5 Der Berg

5.1 Minerale und Gesteine

Ziel des Bergbaus war und ist die wirtschaftliche Gewinnung nutzbarer Minerale oder Gesteine. Steinreich wird man aber im Bergbau selten werden. Ehedem wie heute kommen mit dem Bergbau (und der Altbergbauforschung) nicht jene zu Geld, die die Arbeit machen, sondern jene, die sich die Finger nicht selber schmutzig machen (außer beim Zeigen auf Andere), bestenfalls noch ein Glückspilz auf hundert Verlierer, auf jeden Fall aber die „zuständigen Beamten“, Juristen und andere Übel.

Trotz dieser Erkenntnis wird man bei der Beschäftigung mit dem Bergbau zwangsläufig – zum Beispiel mit dem Kopf – auch auf die Petrologie (Gesteinskunde) und Mineralogie (die Lehre von den Mineralen, wörtlich etwa „Erzkunde“) stoßen, und nur wenige werden so taktlos sein, eine vom Berggeist hingestellte Stufe dem Stoß nicht in allen Ehren zu entnehmen. Für darüber hinaus gehende Interessen gibt es etliche Meter guter Literatur (empfehlenswert zum Beispiel [44], [45]), so daß hier nur ein ganz allgemeiner Abriß gegeben wird.

Als Mineral (Minera griechisch „Erz“) bezeichnet man einen natürlich vorkommenden Stoff mit definierter chemischer Zusammensetzung in zumeist kristalliner Form. Kristalle sind Körper, deren Bausteine (Atome, Ionen, Moleküle) dreidimensional periodisch angeordnet sind, das heißt ein Kristallgitter bilden. Treten die Kristalle so dicht gedrängt im Verband auf, daß die Formen des einzelnen Kristalls nicht mehr erkennbar sind und „der Stein“ wie eine Anhäufung unregelmäßiger Körner wirkt, spricht man von einem Aggregat. Einen Hohlraum im Gestein mit Kristallbildungen nennt man in der Mineralogie eine Druse, ein etwa faustgroßes Stück ein Handstück, ein Stück mit ästhetischem oder wissenschaftlichem Wert eine Stufe. Achtung, nicht jede Stufe ist ein bunter Stein: es gibt außerdem den Begriff Stufe von Verstufung im Bergrecht und die Stufen im Stufenschacht!

Als Erz werden landläufig Minerale (oder auch Gesteine) bezeichnet, aus denen sich ein oder mehrere gesuchte Metalle gewinnen lassen (zum Beispiel „Silbererz“; in der Wismut stand der Begriff Erz allgemein für das gesuchte Uran, welches offiziell nicht genannt werden durfte). Die Minerale, auf deren Gewinnung sich der jeweilige Bergbau konzentrierte, wird man in einer auflässigen Grube zwangsläufig am seltensten finden. Allenfalls erzarme Gangpartien, deren Gewinnung zur Zeit des Betriebs wirtschaftlich nicht sinnvoll war, wird man antreffen. Häufiger wird man noch die Minerale finden, welche im Erzgang enthalten sind oder ihn begleiten, aber nicht Ziel der Gewinnungsarbeit waren (Gangarten). Eine umgebende Gesteinshülle hat man dagegen noch in jedem Bergwerk, und oft kann man aus Änderungen der Gesteinszusammensetzung und der Gangarten auf die ehedem vorhandene Erzführung schließen.

Sehr interessant ist das Gebiet der sekundären Mineralbildungen, also der Minerale, die durch chemische Umwandlungen der ehemals vorhandenen (primären) Mineralisation entstanden. (Die Verwendung der Begriffe „primär“ und „sekundär“ ist nicht immer eindeutig und durchaus umstritten. Auch „primär“ erscheinende Mineralisationen können durch Mobilisierung und Umlagerung älterer Vererzungen entstanden sein. Das ist zum Beispiel bei einem Teil der Uranvererzungen im Erzgebirge der Fall. In diesem Abschnitt sind die Umwandlungen damit gemeint, die sich als unmittelbare Folge des Bergbaus ergeben.)

