Økonomisk geologi og miljø

Økonomisk geologi er en gren af ​​geologi, der beskæftiger sig med økonomisk værdifulde geologiske materialer.

I bredere sammenhænge beskæftiger økonomisk geologi sig med fordelingen af ​​mineralforekomster, de økonomiske overvejelser, der er involveret i deres opsving og vurdering af de disponible reserver.

Økonomisk geologi beskæftiger sig med materialer som ædle og uædle metaller, ikke-metalliske mineraler, fossile brændstoffer og andre materialer af kommerciel værdi, såsom salt, gips og byggesten. Det gør brug af principperne og metoderne på forskellige andre områder, især geofysik, strukturgeologi og stratigrafi.

Økonomisk geologi er ikke kun praktiseret af geologer, men det er også af interesse for ingeniører, investeringsbankfolk, miljøforskere og naturvidenskabelige myndigheder på grund af de enorme udvindingsindustrier på den socioøkonomiske og miljømæssige scene.

Oprindelse og udvikling af økonomisk geologi:

Konceptet økonomisk geologi er en forholdsvis ny, selv om mennesker har udtrådt metaller og mineraler af værdi fra jorden siden forhistoriske tider. For al deres evne til at værdsætte værdien af ​​sådanne ressourcer havde præmoderne mennesker imidlertid lidt i vejen for videnskabelige teorier om enten deres dannelse eller midlerne til at udvinde dem.

Grækerne troede f.eks., At æder af metalliske materialer i jorden viste, at disse materialer var levende ting, der satte rødder i vejen efter træernes måde. Astrologer fra middelalderen holdt fast at hver af de "syv planeter" (Sol, Månen og de fem planeter foruden

Jorden kendt på det tidspunkt) styrede en af ​​de syv kendte metaller-guld, kobber, sølv, bly, tin, jern og kviksølv - som angiveligt var blevet skabt under indflydelse af deres respektive "planeter".

Den første tænker, der forsøgte at gå ud over sådanne uvitende (hvis fantasifulde) ideer, var en tysk læge, der skrev under det latinamerikanske navn Georgius Agricola (1494-1555). Som et resultat af at behandle minearbejdere under forskellige forhold blev Agricola, hvis rigtige navn Georg Bauer, fascineret med mineraler.

Betegnet som far til både mineralogi og økonomisk geologi, introducerede Agricola flere ideer, der gav et videnskabeligt grundlag for undersøgelsen af ​​Jorden og dens produkter. I De Ortu et Causis Subterraneorum (1546) kritiserede han alle de foregående ideer om malmdannelse, herunder de tidligere nævnte græske og astrologiske forestillinger samt den alchemiske overbevisning om, at alle metaller er sammensat af kviksølv og svovl.

I stedet fastholdt han, at underjordiske væsker bærer opløste mineraler, som efter afkøling efterlader aflejringer i revner af sten og derved giver anledning til mineralårer. Agricolas ideer bidrog senere til at danne grundlag for moderne teorier om dannelse af malmforekomster.

I Natura Fossilium (om naturen af ​​fossiler, 1546) introducerede Agricola også en metode til klassificering af "fossiler", da mineraler da var kendt. Agricolas system, der kategoriserer mineraler efter egenskaber som farve, tekstur, vægt og gennemsigtighed, er grundlaget for systemet med mineralsk klassificering i brug i dag.

Af alle hans værker var det vigtigste de Re Metallica, der ville forblive den førende lærebog for minearbejdere og mineralogister i løbet af de to århundreder, der fulgte. I dette monumentale arbejde introducerede han mange nye ideer, herunder begrebet, at klipper indeholder malmer, der er ældre end selve klipperne. Han undersøgte også i detaljer den minedriftspraksis, der var i brug i sin tid, selv en ekstraordinær præst i de minearbejdere i det sekstende århundrede var tilbøjelig til at bevare deres handelshemmeligheder tæt.

Klipper og mineraler:

Vores jordskorpen består af klipper, der igen er mineralsammensætninger. At betegnes som en mineralart, skal et stof findes i naturen og være af uorganisk oprindelse. Det skal have en bestemt kemisk egenskab og en særskilt atomdannelse.

Klipper:

En sten er et aggregat af mineraler eller organisk materiale, der kan forekomme i konsolideret eller ikke-konsolideret form. Klipper er af tre forskellige typer: stivformet, dannet ved krystallisation af smeltede mineraler, som i en vulkan; sedimentære, sædvanligvis dannet ved afsætning, komprimering eller cementering af forvitret sten; og metamorphic, dannet ved ændring af eksisterende rock. Klipper lavet af organisk materiale er typisk sedimentære, eksempelvis kul.

