Полезные ископаемые

В мире существует множество типов полезных ископаемых, каждый из которых имеет собственные свойства, и добывается по-разному. Люди их используют для различных целей, но точно известно одно – от них зависит выживание цивилизации.

Виды полезных ископаемых

В целом, можно выделить 6 типов полезных ископаемых:

1. Горючие;
2. Рудные;
3. Нерудные;
4. Гидроминеральные;
5. Камни и самоцветы;
6. Горно-химическое сырье.

Ископаемое топливо – источники энергии, созданные в результате отмираний древних экосистем. Под эту категорию обычно подпадают уголь, нефть и природный газ. Эти ресурсы изначально формировались в результате фотосинтеза живыми организмами, такими как растения, фитопланктон, водоросли и цианобактерии. Сегодня человечество использует ископаемое топливо для производства большей части мировой энергии.

Нефть

Нефть в основном получают из богатых органическими веществами мелководных морских осадочных отложений, где остатки микроорганизмов, таких как планктон, накапливаются в мелкозернистых отложениях. Обычная нефть и газ, которые качают из пласта, – не единственный способ получения углеводородов.

Существуют нетрадиционные источники топлива, которые сегодня становятся все более важными, поскольку традиционные источники истощаются. Сюда можем отнести нефтеносные пески – песчаники, которые содержат нефтепродукты, обладающие высокой вязкостью, поэтому их нельзя бурить и выкачивать из-под земли, как обычную нефть. Нефть из них можно добыть только при нагревании и смешивании с растворителями.

Уголь

Уголь добывается из окаменелых болот, хотя предполагается, что некоторые более старые залежи угля, появившиеся еще до появления наземных растений, образовались из скоплений водорослей.

Уголь состоит в основном из углерода, водорода, азота, серы и кислорода с небольшими количествами других элементов. Поскольку основой является растительный материал – тепло и давление вызывают ряд изменений, которые повышают горючесть угля. Таким образом, чем большему влиянию тепла и давления подвергается органика, тем больше в нем концентрация углерода и топливная ценность, и тем дороже он.

Минеральные ресурсы

Минеральные ресурсы, делятся на две основные категории: металлические, которые содержат металлы, и неметаллические, которые содержат другие полезные материалы. Большая часть горнодобывающей промышленности традиционно была сосредоточена на добыче металлических полезных ископаемых. Человечество значительно продвинулось в прогрессе, потому что мы разработали технологии для получения металла из недр земли.

Эти знания позволили людям построить машины, здания и денежные системы, которые сегодня доминируют в нашем мире. Обнаружение и извлечение этих металлов стало ключевым аспектом геологических исследований с момента их зарождения.

Промышленные полезные ископаемые

Неметаллическим минеральным ресурсам, также известным как промышленные полезные ископаемые, уделяется гораздо меньше внимания, но они столь же жизненно важны для общества, как и металлические полезные ископаемые. Самый простой среди них – это строительный камень. Известняк, травертин, гранит, сланец и мрамор являются самыми распространенными строительными камнями, которые добывались веками. Даже сегодня строительные камни очень популярны. Особо чистый известняк измельчают, обрабатывают и превращают в гипс, цемент и бетон.

Драгоценные камни

Драгоценные камни — это минералы или горные породы, которые можно резать, формировать и полировать, превращая в красивые драгоценности, используемые в ювелирных изделиях и коллекционировании. Камень стоит больше денег, если он совершенен. Большинство драгоценных камней – это минералы. Некоторые органические материалы, такие как янтарь и коралл, также считаются драгоценными камнями, хоть и не относятся к минералам. Драгоценные камни способны выдержать любое испытание временем, поскольку они устойчивы к химическим изменениям, достаточно тверды, чтобы сохранять хороший блеск, их очень сложно расколоть или сломать. Распространенные виды драгоценных камней – изумруд, рубин и сапфир.

