Der menschliche Einfluss auf die Landschaft durch den Bergbau

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

2 Begriffliche Grundlagen

3 Drei Faktoren der Raumwirksamkeit

4 Einfluss auf die Geomorphologie
4.1 Entstehung von Hohlformen
4.1.1 Tagebau
4.1.2 Tiefbau
4.2 Die Entstehung von Vollformen
4.2.1 Tiefbau
4.2.2 Tagebau

5 Einfluss auf die Atmosphäre

6 Einfluss auf die Hydrosphäre
6.1 Störung bzw. Neuordnung der Oberflächengewässer
6.2 Störung des Grundwasserhaushalts
6.3 Verunreinigung der Oberflächen- und Grundwasser

7 Einfluss auf das Klima
7.1 Geländeklimatische Auswirkungen
7.2 Neuentstehung offener Gewässer und ihrer Wirkung auf das Klima

8 Einfluss auf den Boden

9 Fazit

10 Quellen

1 Einführung

Das erste Bergbauprodukt des Menschen ist der Feuerstein, der bereits in der älteren Steinzeit, also um 200.000 v.Chr. als Werkzeug verwendet wird. Schneide- und Schabwerkzeuge aus Obsidian, einem kieseligen, vulkanischen Glas, folgen. Auch der Ton ist als wichtiger Rohstoff bereits im Neolithikum bekannt. Die Gewinnung guter Tonqualitäten, wie sie für die Herstellung von Keramik Bedingung ist, setzt erste bergmännische Leistungen in der Anlage der Tongruben voraus. Die Beherrschung des Feuers für den Brennvorgang der Keramik, also der produktive Umgang mit dem Feuer, schafft die Grundlage für die Einführung des innovativen Schmelzverfahrens für Metalle. Auf der Halbinsel Sinai lassen sich unterirdische Kupferbergwerke ab 3800 v.Chr. nachweisen, um 3000 v.Chr. lernt der Mensch Zinn und Kupfer zu mischen, zu legieren und die Bronze herzustellen. So eröffnet die Herstellung von Metall aus Erz die Metallzeitalter. Die Bronzezeit endet um 2000 v.Chr. mit der Herstellung und Verwendung von Eisen.

Der antike Bergbau gründet sich auf Lagerstätten in Zypern (Kupfer), Griechenland (Silber, Blei, Zink, Kupfer), Spanien (Silber, Blei), Island und Cornwall (Zinn).

Im Mittelalter erfährt der Bergbau eine starke Ausweitung und einen Bedeutungsgewinn in Mittel-Europa. Prospektionsaktivitäten, also die Erkundung neuer Lagerstätten, greifen schließlich auf kaum besiedelte Mittel- und Hochgebirgsräume über, wobei hier der Silberbergbau auf dem Schauinsland als regionales Beispiel dienen dürfte. Der hier erworbene Reichtum lässt erst den Bau des Freiburger Münsters zu. Wirtschaftlicher Wohlstand und politische Macht sind in der Geschichte häufig mit mineralischen Bodenschätzen verbunden und geben immer wieder Anlass für kriegerische Auseinandersetzungen. Auch bei der Erschließung neuer Wirtschaftsräume und der Errichtung von Kolonien ist der Bergbau immer von Bedeutung, da er schnellen Reichtum und somit Macht und Einfluss verspricht. So beruht Spaniens Wohlstand und seine zeitweilige Vorherrschaft als Seemacht auf der Ausbeutung von Edelmetallen in den Kolonien in Latein-Amerika. Auch das kaiserliche Deutschland baut bis zum ersten Weltkrieg auf die Kohle des Ruhrgebiets und das Eisenerz Lothringens. In der nachfolgenden Zeit gewinnen neue Metalle wie Chrom und Mangan an wirtschaftlicher Bedeutung. Die Industrialisierung des 19. Jh. macht aufgrund ihres gewaltigen Energiebedarfs die Kohle zum wichtigsten Bergbauprodukt. Die fortwährende Betonung auf den Energierohstoffen im 20 Jh. führt zu einer Verlagerung der bergbaulichen Aktivitäten hin zur Förderung von Erdöl und Erdgas. Das Atomzeitalter initiiert letztlich die bergbaumäßige Gewinnung radioaktiven Materials wie dem Uran.

