1. Ziel des Steckbriefs

Der Steckbrief soll geodatenhaltenden Stellen eine schnelle Entscheidungsgrundlage bezüglich der INSPIRE-Betroffenheit ermöglichen. Im Steckbrief wird das jeweilige INSPIRE-Thema grob erläutert, zu anderen INSPIRE-Themen abgegrenzt, die Objektarten beschrieben und eine Fragen- und Antwortensammlung zusammengestellt.

Der Steckbrief soll zunächst nicht dazu dienen, die Prozesse der Umsetzung zu beschreiben. Dafür sollte die Datenspezifikation, bzw. die fachlichen Leitfäden zur technischen Umsetzung, herangezogen werden.

2. Definition des Themas

Im Kontext der INSPIRE-Direktive umfasst das Thema Mineral Resources (Annex III) mineralische Bodenschätze inklusive metallische Erze, Industrieminerale usw., gegebenenfalls mit Angaben zur räumlichen Ausdehnung (Tiefe und Mächtigkeit). Die INSPIRE Datenspezifikation Mineralische Bodenschätze basiert auf den Arbeiten der EU INSPIRE TWG (Thematic Working Group) Mineral Resources. Folgende Referenzmaterialien fanden bei Erstellung der Datenspezifikation Mineralische Bodenschätze eine besondere Berücksichtigung:

• EU Rohstoff Initiative (2008) http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2008:0699:FIN:de:PDF
• Bewirtschaftung von Abfällen aus der mineralgewinnenden Industrie (Direktive 2006/21)http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2006:102:0015:0033:DE:PDF
• Standard-Datenmodell der CGI EarthResourceML für mineralische Rohstoffe https://www.seegrid.csiro.au/wiki/CGIModel/EarthResourceML
• Aktuelle Arbeiten über mineralische Rohstoffe aus themenverwandten europäischen Projekten 

Auszug aus dem Geodatenzugangsgesetz (GeoZG):

Metadaten sind Informationen, die Geodaten oder Geodatendienste beschreiben und es ermöglichen, Geodaten und Geodatendienste zu ermitteln, in Verzeichnisse aufzunehmen und zu nutzen. Das GeoZG gilt für Geodaten, die noch in Verwendung stehen und die folgenden Bedingungen erfüllen: 1. Sie beziehen sich auf das Hoheitsgebiet der Bundesrepublik Deutschland oder auf die ausschließliche Wirtschaftszone der Bundesrepublik Deutschland gemäß Seerechts-übereinkommen der Vereinten Nationen; 2. Sie liegen in elektronischer Form vor. 3. Sie sind vorhanden bei einer geodatenhaltenden Stelle, fallen unter ihren öffentlichen Auftrag und a) wurden von einer geodatenhaltenden Stelle erstellt oder b) sind bei einer solchen eingegangen oder c) werden von dieser geodatenhaltenden Stelle verwaltet oder aktualisiert.

3. Abgrenzung zu anderen INSPIRE-Themen

4. Inhalt des Themas

4.1 Begriffsdefinitionen

Mineralische Bodenschätze (mineral resources) sind natürlich auftretende Konzentrationen/Akkumulationen von organischen oder inorganischen Materialen auf oder in der Erdkruste und sind von einem hohen ökonomischen Interesse bzw. kommen für einen wirtschaftlichen Abbau in Betracht. Zu den mineralischen Bodenschätzen gehören Energierohstoffe, Metallerze, Industrieminerale und Baurohstoffe, jedoch nicht Wasser.

Mineralische Rohstoffe (mineral raw material) sind natürliche organische oder inorganische Substanzen wie Energierohstoffe, Metallerze, Industrieminerale oder Baurohstoffe, jedoch kein Wasser.

Erz (ore, sensu lato): Jeder natürlich vorkommende (Roh)Stoff, aus dem ein Mineral oder ein Mineral-Aggregat extrahiert werden kann.

Obwohl über 4400 Mineralarten bekannt sind, gelten nur etwa 100 als Erzminerale. Der Begriff „Erz“wurde ursprünglich nur für metallische Erze verwendet, umfasst aber gegenwärtig auch nicht-metallische Substanzen wie Schwefel, Kalziumfluorid (Fluorite) und Bariumsulfat (Baryte). Ein Erz ist immer mit anderen Gesteinen und Mineralien, der Gangart, vergesellschaftet. Das Erz und die Gangart werden zusammen abgebaut und anschließend voneinander getrennt. Das gewünschte Element (häufig ein Metall, das normalerweise in einer Verbindung vorliegt und seltener gediegen auftritt) wird anschließend aus dem Erz extrahiert und kann danach raffiniert oder mit anderen Metallen legiert werden.

