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Die mühevolle Suche nach Hydrothermalquellen und ergiebigen Massivsulfidvorkommen

Viele Hydrothermalquellen wurden durch Zufall bei Expeditionen in magmatisch aktiven Meeresgebieten gefunden. Die Suche nach neuen Hydrothermalquellen ist schwierig, weil man im weiten Ozean Areale mit Durchmessern von nur einigen 10 bis 100 Metern finden muss. Für die Suche setzen Meeresforscher meist Sensoren ein, die vom Schiff an einem Stahlseil herabgelassen werden. Die Sensoren können Heißwasserwolken wahrnehmen, indem sie die Trübung des Wassers, die Temperatur oder chemische Signale messen. So sind allerdings nur punktuelle Messungen an einem Ort möglich. Daher kommen seit einigen Jahren verstärkt autonome Unterwasserfahrzeuge zum Einsatz (Autonomous Underwater Vehicles, AUV). Die torpedoförmigen AUVs sind ebenfalls mit diesen Sensoren ausgestattet. Sie sind in der Lage, frei im Wasser zu schwimmen und automatisch bis zum Meeresboden zu tauchen. Nach Beendigung ihres etwa 20-stündigen Einsatzes kehren sie zum Schiff zurück.

Mithilfe der AUVs wurden pro Forschungsreise bereits bis zu 10 neue Heißwasserwolken entdeckt. Allerdings lässt sich damit nicht der genaue Ort der Quelle bestimmen. Zudem bleibt offen, ob sich am Meeresboden tatsächlich eine hydrothermale Quelle mit sulfidreichen Schwarzen Rauchern befindet. Dies lässt sich nur durch den Einsatz von geschleppten Kameras, mit Kameras auf Tauchbooten bzw. Tauchrobotern oder mit Sonargeräten feststellen, die mithilfe akustischer Signale die einzelnen Schornsteine abbilden können. Forscher unterscheiden deshalb zwischen sicher nachgewiesenen und unbestätigten Hydrothermalquellen. Derzeit sind neben den geläufigen Vorkommen weitere rund 200 unbestätigte Hydrothermalquellen bekannt.

Auch alte Massivsulfidvorkommen an erkalteten Hydrothermalquellen lassen sich am ehesten durch Kamerabeobachtungen in der Tiefe bestimmen. Ein wichtiger Anhaltspunkt dabei sind Verfärbungen am Meeresboden wie etwa Rost, der auf Eisen hindeutet. Die Größe eines solchen Vorkommens wird dann zunächst grob abgeschätzt. Unter anderem überprüfen Forscher, ob das Vorkommen höher liegt als der umgebende Meeresboden, und schätzen damit die Dicke ab. Mithilfe von Erfahrungswerten wird dann die Dichte des Sulfids veranschlagt. Aus der Größe des Vorkommens und der Dichteschätzung leiten die Forscher dann die ungefähre Tonnage ab. Heute weiß man, dass diese Abschätzungen mithilfe von Unterwasseraufnahmen häufig viel zu hoch waren, denn schon oft zeigten nachträgliche Analysen, dass im Boden kaum Sulfide vorhanden waren. Da Bohrungen sehr aufwendig sind, bleibt es aber oft bei dieser ersten Einschätzung. Hinzu kommt, dass man heute nur wenig darüber weiß, wie die Metalle in den Massivsulfidvorkommen verteilt sind. In manchen Gebieten wurde festgestellt, dass die Metalle vor allem an der Oberfläche der Vorkommen angereichert sind und ihre Konzentration im Inneren des Vorkommens stark abnimmt. Ein Vorkommen ist aber nur dann lohnend, wenn sowohl die Tonnagen als auch die Gehalte an begehrten Metallen groß genug sind. Viele heute bekannte Vorkommen erfüllen diese Voraussetzungen nicht.

Andererseits gehen Wissenschaftler davon aus, dass in der Weite der Tiefsee viele alte Massivsulfidvorkommen versteckt sind, die wirtschaftlich durchaus interessant sein könnten. Zwar sind die vulkanisch aktiven Zonen, in denen sich auch die aktiven Hydrothermalquellen befinden, meist nur wenige Kilometer breit. Da aber der ganze Ozean letztlich durch diese vulkanische Aktivität entstanden ist, muss es überall im Meer alte Massivsulfidvorkommen geben. Viele dieser Vorkommen dürften im Laufe der Zeit von mächtigen Sedimentschichten jüngeren Datums überdeckt worden sein. Daher ist es schwierig oder vielleicht sogar ganz unmöglich, diese zu entdecken. Selbst wenn man sie fände, wäre der Abbau nur dann wirtschaftlich, wenn die Sedimentschichten dünn und ohne großen Aufwand abzutragen wären.

Abb. 2.29 > Ein Mitarbeiter eines Forschungschiffs setzt ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) ins Meer, das mit Sensoren bestückt ist. © Geomar/picture alliance/dpa Abb. 2.29 > Ein Mitarbeiter eines Forschungschiffs setzt ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) ins Meer, das mit Sensoren bestückt ist. © Geomar/picture alliance/dpa