Nach einer Übersicht der regionalgeologischen und tektonischen Verhältnisse des Lagerstättenreviers werden die Bergbauaufschlüsse und lagerstättengeologischen Erkundungen sowohl der Uranerz-Baryt-Fluorit-Lagerstätte Niederschlag als auch der angrenzenden Mineralgangstrukturen dargestellt. Die Vorratssituation der Baryt-Fluorit-Lagerstätte Niederschlag wird dargelegt und es werden Angaben zur Bewetterung der Wasserhaltung des Grubengebäudes gemacht.

Nach einer Übersicht der regionalgeologischen und tektonischen Verhältnisse des Lagerstättenreviers werden die Bergbauaufschlüsse und lagerstättengeologischen Erkundungen sowohl der Uranerz-Baryt-Fluorit-Lagerstätte Niederschlag als auch der angrenzenden Mineralgangstrukturen dargestellt. Die Vorratssituation der Baryt-Fluorit-Lagerstätte Niederschlag wird dargelegt und es werden Angaben zur Bewetterung der Wasserhaltung des Grubengebäudes gemacht.

Thesis.

This thesis explores the application of Markowitz' Modern Portfolio Theory onto 220 years of financial returns for 13 metals and 21 poly-metallic ore types. The interdisciplinary research shows that poly-metallic ores can be described as naturally occurring portfolios that were diversified by natural geological processes. Safest and optimal portfolios for metals and ores can be computed for different time horizons using portfolio optimization algorithms. Results for optimized ore portfolios are thereby subject to geological constraints. The study revealed that commodity cycles last between six and twenty years and exhibit clockwise and counterclockwise motions in the risk-return framework. The cycle length differences for clockwise cycles are statistically significant and thus specific to all investigated metals and ores. By incorporating novel cycle parameters into decision making tools it is suggested that current industry decisions for resource development can be improved. Insights into the performance of metals and ores through the industrial cycles, as well as into the frequency of profitable super cycles can assist Metals & Mining executives in strategic planning and investment.:Introduction 1 Data 3 Metals & ore types studied 5 2.1 Metals.......................................... 5 2.2 Ore types ........................................ 5 2.3 Prices .......................................... 10 2.4 Summary ........................................ 12 II Analysis 13 3 Modern Portfolio Theory 15 3.1 Overview ........................................ 15 3.2 Definitions........................................ 15 3.3 Assumptions ...................................... 17 3.4 Discussion & Conclusion................................ 18 4 Poly-metallic ores as natural portfolios 19 4.1 Objectives........................................ 19 4.2 Results.......................................... 19 4.3 Summary & Discussion................................. 24 4.4 Conclusion ....................................... 25 5 Static portfolio optimization 27 5.1 Objectives........................................ 27 5.2 Assumptions ...................................... 27 5.3 Results.......................................... 27 5.4 Summary & Discussion................................. 31 5.5 Conclusion ....................................... 32 6 Dynamic portfolio optimization 33 6.1 Assumptions ...................................... 33 6.2 Results.......................................... 34 6.3 Summary & Discussion................................. 44 6.4 Conclusion ....................................... 45 7 Commodity cycles & metal assets 47 7.1 Commodity cycles ................................... 47 7.2 Commodity cycle observations ............................ 54 7.3 Summary ........................................ 76 7.4 Discussion........................................ 77 7.5 Conclusion ....................................... 78 III Application 81 8 Commodity cycles & resource development strategies 83 8.1 The timing of mine development and mining start-up................ 83 8.2 Lead times from discovery to operation........................ 88 8.3 Exploration....................................... 89 8.4 Project valuation considerations............................ 91 8.5 Summary & Discussion................................. 92 8.6 Conclusion ....................................... 93 9 Industrial cycles & modern history 95 9.1 The Metal Markets Indicator-MMI ......................... 95 9.2 The Metal Markets Indicator & the economy .................... 97 9.3 The MMI & military conflict ............................. 105 9.4 MMI cyclicality..................................... 115 9.5 Summary & Discussion................................. 122 9.6 Conclusion ....................................... 123 10 Industrial cycles & metal performance 125 10.1 Methodology ...................................... 125 10.2 Metal performance during technological epochs ................ 126 10.3 Discussion........................................ 133 10.4 Conclusion ....................................... 137 11 Industrial cycles & ore type preferences 139 11.1 Coal Age ........................................ 