Klipper har haft økonomisk betydning fra en tid længe før 'økonomi' som vi ved, at det eksisterede - engang da der ikke var noget at købe og intet at sælge. Dengang ville det naturligvis være stenalderen, der daterer næsten til begyndelsen af ​​den menneskelige art og overlappedes med civilisations begyndelsen for omkring 5.500 år siden. I hundreder af tusindvis af år, hvor sten udgjorde det mest avancerede værktøjsmateriale, udviklede mennesker en række stenanordninger til at lave ild, skæreknive, dræbe dyr (og andre mennesker), skære mad eller dyreskind osv.

Stenalderen, både i den populære fantasi og (med nogle kvalifikationer) i selve arkæologiske fakta, var en tid, hvor folk levede i huler. Siden da har mennesker naturligvis afgået fra hulerne, selvom der findes undtagelser, som USAs militær fandt i 2001, da de forsøgte at jage efter terrorister i Afghanistans huler.

Under alle omstændigheder har den menneskelige tilknytning til stenboliger taget andre former, der begynder med pyramiderne og fortsætter gennem dagens murværk. Ligeledes er sten simpelthen et strukturelt materiale til bygning, da brugen af ​​gipsplanker, skænkplader, marmorafslutninger og grusede gangbroer erklærer. Og selvfølgelig er konstruktion kun en af ​​mange anvendelser, som sten og mineraler er rettet mod, som vi vil se.

Metaller:

Af alle kendte kemiske elementer er 87 eller ca. 80 procent metaller. Sidstnævnte gruppe er identificeret som lyse eller skinnende i udseende og formbar eller duktil, hvilket betyder at de kan formes i forskellige former uden at bryde dem. På trods af deres duktilitet er metaller ekstremt slidstærke, har højtsmeltende og kogepunkter og er fremragende ledere af varme og elektricitet. Nogle registrerer sig højt på Mohs hårdhedsskala.

Mineraler:

Mens der kun er 87 sorter af metal, er der ca. 3.700 typer af mineral. Der er betydelig overlapning mellem metaller og mineraler, men overlapningen er langt fra fuldstændig: mange mineraler omfatter ikke-metalliske elementer, såsom ilt og silicium. Et mineral er et stof der forekommer i naturen og kan derfor ikke kunstigt opbygges, er uorganisk oprindelse, har en bestemt kemisk sammensætning og har en krystallinsk indre struktur.

Udtrykket organisk refererer ikke kun til stoffer med biologisk oprindelse; Det beskriver snarere enhver forbindelse, der indeholder kulstof, med undtagelse af carbonater (som er en type mineral) og oxider, såsom kuldioxid eller carbonmonoxid.

At en mineral skal være af ikke-varierende sammensætning begrænser mineraler næsten udelukkende til elementer og forbindelser - det vil sige enten stoffer, der ikke kan nedbrydes kemisk for at give enklere stoffer eller stoffer dannet ved kemisk binding af elementer. Kun i nogle meget specielle omstændigheder er naturligt forekommende legeringer eller blandinger af metaller, betragtes som mineraler.

Mineraler er klassificeret i otte grundgrupper efter deres kemiske sammensætning:

Disse er:

jeg. Indfødte elementer

ii. sulfider

iii. Oxider og hydroxider

iv. halogenider

v. carbonater, nitrater, borater, iodater

vi. Sulfater, chromater, molybdater, wolframater

vi. Fosfater, arsenater, vanadater

vii. silikater

Den første gruppe, indfødte elementer, omfatter metalliske elementer, der vises i ren form et eller andet sted på Jorden; visse metallegeringer, der henvises til tidligere; såvel som indfødte nonmetals, semi-metals og minerals forekommer med metalliske og ikke-metalliske elementer. De oprindelige elementer sammen med de seks klasser, der følger dem i denne liste, er kollektivt kendt som nonsilicates, et udtryk der understreger vigtigheden af ​​den ottende gruppe.

Størstedelen af ​​mineraler, herunder de mest rigelige, tilhører silicateklassen, som er bygget omkring elementets silicium. Ligesom kulstof kan danne lange strenger af atomer, især i kombination med hydrogen (som vi diskuterer i forbindelse med fossile brændstoffer senere i dette essay), udgør silicium også lange strenge, selv om dens "partner af valg" typisk er oxygen, snarere end hydrogen . Sammen med oxygen er silicium kendt som en metalloid, fordi den udviser karakteristika af både metaller og nonmetals, grundlaget for et forbløffende udvalg af produkter, både naturlige og menneskeskabte.

