Afbeelding 1. Azuriet (blauw; linksboven), malachiet (groen; boven midden), malachiet (rechtsboven), borniet (onder links) en twee maal goud in kwarts (onder midden en onder rechts). De speld is 3 cm.

De complexe wereld van de metaalertsen 

Metaalertsen zijn vaak verbindingen van meerdere metalen die in ganggesteenten voorkomen. We zagen dat al bij het goud dat in kwartsaders gevonden kan worden. Voor wat betreft deze ‘samengestelde’ ertsen zouden we naar koper kunnen kijken. Dat komt vaak samen met zilver, lood en zink voor. Het koper in de samengestelde ertsen kan dan weer uit verschillende kopermineralen bestaan zoals koperkies (chalcopyriet) en borniet. Daarnaast kunnen door verwering secundaire koperertsen zoals het groene malachiet en blauwe azuriet ontstaan. 

Afbeelding 2. Linksboven: calciet (geelachtig) en sfaleriet (grijs; een zinkerts) in een septarie. Boven midden: chalcopyriet (een koper-ijzer-disulfide, galeniet (een loodsulfide) en sfaleriet in kwarts. Rechtsboven: lood (metaalkleurig) in kwarts. Onder links: galeniet (grijs). Onder midden: sfaleriet (metaalachtig) en pyriet (geelglanzend). Onder rechts: galeniet (metaalglanzend). De speld is 3 cm.

Chemische processen om metaal uit het erts vrij te maken 

Uit zulke ertsen die uit metaalverbindingen bestaan, kunnen alleen door chemische processen met complexe reacties de gewenste metalen vrijgemaakt worden. Als voorbeeld kijken we nog eens naar koperkies. Dat is een koper-ijzer-disulfide (CuFeS2). Naast het element koper (Cu) komen we er de elementen ijzer (Fe) en zwavel (S) in tegen. Hier zou dus een ingewikkeld proces nodig zijn om het koper eruit te winnen. Het element koper kan echter net zoals bijvoorbeeld goud ook in zuivere vorm in een matrix voorkomen. We spreken dan van gedegen koper (afbeelding 7). 

Afbeelding 3. Linksboven en linksonder: Pyriet is een ijzer- en zwavelerts. Het is goudkleurig en lijkt voor de leek zelfs een beetje op goud. Daardoor wordt het wel eens voor goud aangezien en wordt het ook wel klatergoud of gekkengoud genoemd. Soms worden gepyritiseerde fossielen gevonden, zoals de ammoniet midden boven. Midden onder zien we pyrietkubusjes in een stuk leisteen. Rechts: Pyriet kan ook fossielen in een verzameling vernielen. De foto laat zien wat pyrietverbindingen deden met een mooi stuk fossiel (maar nog niet versteend) hout. Nadat in het hout aanwezige pyrietverbindingen tot uitbloei kwamen, ontstond er een zwelling die het hout uit elkaar drukte. Na verloop van tijd zal van dit hout alleen een hoopje houtschilfers overblijven. De speld is 3 cm.

Sporen van metaalwinning in het landschap 

In veel gebieden in Duisland zoals de Harz en het Zwarte Woud worden nog veel sporen van de winning van metaalertsen uit het verleden gevonden. Zo kennen we de ‘Pingenfelder’: vaak bospercelen die door al dat gegraaf en gespit er uitzien alsof ze bezaaid zijn met bomtrechters (afbeelding 7). Die kuilen – ‘Pingen’ – zijn dan ontstaan door het graven naar de ertsen. Daarnaast zijn er ‘Trichtergruben’: aan de oppervlakte trechtervormige putten die tot meer dan 10 meter in diameter en vaak verscheidene meters diep kunnen zijn. Ze komen vaak in grote aantallen bij elkaar voor. En dan kennen we nog de echte mijnbouw waarbij in de Middeleeuwen en later uitgebreide stelsels van schachten en gangen zijn ontstaan. Een andere getuige van de winning van metalen uit allerlei ertsen in het nabije en verdere verleden zijn de gebieden waarin veel slakken gevonden worden. Soms vinden we zelfs complete slakkenhopen en hopen met mijnafval (afbeelding 7). 

Afbeelding 4. Linksboven en linksonder: Marcasiet is net als pyriet een ijzer- en zwavelerts. Het heeft ook dezelfde chemische formule als pyriet maar de kristalstructuur ervan is anders. Op de foto linksonder is de straalvormige structuur van doormidden geslagen marcasietknollen te zien. Midden boven: een stuk Révinienkwartsiet uit de Franse Ardennen. Let op de kubusvormige holten erin. In deze holten zat ooit pyriet dat door verwering en oxidatie verdwenen is. Bij het doormidden slaan van zo'n steen komt men soms nog de intacte pyrietkubusjes tegen. Ze zijn kenmerkend voor deze steensoort. Midden onder: Chalcopyriet of koperkies is een koper-ijzer-disulfide. Het is een belangrijk koperertsmineraal. Bij de beide foto's rechts gaat het ook om chalcopyriet ofwel koperkies. De speld is 3 cm.