Ein metallisches Erz (metallic ore) ist eine Gesteinsart (mineralischer Rohstoff) aus der ein Metall mit wirtschaftlichem Gewinn extrahiert werden kann. Metalle können in gediegener Form (z.B. gediegenes Kupfer) in Erzen auftreten, aber häufiger sind sie als Bestandteil von Oxiden, Sulfiden, Sulfaten, Silikaten usw. vorhanden. Eigentlich umfasst der generische Begriff „Metall“ die echten Metalle (siehe Periodensystem), aber gegenwärtig beinhaltet er auch halb-metallische Substanzen wie Arsen oder Germanium, welche oft zusammen mit Metallen vorliegen.

Industrieminerale (industrial minerals) und –gesteine sind Minerale, die weder metallisch sind noch als Brennstoffe verwendet, aber aufgrund ihres ökonomischen Nutzens abgebaut sowie auf- und weiterverarbeitet werden. Eine weiter gefasste Definition beschreibt ein Industriemineral als jedes Gestein, Mineral oder jede natürlich auftretende Substanz von ökonomischem Wert, exklusive metallische Erze, mineralische Brennstoffe und Edelsteine. Im Wesentlichen handelt es sich um die Rohstoffe, die bei der Herstellung von vielen industriellen und landwirtschaftlichen Produkten sowie Bauprodukten verwendet werden. Der Einfachheit halber werden Edelsteine aber dennoch häufig zu den Industriemineralen gezählt.

Tiefen-/Höhen-Angaben (depth/height information) sind als eigenständige Information nur von einem begrenzten Interesse. Sie sollten mit den Angaben zur Art und Form der Lagerstätte (z.B. Gang, massive Lagerstätte, Schicht usw.) und ihrer Geometrie, insbesondere dem Einfallen des Körpers, verknüpft werden. Die Tiefe und Höhe der Lagerstätte zusammen mit den Angaben zur Form und Geometrie tragen zur Bestimmung des Abbauverfahrens (z.B. Tagebau vs. Untertagebau) und insbesondere der Abraummächtigkeit im Falle eines Tagebaus bei.

4.2 Zusammenfassung Datenmodell

Die Datenspezifikation besteht aus einer narrativen Beschreibung („natural language“) und einer Darstellung in Form von UML-Klassen-Diagrammen („conceptual schema language“, siehe als Beispiel Abb. 1), um auf einen Blick die Hauptelemente und ihre Beziehungen untereinander darzustellen.

Abbildung 1: Mineralische Bodenschätze-Kernmodell - Übersicht

Link zur INSPIRE-Datenspezifikation Mineralische Bodenschätze: http://inspire.jrc.ec.europa.eu/documents/Data_Specifications/INSPIRE_DataSpecification_MR_v3.0.pdf

Der Thema Mineralische Bodenschätze setzt sich aus einem Kernmodell und einem Erweiterungsmodell zusammen. Das Kernmodell MineralResources (siehe Abb. 1) beinhaltet Informationen zur Lokation, zu den vorhandenen wirtschaftlich interessanten mineralischen Rohstoffen und zur Förderungsart, die jeweils in sämtlichen Anwendungsfällen benötigt werden.

Das Erweiterungsmodell MineralResourcesExtension (siehe Abb. 5-6) umfasst weitere Eigenschaften, z.B. für die Beschreibung von mineralischen Rohstoffen, vor allem hinsichtlich der Anforderungen seitens der Rohstoff-Initiative und der Bergbauabfallrichtlinie (beide beschrieben im Annex E). Das MineralResources Datenmodell verwendet das INSPIRE Geology Datenmodell für die Beschreibung geologischer Komponenten. Die Klasse EarthResource beerbt daher die Klasse GeologicFeature aus dem Geology Datenmodell (siehe Abb. 2, grüner Pfeil).

Die dazugehörige Geometrie wird über die Beziehung zwischen den Klassen GeologicFeature und MappedFeature im Geology Datenmodell bereitgestellt (siehe Abb. 2, lila Pfeil). Die acht Hauptobjektklassen in der Datenspezifikation Mineralische Bodenschätze sind:

4.3 Übersicht – Mineralische Ressourcen - Kernmodell

Das Kern-Modell besteht aus zwei zentralen abstrakten Klassen: EarthResource undMiningFeature (siehe Abb. 1, 2 und 3, jeweils grün). Für eine bessere Lesbarkeit ist das Klassendiagramm EarthResource in zwei Abbildungen dargestellt (siehe Abb. 2 und 3). Die Klasse EarthResource beschreibt zusammen mit ihren Sub- und weiteren Klassen (siehe Abb.1, 2 und 3, jeweils rot) mineralische Rohstoffe mit ihrem potenziellen ökonomischen Wert. Die Klasse MiningFeaturebeinhaltet zusammen mitihren zwei Subklassen und einer weiteren Klasse (siehe Abb. 1 und 4, jeweils orange) Angaben zum Abbau und zur Verarbeitung der mineralischen Rohstoffe (Bergbautätigkeit).