Mineraler kan klassificeres efter deres anvendelse i industrien som følger:

(a) Metalliske mineraler: Ferrogruppe. De omfatter mineraler som jern, kromit, mangan og nikkel.

(b) Metalliske mineraler: Ikke-jernholdig gruppe. Disse har kobber, bly, zink, wolfram, aluminium, vanadium og andre.

(c) Ikke-metalliske mineraler. De er glimmer, steatite, asbest og andre.

(d) ildfaste mineraler. De bruges som varmebestandige i ovne og forme. De omfatter chromit, magnesit, kyanit, ildsted, sillimanit og grafit.

(e) Gødningsmineraler som gips, rockfosfat og pyrit.

f) mineralske brændstoffer som kul, råolie, naturgas og nukleare mineraler

Den økonomiske udvikling i et land er påvirket af minerals tilgængelighed. Mineraler danner grundlaget for flere store industrier. Også landbruget påvirkes af tilgængeligheden af ​​mineraler i form af gødning.

kulbrinter:

Som nævnt tidligere er fokuset på økonomisk geologi på både klipper og mineraler på den ene side og fossile brændstoffer på den anden side. Fossile brændstoffer kan defineres som brændstoffer (specifikt kul, olie og gas), der stammer fra aflejringer af organisk materiale, der har oplevet nedbrydning og kemisk ændring under betingelser med højt tryk.

I betragtning af denne afledning fra organisk materiale er pr. Definition alle fossile brændstoffer carbonbaserede, og de er specielt opbygget omkring kulbrinter - kemiske forbindelser, hvis molekyler kun består af kulstof og hydrogenatomer.

Teoretisk er der ingen grænse for antallet af mulige carbonhydrider. Kulstof danner sig selv i tilsyneladende ubegrænsede molekylformer, og hydrogen er en særligt alsidig kemisk partner. Hydrocarboner kan danne retkæder, forgrenede kæder eller ringe, og resultatet er en række forbindelser, der ikke kendetegnes af elementerne i deres makeup eller endda (i nogle tilfælde) af antallet af forskellige atomer i hvert molekyle, men snarere af strukturen af et givet molekyle.

Real-Life Anvendelser af økonomisk geologi:

Fossile brændstoffer:

Det organiske materiale, der har nedbrudt at skabe carbonhydriderne i fossile brændstoffer kommer primært fra dinosaurer og forhistoriske planter, selv om det lige så nemt kunne være kommet fra andre organismer, der døde i store mængder for lang tid siden. For at danne petroleum skal der være meget store mængder organisk materiale afsat sammen med sedimenter og begravet under mere sediment. De akkumulerede sedimenter og organisk materiale kaldes source rock.

Hvad der sker efter akkumulering af dette materiale er kritisk og afhænger meget af arten af ​​kildestenen. Det er vigtigt, at det organiske materiale, for eksempel det store antal dinosaurer, der døde i en masseudslettelse for omkring 65 millioner år siden, må ikke lade sig røre, som det ville ske i et aerobt eller iltholdigt miljø. I stedet undergår det organiske materiale omdannelse til carbonhydrider som følge af anaerob kemisk aktivitet eller aktivitet, der finder sted i fravær af oxygen.

Gode ​​kilder til denne transformation er skifer eller kalksten, forudsat at de særlige sten er sammensat af mellem 1 procent og 5 procent organisk kulstof. Kildestenene skal være dybe nok til, at trykket opvarmer det organiske materiale, men ikke så dybt, at trykket og temperaturen får klipperne til at gennemgå metamorfisme eller omdanne dem til grafit eller andre carbonhydrider uden carbonhydrider. Temperaturer på op til 302 ° F (150 ° C) betragtes som optimale til produktion af olie.

Når en gang er genereret, bevæger petroleum gradvist fra kildebjerget til en reservoirrock eller en sten, der opbevarer olie i sine porer. En god reservoirrock er en, hvor porrummet udgør mere end 30 procent af rockvolumenet. Alligevel skal klippen forsegles af en anden sten, der er meget mindre porøs; For en forsegling eller hætte, som det hedder, foretrækkes en næsten uigennemtrængelig sten. Således er den bedste slags forseglingsdannende sten en lavet af meget små, tæt monteringstykker af sediment, fx skifer. En sådan sten er i stand til at holde olie på plads i millioner af år, indtil den er klar til at blive opdaget og brugt.

