DESMEX: Wie sich per Hubschrauber unterirdische Rohstoffe aufspüren lassen

Wo und in welcher Tiefe erstrecken sich heimische Erzlagerstätten? Das Projektteam von “DESMEX” entwickelt ein geophysikalisches Messsystem, mit dem sich vom Hubschrauber aus Rohstoffvorkommen erkunden lassen – in Tiefen bis zu einem Kilometer. Mit der Methode sollen abbauwürdige Erzvorkommen der zentraleuropäischen Gebirge effektiv erfasst werden. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert. „r4” sichert Hightech-Ressourcen und damit Zukunft.

Der Schlüssel liegt in der Induktion

Für die fliegende Suche nach wertvollen Rohstoffen macht sich das Projektteam von „DESMEX“ (Deep Electromagnetic Sounding for Mineral Exploration) die Vorteile von Induktionseffekten der Elektromagnetik zunutze. Diese Effekte bilden die elektrische Leitfähigkeitsverteilung unter der Erdoberfläche dreidimensional ab. Damit liefern sie Hinweise auf erzführende Zonen sowie deren geologische und tektonische Strukturmerkmale. Die Koppelung mit dem Helikopterflug erlaubt es, große Flächen mit Hilfe dieser Sensoren zu erkunden. Probebohrungen werden überflüssig, das Erkunden von Rohstoff-Vorkommen wird effizient. Diese Technologie soll zu einer international wettbewerbsfähigen Technologie entwickelt werden.

Stationär und mobil

 In bis zu einem Kilometer Tiefe wollen die acht „DESMEX“-Projektpartner aus Wissenschaft und Wirtschaft mit ihrer innovativen Technologie vordringen. Das neue geophysikalische Verfahren verbindet dabei die luftgestützten Messungen mit zusätzlichen Messungen vom Boden aus und verwendet dafür neueste Sensor-technologien.

Die erforderliche elektrische Signalquelle ist in diesem Verfahren am Boden installiert und wird überflogen. Dies hat gegenüber herkömmlichen Erkundungsflügen den Vorteil, dass stärkere Sender eingesetzt werden können – die Genauigkeit und Verlässlichkeit der Messungen erhöht sich. Zusätzliche Messstationen am Boden sorgen für stärkere Tiefenauflösung. Das Zusammenspiel mit höchstempfindlichen Magnetfeldsensoren an der Schleppsonde des Hubschraubers komplettiert die Innovation.

Hubschrauber mit Messtechnik

Hochsensible Messtechnik hängt am Hubschrauber, der für "DESMEX" Rohstoffe aus der Luft erkundet.

BGR

Was einfach klingt, entpuppt sich als Forschungs- und Tüftelarbeit bis ins Detail. Denn die größte technische Herausforderung liegt darin, auch die kleinsten Variationen der Magnetfelder im Flug zu messen. Ein Schwerpunkt der technischen Forschungsarbeiten besteht deshalb darin, geeignete höchstsensible Magnetfeldsensoren zu entwickeln. Dazu werden unterschiedliche Instrumente getestet, etwa Induktionsspulen, Fluxgate- Magnetometer, supraleitende Quanten-Interferenz- Detektoren (SQUIDs) und optisch gepumpte Magnetometer (OPM). Jede dieser Sensorklassen weist spezifische Vorzüge und Nachteile für die luftgestützte Elektromagnetik auf. Im Verlauf des dreijährigen Projekts erfolgt die Auswahl und Weiterentwicklung der besten Sensortechnologie.

Das „DESMEX“-Team entwickelt für seine Technologien auch die Programme, die die im Flug erkundeten Messdaten aufbereiten und bildhaft darstellen. Zudem braucht es umfangreiche Laborarbeiten, in denen die neu erfassten Daten mit den Daten bereits vorhandener Gesteinsproben abgeglichen werden.

Testfeld Ostthüringen

Für seine Forschungsflüge hat sich das „DESMEX“-Team das Ost-Thüringer Schiefergebirge auserkoren. In der Gegend von Schleiz und Greiz lagert Antimonit – die Basis vieler Legierungen und Flammschutzmittel. Die weltweiten Vorräte dieses seltenen Metalls sind stark begrenzt – Schätzungen zufolge reichen sie noch etwa 16 Jahre. Gelingt die präzise Erkundung der Tiefenerstreckung und horizontalen Ausdehnung der Antimonit- Vorräte, ist damit die Voraussetzung für die Bergung und weitere Versorgungssicherheit geschaffen. In das Projekt bringen die acht Verbundpartner aus Wissenschaft und Wirtschaft ganz unterschiedliche Expertisen ein: Sie verbinden Kompetenz in der Sensorentwicklung und geophysikalischer Methodenkenntnis mit dem fundierten Wissen über die Geologie und Metallogenie mineralischer Lagerstätten in Deutschland.