Entwicklung von Digitalisierungsstandards für die Lagerstätten-Sammlung von Erzen

Die Lagerstätten-Sammlung als der Teil der Geowissenschaftlichen Sammlungen der TU Bergakademie Freiberg ist eine der herausragensten Sammlung ihrer Art. Sie fungiert sowohl als Anschauungsobjekt für ein breites Publikum, sowie als Lehr- und Forschungsmaterial für Studenten und Nahwuchsforschern. Die Lagerstätten-Sammlung hat ihre Wurzeln in drei von Abraham Gottlob WERNER (1749-1817) angelegten Teilkollektionen. Nach dem Tode WERNERs und die Eingliederung der Sammlung in die Bergakademie haben viele weitere namhafte Wissenschaftler zum Ausbau derselben beigetragen. Weitere Informationen zur Geschichte der Lagerstätten-Sammlung finden sie auf  https://tu-freiberg.de/geowsam/lagerst-tten-sammlung. Doch nicht nur Bezüge von Objekten zu Persönlichkeiten, sondern auch Proben aus bereits stillgelegten und nicht mehr erreichbaren Abbaugebieten sind von großer Bedeutung. Es gilt, diese Sammlungsobjekte zu archivieren, um diese vor äußeren Einflüssen (anthropoger sowie nicht-anthropogener Herkunft) zu schützen.

Digitalisierungsarbeiten an Erzproben sind von besonderer Bedeutung, da diese Objekte einer mehr oder weniger schnellen Umsetzung unterliegen. Diese kann durch ein ständiges Ausheben der Sammlungs-Objekte begünstigt werden. Sobald ein Großteil der lagerstättenkundlichen Stücke unter verschiedenen Gesichtspunkten digital erfasst sind, ist es Absicht, diese nicht in jedem Bedarfsfalls ausgeben zu müssen. Zu dem wird der gezielteZugriff auf bestimmte Proben und Objekte vereinfacht.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Angewandte Analysis erfolgt die Entwicklung eines Standards für die Digitalisierung von Erzen. In diesem Teilprojekt sollen für ca. 400 Lagerstättenbelege verschiedene Digitalisierungstechniken erprobt werden. Die validierten Daten werden in einer webbasierten Darstellung getestet und eingebunden. Der Nachwuchswissenschaftler qualifiziert sich somit in der Lagerstättenlehre und auf dem Gebiet der Digitalisierung von geowissenschaftlichen Probenmaterial.

Die erste Überlegung zur Digitalisierung von Erz-Proben ist, mit welchem Material bzw. in welchem Präparationszustand man es zu tun hat. Im groben handelt es sich um folgende Objekttypen:

  • Unpräparierte Handstücke mit unregelmäßigen Oberflächenstrukturen an Bruchkanten und irregulären Formen
  • Kristalle, einzeln oder in Aggregaten
  •  Präparierte Handstücke, welche an einer oder mehreren Seiten gesägt und ggf. geschliffen bis hin zu poliert sind.
  • Anschliffe in Form von eingebetteten Probenmaterial in Rundformen (Rundmounts) mit unterschiedlichen Durchmessern und polierter Oberseite
  • Polierte Dünnschliffe

Im nächsten Überlegungsschritt muss erkundet werden, was erfasst werden soll:

  • Aussehen der Probe in 2D und 3D (Farbe, Topografie, etc.)
  • Chemische Zusammensetzung
  •  Mineralogische Zusammensetzung
  • Vererzungstyp
  • An der Probe bereits angewandte Analysenmethoden
  • Erwähnung der Probe in Literatur

Um diese Anforderungen erfüllen zu können, können Analysen- und Aufnahmemethoden angewandt werden, welche wie folgt arbeiten:

  • Zerstörungsfrei (keinerlei Einfluss der Aufnahmeart auf die Probe)
  • Zerstörungsarm (Einfluss der Aufnahmeart im µm-Maßstab bzw. nur oberflächlich)
  • Zerstörend (Nutzung eines makroskopisch registrierbaren Teils der Probe bis hin zur vollständigen Zerstörung derselben)

Natürlich wird versucht, dass Hauptaugenmerk der digitalen Aufnahme auf Methoden zu legen, welche zerstörungsfrei bis maximal zerstörungsarm arbeiten.

Zerstörungsfrei anwendbar sind z.B.:

  • Fotografie („normale“ 2D Fotografie, Stacking, 360° Fotografie)
  • Hyperspektralfotografie
  • 3D-Scan

Weiterhin anwendbar, allerdings unter zerstörungsarm zählende Methoden sind z.B.:

  • Computertomografie
  • Hand-Röntgenfluoreszenz-Analysen (Hand-RFA)

Diese letzten Methoden werden unter zerstörungsarm eingegliedert, da während der Datenaufnahme eine oberflächliche Wechselwirkung mit Umformungen bis hin zu Zerstörungsprozessen im µm-Bereich auftreten. Diese Prozesse können je nach den in der Probe enthaltenden Mineralphasen sehr unterschiedlich ausfallen. 

Im Zuge der Digitalisierungsprojektes wird ebenfalls an einem Kamerasystem gearbeitet, um optimale Ausleuchtungs- und Freistellungsergebnisse der Objekte zu erzielen. Dieses System besteht derzeit aus einer Kamera mit 24 MP APS-C Sensor, 40 mm Festbrennweiten-Makroobjektiv f2.8, einem festen Repro-Stativ mit einem Ring-Ausleuchtungssystem mit 8 Hochleistungs-LED-Segmenten, welche separat schwenkbar und über ein Bedienpult einzeln oder alle gleichzeitig dimmbar sind. Die ersten Probeaufnahmen dieses Systems sind in den unten eingefügten Bildern zu sehen.

Testbild Pyrit Himmlisch Heer
Testbild Pyrit Johanngeorgenstadt
Testbild Pyrit Baryt Quarz