Schon die Bezeichnungen Stein-, Kupfer-, Bronze- und Eisenzeit für Geschichtsepochen weisen auf die hohe Bedeutung des Bergbaus in der Geschichte der Menschheit hin. Der Bergbau zählt zu den ältesten menschlichen Tätigkeiten und ist unter allen anthropogenen Eingriffen in den Naturhaushalt sicher einer der folgenschwersten. Da sich der Bergbau lagerstättenbedingt auf verhältnismäßig kleine Raumeinheiten konzentriert, sind schon allein aufgrund der quantitativen Ausmaße enorme Umweltbelastungen zu erwarten.

Ziel dieser Hausarbeit ist es, den menschlichen Einfluss auf die Umwelt durch den Bergbau übersichtlich darzustellen.

Dabei werden zu Beginn in Kapitel 2 und 3 in aller Kürze begriffliche Grundlagen geklärt und die drei Faktoren der Raumwirksamkeit: Lage, Abbaumethode, Dimension des Abbaus, vorgestellt. Es folgt in Kapitel 4 eine Darstellung der Auswirkungen auf die Geomorphologie. Hier soll die Entstehung der für den Bergbau typischen Hohl- und Vollformen in den Blick genommen werden. Dabei wird jeweils die Entstehung durch den Tagebau beziehungsweise den Tiefbau und die damit verbunden Konsequenzen für die Umwelt beschrieben. Bei der Darstellung der Vollformen soll in einem kurzen Unterkapitel zudem auf die Anlage und Gestaltung von Halden im Zuge einer möglichen Rekultivierung eingegangen werden.

Kapitel 5 wird den Einfluss auf die Atmosphäre anhand zweier Ursachenkomplexe vorstellen und mit dem 6. Kapitel folgt ein Überblick über die Auswirkungen bergbaulicher Aktivitäten auf den Wasserhaushalt, wobei hier drei Grundproblemfelder identifiziert und durch kleinere Beispiele illustriert, verdeutlicht werden. Die Beeinflussung des Klimas durch den Bergbau soll im darauffolgenden Kapitel 7 aufgezeigt werden. Kapitel 8 widmet sich den Konsequenzen für die Pedosphäre, Stichwörter sind hier Verlust der Bodenfunktionen und das Thema Altlasten. Abschließen wird diese Hausarbeit mit einem kurzen ausblickenden Fazit und der Angabe der verwendeten Literatur.

2 Begriffliche Grundlagen

Das Dierke Wörterbuch der Geographie (1984) definiert den Begriff „Bergbau“ wie folgt:

„Bergmännische Gewinnung und Förderung von Bodenschätzen. Abgebaut werden im wesentlichen Energierohstoffe, Erze und Salze. Der Bergbau erfolgt oberirdisch (Tagebau) oder unterirdisch (Untertagebau oder Tiefbau) [...].“ (S. 62)

Diese Definition möchte ich gerne um einen Ausschnitt aus der Definition des Begriffs „Bergbau“ durch Haas und Fleischmann in ihrer „Geographie des Bergbaus“ von 1991, S.3 erweitern:

„Der Bergbau umfasst genauer betrachtet sechs Funktionsbereiche, die stark ineinandergreifen, nämlich Aufsuchung, Erschließung, Gewinnung, Förderung, Aufbereitung und Vorhaltung nutzbarer Mineralien jeder Art.“

Wie sich die hier genannten sechs Funktionsbereiche auf die Umwelt auswirken, soll in den folgenden Kapiteln gezeigt werden.

Von entscheidender Bedeutung ist hierbei die Lage und Größe der Lagerstätten, wobei darunter eine

„Abbauwürdige Anreicherung von nutzbaren Mineralien und Gesteinen. Man unterscheidet Erzlagerstätten, Lagerstätten der Nichterze (Kohlen, Erdgas, Erdöl, Salze), sowie Lagerstätten der Steine und Erden (Kalk, Dolomit, Sand, Gips, Ton, Bausteine, Kies usw.). Lagerstätten können im Tagebau oder Untertagebau bzw. im untermeerischen Abbau ausgebeutet werden.“^[1]

verstanden wird. Der Tagebau bezeichnet die Form des Bergbaus, bei der die Rohstoffe ohne Anlage von unterirdischen Schächten und Stollen von der Erdoberfläche aus abgebaut werden können. Das ist nur bei geringmächtigen Deckschichten über den Lagerstätten möglich. Typische Bodenschätze, die durch Tagebau gewonnen werden sind: Braunkohle, Torf, Kies, Sand und Gesteine. Beim Tieftagebau können jedoch Tiefen von über 500m erreicht werden. Beispielhaft für den Tieftagebau ist der aktuell größte Kupfer-Tagebau weltweit, die Chuquicamata-Mine in der Atacama im Norden Chiles. Hier werden pro Jahr auf einer Fläche von 13 km² rund 600.000t Kupfer gefördert und zwar aus einer Tiefe von rund 850m, wobei noch eine weitere Vertiefung der Grube auf 1,3 km geplant ist.^[2]