Физические свойства послужили основой для классификации минералов в средневековье. Минералы были сгруппированы по таким характеристикам, как твердость, так что алмаз и корунд относились к одному и тому же классу минералов. По мере того, как развивалась способность определять химический состав минералов, появилась и новая система классификации. Многие ученые внесли свой вклад в открытие химических формул минералов, но Джеймс Дуайт Дана, сгруппировал минералы в соответствии с их анионами, такими как оксиды, силикаты и сульфаты.

Однако, физические свойства по-прежнему являются основным средством идентификации залежей. Группировка на основе состава выделяет некоторые общие ассоциации минералов, которые позволяют геологам делать обоснованные предположения о том, какие из них присутствуют в породе, даже с первого взгляда на нее. Безусловно, наиболее распространенными являются силикаты, которые составляют 90% земной коры.

Открытие новых месторождений руды зависит от способности геологов идентифицировать то, что они видят в поле, и распознавать необычные проявления полезных ископаемых, которые следует исследовать более подробно в лаборатории. Ручная лупа, перочинный нож и много практики по-прежнему обеспечивают самые простые и дешевые методы идентификации полезных ископаемых.

Особенности полезных ископаемых

Наиболее распространенные залежи в земной коре часто можно идентифицировать в полевых условиях по основным физическим свойствам, таким как цвет, форма и твердость.

Цвет

Самое очевидное свойство ископаемого, его цвет, к сожалению, раскроет о нем наименьшее количество необходимой информации. Например, некоторые ископаемые имеют зеленый цвет – оливин, эпидот и актинолит, и это лишь малая часть из них. С другой стороны, один минерал может содержать несколько разных цветов, если в химическом составе есть примеси, такие как кварц, который может быть прозрачным, дымчатым, розовым, фиолетовым или желтым. То есть, цвет следует учитывать при идентификации, но он никогда не должен использоваться в качестве основной идентификационной характеристики.

Форма

Внешняя форма полезного ископаемого во многом определяется его внутренней атомной структурой, а это означает, что это свойство может рассказать весьма много информации об предмете. Некоторые из них, такие как галит и пирит, имеют кубическую форму; другие, такие как турмалин, являются призматическими.

В целом, чтобы обладать той или иной формой, тот же кристалл должен иметь достаточное пространство для роста. Если он рос в условиях остывания магмы, где пространство крайне ограничено, форма может видоизменяться.

Твердость

Твердость минерала можно проверить несколькими способами. Чаще всего минералы сравнивают с объектом известной твердости, с помощью царапанья – если гвоздь, например, может поцарапать кристалл, значит, гвоздь тверже этого минерала.

В начале 1800-х годов Фридрих Моос, австрийский минералог, разработал шкалу относительной твердости, основанную на тесте царапаньем. Каждому минералу он присвоил целые числа, где 10 – самый мягкий, а 1 – самый твердый. Этот масштаб показан в следующем списке:

1. Алмаз

2. Корунд

3. Топаз

4. Кварц

5. Апатит

6. Флюорит

7. Кальцит

8. Тальк

Несмотря на недостаточную точность шкалы Мооса, она остается полезной, поскольку она проста, легко запоминается и твердость с ее помощью легко проверяется. Различия в твердости делают минералы полезными для разных целей. Мягкость кальцита делает его популярным материалом для скульптуры (мрамор полностью состоит из кальцита), тогда как твердость алмаза означает, что он может быть использован в качестве абразива для полировки камня.

Блеск

Блеск минерала определяется тем, как хорошо он отражает свет. Может это сложно для понимания, но представьте себе разницу между тем, как свет отражается от стеклянного окна, и тем, как он отражается от блестящего хромированного автомобильного бампера. Минерал, отражающий свет так же, как стекло, имеет стеклянный блеск; минерал, отражающий свет подобно хрому, имеет металлический блеск. Существует множество дополнительных вариантов блеска, в том числе перламутровый, восковый и смолистый. Ископаемые, обладающие такой же отражающей способностью, как алмаз, имеют алмазный блеск. Немного тренировок, и блеск будет распознаваться вами так же легко, как и цвет, и он может быть довольно отличительной чертой, особенно для минералов, которые встречаются в нескольких цветах, таких как кварц.