Over zware metalen en zinkviooltjes bij Plombières 

In de loop der eeuwen heeft bij de afvalhopen uitloging en erosie plaatsgevonden waardoor water en wind delen en deeltjes ervan hebben meegevoerd. Hierdoor ontstond verontreiniging van bodem en water met vaak zware metalen. Riviertjes zorgden ervoor dat dit soort afval over behoorlijke afstanden werd vervoerd. Doordat riviertjes en rivieren nogal eens buiten hun oever treden en voor overstromingen zorgen, konden hele oppervlakten verontreinigd raken. Voor een goed voorbeeld van de winning van metalen uit ertsen en de daaraan verbonden milieuvervuiling kunnen we dichtbij huis, in het Belgische Plombières (Bleiberg) terecht. Daar vinden we aan de Rue du Casino een voormalige mijnlocatie, de ‘site calaminaire’ (afbeelding 5 en 6). De lood- en zinkwinning is hier al langere tijd geleden beëindigd, maar tussen de vegetatie duiken nog overal de sporen ervan op. Zo treffen we er bijvoorbeeld de overblijfselen van oude retortovens voor de zinkwinning aan. Doordat de bodem hier vervuild is met zware metalen zoals zink, komt er een bijzondere flora voor. Het zinkviooltje is wel de meest bekende plant van deze flora. Dit viooltje heeft zich aangepast aan het vele zink in de bodem. Ongeveer van april tot juli kunnen we op de site calaminaire dit plantje zien bloeien. Doordat de rivier de Geul door de voormalige mijnlocatie stroomt, worden de zware metalen ook verder stroomafwaarts vervoerd waardoor we ook daar het zinkviooltje kunnen tegenkomen. De lood- en zinkertsen die hier vroeger bij Plombières gewonnen werden, zijn vooral afkomstig uit kalkstenen uit het Onder-Carboon. Mijnbouw voor de winning van de ertsen vond overigens niet alleen bij de site calaminaire plaats. We vinden in het gebied onder andere ook nog de mijn Vieille Montagne (Altenberg) en de mijn Schmalgraf bij La Calamine (Kelmis in het Duits). 

Afbeelding 5. Zinkviooltjes en de Geul op de site calaminaire bij Plombières

Bodemrijkdommen wekken begeerte op 

Bodemrijkdommen wekken vaak de begeerte van landen op. Dat is tegenwoordig zo, maar vroeger was dat niet anders. Ook daar is het Belgische gebied met zijn mooie zinkflora een goed voorbeeld van. Zo konden tijdens het Congres van Wenen (1815) het Verenigd Koninkrijk der Nederlanden en Pruisen het niet eens worden over de precieze bepaling van de grens. Beide mogendheden wilden namelijk het concessiegebied (8.500 hectare) van de zinkmijn Vieille Montagne hebben. In 1816 werden ze het met elkaar eens. Moresnet zou tot het Verenigd Koninkrijk der Nederlanden gaan behoren en Neu-Moresnet kwam bij Pruisen. Daartussen lag Kelmis en omgeving dat het ongeveer 3½ vierkante kilometer grote ministaatje Neutraal Moresnet ging vormen. De burgemeester van Kelmis was staatshoofd van Neutraal Moresnet en het bestuur ervan was in handen van het Verenigd Koninkrijk der Nederlanden en Pruisen samen. Het ministaatje hield in 1920, na de Eerste Wereldoorlog, op te bestaan. 

Afbeelding 6. Links: Bij de site calaminaire dagzomen gesteenten uit het Carboon, hier met een laagje brandlei (gele pijl). Midden: we zien er ook de retorten van een retortoven en er liggen nog overal slakken (rechts) als overblijfsel van de zinkwinning bij Plombières.

De tand des tijds en het verdwijnen van sporen van mijnbouw 

De omgeving van Clausthal-Zellerfeld in de Harz behoorde tot begin 20e eeuw tot de belangrijkste mijnbouwgebieden van Duitsland. Net zoals bij het Belgische Plombières werden hier lood- en zinkhoudende ertsen in tot meer dan 1000 meter diepe mijnen gewonnen. Deze ertsen bevatten ook zilver. Het gebied is een goed voorbeeld van hoe in de loop der tijd sporen van een industrie vrijwel helemaal voor het oog kunnen verdwijnen. De mijnschachten en mijninstallaties zijn voor het overgrote deel verdwenen en ook van de ovens is nauwelijks nog wat over. De grote afvalbergen zijn soms nog maar moeilijk als zodanig te herkennen doordat de vegetatie er weer bezit van genomen heeft. Wie in de jaren tachtig en negentig van de vorige eeuw in het gebied onderweg was en er nu weer terugkeert, ziet dat de omgeving behoorlijk veranderd is. Dat de mijnbouw er wel degelijk is geweest, merken we aan de verscheidene mijnbouwmusea en te bezoeken oude mijnen in het gebied. Een minder plezierige getuige van de oude mijnbouw zijn de nog steeds voorkomende verzakkingen door het instorten van oude mijngangen diep in de ondergrond.