Nadelfeine, bezaubernde Gipskristalle, die sich an den Streckenstößen bilden, gehören in diese Gruppe wie auch andere Mineralumbildungen, die zum Beispiel unter Einfluß des Luftsauerstoffs aus der primären Mineralisation entstehen. Für den Bergbau insgesamt bedeutsam war die Anreicherung von hohen Erzkonzentrationen in der Oxidations- und Zementationszone durch Auslaugung und Wiederablagerung von Komponenten der ehemals darüber befindlichen Gangbereiche und des Nebengebirges (die Oxidationszone ist der durch Verwitterung angegriffene oberflächennahe Gesteinskörper, die Zementationszone der Übergangsbereich zum unverwitterten Gestein).

Mit einer weiteren Spielart kommt der Befahrer oft in Kontakt: Versinterungen. Wie in Tropfsteinhöhlen wird der im Gang oder auch in Mörtel und Beton enthaltene Kalk gelöst, fällt als Calcit oder Aragonit wieder aus und bildet strahlend weiße „Tropfsteine“ und alle anderen Sinterformen oder dem Einfluß der Schwerkraft entzogen scheinende Excentriques, die aussehen wie Kartoffelkeime. In Gewässern, die in Bewegung sind, werden die Mineralausscheidungen ständig umgewälzt, es entstehen „Höhlenperlen“.

Neben dem Calcium­carbonat können auch andere Minerale Sinterformen bilden, welche zum Teil sehr viel schneller wachsen als gewöhnliche Tropfsteine. Es handelt sich dabei neben den erwähnten Carbonaten meist um Eisen- oder Mangan-Oxide beziehungs­weise -Hydroxide. Häufig anzutreffen sind auch Kupfer- und Zink-Hydroxide, -Carbonate oder –Sulfate sowie Eisen-Sulfate, -Sulfat-Arsenate oder -Arsenate. Ebenfalls oft zu beobachten sind weiße bis graue Sinter­bildungen aus Allophan (ein Aluminiumsilikat). Die kupferhaltigen Allophan-Varietät ist hell- bis intensiv blau gefärbt. Andere Sinterbildungen sind seltener. Neben den Versinterungen gibt es Ausblühungen und mehr oder weniger gut kristalline Neubildungen an den Stößen, in kleinen Hohlräumen oder auf Klüften. Hier kann eine breite Palette an Mineralien auftreten.

Die Neubildungen liegen oft in einem Zustand vor, der als Gel bezeichnet wird. Dieses Material ist nicht-kristallin (amorph) und enthält sehr viel Wasser. Außerhalb der Gruben­atmosphäre verliert der­artiges Material leicht einen Teil des Wassers, bekommt Risse oder zerfällt völlig. Es lohnt sich meist nicht, solche Bildungen mit nach draußen zu schleppen.

Die Farbe der Sinter und Neu­bildungen erlaubt in gewissem Maße Rückschlüsse auf den Chemismus, ist aber kein ein­deutiges Kriterium. Braune Sinter enthalten meist Eisen (Goethit, Schwert­mannit), aber auch Arsen (Pitticit). Gelbe Farben lassen sich auch auf Eisen (Minerale der Jarosit-Gruppe), aber auch auf Uran zurückführen. Kupferhaltige Sinter sind meist blau oder grün gefärbt. Bei weißen bis grauweißen Sintern handelt es sich meist um Calcium­carbonat (Calcit oder Aragoni), aber auch um Aluminiumsilikate, Eisen­sulfat­arsenate oder Zinkverbindungen. Manganoxide und –hydroxide sind schwarz oder bräunlichschwarz.

Sekundärminerale können auch Versatzmassen zusammenkitten, die selbst dann noch sicher stehen, wenn der einstige Ausbau längst verfault ist. Meist handelt es sich dabei um Gips und Minerale der Jarosit-Gruppe.