Die Verbindung zwischen den zentralen Klassen wird über die beiden Assoziationen resourceExtraction und deposit zwischen der Klasse EarthResource und der Subklasse MiningActivity hergestellt (siehe Abb. 1 und 4, jeweils blauer Pfeil). D.h. wenn MiningFeature definiert ist, dann muss auch EarthResource vorhanden sein, aber nicht umgekehrt.

Die erste zentrale Klasse EarthResource (siehe Abb. 2) umfasst folgende beobachtbare oder abgeleitete Attribute, die für eine ökonomische Klassifikation von mineralischen Rohstoffen erforderlich sind:

• dimension: Größe/Volumen der EarthResource 
• expression: Beschreibung der Lage - an der Oberfläche oder unter Deckgestein - von EarthResource 
• form: Beziehung des Erzkörpers zu seinem Nebengestein
  
• linearOrientation: Lineare Ausrichtung der EarthResource, CGI Vokabular 
• planarOrientation: Planare Ausrichtung der EarthResource, CGI Vokabular
  
• shape: Typische geometrische Form der EarthResource
  
• sourceReference: Quellenangabe/Referenz der EarthResource
  

Die Klasse MineralOccurence ist eine Subklasse von EarthResource und beschreibt diese als eine mineralische Akkumulation in der Lithosphäre. Folgende Attribute treten auf:

• type: Art des mineralischen Vorkommens
• endusePotenzial: Endnutzungspotenzial des mineralischen Vorkommens

Die Klasse Commodity ist eine Subklasse von EarthResource und beschreibt das ökonomisch interessante Material (Rohstoff) der EarthResource anhand der folgenden Attribute:

• commodity: Das ökonomisch interessante Material an sich (z.B. Cu, Au, Naturwerkstein usw.)
  
• commodityImportance: Die Relevanz der Lagerstätte für das ökonomisch interessante Material Mehrere Rohstoffe können innerhalb einer Lagerstätte auftreten.
  Eine Lagerstätte kann für einen bestimmten Rohstoff eine sehr große Lagerstätte darstellen (dieser Rohstoff ist der Hauptrohstoff der Lagerstätte), aber für andere Rohstoffe nur einer mittelgroßen Lagerstätte entsprechen. Für eine aussagekräftige Relevanz-Bewertung basiert das Ranking auf der statistischen Auswertung von einer großen Anzahl weltweiter Lagerstätten. Folgende Klassifizierung ist möglich: sehr groß, groß, mittelgroß usw. Die Relevanz bezieht sich auf das Potenzial und das Vorkommen (Reserve und Ressource) eines Rohstoffes. 
• commodityRank: Rang des ökonomisch interessanten Materials (Rohstoff) als Integer-Wert (1, 2, 3...) an 
  Der Rang basiert auf dem Vorkommen (bisherige (kumulierte) Förderung, Reserven und Ressourcen). Ein statistischer Vergleich, bezogen auf eine große Anzahl von weltweiten Lagerstätten, ermöglicht eine Klassifizierung der Lagerstätten in A (sehr groß), B (groß) oder C (mittelgroß) für einen bestimmten Rohstoff. Das Ranking basiert somit nicht auf politischen oder ökonomischen Gesichtspunkten.

Die Klasse CommodityMeasure ist eine Subklasse von Commodity und liefert ein Maß für die Menge des ökonomisch interessanten Materials (Rohstoff) basierend auf der Reserve-, Ressource- oder der Vorkommen-Kalkulation und umfasst folgende Attribute:

• commodityAmount: Menge des ökonomisch interessanten Materials 
• cutOffGrade: Cut-off-grade dient der Berechnung der CommodityMeasure
  Die Mindestkonzentration, die in einer Lagerstätte vorliegen muss, um ein mineralisiertes Material als Erz zu beschreiben. 
• grade: Reinheitsgrad des ökonomisch interessanten Materials

Die abstrakte Klasse OreMeasure ist eine Subklasse von EarthResource und gibt die geschätzte oder berechnete Erzmenge und den Grad an bezüglich Reserve, Ressource und Vorkommen. Folgende Attribute treten auf:

