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Lehrstuhl für Allgemeine und Angewandte Mineralogie
Prof. Dr. Juraj Majzlan
Forschungsschwerpunkte
Thermodynamische Eigenschaften der Minerale und anorganischen Phasen
Mineralogie und Geochemie der Umweltkontamination, Verwitterung der Minerale und Mobilität der Elemente
in der Umwelt
Kristallstrukturen und Kristallchemie der Minerale und anorganischen Phasen
Bio-Geo-Interaktionen
Mineralogie und Geologie der Erzlagerstätten
104 — FORSCHUNG
Fahlerze sind Minerale mit komplexer chemischer Zusam-
mensetzung und der Bereitschaft, viele chemische Elemente
in ihre Kristallstruktur aufzunehmen. Sie sind häufige Erzmi-
nerale in vielen Erzlagerstätten, wo sie für die Gewinnung
von Kupfer, Silber oder Quecksilber dienen. Es ist deswegen
interessant zu überprüfen, wie mobil die individuellen Ele-
mente, besonders die stark umweltschädlichen (z. B. Arsen)
in den Fahlerzen sind. Ebenso ist von Interesse, wie mobil
die Summe der Elemente in den Fahlerzen ist. In dieser Ar-
beit verwenden wir sorgfältig ausgewählte Proben aus einer
Oxidationszone einer Kupfererzlagerstätte in der Slowakei
namens Herrengrund. Die Kombination von Geländearbeit,
Röntgenbeugung mit Mikrometer-Auflösung (am Synchrot-
ron APS in Chicago, USA) und intensiven bild-gebenden Un-
tersuchungen mit unserer Elektronenstrahlmikrosonde und
mit dem Transmissionselektronenmikroskop bietet die Ant-
worten auf unsere Fragen vomMesomaßstab (mehrere
Meter) bis zum Nanomaßstab. Kupfer ist in den initialen
Stadien der Verwitterung immobil und bleibt in einfachen
Sulfiden wie Covellit, CuS, oder Chalkosin, Cu
2
S (Abb. 1)
gebunden. Später wird Kupfer mobilisiert, gelöst, und
kristalisiert in Form von Kupfer-Sulfaten, -Karbonaten, und
-Arsenaten auf den Nebengesteinen. Arsen assoziiert sehr
stark mit dem Kupfer. Eisen und Antimon weisen ein ande-
res Verhalten auf – diese beiden Elemente verbinden sich in
einem schwerlöslichen Mineral namens Tripuhyit, FeSbO
4
(Abb. 1). Silber und Quecksilber binden sich chemisch mit
dem restlichen sulfidischen Schwefel und bleiben essentiell
immobil. Die Belastung der Gewässer in der untersuchten
Region ist wegen der Bildung der moderat- oder schwerlösli-
chen Minerale nicht so hoch. Deswegen ist der Sanierungs-
bedarf, entweder zur Zeit oder in der Zukunft, nicht als
kritisch anzusehen.
Abb. 1. Die Verteilung der
Elemente Kupfer (links) und
Antimon (rechts) in den
Verwitterungsprodukten der
Fahlerze. Der Maßstab
entspricht 20 µm.
Verwitterung der Erzminerale, Mobilität der Elemente in der Umwelt — Verwitterung der
Fahlerze (Cu,Ag)
10
(Fe,Zn,Hg)
2
(Sb,As)
4
S
13