magnetischen Lagerstätten, die hoch in magnetischer Suszeptibilität und elektrischer Leitfähigkeit sind, und vergrabenem Vulkanglas und geringgradigen, nicht-leitenden eisenhaltigen Intrusiven niedriger Suszeptibilität, die jedoch attraktive magnetische Anomalien erzeugen können.

Probenahme und Bohren

In der frühen Periode der Eisenerzentdeckung wurde die Exploration potenzieller Erzkörper meist durch Testgruben und Schächte durchgeführt. Heutzutage folgt auf die Korrelation und Auswertung der detaillierten Daten aus Magnetometer- oder anderen Surveys meist ein sorgfältig ausgearbeitetes Bohrprogramm, um Proben bereitzustellen, die durch geologische und mineralogische Studien die Art, Qualität und Ausdehnung des möglicherweise vorhandenen Erzes sowie die Art und Menge des Überdeckungsgesteins oder der mit dem Erz assoziierten Gesteinsformationen festlegen.

Heutzutage wird erhebliche Aufmerksamkeit auf die Verbesserung der Kernbohrmethoden gelegt, um bessere Proben zu liefern. Das vollständigste und ungestörteste Bohrprobenstück zu vernünftigen Kosten ist das ultimative Ziel. Diamantbohrer werden besonders in harten Formationen eingesetzt. Der Einsatz von Bohrspülungen (Drilling Muds) mit Diamantbohrern wurde dort übernommen, wo Proben von höchster Qualität aus abwechselnd harten und weichen bandförmigen Materialien gewünscht sind. Rotary-Down-Hole-Bohrer und Reverse-Circulation-Bohrer verschiedener Typen können in manchen Probenahmeanwendungen eine schnelle Penetrationsrate mit zufriedenstellender Probenrückgewinnung bieten. Wireline-Bohren wird in etwa der Hälfte der Kernbohrvorgänge in einigen Teilen der Welt eingesetzt. Die statistische Auswertung der Ergebnisse von Explorationsbohrungen wird durchgeführt, um Leitlinien für die Planung von Bohrprogrammen bereitzustellen, insbesondere hinsichtlich der ökonomischsten Lochabstände und des wünschenswertesten Grades der Kernrückgewinnung, der eine angemessene Probenahme bei minimalen Kosten ermöglichen würde.

Der nächste und teuerste Teil der Explorationssequenz ist das Bohren. Für einen Bohrer sind alle anderen Explorationsmethoden wie „Herumstochern im Nebel“. Bohren dringt tief in den Boden ein und bringt Proben von allem, was es auf seinem Weg findet, hoch. Wenn an gegebenen Punkten weit unter der Oberfläche Mineralisierung vorhanden ist, kann Bohren eine direkte Antwort geben und deren Vorhandensein an diesem bestimmten Punkt quantifizieren. Die Ausgaben für Bohren machen etwa die Hälfte der gesamten Explorationskosten aus. Es gibt zwei Hauptmethoden der Explorationsbohrung: Kernbohren (Core Drilling) und Percussion Drilling (Schlagbohren).

Kernbohren liefert einen massiven zylinderförmigen Probenkörper des Bodens in exakter Tiefe. Schlagbohren liefert ein zerkleinertes Probenstück, bestehend aus Bohrklein (Cuttings) aus einer ziemlich gut bestimmten Tiefe im Loch. Darüber hinaus kann das Bohrloch selbst eine ergänzende Menge an Informationen liefern, insbesondere durch Logging mit Geräten zur Detektion physikalischer Anomalien, ähnlich den oben erwähnten geophysikalischen Surveys.

Kernbohren wird verwendet, um die Größe und die exakten Grenzen der Mineralisierung zu definieren. Dies ist wichtig für die Bestimmung der zu bearbeitenden Erzgehalte und entscheidend für die Berechnung der Erzreserven. Ein strategisch platziertes untertägiges Kernbohren kann auch neue Erzkörper in der Nachbarschaft schneiden. Der Kern ist ein intaktes Probenstück der unterirdischen Geologie, das gründlich untersucht werden kann zur Bestimmung der exakten Art des Gesteins und etwaiger Mineralisierung. Proben von besonderem Interesse werden an ein Labor geschickt zur Analyse, um den Eisengehalt im Erz zu enthüllen.

Kerne aus Explorationsbohrungen werden in speziellen Kisten aufbewahrt und für lange Zeit archiviert. Die Kisten sind markiert, um zu identifizieren, aus welchem Loch und in welcher Tiefe das Probenstück entnommen wurde. Die durch Kernbohren gesammelten Informationen sind wichtig.

Um schnelle geologische Informationen zu geringeren Kosten zu erhalten, werden manchmal Reverse-Circulation-Methoden verwendet. Anstatt Kernproben erhält der Geologe Zugang zu Bohrklein (Chips) über die gesamte Löhlänge, die nach Laboranalysen auf Mineralgehalt geprüft und kartiert werden. Reverse-Circulation-Bohren wird für Oberflächenbohranwendungen zunehmend populär. Die Rigs in der Reverse-Circulation-Methode sind LKW-montiert und auf zugängliches Gelände und bessere Straßenbedingungen beschränkt im Vergleich zu Kernbohrausrüstung, die leicht demontiert werden kann.

Von der Prospektion zum Bergbau

Für die Quantifizierung der Mineralisierung und für die Definition von Form, Größe und Metallgehalt der Lagerstätte ist ein schrittweises Verfahren in den Explorationsaktivitäten erforderlich. Bei jedem Schritt des Verfahrens wird die vorliegende Information geprüft, um zu entscheiden, ob eine Fortsetzung der Explorationsbemühungen erforderlich ist. Das Ziel ist, ziemlich sicher zu sein, dass die Lagerstätte wirtschaftlich rentabel ist, indem detailliertes Wissen über die Geologie der Lagerstätte bereitgestellt wird. Erz ist ein ökonomisches Konzept, definiert als eine Anreicherung von Mineralen, die wirtschaftlich ausgebeutet und in ein verkäufliches Produkt umgewandelt werden kann.

Bevor ein Mineralvorkommen als Erzkörper bezeichnet werden kann, ist vollständiges Wissen über die Mineralisierung, die vorgeschlagene Bergbautechnologie und Aufbereitungsmethoden erforderlich. Die Umweltauswirkungen von Bergbau und Mineralaufbereitung sind sorgfältig zu untersuchen und bedürfen der Genehmigung. Eine Voraussetzung für Investitionen in den Bergbaubetrieb ist das Vertrauen, das für die nachhaltige Rentabilität über einen langen Zeitraum nötig ist. In diesem Stadium wird eine umfassende Machbarkeitsstudie durchgeführt, die Kapitalbedarf, Rendite, Amortisationszeit und andere wesentliche Aspekte abdeckt. Basierend auf allen geologischen Dokumentationen und der Studie erhält die Bergbauorganisation eine gute Vorstellung davon, wie die Lagerstätte abgebaut werden kann.