Wirtschaftlich interessante Gebiete, wo suchen?

Zweitens gibt es kobaltreiche Eisen-Mangan-Krusten. Sie bilden sich überwiegend an den sedimentfreien Vulkanhängen. Dort lagern sich im Laufe von vielen Millionen Jahren Metallverbindungen wie Eisenoxihydroxid und Manganoxid ab, die wiederum weitere Metallionen anziehen – beispielsweise Kobalt, Nickel, Tellur, Molybdän oder die sogenannten Seltenen Erden. Beide, Manganknollen und Kobaltkrusten, wachsen sehr langsam, Kobaltkrusten mit etwa 1–5 Millimeter pro 1 Million Jahre, Manganknollen geringfügig schneller. Wirtschaftlich interessante Krustendicken von mehreren Zentimetern werden daher überwiegend im westlichen Pazifik erwartet und gesucht, da dieses Gebiet zu den ältesten Ozeanregionen der Welt zählt. Viele dieser Kobaltkrusten befinden in den Hoheitsgewässern von Staaten.

Drittens hinaus gibt es noch die sogenannten Massivsulfide. Sie bilden sich in einem ganz anderen geologischen Milieu: an vulkanisch aktiven Spreizungszentren, wo neuer Meeresboden gebildet wird, sowie an submarinen Inselbogenvulkanen. Die derzeit für einen möglichen Abbau untersuchten Vorkommen befinden sich an den Mittelozeanischen Rücken des Atlantiks und des Indiks. 

Damit Massivsulfide entstehen, wird die Bildung einer sogenannten Konvektionszelle benötigt, die Wärme und Metalle aus dem Untergrund an den Meeresboden befördert. Hierbei wird das entlang von Störungen tief in den Meeresboden – in dortige Risse und Spalten – eindringende kalte Meerwasser in der Nähe einer Wärmequelle (Magmenkammer) auf Temperaturen oberhalb von etwa 400 °C erhitzt. Durch chemische Reaktionen des heißen Wassers mit dem Umgebungsgestein werden Metalle aus den Gesteinen herausgelaugt und zum Meeresboden transportiert. Die gelösten Metalle setzen sich am Kontakt des heißen Fluids mit dem kalten Meerwasser als ‚schwarze Raucher’ wieder ab.

Es gibt noch eine weitere Besonderheit bei den Massivsulfiden: In der bisherigen Geschichte der Massivsulfid-Forschung fand die Erkundung immer über Anomalien bzw. Abweichungen in der Wassersäule statt. Das bedeutet: Ein aktiver schwarzer Raucher ist durch seine „Rauchfahne“ in der Wassersäule leicht zu finden. Hierbei kann es sich um höhere Partikelkonzentration handeln, aber auch Temperaturunterschiede oder chemische Anomalien. Diese Anomalien können über große Bereiche und über größere Entfernung bestimmt und zu ihrer Quelle zurückverfolgt werden: den schwarzen Rauchern am Meeresboden. Auf diese Weise funktioniert die Exploration seit 30–40 Jahren.

Dies führt aber dazu, dass bei der Suche meist junge, rezent aktive schwarze Raucher gefunden werden. Es ist jedoch fraglich, ob es sinnvoll ist, diese abzubauen. Zum einen gibt es dort sogenannte chemosynthetische Lebensgemeinschaften, die einzigartig auf der Welt sind. Zum anderen sind die Systeme sehr jung und demnach sehr klein. Inaktive Vorkommen, von denen wir annehmen, dass sie größer sind, findet man so nicht. Über 90 Prozent aller Vorkommen, die wir kennen, sind viel zu klein, um wirtschaftlich interessant zu sein. Hinzu kommen oft Temperaturen von bis zu 360–400° Celsius und pH-Werte von 2–3, die den Abbaugeräten nicht zuträglich sind. Es gibt verschiedenste Gründe, warum man diese aktiven schwarzen Raucher gar nicht angehen möchte.
 

Wir kennen im Moment nur sehr wenige, wirtschaftlich interessante große Sulfid-Vorkommen am Meeresboden. Diese befinden sich nach dem gegenwärtigen Stand des Wissens vor allem im Südwestpazifik und in Wassertiefen unterhalb von 1.500 Metern. Sie liegen meist in den Hoheitsgebieten von dortigen Anrainerstaaten. Andere bekannte Vorkommen, wie etwa am ostpazifischen Rücken oder im Atlantik, bestehen vorrangig aus den wie gesagt wirtschaftlich uninteressanten eisenhaltigen Schwefelverbindungen. Es gibt jedoch auch großes Interesse an inaktiven Vorkommen im Atlantik und Indik. Hier versuchen wir am GEOMAR mit der Forschung anzusetzen, um das bisherige Wissen zu erweitern. Dafür nutzen wir Sensoren, die wir für autonome  Fahrzeuge entwickeln, um den Meeresboden großflächig kartieren zu können. Ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge, (ROVs) und Tauchroboter nehmen dann vor Ort Proben.

Da Massivsulfide dreidimensionale Körper sind, reichen diese Oberflächenproben für eine Abschätzung des Potentials aber nicht aus, da nicht vorhergesagt werden kann, ob diese Proben repräsentativ für das gesamte Vorkommen sind. Übertrieben könnte man behaupten: Manganknollen sind über größere Distanzen chemisch sehr ähnlich und es reicht, wenn man eine Knolle vom Meeresboden aufhebt und ihre chemische Zusammensetzung bestimmt. Dann wäre – vorausgesetzt, die Annahme stimmt – die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass eine Knolle in einem Kilometer Entfernung dieselbe chemische Zusammensetzung hat.

Bei Krusten ist es vielleicht ähnlich, das wissen wir noch nicht so genau. Jedoch gilt bei Massivsulfiden: Oberflächenproben sind nicht repräsentativ für das, was unterhalb des Meeresbodens liegt. Man muss immer bohren, um etwas über das vorhandene Rohstoffpotential aussagen zu können. Das bedeutet in der praktischen Forschung, viel mit Bohrgeräten oder Bohrschiffen zu arbeiten, um Informationen über die dritte Dimension zu bekommen.

Durch mehrere solcher Bohrfahrten und die jeweiligen Untersuchungen wissen wir, dass es sehr große Unterschiede zwischen dem Inneren der Massivsulfid-Vorkommen und der Oberfläche gibt. Weltweit gesehen werden solche schwarzen Raucher jedoch meist nur an der Oberfläche beprobt. Häufig wird dann in der Öffentlichkeit und den Medien von Vorkommen gesprochen, die sehr reich an Kupfer und Gold sind. In Wirklichkeit jedoch sind solche Aussagen mit großer Vorsicht zu behandeln, da im Inneren der Vorkommen meist deutlich niedrigere Konzentrationen dieser wertvollen Metalle auftreten.

Über 90 Prozent der Analysen, über die wir verfügen, treffen ihre Aussagen auf Basis von Proben, die nur von der Oberfläche des Meeresbodens stammen. Das Rohstoffpotential, das sie vermitteln, ist deutlich überhöht. Hier kommt es darauf an, Fakten zu liefern, die der Politik und anderen Stakeholdern erlauben, sinnvolle Entscheidungen zu einem möglichen marinen Bergbau und dem daraus resultierenden Einfluss auf die globale Rohstoffversorgung zu treffen. Denn man muss, um einmal aus der Perspektive von Deutschland zu sprechen, keine Erkundungslizenz für Massivsulfide besitzen, wenn der Hauptgrund der Erkundung die Sicherstellung und Versorgung mit Nickel und Kobalt ist.