139 11.2 Oil Age ......................................... 142 11.3 Atomic Age....................................... 144 11.4 Discussion........................................ 146 11.5 Conclusion ....................................... 150 12 Industrial cycles & ore provinces 151 12.1 Ore genetic models and industrial cycles....................... 151 12.2 Ore geology and geography .............................. 154 12.3 Ore provenances and mining technology ....................... 156 12.4 Discussion........................................ 157 12.5 Conclusion ....................................... 157 13 The state and future of the M&M Industry 159 13.1 The current state.................................... 159 13.2 The dawn of a new Industrial Age .......................... 163 13.3 The future........................................ 164 13.4 Summary & Discussion................................. 167 13.5 Conclusion ....................................... 168 14 Summary 169 15 Conclusion 171 IV Appendix 173 Bibliography 233 Index 245

Scanning electron microscopy based automated mineralogy (SEM-AM) is a combined analytical tool initially designed for the characterisation of ores and mineral processing products. Measurements begin with the collection of backscattered electron (BSE) images and their handling with image analysis software routines. Subsequently, energy dispersive X-ray spectra (EDS) are gained at selected points according to the BSE image adjustments. Classification of the sample EDS spectra against a list of approved reference EDS spectra completes the measurement. Different classification algorithms and four principal SEM-AM measurement routines for point counting modal analysis, particle analysis, sparse phase search and EDS spectral mapping are offered by the relevant software providers. Application of SEM-AM requires a high-quality preparation of samples. Suitable non-evaporating and electron-beam stable epoxy resin mixtures and polishing of relief-free surfaces in particles and materials with very different hardness are the main challenges. As demonstrated by case examples in this contribution, the EDS spectral mapping methods appear to have the most promising potential for novel applications in metamorphic, igneous and sedimentary petrology, ore fingerprinting, ash particle analysis, characterisation of slags, forensic sciences, archaeometry and investigations of stoneware and ceramics. SEM-AM allows the quantification of the sizes, geometries and liberation of particles with different chemical compositions within a bulk sample and without previous phase separations. In addition, a virtual filtering of bulk particle samples by application of numerous filter criteria is possible. For a complete mineral phase identification, X-ray diffraction data should accompany the EDS chemical analysis. Many of the materials which potentially could be characterised by SEM-AM consist of amorphous and glassy phases. In such cases, the generic labelling of reference EDS spectra and their subsequent target component grouping allow SEM-AM for interesting and novel studies on many kinds of solid and particulate matter which are not feasible by other analytical methods.

In der Dissertation wird untersucht, ob die bereits eingetretenen Änderungen des Klimas und weiterer Standortsfaktoren im Erzgebirge und vorgelagertem Hügelland zu Verlagerungen der Verbreitungsschwerpunkte von Pflanzenarten in ihrer Höhenverbreitung geführt haben. Eine weitere Untersuchungsfrage ist die Begünstigung oder Gefährdung bestimmter Arten infolge der Standortsänderungen. Betrachtet werden 27 Pflanzenarten, sowohl Baum- und Straucharten als auch krautige Pflanzen. Zur Klärung der Fragen werden die Zeiträume 1946 – 1980 und 1981 – 2015 verglichen. Die Auswertung erfolgt auf der Basis von Messtischblatt-Viertelquadranten für die Standortsfaktoren mittlere Meereshöhe, Jahresmitteltemperatur, durchschnittlicher Jahresniederschlag sowie vorherrschender Bodentyp. In der Diskussion werden zusätzlich die Veränderungen in der Land-, Forst- und Jagdwirtschaft sowie die Wirkungen der Immissionsbelastungen und Bodenschutzkalkungen betrachtet. Schwerpunkte umfangreicher statistischer Auswertungen sind die Analyse der Verbreitung in den Untersuchungszeiträumen und die Ermittlung der Wahrscheinlichkeit von Artvorkommen. Eine gesonderte Fragestellung ist die genetische Untersuchung von Prunus padus. Dazu wurden Vorkommen im Tief-, Hügel- und Bergland ausgewählt. Der bisherige Anstieg der Jahresmitteltemperaturen hat nicht grundsätzlich zu einer Verschiebung der Verbreitungsschwerpunkte in höhere Gebirgslagen geführt. Die Pflanzenarten können hinsichtlich ihrer Verbreitung sowie im Vergleich der Untersuchungsperioden in Gruppen geordnet werden. Bei einigen Pflanzenarten, die in höhere Lagen des Untersuchungsgebietes vordringen, fällt eine enge Bindung der Vorkommenswahrscheinlichkeit an den Faktor Jahresmitteltemperatur auf. Andererseits werden bislang submontan bis montan verbreitete Arten nicht generell in die Hochlagen zurückgedrängt. Die Wirkungen der Klimaänderung können deshalb nicht losgelöst von anderen Faktoren beurteilt werden.