Verschiedene Sinterformen zeigt Abbildung 2, Beispiel für Sinterbildungen in Gruben Abbildung 3, Abbildung 4 und Abbildung 5.

Die Abbildung 5 stammt übrigens aus dem Kalkwerk Braunsdorf bei Dresden. Dessen Geschichte ist ein klassisches Beispiel für die Hirnrissigkeitkeit des herrschenden

Befahrungsverbotes. Das Objekt war ein schönes, wenn auch kleines Trainingsobjekt für Befahrungen. Nach einem kurzen Einstiegs­schacht landete man auf einem See und konnte mit Schlauchboot oder Neopreneanzug die noch zugänglichen Baue bis kurz unter die Rasensohle befahren und die abgesoffenen Baue erahnen. Natürlich alles illegal.

Nach der Wende wurde das Objekt, welches bis dahin ein ungestörtes Biotop darstellte, zur Erdstoff­deponie umgewandelt. Der Baumbewuchs, viele schöne große Buchen, wurde geschnitten und – mit eingegraben, kein Gedanke an eine Nutzung des Holzes. Nach und nach wurde der vorhandene Tagebruch aufgefüllt und zur Verwunderung der Leute, die um die Baue darunter wußten, das Gelände noch meterweise mit Erde überschichtet. Es kam dann, wie es kommen mußte – es gab den größten Erdfall in Sachsen seit der Altenberger Pinge. Reinem Glück ist es zu verdanken, daß keiner der Beschäftigten mit im Loch verschwand.

Welche Fahrlässigkeit von wem dazu führte, die rißlich, bei den Einheimischen und unter Befahrern bekannten Baue derart zu überbauen, wissen die Autoren nicht. Gemäß Zeitungsberichten war der Frost am Einsturz schuld. Aber die Autoren wissen, daß wenn Altbergbauforschung legal betrieben werden könnte, dies so nicht passiert wäre!

Ein Gestein setzt sich in den meisten Fällen aus verschiedenen Mineralien zusammen, es ist ein Mineralgemenge. Es gibt allerdings auch Gesteine, die aus fast nur einer Mineralart bestehen, beispielsweise der Quarzit. Grob unterteilt werden die Gesteine nach ihrer Genese (das heißt ihrer geologischen Entstehung) in magmatische, Sediment- und metamorphe Gesteine.

Magmatische Gesteine, zum Beispiel Granit, Porphyr und Basalt, sind in mehr oder weniger flüssiger Form (Magma griechisch „Teig“) aus dem Inneren der Erde durch oder in die Erdkruste (die relativ dünne feste Gesteinskruste der Erde) gedrungen und erstarrt. Man unterscheidet dabei zwischen Tiefengesteinen (Plutoniten, langsame Erstarrung in der Tiefe) und Ergußgesteinen (Vulkaniten, Erguß an die Edoberfläche) sowie Ganggesteinen. Ganggesteine entstehen, wenn Magma nicht kompakt, sondern nur in Spalten eines anderen Gesteinskörpers erstarrt. Wird durch im Gesteinskörper zirkulierende Lösungen (Magmabestandteile mit niedrigen Schmelzpunkten) das Nebengestein beeinflußt oder umgewandelt (Metasomatose), entsteht Greisen. Schließlich setzen sich auch aus Lösungen unterschiedliche Füllungen für im Gesteinskörper vorhandene Spalten ab.

Als Sedimente werden alle Formen von Ablagerungen bezeichnet, zum Beispiel Sande und Kiese. Sedimentgesteine entstehen aus Ablagerungen, die durch chemische oder physikalische Vorgänge verändert, verdichtet und „verklebt“ werden. Beispiele für Sedimentgesteine sind Sandstein, Kalkstein und Mergel.