Расщепление и перелом

Большинство минералов содержат врожденные слабости в своих атомных структурах – область, вдоль которой прочность атомных связей ниже, чем у окружающих. При ударе молотком минерал имеет тенденцию к разрушению по плоскости этой слабости. Этот тип разрыва называется расщеплением, и качество расщепления зависит от прочности связей. Биотит, например, имеет слои чрезвычайно слабых водородных связей, которые очень легко ломаются, поэтому считается, что у него идеальная спайность.

Некоторые минералы не имеют плоскостей слабости в своей атомной структуре. Эти минералы не имеют спайности, они ломаются неравномерно, подобные разрывы называются трещинами. Их разрывы можно охарактеризовать как зернистые, рубленые (зубчатые), раковистые (изогнутые) или осколочные.

Кварц трескается образом, называемым раковистым, при котором образуется вогнутая поверхность с серией дугообразных ребер, подобно тому, как трескается стекло. Фактически, для кварца отсутствие спайности является отличительным свойством.

Прочность

Насколько хорошо минерал сопротивляется разрушению, называется прочностью. Стойкость описывается с помощью следующих терминов:

• Хрупкий – минерал дробится на угловатые осколки (кварц).
• Ковкий – ископаемое может быть изменен в форме без разрушения и может быть сплющен в тонкий лист (медь, золото).
• Сектильный – можно разрезать ножом на тонкую стружку (тальк).
• Гибкость – изгибается, но не восстанавливает свою форму после освобождения (селенит, гипс).
• Эластичный – изгибается и восстанавливает свою первоначальную форму при освобождении (мусковит и биотитовая слюда).

Другие диагностические характеристики

• Другие характеристики могут быть полезны при идентификации некоторых ископаемых:
• Прозрачность – объекты видны сквозь минерал.
• Полупрозрачность – через минерал передается свет, а не изображение.
• Непрозрачность – свет не пропускает даже самые тонкие края.
• Вкус. По вкусу можно определить некоторые минералы, такие как галит (соль).
• Кислотная реакция – то, как объект реагирует на соляную кислоту. Отличительной чертой кальцита является то, что он вскипает при воздействии соляной кислоты. Доломит проявляет реакцию на только что разбитой или измельченной поверхности. Для проверки на кальцит, известняк или доломит, требуется 10% соляная кислота, но кислоту можно заменить крепким белым уксусом.
• Магнетизм. Магнетизм является отличительной характеристикой магнетита.
• Форма кристалла — кубическая, ромбоэдрическая (наклонный куб), шестиугольная (шестигранная) и т. д. Некоторые формы кристаллов показаны ниже.

Добыча полезных ископаемых

Добыча ископаемых определяется как деятельность, связанная с поиском, добычей и обработкой металлов, полезных ископаемых и других геологических ресурсов, которые необходимы в хозяйстве и экономике. Эта промышленность включает пять основных сегментов:

1. Добыча нефти и газа: производство нефти и природного газа для обогрева домов, автомобилей и электростанций.

2. Добыча угля: добывает уголь, ископаемое топливо, используемое в основном для производства электроэнергии и стали.

3. Добыча металлических руд: добыча металлических руд, в основном золота, серебра, железа, меди, свинца и цинка, используемых для производства ювелирных изделий, электроники и стали.

Добыча металлических руд

4. Добыча нерудных полезных ископаемых: охватывает широкий спектр добычи полезных ископаемых и производит щебень, песок и гравий для строительства дорог и зданий.

5. Вспомогательная деятельность для горнодобывающей промышленности: работа, выполняемая подрядными компаниями в горнодобывающей промышленности. Например, разработка карьеров или широкомасштабная добыча полезных ископаемых.

Процесс добычи восходит к доисторическим временам. Доисторические люди сначала добывали кремень, который идеально подходил для изготовления инструментов и оружия, так как раскалывался на осколки с острыми краями. Добыча золота и меди также относится к доисторическим временам.