The Per Geijer iron oxide-apatite deposits are important potential future resources for Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB), which has been continuously mining magnetite/hematite ores in northern Sweden for almost 130 years. The Per Geijer deposits reveal a high phosphorus content and vary from magnetite-dominated to hematite-dominated ores, respectively. The high phosphorus concentration of these ores results from highly elevated content of apatite as gangue mineral. Reliable, robust, and qualitative characterization of the mineralization is required as these ores inherit complex mineralogical and textural features. The precise mineralogical information obtained by optical microscopy, SEM-MLA and Raman improves the characterization of ore types and will benefit future processing strategies for this complex mineralization. The different approaches demonstrate advantages and disadvantages in classification, imaging, discrimination of iron oxides, and time consumption of measurement and processing. A comprehensive mineral-chemical dataset of magnetite, hematite and apatite obtained by electron microprobe analysis (EPMA) and LA-ICP-MS from representative drill core samples is presented. Magnetite, four different types of hematite and five types of apatite constitute the massive orebodies: Primary and pristine magnetite with moderate to high concentrations of Ti (∼61–2180 ppm), Ni (∼11–480 ppm), Co (∼5–300 ppm) and V (∼553–1831 ppm) indicate a magmatic origin for magnetite. The presence of fluorapatite and associated monazite inclusions and disseminated pyrite enclosed by magnetite with high Co:Ni ratios (> 10) in massive magnetite ores are consistent with a high temperature (∼ 800°C) genesis for the deposit. The different and abundant types of hematite, especially hematite type I, state subsequent hydrothermal events. Chromium, Ni, Co and V in both magnetite and hematite have low concentrations in terms of current product regulations and thus no effect on final products in the future. In terms of a possible future hematite product, titanium seems to be the most critical trace element due to very high concentrations in hematite types I and IV, of which type I is most abundant in zones dominated by hematite. Further interest on other products is generated due to the high variability of hematite and apatite in some of these ores. Information obtained from comminution test works in the laboratory scale can be utilized to characterize ore types and to predict the behavior of ore during comminution circuit in the industrial scale. Comminution tests with a laboratory rod and ball mill of 13 pre-defined ore types from the Per Geijer iron-oxide apatite deposits were conducted in this study. The highest P80 values were obtained by grinding in the rod mill for 10 minutes only (step A). Grinding steps B (25 min ball mill) and C (35 min ball mill) reveal very narrow P80 values. Ore types dominated by hematite have significantly higher P80 values after the primary grinding step (A), which indicates different hardness of the ore types. P80 values are generally lowest after the secondary grinding step C ranging between 26 µm (ore type M1a) and 80 µm (ore type H2a). Generally, Fe content increases in the finer particle size classes while CaO and P contents decrease. The influence of silica or phosphorus seems to be dependent on the dominant iron oxide. Magnetite-dominated ore types are more likely to be affected in their comminution behavior by the presence of the silicates. Contrary, hematite-dominant ore types are rather influenced by the presence of apatite. The difference in the degree of liberation of magnetite and hematite between ore types depends rather on size fractions than the amount of gangue in the ore. Davis tube data indicates that magnetite can be separated