Metamorphe Gesteine (Umwandlungsgesteine) schließlich entstehen durch die Umwandlung anderer Gesteine bei hohem Druck (zum Beispiel durch übergelagerte Gesteinsschichten oder Faltungsvorgängen in den Gesteinsschichten) und hoher Temperatur (Kontakt mit Magma oder Absinken in tiefe Schichten der Erdkruste), typische Vertreter sind Gneis, Schiefer und Marmor.

Ist ein Vorkommen von Mineralien oder Gesteinen wirtschaftlich nutzbar, so wird es als Lagerstätte des betreffenden Rohstoffes bezeichnet. Im Altbergbau finden wir Abbaue von Mineralien (z.B. Erzmineralien, Fluorit, Quarz), wie auch solche von Gesteinen (Kalk, Quarzit, zinnsteinführendem Granit beziehungsweise Greisen). Je nachdem, wie sich der geringste Aufwand für die Gewinnung ergab, wurde im Tage- oder Tiefbau abgebaut. In der Regel wurde eine Lagerstätte zunächst im Tagebau erkundet und erschlossen und bei weiterer Bauwürdigkeit ging man fließend zum Tiefbau über. Beim Tiefbau sind die nutzbaren Gesteine oder Mineralien immer vom sogenannten Nebengestein (taubes Gestein), welches keine nutzbaren Stoffe enthält, umgeben.

Da die Formen der Lagerstätten prägend auf die Bergbautechnologie und somit auf die Gestalt der Grubenräume im Altbergbau wirken, geben wir im Folgenden einen kurzen Abriß. Selbstverständlich können wir im Rahmen dieses Handbuches keine Abhandlung der Geologie und Lagerstättenlehre geben, dazu gibt es genügend gute Fachliteratur (zum Beispiel [47], [50]).

Erzmineralien kommen in gangförmigen und stockförmigen Lagerstätten oder als Imprägnationen des Nebengesteins in unterschiedlich ausgeprägter Verteilung vor. Lagerstätten nutzbarer Gesteine sind an die geologische Struktur des abzubauenden Gesteinskörpers gebunden, so kommt zum Beispiel Kalkstein in bankartigen Schichten (oder Flözen) und Steinsalz in stockförmigen Lagerstätten vor. Eine Übersicht zeigt Abbildung 6.

Ein Gesteinskörper ist keine homogene Masse. Er ist oft von sogenannten Störungen oder Verwerfungen durchzogen. Hierbei handelt es sich um tektonisch (durch Bewegungen innerhalb der Erdkruste) hervorgerufene Unregelmäßigkeiten und Verschiebungen im Gesteinskörper. Als Kluft bezeichnet man dabei eine tektonische Bruchstruktur des Nebengesteins, die kein Gang ist. Bedeutung für den Bergbau erlangen diese Strukturen, wenn die erzführenden Gesteinspartien an ihnen verschoben wurden (Verwerfungen), die Nebengesteinsart abrupt wechselt oder die Standfestigkeit der Grubenbaue durch sie beeinträchtigt wird (Störungen).

Störungen oder Verwerfungszonen erkennt man unter Tage:

·        am plötzlichen Abschneiden eines Erzganges an einer deutlich zu sehenden, nicht schicht- oder schieferungsparallel verlaufenden Gesteinsstruktur (Kluft oder ähnlichem)

·        an Verschiebungen des Erzlagers entlang einer Struktur (Kluft oder Gang)

·        an gangförmigen Zerreibungs- oder Auflockerungszonen im Nebengestein (sogenannte Ruschel- oder Klüftungszone, letztere oft stark wasserführend)

·        an wie glatt polierten, nahezu schicht- oder schieferungsparallel verlaufenden Klüftungsflächen des Nebengesteins (sogenannte Harnischflächen oder freie Kluftflächen).