Folk har kendt om petroleum fra forhistorie, simpelthen fordi der var steder på jorden, hvor det bogstaveligt talt sigtede fra jorden. Den moderne æra af petroleumsboring begyndte imidlertid i 1853, da en amerikansk advokat ved navn George Bissell (1821-1884) genkendte sit potentiale til brug som lygtebrændstof. Han hyrede 'oberst' Edwin Drake (1819-1880) for at overvåge boringen af ​​en oliebrønd i Titusville, Pennsylvania, og i 1859 slog Drake olie. Legenden om Wack gold ', af formuer, der skal laves ved at bore huller i jorden, blev født.

I kølvandet på udviklingen og udbredt anvendelse af forbrændingsmotoren i den sidste del af det nittende og begyndelsen af ​​det tyvende århundrede blev interessen for olie blevet meget mere intens, og brønde spredte op rundt om i verden. Sumatra, Indonesien gav olie fra sine første brønde i 1885, og i 1901 begyndte vellykket boring i Texas - kilden til mange en Texas-formueformue. En tidlig form for selskabet, der i dag er kendt som British Petroleum (BP), opdagede den første mellemøstlige olie i Persien (nu Iran) i 1908. I løbet af de næste 50 år ændrede den økonomiske betydning og udsigterne for denne region betydeligt.

Med den store udvidelse i automobil ejerskab, der begyndte efter 1. Verdenskrig (1914-1918) og nåede endnu højere højder efter Anden Verdenskrig (1939-1945), øgedes værdien og betydningen af ​​olie. Olieindustrien boomede, og som følge heraf fandt mange geologer beskæftigelse i en sektor, der tilbød langt mere i vejen for økonomiske fordele end universitet eller regeringspositioner nogensinde kunne. I dag hjælper geologer deres arbejdsgivere med at finde oliereserver, ikke en let opgave, fordi så mange variabler skal strække op for at producere en levedygtig oliekilde. I betragtning af omkostningerne ved at bore en ny oliebrønd, som kan løbe til 30 millioner dollars eller derover, er det klart vigtigt at udøve gode vurderinger ved vurderingen af ​​mulighederne for at finde olie.

Olieindustrien har haft stor bekymring over virkningen af ​​boringen (hvoraf mange foregår offshore, på rigge placeret i havet); mulige biofarer forbundet med spild, som den der involverede Exxon Valdez i 1989; og virkningen på atmosfæren af ​​carbonmonoxid og andre drivhusgasser produceret af olieforbrændingsforbrændingsmotorer. Der er endnu mere vidtgående bekymring over USAs afhængighed af oliekilder i fremmede lande (hvoraf nogle er åbenlyst fjendtlige for USA) samt mulige fald i ressourcerne.

Ved den nuværende forbrugsmængde anslås oliereserverne at være opbrugt inden år 2040, men det tager kun hensyn til reserver, der anses for levedygtige i dag. Efterhånden som efterforskningen fortsætter, kan flere ressourcer blive brugt. På lang sigt vil det imidlertid være nødvendigt at udvikle nye midler til brænding af den industrialiserede verden, fordi olie er en ikke-vedvarende ressource: der er kun så meget af det under jorden, og når det er væk, vil det ikke blive erstattet i millioner af år (hvis overhovedet).

petrokemikalier:

Petroleum selv er et råmateriale, hvorfra der opnås adskillige produkter, der kollektivt kaldes petrokemikalier eller petroleumderivater. Gennem en proces, der betegnes fraktioneret destillation, koger petrokemikalierne af den laveste molekylmasse først ud, og de har højere masse adskilt ved højere temperaturer?

Silicium, silicater og andre forbindelser:

Ligesom kulstof er i centrum for en stor verden af ​​kulbrinter, er silicium lige så vigtigt for uorganiske stoffer, der spænder fra sand eller silica (SiO ₂ ) til silikone (et meget alsidigt sæt af siliciumbaserede produkter) til de klipper, der er kendt som silicater.

Silikater er grundlaget for flere kendte mineraltyper, herunder granat, topaz, zircon, kaolinit, talkum, glimmer og de to mest almindelige mineraler på jorden, feldspar og kvarts. (Bemærk, at de fleste af de her anvendte udtryk refererer til en gruppe mineraler, ikke til et enkelt mineral.) Lavet af forbindelser dannet omkring silicium og ilt og omfattende forskellige metaller, såsom aluminium, jern, natrium og kalium, silikatkontoen for 30 procent af alle mineraler. Som sådan vises de i alt fra ædelstene til byggematerialer; men de er langt fra de eneste bemærkelsesværdige produkter centreret på silicium.