from gangue quite efficiently in the magnetite-dominated ore types. Contrary to magnetite ore, hematite-dominated ore types cannot be processed by DT. It is favored to use strong magnetic separation in order to achieve a desirable hematite concentrate. The magnetic material recovered by DT is most efficiently separated at an intensity current of 0.2 A, whereas above 0.5 A the separation process is neglectable. Based on comminution and magnetic separation tests a consolidation to eight ore types is favored which supports possible future mining of the Per Geijer deposits.:Contents ABSTRACT ……………………………………………………………………… I CONTENTS ……………………………………………………………………… II LIST OF FIGURES AND TABLES ……………………………………………… IV LIST OF ABBREVIATIONS ……………………………………………… V 1 INTRODUCTION ……………………………………………………… 1 1.1 Background and motivation of study ……………………………… 2 1.2 Previous and current work on the Per Geijer deposits ……………… 3 1.3 The need for mineral processing and in-situ ore description ……………… 4 1.4 General and generic aspects on iron oxide apatite deposits ……………… 5 Chapter A 2 REGIONAL GEOLOGY ………………………………………………. 7 2.1 Local geology of the Kiruna area ……………………………………… 7 2.2 Geology of the Per Geijer deposits ……………………………………… 9 3 METHODOLOGY ……………………………………………………… 12 3.1 Core sampling and preparation ……………………………………… 12 3.2 SEM – MLA in-situ ore ……………………………………………… 14 3.3 Electron Probe Microanalyses (EPMA) ……………………………… 15 3.3.1 Iron oxide measurements ……………………………………… 15 3.3.2 Apatite measurements ……………………………………… 15 3.4 In-situ LA-ICP-MS ……………………………………………………… 16 3.5 Whole-rock geochemistry ……………………………………………… 18 3.5.1 Exploration drill core assays ……………………………… 18 3.5.2 Chemical assays of rock chips ……………………………… 18 4 RESULTS ……………………………………………………………… 19 4.1 Pre-definition of ore types ………………………………...……………. 19 4.2 Mineralogy of in situ ore ……………………………………………… 21 4.2.1 Ore Type M1a ……………………………………………… 21 4.2.2 Ore Type M1b ……………………………………………… 22 4.2.3 Ore Type M2a ……………………………………………… 23 4.2.4 Ore Type M2b ……………………………………………… 25 4.2.5 Ore Type HM1b ……………………………………………… 26 4.2.6 Ore Type HM2a ……………………………………………… 27 4.2.7 Ore Type HM2b ……………………………………………… 28 4.2.8 Ore Type H1a ……………………………………………… 29 4.2.9 Ore Type H1b ……………………………………………… 30 4.2.10 Ore Type H2a ……………………………………………… 31 4.2.11 Ore Type H2b ……………………………………………… 32 4.2.12 Comparison of ore types ……………………………………… 33 4.3 Geochemistry of in situ ore types ……………………………… 36 4.3.1 Whole-rock chemical assays of drill cores ……………………… 36 4.3.2 Whole-rock geochemistry of rock chips ……………………… 39 4.4 Mineral chemistry of iron oxides ……………………………………… 42 4.4.1 Iron oxides and associated minerals ……………………………… 42 4.4.2 Mineral chemistry of magnetite from Per Geijer ……………… 43 4.4.3 Mineral chemistry of hematite from Per Geijer ……………… 47 4.5 Mineral chemistry of apatite ……………………………………… 51 4.5.1 Apatite and associated minerals ……………………………… 51 4.5.2 Mineral chemistry of apatite from Per Geijer ……………… 53 Chapter B 5 COMMINUTION TESTS ……………………………………………… 58 5.1 Methodology of comminution tests ……………………………………… 59 5.1.1 Sampling for comminution tests ……………………………… 59 5.1.2 Comminution circuit ……………………………………………… 61 5.1.3 Energy consumption calculation ……………………………… 62 5.1.4 SEM – MLA ……………………………………………………… 64 6 MAGNETIC SEPARATION TESTS ……………………………… 65 6.1 Methodology of magnetic separation by Davis magnetic tube ……… 66 6.2 Davis magnetic tube tests for characterization of the Per Geijer ore types 66 6.3 Separation analysis based on the Henry-Reinhard charts .……………... 