Ganglagerstätten bilden den für das Erzgebirge häufigsten Lagerstättentyp, deswegen gehen wir etwas näher auf sie ein. Als Gang wird eine (gedachte) Spalte im Gestein bezeichnet, die durch ein anderes Gestein (Gesteinsgang) oder durch ein oder mehrere Minerale wieder aufgefüllt wurde (Gang im üblichen Sprachgebrauch). Der Ganginhalt wird auch als Gangmittel bezeichnet. Treten unterschiedliche Füllungen in einem Gang auf, ist meist eine zum Gang parallele Ablagerungsfolge erkennbar, auch wenn die Füllungen in der Regel stark untereinander durchwachsen sind.

Die Richtung der Gänge, also der Winkel zwischen der Gangebene und magnetisch Nord, wird als Streichen des Ganges bezeichnet. Weitere oft genannte Eigenschaften der Gänge sind die Mächtigkeit (die Dicke des Ganges senkrecht zur Gangebene) und das Einfallen (die Neigung der Gangebene gegen die Horizontale). Gänge können seiger (Saiger), also senkrecht beziehungs­weise mit ca. 85°-90° einfallen, sie können steil (ca. 85° bis 45°) oder flach (ca. 40° bis 15°) sein. Bei einem geringeren Ein­fallen spricht man von einem schwebenden Gang oder kurz vom Schwebenden. Sowohl Einfallen, Mächtigkeit wie auch das Streichen des Ganges können sich örtlich ändern. Das Gestein oder der Stoß im spitzen Winkel zwischen Gang und Horizontaler ist das Liegende, im stumpfen Winkel das Hangende des Ganges. Ist ein Gang in der Erstreckung der Gangebene teilweise oder vollständig durch „Zwischenlagen“ des Nebengesteins (etwa 1 m bis etwa 15 m) unterbrochen, obwohl es sich nach allen anderen Merkmalen um einen Gang handelt, spricht man von mehreren Trümern eines Ganges, sie werden oft nach ihrer Lage als „hangendes“ und „liegendes“ Trum bezeichnet (oder nach ihren Eigenschaften zum Beispiel als „hartes“ und „weiches“ Trum). Wird ein Gang im Gestein immer schmäler und verliert sich schließlich ganz, spricht man vom Auskeilen, ein über Tage anstehender (sichtbarer, vorhandener) Gang hat dort in seinem Ausbiß (zum Beispiel in einer Felswand). In Abbildung 7 sind diese Bezeichnungen näher erläutert, wobei die Lage- und Richtungs­bezeichnungen natürlich nicht nur für Gänge, sondern auch allgemein für beispielsweise Gesteins­schichten oder Klüfte Verwendung finden.

Aus der Bedeutung der Gänge für den Bergbau resultiert auch eine Namensgebung für die Gänge. In Sachsen war zudem die Verknüpfung eines Namens und der Richtungsangabe als Benennung für einen Gang üblich: beim „Christoph Morgengang“ ist „Christoph“ der Name und „Morgengang“ die Richtungsangabe. Weitere Bezeichnungen siehe Abbildung 8. Auch für die Beziehungen zwischen den Gängen, die für deren Erz­führung wichtig sein kann, gibt es besondere Bezeichnungen, siehe Abbildung 9.

Die Mineralisation der Gänge ist nach ihrer Entstehung unterschiedlich. Oft werden sich jedoch in einer Lagerstätte die Gänge in mehrere Gruppen gleicher Mineralisation ein­teilen lassen. Diese Gänge haben dann zumeist auch eine gemeinsame Entstehungs­geschichte, verlaufen in nahezu einer Streichrichtung und haben auch hinsichtlich ihrer Vererzung gleiche Eigenschaften – sie bilden eine Formation (oder Gangformation, so zumindest der historisch gewachsene Begriff. Heute ist er wissenschaftlich umstritten und es wird zunehmend der Begriff Assoziation verwendet).

Die Kenntnis dieser Zusammenhänge war für die Alten entscheidend, danach richteten sich auch die in der Grube getätigten Auffahrungen. Entsprechend ist zum Verständnis einer Grube und für eine zielgerichtete Forschung die Kenntnis der bebauten Gänge sehr wichtig.