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Neue Quelle Seltener Erden entdeckt

Fayalit-Minerale enthalten mehr schwere Seltenerdmetalle als bislang gedacht

Fayalit
Fayalit-Mineral aus der Eifel. In diesem Eisensilikat können größere Mengen an Seltenerdmetallen eingelagert sein, wie Forscher nun herausgefunden haben. © Fred Kruijen/ /CC-by-sa 3.0

Rohstoff-Fund: Bisher hat China fast das Monopol für Seltenerdmetalle. Doch nun haben Forscher eine mögliche Quelle schwerer Seltener Erden auch anderswo entdeckt. Das weltweit in Tiefengestein vorkommende Mineral Fayalit ist ihren Messungen zufolge stark mit schweren Seltenerdmetallen angereichert. Diese für Hightech-Anwendungen begehrten Rohstoffe könnten demnach auch außerhalb Chinas abgebaut werden.

Seltene Erden sind das Gold des 21. Jahrhunderts – rar und hoch begehrt auf der ganzen Welt. Denn Seltenerdmetalle wie Neodym, Ytterbium, Dysprosium oder Terbium stecken in Permanentmagneten und unzähligen anderen Hightech-Komponenten. Sie werden für Windkraftanlagen, Elektromotoren, Smartphones, Düsenjets, Lautsprecher oder die Medizin gebraucht.

Doch die Seltenen Erden sind knapp – wie ihr Name schon andeutet. Zwar kommen diese Elemente prinzipiell überall auf der Welt vor, viele Lagerstätten sind aber noch unerkannt oder schwer erschließbar. Der mit Abstand größte Teil der wirtschaftlich genutzten Vorkommen liegt dagegen in China. Damit hat China fast ein Monopol und dominiert den internationalen Handel, besonders mit schweren Seltenerdmetallen (HREE).

Spurensuche in südafrikanischer Mine

Abhilfe könnte eine Entdeckung schaffen, die Forscher in Südafrika gemacht haben. Sönke Brandt von der Universität Erlangen-Nürnberg und seine Kollegen hatten dort Gesteinsproben aus der Vergenoeg-Fluorit-Mine untersucht. Diese nordöstlich von Pretoria gelegene Mine liegt über einer Formation sehr alten granitischen Vulkangesteins, das große Mengen an Fluoriten und mehr als 40 verschiedene eisenhaltige Minerale enthält.

Die Forscher untersuchten die in den Tiefen der Vergenoeg-Formation vorkommenden Fayalit-Minerale unter anderem mittels Plasma-Massenspektrometrie laserverdampfter Proben und durch bildgebende Verfahren mit atomarer Auflösung. Fayalit ist ein weltweit vorkommendes Eisensilikat (Fe22+[SiO4]). Das rötlich-braune bis schwarze Mineral wird vor allem als Schmuckstein abgebaut, aber auch zum Sandstrahlen verwendet.

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Unerwartet großer Anteil schwerer Seltenerdmetalle

Die Analysen enthüllten Überraschendes: Das Fayalit kann große Anteile an schweren Seltenerdmetallen enthalten. Die Fremdatome wurden bei der urzeitlichen Schmelze des Vulkangesteins in das Kristallgitter des Minerals aufgenommen. Den Messungen zufolge enthalten die Fayalit-Minerale aus der Vergenoeg-Mine das 6.000-Fache der als Chondritnormierung bezeichneten Referenzwerte. Diese beruhen auf den Seltenerd-Gehalten kohliger Chondrit-Meteoriten, die als besonders ursprünglich gelten.

„Die Vergenoeg-Lagerstätte in Südafrika enthält damit die höchsten Anteile schwerer Seltener Erden, die je für ein Olivingestein dokumentiert wurden“, berichten Brandt und sein Team. Weil Fayalit zwar kein Allerweltsmineral ist, aber seine Vorkommen weltweit verbreitet sind, könnte diese Entdeckung neuen Chancen für die Förderung Seltener Erde außerhalb Chinas eröffnen. Die rund 300 bekannten Fundorte von Fayaliten liegen unter anderem in verschiedenen Ländern Europas, in den USA, in verschiedenen Teilen Asiens und sogar auf dem Mond. Auch im Vulkangebiet der Eifel gibt es Fayalit.

Alternative zu Chinas Monopol?

„Da das Angebot der schweren seltenen Erden auf dem Weltmarkt zunehmend knapper wird, ist die Entdeckung von Fayalit als neue potenzielle Quelle für das Aufspüren neuer Seltenerd-Lagerstätten von großer wirtschaftlicher Bedeutung“, sagt Studienleiter Reiner Klemd vom Geozentrum Nordbayern an der Universität Erlangen-Nürnberg. (Geology, 2021; doi: 10.1130/G48417.1)

Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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