Silikone og andre forbindelser:

Silikone er ikke et mineral; Det er snarere et syntetisk produkt, der ofte bruges som erstatning for organiske olier, fedtstoffer og gummi. I stedet for at binde til oxygenatomer, som i et silicat, er siliciumatomer i silikone knyttet til organiske grupper, det vil sige molekyler indeholdende kulstof. Silikoneolier anvendes ofte i stedet for organisk olie som smøremiddel, fordi de kan modstå større temperaturvariationer.

Og fordi kroppen tåler indførelsen af ​​silikoneimplantater bedre end det organiske, anvendes silikoner også i kirurgiske implantater. Silikongummi vises i alt fra hoppende kugler til rumfartøjer, og silikoner er også til stede i elektriske isolatorer, rustbeskyttelsesmidler, stofblødgørere, hårsprayer, håndcremer, møbler og bilpudsning, maling, klæbemidler og endda tyggegummi.

Selv denne liste udtømmer ikke de mange anvendelser af silicium, som (sammen med ilt) tegner sig for langt størstedelen af ​​massen i jordskorpen. På grund af dets semi-metalliske egenskaber anvendes silicium som en halvleder af elektricitet.

Computer chips er små skiver af ultra-rent silicium, ætset med så mange som en halv million mikroskopiske og intrikatforbundne elektroniske kredsløb. Disse chips manipulerer spændinger ved hjælp af binære koder, for hvilke 1 betyder "spænding på" og 0 betyder "spænding off". Ved hjælp af disse pulser udfører siliciumchips masser af beregninger i sekunder-beregninger, der ville tage mennesker timer eller måneder eller endda år .

En porøs form af siliciumoxid kendt som silicagel absorberer vanddamp fra luften og pakker ofte sammen med fugtfølsomme produkter, såsom elektronikkomponenter, for at holde dem tørre. Siliciumcarbon, et ekstremt hårdt krystallinsk materiale fremstillet ved smeltning af sand med koks (næsten ren kulstof) ved høje temperaturer, har applikationer som slibemiddel.

malm:

En malm er en sten eller et mineral, der har økonomisk værdi. Men en mere målrettet definition ville indeholde adjektivmetallet, da økonomisk værdifulde mineraler, der ikke indeholder metaller, normalt behandles som en særskilt kategori-industrielle mineraler. Det kan faktisk siges, at den økonomiske geologiske interesser er opdelt i tre områder: malm, industrimineraler og brændstoffer, som vi allerede har diskuteret.

Selve ordet 'malm' synes at huske på et af de ældste kendte metaller i verden og nok det første materiale, der blev arbejdet af forhistoriske metallurger: guld. Selv det spanske ord for guld, oro, foreslår en forbindelse. Da conquistadors fra Spanien ankom til New World efter omkring 1500, var oro deres besættelse, og det blev sagt, at de spanske indviftere i Mexico fandt hver eneste guld- eller sølvmalm placeret på jordens overflade. Men minearbejdere fra det sekstende århundrede manglede meget af den viden, der hjælper geologer i dag med at finde malmforekomster, der ikke er på overfladen.

Lokalisering og udtrækning af øre:

Den moderne tilgang bruger viden opnået fra erfaring. Ligesom på Agricolas dag er meget af det rigdom, som et mineselskab besidder, i form af information om midlerne til bedst at søge ud og hente materiale fra den solide jord. Visse overfladegeokemiske og geofysiske indikatorer hjælper med at styre de trin, geologer og minearbejdere søger efter malm. Således begynder et firma på jagt efter malm at blive boret, en stor del sonderende arbejde. Kun på dette tidspunkt er det muligt at bestemme værdien af ​​indlånene, som simpelthen kan være mineraler af ringe økonomisk interesse.

Det anslås, at en kubik mile (1, 6 km ³ ) af gennemsnitlig rock indeholder omkring 1 billioner værdier af metaller, som i starten lyder lovende - indtil man gør matematikken. En billioner dollars er en masse penge, men 1 cu. mi. (lig med 5, 280 x 5, 280 x 5, 280 ft eller 1, 609 km ³ ) er også meget plads. Resultatet er, at 1 cu. ft. (0, 028 m ³ ) er kun værd omkring $ 6, 79. Men det er en gennemsnitlig kubikfod i en gennemsnitlig kubik mile af rock, og ingen mineselskab ville endda overveje at forsøge at udvinde metaller fra et gennemsnitligt stykke jord. I stedet forekommer levedygtige malm kun i regioner, der har været udsat for geologiske processer, der koncentrerer metaller på en sådan måde, at deres overflod sædvanligvis er mange hundrede gange større, end det ville være på Jorden som helhed.