Unter Untertagebau beziehungsweise Tiefbau versteht man dann den Abbau von Bodenschätzen unter Tage durch Stollen und Schächte, häufig in Tiefen über 1000m.

3 Die drei Faktoren der Raumwirksamkeit

Wie stark sich der Bergbau auf das Ökosystem Mensch – Natur auswirken kann, hängt nach Haas/Fleischmann (1991, S. 68) von folgenden Faktoren ab:

1. Die Lage

Zu den Lagefaktoren zählt beispielsweise die Topographie der Lagerstätte.

Die bergbauliche Erschließung gestaltet sich auf flachem Gelände mit großer Sichtweite, langsamen Fließgewässern etc. anders als in Gebirgsregionen, wo Höhen- und Tallage über die Art und Ausmaß der Hazards, also der Interaktion zwischen dem System Umwelt und dem System Mensch, entscheiden. Eine wichtige Rolle spielen auch die klimatischen Gegebenheiten. So bestimmen, wie noch zu sehen sein wird, Niederschlagsreichtum, Temperatur, Windverhältnisse unter anderem die Reichweite der bergbaulichen Emission. Einen kulturgeographischen Lagefaktor stellt zum Beispiel die Bevölkerungsdichte dar. Steine und Erden werden häufig aufgrund der hohen Transportkosten in der Nähe zu städtischen Siedlungen, also den Verbrauchern gewonnen.

2. Die Abbaumethode

Im Hinblick auf die Einflussnahme auf die Umwelt, ist es ein enormer Unterschied, ob ein Rohstoff im Tief- oder im Tagebau abgebaut wird. Zudem beeinflussen rohstofftypische Probleme die Raumwirksamkeit. Bei der Förderung von Erzen fällt beispielsweise eine enorme Menge an Nebengesteinen an, da oft trotz sehr geringer Metallgehalte im Gestein abgebaut wird. Der Gewinn von Braunkohle wiederum bringt schon allein aufgrund seiner spezifischen Abbaudimensionen große Umweltschäden mit sich.

3. Die Dimension des Abbaus

Dieser letzte Faktor der Raumwirksamkeit erklärt sich fast von selbst, denn mit dem Umfang der bergbaulichen Aktivität nehmen Größe der Anlage und parallel dazu der Flächenbedarf etc. sowie die Umweltbeeinträchtigungen stetig zu.

4 Einfluss auf die Geomorphologie

Durch den Bergbau entsteht ein ganz eigener Formenschatz künstlicher Hohl- und Vollformen, der in manchen Gebieten das Relief völlig verändert hat.

4.1 Entstehung von Hohlformen

4.1.1 Tagebau

Der Tagebau ist untrennbar mit teils drastischen Abtragungsprozessen und damit mit der Entstehung von Hohlformen verbunden.

Flächenmäßig kleinere Phänomene sind Torfstiche, Steinbrüche und der Abbau von Ton, Sand und Kies. Obwohl sich der Kleinbergbau eher durch die geringe Intensität der einzelnen bergbaulichen Aktivitäten auszeichnet, kann die Vergesellschaftung der Abbaustandorte in einzelnen, für die Rohstoffgewinnung interessanten Fundgebieten, erhebliche Konsequenzen für die natürliche Umwelt nach sich ziehen. Beispielhaft ist die Entstehung regelrechter Seenplatten durch den Abbau von Kies in Flussauen wie in der Niederrheinischen Bucht. Auch der nur wenige Meter tief reichende Torfstich, heute meist für gärtnerische Zwecke, kann in Vergesellschaftung und somit Summierung der Intensität, durch Beeinflussung des Wasserhaushalts ganze Hochmoore zerstören.