• classificationMethodUsed: Berechnungsart der Messung 
• date: Datum des berechneten oder geschätzten Wertesdimension: Größe/Dimension des Körpers, der zur Berechnung der Erzmenge diente
• ore: ErzmengeproposedExtractionMethod: Vorgeschlagene Methode für den Abbau des ökonomisch interessanten Materials
• sourceReference: Referenz der berechneten OreMeasure Werte

Die Klasse MineralDepositModel ist eine Subklasse von EarthResource und liefert systematisch geordnete Informationen zur Beschreibung der wesentlichen Attribute einer Gruppe von Mineralvorkommen. Die Informationen können einem empirischen (beschreibenden) oder theoretischen (genetischen) Ursprungs sein. Folgende Attribute beschreiben die Klasse MineralDepositModel:

• mineralDepositGroup: Gruppierung von mineralischen Vorkommen definiert anhand generischer Merkmale
  Beispiele sind Wirtsgestein, Wirtsstrukturen, Vorkommen mit ähnlicher mineralischer Genese (z.B. Porphyr), regionale, nationale und universale Listen (z.B. Cox und Singer 1986).
• mineralDepositType: Art des Vorkommens oder der Lagerstätte
  Generell ein lokaler oder regionaler Begriff, der für Definitionen und Beschreibungen referenziert werden sollte. Einzelvorkommen können ein Mitglied einer Mineral Deposit Group in lokalen und regionalen Schemata bilden.
  

Die Klasse ExplorationActivity ist eine Subklasse von EarthResource und beschreibt den Explorationsprozess von EarthResource und ihre Bewertung bzw. ihr Potenzial. Folgende Attribute treten auf:

• activityDuration: Dauer der Explorationsaktivität
• activityType: Art der Explorationsaktivität (z.B. geologische Kartierung, Bohrung, geophysikalische Untersuchungen, geochemische Kartierung usw.)
• explorationResult: Ergebnis der Explorationsaktivität 

Die zweite zentrale abstrakte Klasse MiningFeature des Kernmodells umfasst die Subklassen Mine, MiningActivity und MiningFeatureOccurence. Mining Feature beinhaltet das folgende Attribut:

• inspireId: Externer Identifikator des räumlichen Objektes

Die Klasse Mine ist eine Subklasse von MiningFeature und beschreibt denAbbau von mineralischen Lagerstätten. „Echte“ Minen sind Untertage- oder Tagebaubergwerke für den Abbau von ökonomisch interessanten metallischen Materialen (Rohstoffe). Als Mine werden auch Tagebaubetriebe generell für den Abbau von Industriemineralien, i.d.R. Steinbrüche, bezeichnet. Folgende Attribute beschreiben die Klasse Mine:

• mineName: Name der Mine 
• status: Operationeller Status der Mine (z.B. Pflege und Wartung, bevorstehende Freigabe, kontinuierlicher Betrieb)
  
• sourceReference: Quellenverweis der Mine (Minenpläne usw. sind als Referenz erlaubt) 
• startDate: Start der Minenaktivität (Datum) 
• endDate: Ende der Minenaktivität (Datum)

Die Klasse MiningActivity ist eine Subklasse von MiningFeature und beschreibt den Gewinnungsprozess von metallischen und nicht-metallischen mineralischen Rohstoffen. Der Begriff kann auch die Vorbehandlung mit einschließen, z.B. Reinigung oder Zerkleinerung. Folgende Attribute treten auf:

• activityDuration: Dauer der Minenaktivität (Zeitintervall)
• activityType: Art der Minenaktivität 
  Die Unterscheidung zwischen Bergbauart (z.B. Tagebau, Untertagebau, mannigfaltiger Abbau oder nicht-spezifizierter Abbau), Verarbeitungs-/Aufbereitungsart (z.B. Erzaufbereitung) und Produktion erlaubt eine Differenzierung zwischen „Erz abgebaut“, „Erz behandelt“ und „produziert“. 
• oreProcessed: Die infolge der Minenaktivität verarbeitete/aufbereitete Erzmenge
  
• processingType: Art der durchgeführten Verarbeitung/Aufbereitung während der Minenaktivität

Die Klasse MiningFeatureOccurence ist eine Subklasse von MiningFeature und liefert die Geometrie vom MiningFeature und beinhaltet das folgende Attribut:

• shape: Geometrie vom MiningFeature

Abb. 2 Mineralische Bodenschätze-Kernmodell – EarthResource – Teil 1

Abb. 3 Mineralische Bodenschätze-Kernmodell – EarthResource – Teil 2

Abb. 4 Mineralische Bodenschätze-Kernmodell – Mining

4.4 Übersicht – Mineralische Ressourcen - Erweiterungsmodell

Das Erweiterungsmodell MineralResourcesExtension verwendet Klassen der GeoSciML v3.2 Pakete EarthMaterial und PhysicalProperties (siehe Abb. 7). Die Verwendung der abstrakten Klasse EarthMaterialerlaubt die komplette Beschreibung von Gesteinen und Mineralen (siehe Abb. 5 und 6, jeweils rotes Oval).