Malm indeholder andre mineraler, kendt som ganggang, som ikke har nogen økonomisk værdi, men som tjener som et tegn på, at malm findes i den pågældende region. Tilstedeværelsen af ​​kvarts, for eksempel, kan foreslå forekomster af guld. Malm kan forekomme i stivne, metamorfe eller sedimentære forekomster som såvel som i hydrotermiske væsker. Sidstnævnte er udstødninger fra støbt sten, i form af gas eller vand, som opløser metaller fra sten, hvorigennem de passerer og senere deponerer malmen på andre steder.

At konfrontere faren for minedrift:

Minedrift, et middel til udvinding af ikke kun malme, men mange industrielle mineraler og brændstoffer, såsom kul, er vanskeligt arbejde fyldt med mange farer. Der er kortvarige farer for minearbejderne, som f.eks. Huler, oversvømmelser eller udslip af gasser i minerene samt langsigtede farer, der omfatter sådanne grudsrelaterede sygdomme som sort lunge (typisk en fare for kul minearbejdere). Så er der den rene mentale og følelsesmæssige stress, der kommer fra at bruge otte eller flere timer om dagen væk fra sollyset, i klaustrofobiske omgivelser.

Og selvfølgelig er der den miljømæssige stress, der er skabt af minedrift - ikke kun ved den umiddelbare virkning af at skære et gash i jordens overflade, hvilket kan forstyrre økosystemerne på overfladen, men utallige yderligere problemer, såsom forurening af forurenende stoffer i vandbord. Overgivne miner udgør yderligere farer, herunder trussel om nedbør, hvilket gør disse steder usikre på lang sigt.

Højere miljø- og arbejdsmiljøstandarder, der blev etableret i USA i løbet af det sidste tredje af det tyvende århundrede, har medført ændringer i minedriftens udførelse såvel som den måde minerne står på, når arbejdet er afsluttet. For eksempel har mineselskaber eksperimenteret med brugen af ​​kemikalier eller endda bakterier, som kan opløse et metal under jorden og lade det pumpes til overfladen uden at skulle oprette egentlige underjordiske aksler og tunneler eller sende menneskelige minearbejdere til at arbejde dem .

Industrielle mineraler og andre produkter:

Industrielle mineraler er som nævnt tidligere ikke-metalholdige mineralressourcer af interesse for økonomisk geologi. Eksempler omfatter asbest, et generisk udtryk for en stor gruppe af mineraler, der er stærkt modstandsdygtige over for varme og flamme; borforbindelser, der anvendes til fremstilling af varmebestandigt glas, emaljer og keramik; fosfater og kaliumsalte, der anvendes til fremstilling af gødninger; og svovl, der anvendes i en række produkter, fra kølemidler til sprængstoffer til rensemidler, der anvendes til fremstilling af sukker.

Kun et industrielt mineral, korund (fra oxiderne klasse af mineral), kan have mange anvendelser. Ekstremt hårdt, er korund i form af en ukonsolideret sten, der almindeligvis kaldes Emery, blevet brugt som et slibemiddel siden oldtiden. På grund af dets meget høje smeltepunkt - endog højere end for jernkorunden anvendes også til fremstilling af aluminiumoxid; et brandsikkert produkt, der anvendes i ovne og pejse. Selvom ren korund er farveløs, kan spormængder af visse elementer give strålende farver: korund med spor af krom bliver en rød rubin, mens spor af jern, titanium og andre elementer giver sorter af safir i gul, grøn og violet som såvel som den velkendte blå.

Miljøpåvirkning af økonomisk geologi:

For få årtier siden var de fleste geologer engageret i udforskning og udvikling af mineralressourcer. Men den økonomiske geologi og anvendelsen af ​​geologi på bymiljøproblemer kræver langsomt tjenesteydelserne fra et stigende antal geologer. I dag er et tilstrækkeligt antal økonomiske geologer interesseret i miljøproblemer (mange er ikke bundet til minedrift og har interesser inden for geokemi og petrologi). De abonnerer på tanken om, at "mineralressourcer altid vil være nødvendige", men "miljøproblemer er en vigtig faktor i minedriftens gennemførlighed".

Der er nu en større interesse for miljøet end nogensinde før, og vi står over for bekymringer om miljøpåvirkningerne af næsten alle aspekter af vores dagligdag. Vand, jord, luft og det biologiske miljø kan alle ændres dramatisk af de industrielle samfunds aktiviteter som vores egne, ikke mindst gennem mekanismer, der styres af i det væsentlige geologiske processer.