67 7 RESULTS OF COMMINUTION OF ORE TYPES ……………………… 69 7.1 General characteristics of magnetite-dominated ore types ……………… 69 7.2 General characteristics of hematite-dominated ore types ……………… 72 7.3 General characteristics of magnetite/hematite-mixed ore types ……… 75 7.4 General characteristics of low-grade ore types ……………………… 77 7.5 Mineral liberation characteristics of magnetite-dominated ore types 79 7.6 Mineral liberation characteristics of hematite-dominated ore types 83 7.7 Mineral liberation characteristics of magnetite/hematite-mixed ore types 87 7.8 Mineral liberation characteristics of low-grade ore types ……………… 90 7.9 Total energy consumption of ore types from the Per Geijer deposits 94 8 RESULTS OF MAGNETIC SEPARATION OF ORE TYPES ……… 95 8.1 Magnetic separation of magnetite-dominated ore types ……………… 95 8.2 Magnetic separation of hematite-dominated ore types ……………… 96 8.3 Magnetic separation of magnetite/hematite-mixed ore types ……………… 97 8.4 Magnetic separation of low-grade ore types ……………………………… 98 8.5 Henry-Reinhard charts ……………………………………………… 99 9 DISCUSSION ……………………………………………………… 101 9.1 Mineralogy of the in-situ ore types from the Per Geijer deposits ……… 101 9.2 Geochemistry of the in-situ ore types from the Per Geijer deposits ……… 103 9.3 Mineral chemistry of iron oxides from the Per Geijer deposits ……… 105 9.4 Mineral chemistry of apatite from the Per Geijer deposits ……………… 114 9.5 Comminution of ore types from Per Geijer ……………………… 119 9.6 Magnetic separation of ore types from Per Geijer ……………………… 120 9.7 Issues with process mineralogy of in-situ and grinded ore types ……… 121 10 CONCLUSIONS ……………………………………………………… 128 11 IMPLICATIONS FOR FUTURE WORK ……………………………… 131 12 REFERENCES ……………………………………………………………… 134

Erstmals seit dem 2. Weltkrieg wird mit der Karte eine vollständige Übersicht über die im genannten Raum bebauten oder noch vorhandenen o. g. mineralischen Rohstoffe gegeben. Auf der Karte im Maßstab 1:100.000 kommen Verbreitung, Intensität und Genese dieser Rohstoffe zur Darstellung. Die Karte liegt der Broschüre nicht bei, sondern kann beim Staatsbetrieb Geobasisinformation und Vermessung Sachsen erworben werden. Redaktionsschluss: 30.11.1996

In der Dissertation wird untersucht, ob die bereits eingetretenen Änderungen des Klimas und weiterer Standortsfaktoren im Erzgebirge und vorgelagertem Hügelland zu Verlagerungen der Verbreitungsschwerpunkte von Pflanzenarten in ihrer Höhenverbreitung geführt haben. Eine weitere Untersuchungsfrage ist die Begünstigung oder Gefährdung bestimmter Arten infolge der Standortsänderungen. Betrachtet werden 27 Pflanzenarten, sowohl Baum- und Straucharten als auch krautige Pflanzen. Zur Klärung der Fragen werden die Zeiträume 1946 – 1980 und 1981 – 2015 verglichen. Die Auswertung erfolgt auf der Basis von Messtischblatt-Viertelquadranten für die Standortsfaktoren mittlere Meereshöhe, Jahresmitteltemperatur, durchschnittlicher Jahresniederschlag sowie vorherrschender Bodentyp. In der Diskussion werden zusätzlich die Veränderungen in der Land-, Forst- und Jagdwirtschaft sowie die Wirkungen der Immissionsbelastungen und Bodenschutzkalkungen betrachtet. Schwerpunkte umfangreicher statistischer Auswertungen sind die Analyse der Verbreitung in den Untersuchungszeiträumen und die Ermittlung der Wahrscheinlichkeit von Artvorkommen. Eine gesonderte Fragestellung ist die genetische Untersuchung von Prunus padus. Dazu wurden Vorkommen im Tief-, Hügel- und Bergland ausgewählt. Der bisherige Anstieg der Jahresmitteltemperaturen hat nicht grundsätzlich zu einer Verschiebung der Verbreitungsschwerpunkte in höhere Gebirgslagen geführt. Die Pflanzenarten können hinsichtlich ihrer Verbreitung sowie im Vergleich der Untersuchungsperioden in Gruppen geordnet werden. Bei einigen Pflanzenarten, die in höhere Lagen des Untersuchungsgebietes vordringen, fällt eine enge Bindung der Vorkommenswahrscheinlichkeit an den Faktor Jahresmitteltemperatur auf. Andererseits werden bislang submontan bis montan verbreitete Arten nicht generell in die Hochlagen zurückgedrängt. Die Wirkungen der Klimaänderung können deshalb nicht losgelöst von anderen Faktoren beurteilt werden.