EarthMaterial ist eine abstrakte Klasse für die Beschreibung von in der Erde natürlich auftretenden Substanzen. Die Klasse repräsentiert Materialkompositionen oder Substanzen und ist daher unabhängig von der Quantität oder Lokation. Idealerweise basiert die Definition von EarthMaterial nur auf physikalischen Eigenschaften, aber aufgrund der gewöhnlichen geologischen Verwendung können genetische Interpretationen in die Beschreibung von EarthMaterial mit einfließen.

Im Erweiterungsmodell MineralResourcesExtension (siehe Abb. 5 und 6) treten folgende zusätzliche Klassen auf:

• MiningWaste (beinhaltet EarthMaterial)
• MiningWasteMeasure 
• MinedMaterial (beinhaltet EarthMaterial) 
• Product 
• MineralSystem 
• SupergeneProcess (beinhaltet EarthMaterial) 
• EarthResourceMaterial (beinhaltet EarthMaterial)

MiningWaste: Bergbauabfall. Ein Teil des Materials, das während der Exploration, des Bergbaubetriebs sowie der Rohstoffaufbereitung und –verarbeitung, jeweils gesetzlich geregelte Vorgänge, in Minen oder Steinbrüchen anfällt.

MiningWasteMeasure: Die Bewertung des Bergbauabfall-Potenzials bezüglich Basis- und Edelmetallen sowie strategischen Metallen erfordert eine Volumenabschätzung des Abfalls, seine Dichte und den Reinheitsgrad der verbliebenen ökonomisch interessanten Rohstoffe, da eine Mengenangabe meistens nicht vorliegt. Diese Kalkulation sollte mit einem Vertrauensindex gekennzeichnet sein.

MinedMaterial: Beschreibung des abgebauten Rohstoffes in einem Bergbaubetrieb.

Product: Ein Produkt geht aus einer Bergbautätigkeit und einer sich anschließenden Aufbereitungs- bzw. Verarbeitungsphase hervor. Dabei kann es sich aber auch nur um die Abbauphase handeln. Das Produkt einer Mine sensu stricto (Abbau) ist das abgebaute Erz oder das abgebaute Material. Das Produkt einer Mine sensu lato (Abbau plus Aufbereitung und Verarbeitung) ist ein Konzentrat, das ein oder mehrere ökonomisch interessante Materialien mit einem unterschiedlichen Metallerz-Reinheitsgrad enthält. Ein Produkt kann auch ein Naturwerkstein für die Herstellung von Dekorationssteinen sein.

MineralSystem: Sämtliche geologische Gegebenheiten, die die Bildung und Erhaltung von mineralischen Lagerstätten kontrollieren.

SupergeneProcess: Metallanreicherung infolge chemischer Remobilisierung von Elementen in einer oxidierten oder transitionalen Umgebung. Liegt ein supergener Prozess vor (J/N)?

EarthResourceMaterial: Beschreibt das in der Erde gefundene natürliche Material oder das daraus produzierte Material von ökonomischen Interesse.

Abb. 5 Mineralische Bodenschätze-Erweiterungsmodell (Mining Waste, MiningWaste-Measure, Mind Mineral und Product)

Abb. 6 Mineralische Bodenschätze-Erweiterungsmodell (MineralSystem, EarthResource-Material, SupergeneProcess)

Abb. 7 Abstrakte Klasse EarthMaterial aus GeoSciML v3.2

5. Potentielle Daten, die zum Thema gehören

<Potentielle Daten und Einrichtungen auflisten>

6. Daten, die nicht zum Thema gehören

< Daten und Einrichtungen auflisten, die potentiell nicht zu INSPIRE gehören>

7. Wo steht was in der Datenspezifikation Mineralische Bodenschätze

INSPIRE_DataSpecification_MR_v3.0 - Auszug

Überblick S. 1-9

Beschreibung des Kernmodells (mit UML-Überblick) S. 19-24

Merkmals-/Klassenkatalog des Kernmodels (mit Attributen) S. 25-40

Codelists des Kernmodells (Annex C) S. 99-130

Beschreibung des Erweiterungsmodells (mit UML-Überblick, Annex D) S. 131-136

EU Rohstoff Initiative (2008, Annex E) S. 137-139