Affaldshåndtering, forurening af jord efter industri, virkninger af minedrift, vandforurening og endda luftkvalitet (gennem spredning af luftbårne mineralpartikler) påvirkes af geologiske processer og fænomener, der styres af de underliggende stenes sammensætning, fordeling, opbygning og opførsel . Daglige miljøproblemer påvirkes således i større eller mindre grad af geologi. Kurset sigter mod at give et bredt overblik over disse mange og forskellige aspekter af miljøgeologi, der giver den videnskabelige ramme for forståelse af centrale miljøproblemer.

Miljømæssige bekymringer er en vigtig faktor ved vurderingen af, om mineralforekomster vil blive udviklet og udvundet. De fleste økonomiske geologer og mineselskaber støtter indsatsen for at mindske miljøforringelsen på grund af minedrift.

Miljøeffekter:

Minedrift, ikke mindst landbrug, har altid været afgørende for menneskehedens fremskridt. Faktisk gør vi nu brug af de fleste elementer i det periodiske bord. Men som. overbefolkning og søgen efter en højere levestandard, øget efterspørgsel efter mineraler og metaller, er bekymring over virkningerne af minedrift og boring i det naturlige miljø vokset, og det er blevet stadig mere tydeligt, at Jordens ressourcer ikke er uudtømmelige.

I sin rapport i 1987, "Vores fælles fremtid", påpegede FNs Verdenskommission for Miljø og Udvikling, at verden fremstiller syv gange flere varer end det gjorde i 1950. Kommissionen foreslog "bæredygtig udvikling", et ægteskab af økonomi og økologi som den eneste praktiske løsning, dvs. vækst uden skade på miljøet.

De fleste miner har et mineralforarbejdningsanlæg på stedet, og mange metalminer har et nærliggende smelteanlæg. For en generel vurdering af miljøpåvirkningen af ​​udviklingen af ​​nye minedrift skal vi overveje virkningerne af de tre. Udtrykket minedrift er her taget til at omfatte alle udvindingsoperationer, fx stenbrud. De væsentligste områder af bekymringer behandles nedenfor.

Skader på jord:

Det er blevet estimeret, at den kumulative verdensbrug af jord til minedrift mellem 1976 og 2000 ville være omkring 37.000 kvadratkilometer, dvs. ca. 0, 2 pct. Af jordoverfladen. Flere udviklede lande har en større andel af forstyrret jord end de mindre udviklede. Graden af ​​genvinding af denne grund er nu hurtigere og god brug af gamle huller til bortskaffelse af den gamle mine, husholdningsaffald og andet affald.

Andre udvindingsområder er blevet omdannet til naturreservater og rekreative parker. Fremtidige miner kan være mindre tilbøjelige til at producere steder til bortskaffelse af affald, da de fleste nu er tilbagefyldte. Dette er en meget nødvendig operation, da der hvert år beregnes 27.000 Mt mineralske mineraler og overbelastning fra jordskorpen.

Frigivelse af giftige stoffer:

Metaller er ikke kun vigtige for brugen af ​​dem, men de er også en integreret del af vores make-up og for andre levende organismer. Men mens nogle metalliske elementer er væsentlige bestanddele af levende organismer, kan enten mangler eller overskud af disse være meget skadelige for livet. Overskud i det naturlige miljø kan opstå, når det trænger igennem mine farvande, der kan udgive fra selve minen eller fra affaldshopper.

Nogle metaller, fx cadmium, kviksølv og metalloider, som antimon, arsen, som er meget almindelige i små mængder i mange polymetalsulfider, og som ofte genvindes som biprodukter, er meget giftige, selv i små mængder, især i en opløselig form som kan absorberes af levende organismer.

Det samme gælder for bly, men barmhjertigt er det temmelig ureaktivt, medmindre det indtages, og heldigvis er de fleste blymineraler, der danner naturen, meget uopløselige i grundvand. Cyanid har længe været brugt til guldudvinding i mineralforarbejdningsanlæg, og i verdens største guldfelt er Witwaterstrand Basin, USA, stor forurening af overfladevand med kobolt, mangan, bly og zink som følge af cyanidationsprocessen og oxidation ved syre mine vand. Cyanid i sig selv er ikke et problem, da det bryder ned under påvirkning af ultraviolet lys i nærliggende lag. Ikke desto mindre kræver lovgivningen nu i udviklede lande etablering af cyanid-neutraliseringsanlæg hos alle industrielle virksomheder, der anvender dette kemikalie.