Afbeelding 7. Linksboven en linksonder: ‘Pingenfelder’: vaak bospercelen die door gegraaf en gespit naar erts er uitzien alsof ze bezaaid zijn met bomtrechters. Midden boven en rechts: Hopen met mijnafval van de metaalertswinning in de Harz in Duitsland. Deze foto's stammen uit het begin van de jaren '90 van de twintigste eeuw. Zulke hopen raken in de loop der tijd vaak bedekt met vegetatie. Midden onder: gedegen koper. De speld is 3 cm.

Al tijdens de Middeleeuwen was er milieuvervuiling door het winnen van metaalertsen 

De mijnlocatie bij Plombières (afbeelding 6 en 7) maakte al duidelijk dat milieuvervuiling geen probleem is dat alleen in onze tijd thuishoort. Het kwam ook al in de Middeleeuwen en soms nog langer geleden op soms uitgebreide schaal voor. Vooral bij de winning en verwerking van metaalertsen had men daar vroeger veel mee te maken. Ertsen moesten geklopt, gemalen en gewassen worden en dat leverde een modderig en soms met zware metalen verontreinigd afvalwater op. Hierdoor raakte het oppervlaktewater vervuild. Ook mensen die niets met de metaalwinning te maken hadden, kregen problemen. Dat werd de werklieden die zich met de winning en de verwerking van de ertsen bezighielden niet in dank afgenomen. Onenigheden tussen verschillende belangengroepen zullen dan ook zeker voorgekomen zijn. Naast vervuiling van het oppervlaktewater kwam luchtvervuiling voor. De verwerking van de ertsen werd vaak met behulp van vuur in ovens uitgevoerd waardoor verbrandingsstoffen in de atmosfeer kwamen. Daarbij moeten we niet alleen denken aan het broeikasgas koolstofdioxide (CO2) maar ook aan zwaveldioxide. Deze zwaveldioxide kwam vaak in de vorm van zure regen weer naar beneden en daar had de vegetatie onder te lijden. Zware metalen kwamen eveneens op deze manier in de atmosfeer en daardoor de omgeving terecht wat tot vergiftigingen bij mens en dier kon leiden. Een direct gevolg van de verwerking van metaalertsen is de ontbossing: ten eerste waren er grote hoeveelheden hout en houtskool nodig om in de ovens het metaal uit het erts vrij te maken. Ten tweede was er grote behoefte aan hout om de mijngangen te stutten.

Mijnbouwschade 

Mijnbouwschade aan de oppervlakte is een andere erfenis van de winning van metaalertsen door mijnbouw, waar we tegenwoordig nog vaak mee te maken hebben. Deze schade wordt soms pas vele eeuwen na het beëindigen van de ondergrondse winning merkbaar. De mijnbouwschade kan zich voordoen als verzakkingen van de bodem (door het instorten van oude mijngangen) waardoor bijvoorbeeld huizen scheuren gaan vertonen, scheef komen te staan of zelfs onbewoonbaar worden. Ook kunnen plotseling – soms vrij grote en diepe – gaten in de bodem vallen doordat grondwater in de volgelopen mijngangen voor de afvoer van delen van aardlagen zorgt. Wegen en spoorwegen kunnen hierdoor ook verzakken of andere schade oplopen. Hoewel we daar in Nederland vaak weinig tot niets van in de nieuwsberichten terugvinden, komt dit soort schades in Duitsland regelmatig voor. 

De prachtige metaalertsen (afbeelding 1 t/m 4) in musea en andere verzamelingen hebben dan ook een heel verhaal te vertellen, dat vaak veel verder gaat dan het aanzien van deze stenen zelf. 

Voor wie wat meer over dit onderwerp wil weten, zijn wellicht de onderstaande publicaties interessant. Voor het schrijven van dit item is voor een deel van deze publicaties gebruik gemaakt. 

• Alter Bergbau in Deutschland uit 2000 bevat hoofdstukken van verschillende auteurs over allerlei facetten van dit onderwerp. Het boek is door Heiko Steuer en Ulrich Zimmermann uitgegeven bij Nikol Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG Hamburg (127 bladzijden). 

• De re metallica – internetpagina op Wikipedia – versie 5 augustus 2019.

• Ertswinning in België: een rijk verleden van Ernst A.J. Burke verscheen in 1990 in GEA, vol 23, nummer 1. GEA is een uitgave van de Stichting Geologische Activiteiten. 

• Geologie van de Geul van Jan & Els Weertz verscheen in Grondboor & Hamer, jaargang 66, nummer 3 – 2012. Grondboor & Hamer is een uitgave van de Nederlandse Geologische Vereniging. 

• Oberharz, tiefe Gruben und hohe Rücken van Rainer Müller en Hans Joachim Franzke uit 2014 bevat veel geologische informatie en geologische excursiepunten in het gebied Goslar – Bad Harzburg – Clausthal Zellerfeld – Osterode in de Harz. Het is een uitgave van Quelle & Meyer Verlag GmbH & Co, Wiebelsheim (144 bladzijden)