Две основные категории современной добычи ископаемых включают добычу открытым способом и подземную. При открытой добыче земля взрывается, чтобы можно было извлечь руду у поверхности грунта и доставить ее на перерабатывающие заводы для извлечения полезных ископаемых. Открытая добыча полезных ископаемых является разрушительной для окружающего ландшафта, после чего остаются огромные кратеры. При подземной добыче руды извлекаются из глубины земли. Шахтеры прокладывают туннели в скале, чтобы добраться до месторождений руды.

Добыча состоит из двух операций: разведки искомого ресурса и собственно процесса добычи. Разведкой обычно занимаются небольшие компании или индивидуальные предприниматели. Добычей полезных ископаемых занимаются очень крупные, иногда транснациональные компании, поскольку создание современной шахты требует значительных капиталовложений и технологий.

Технологии стали играть все более важную роль в отрасли, сокращая количество рабочей силы, необходимой для работы. Сталелитейная промышленность особенно выиграла от этого: некоторые компании сократили рабочую силу на 90 процентов.

Воздействие на окружающую среду уже давно является проблемой для этой отрасли. Во-первых, добыча полезных ископаемых обнажает сульфиды в почве. Когда дождевая вода или ручьи растворяют сульфиды, они образуют кислоты. Эта кислая вода наносит вред растениям и животным. Наряду с кислым шахтным дренажем удаление шахтных отходов также может привести к сильному загрязнению воды токсичными металлами. Токсичные металлы, обычно содержащиеся в шахтных отходах, такие как мышьяк и ртуть, вредны для здоровья людей и дикой природы, если они попадают в близлежащие ручьи.

Наряду с несчастными случаями в шахтах, эта промышленность также может привести к проблемам со здоровьем у рабочих и населения прилегающих регионов. Вдыхание частиц пыли, образующихся при добыче полезных ископаемых, может привести к заболеваниям легких. Одной из наиболее распространенных форм являются черные легкие, которая возникает, когда шахтеры вдыхают угольную пыль. Многие другие виды добычи полезных ископаемых выделяют кварцевую пыль, которая аналогично угольной оседает на легких. Это неизлечимые заболевания, которые вызывают нарушение дыхания и могут привести к летальному исходу.

Многие страны требуют, чтобы добывающие компании соблюдали строгие экологические нормы, чтобы предотвратить эрозию, провалы в грунте, загрязнение грунтовых вод и утрату биоразнообразия. Существуют положения, касающиеся восстановления земли до ее прежнего или лучшего состояния.

Откуда взялись полезные ископаемые – видео

Запасы полезных ископаемых

Запасы полезных ископаемых представляют собой экономически извлекаемую часть измеренных или выявленных минеральных ресурсов. Эта категория включает разбавляющие материалы и допуски на потери, которые могут возникнуть при добыче или извлечении материала, и определяются исследованиями. Такие исследования показывают, что на момент составления отчета извлечение могло быть разумно оправдано.

Запасы полезных ископаемых подразделяются в порядке возрастания достоверности нахождения в недрах на вероятные запасы полезных ископаемых или доказанные запасы полезных ископаемых.

Вероятные запасы полезных ископаемых

Включает разбавляющие материалы и допуски на потери тоннажа, которые могут возникнуть при эксплуатации материала. Определение вероятных запасов основано на оценках, которые могут включать предварительное ТЭО или технико-экономическое обоснование, включая параметры добычи, металлургические, технологические, экономические, коммерческие, юридические, экологические, инфраструктурные и другие факторы.

Доказанные запасы полезных ископаемых

Это экономически целесообразная или извлекаемая часть измеренных минеральных ресурсов, осуществимость извлечения которой была установлена ​​с высокой степенью уверенности, с учетом модифицирующих факторов. На данном этапе уже были проведены соответствующие оценки, которые могут включать технико-экономические обоснования, а также соображения и модификации в связи с надежно принятыми горнодобывающими, металлургическими, экономическими, рыночными, юридическими, экологическими, социальными и государственными факторами. Эти оценки показывают, что на дату публикации отчета добыча может быть разумно оправданной.

Полезные ископаемые – видео для детей