Weitaus größere Dimensionen finden wir beim Tagebau vor. Auf Flächen von mehreren Quadratmetern und bis in Tiefen über mehrere hundert Meter wird hier vorwiegend Braun- und Steinkohle sowie Kupfer- und Eisenerz abgebaut. Als exponiertes Beispiel mag hier einer der größten Tagebau der Welt dienen, die Bingham-Mine in Utah, USA, südwestlich von Salt Lake City. Sie wurde bereits 1906 angelegt und fördert auf einer Fläche von 7,7 km², mit einem täglichen Aushub von 450.000 t Gestein, aus 1,2 km Tiefe Kupfer, Gold und Silber und weitere Erze mit einem Gesamtwert von 1,8 Mrd. US-$ im Jahr 2006.^[3]

Für fast alle Tagebaue typisch ist die Anlage von Terrassen, durch die der Abbau in immer neuen Tiefen fortgeführt werden kann. Eine Tagebaugrube ist so in ständiger morphologischer Wandlung begriffen, da sie sich, den Lagerstättenverhältnissen folgend, kontinuierlich in ihrer horizontalen und vertikalen Ausdehnung verändert.

Nach Haas/ Fleischmann (1991) S. 70 bewirkt diese „Wanderbewegung“ die „sukzessive Umstrukturierung aller im Abbaubereich an der Erdoberfläche befindlichen Raummuster ökologischer, wirtschaftlicher, siedlungs- und infrastruktureller Art.“

Die Veränderung der Raummuster „ökologischer Art“ könnte beispielsweise die Entstehung von Tagebauseen durch Auffüllung der Restlöcher mit Grundwasser oder die Entstehung regelrechter Berghalden, die das Landschaftsbild markant beeinflussen, darstellen. Wandel „wirtschaftlicher“ Raummuster kann unter anderem Verlust landwirtschaftliche genutzter Fläche als neuer Standort für die weiterverarbeitende Industrie in Nachbarschaft zur Bergbaugrube bedeuten. Und auch die „sukzessive Umstrukturierung Raummuster siedlungs- und infrastruktureller Art“ ist durch die Entstehung neuer Bergbaustädte an Lagerstätten und erzwungene Umsiedelung ganzer Ortschaften bei Grubenerweiterung beispielhaft dokumentiert.

4.1.2 Tiefbau

Während der Tagebau einen unmittelbaren Eingriff in die Morphologie eines Raumes darstellt, so wirkt dieser beim Tiefbau eher indirekt:

Die Massenentnahme im Untergrund kann ein Nachsacken der darüber liegenden Schichten nach sich ziehen, so dass es an der Erdoberfläche zu Senkungserscheinungen kommen kann.

Dies geschieht in der Regel nur bei großen, unterirdischen Massendefiziten, wie sie beim Abbau mächtiger Lagerstätten wie etwa Steinkohleflözen auftreten.

Im Allgemeinen werden die Prozesse an der Erdoberfläche durch die Eigenschaften der Lagerstätte (Neigung, Mächtigkeit, Tektonik, Eigenschaften der Hangendschichten, Teufe, Anzahl der Flöze) bedingt.

Durch die Bewegungsvorgänge kann es dabei zu folgenden Erscheinungen kommen:

a) Bei Deckmaterialen mit relativ geringer Bruchfestigkeit (beispielsweise kiesig-sandigem Material) treten bevorzugt Spalten und Einsturztrichter auf .
b) Bei bruchfesteren Deckschichten bilden sich durch sukzessive Absenkung der Erdoberfläche Senkungsmulden. Diese können im Lauf der Zeit durch zufließendes Grundwasser, beziehungsweise die Ansammlung von Niederschlägen versumpfen.

Folgen von Bodensenkungen, die bis zu 20 m betragen, können die Schädigung und Zerstörung von Gebäuden und Infrastruktur wie Rohrleitungen oder Schienensträngen sein, aber auch die Beeinträchtigung der hydrologischen Verhältnisse (s. Kapitel 6). Dies betrifft dann sowohl Oberflächengewässer als auch das Grundwasser mit beispielsweise zum Teil gravierenden Folgen für die Landwirtschaft.

[...]

^[1] Dierke Wörterbuch 1984, S.340 „Lagerstätte“

^[2] http://www.geo.de/GEO/kultur/geo_tv/52097.html, 03.02.08

^[3] Nach: http://www.kennecott.com/?id=MAwMDEzMQ==, 03.02.08