Acid mine dræning:

Syrevand, der er frembragt ved nuværende eller tidligere minedrift, skummer oxidationen, i nærværelse af luft, vand og bakterier, af sulfidmineraler, især pyrit. De kan derfor udvikle sig i kulfelter såvel som orefields. Suphursyre og jernoxider dannes. Syren angriber andre mineraler, der producerer opløsninger, der kan bære toksiske elementer, f.eks. Cadmium, arsen ind i det lokale miljø. Acid vand generation kan forekomme under udforskning, drift og lukning faser af en mine. Disse farvande kan udstede fra tre hovedkilder: minens afvandingssystem; bortskaffelsesfaciliteter og vandhøje.

Afladningen må kun producere mindre virkninger som lokal misfarvning af jord og vandløb med udfældede jernoxider eller føre til omfattende luftforurening af hele flodsystem og landbrugsjord. I nogle minefelter er dette problem det værste, efter at mine lukninger har fundet sted. Dette skyldes vandbordets rebound, der opstår, efter at pumpeudstyr er fjernet, og dette er blevet et presserende problem i britiske kulfelter, som dominerende er undergrundsminer, der arbejder med højt svovlkul, da minelukninger accelereret i løbet af det sidste årti.

Industrielle mineraler Industrielle mineraloperationer har samme generelle miljøpåvirkning på jord- og grundvandsforstyrrelser som metal- eller kulminedrift, selv om virkningen generelt er mindre markant, da miner normalt er mindre og lavere, og der normalt produceres mindre affald, fordi i de fleste tilfælde malm kvaliteter er højere end i metal minedrift.

Forureningsfarer som følge af tungmetaller eller syrevand er lave eller ikke-eksisterende, og luftforurening, der skyldes forbrænding af kul eller smeltning af metalliske malme, er meget mindre alvorlig eller fraværende. Udgravningerne skabt af industrielle mineraloperationer er ofte tæt på byområder, hvorved disse huller i jorden kan være af stor værdi som deponeringsanlæg til byaffald.

Juridiske foranstaltninger:

Retslige midler til håndhævelse af foranstaltninger til bekæmpelse af forurening er meget nødvendige, selvom det skal understreges, at mange internationale mineselskaber nu overholder den strengeste selvregulering selv i lande, hvor en sådan lovgivning er mindre eller ikke-eksisterende.

Miljøregninger:

I mange lande er det nu obligatorisk, at en virksomhed, der foreslår at anmode om tilladelse til at starte en mineraloperation, udarbejder en sådan erklæring. Dette dækker alle aspekter fra virkninger på vegetation, klima, luftkvalitet, støj, jord og overfladevand til de foreslåede metoder til grundanvinding ved afslutningen af ​​operationen. I nogle lande skal en obligation deponeres for at sikre, at genvindingen finder sted.

Disse erklæringer skal indeholde oversigter over miljøets tilstand i det potentielle minedrift, når der ansøges om tilladelse til planlægning. Virksomheder indsamler nu sådanne data under udforskningsfasen, herunder overfladebeskrivelser og fotografier, geokemiske analyser, der viser baggrundsmængder af metaller og surhed samt detaljer om flora og fauna.

Fra planlægnings- og tilsynsmyndighedernes synsvinkel fremlægger disse rapporter det mest effektive middel til at minimere skadelige virkninger fra begyndelsen, men de kan også være til stor gavn for bygherren, fordi (i) de vil bidrage til at opnå planlægningstilladelse på det korteste mulig tid, og (ii) de ofte afslører aspekter af operationen, der kræver opmærksomhed fra begyndelsen og dermed undgå dyre modifikationer i fremtiden.

Bugs og in situ Minedrift:

Mange sulfidforekomster, dvs. porfyrkoppere, overlappes af oxiderede malme. Sådanne malme kan om nødvendigt brydes ved at sprøjte dem ved sprøjtning og derefter pumpe syreopløsninger gennem klippen for at opløse metaller som kobber og uran. De metalholdige opløsninger pumpes til overfladen, og metallerne genvindes. Meget lave, små og ellers økonomisk ikke-levedygtige forekomster kan udnyttes, og processen kan anvendes på betydelige dybder.

Outlook:

Foranstaltninger som genanvendelse og substitution og ny materialeteknologi vil bidrage til at reducere virkningen af ​​mineraludnyttelse på miljøet, men i den nærmeste fremtid skal vi se på en voksende ansvarsfølelse af alle involverede på nogen måde med branchen det være sig udviklere eller regulatorer.

Der er mange håbfulde tegn på, at dette foregår: For eksempel blev 19 store minedriftskorporationer fra fem kontinenter sammen i 1992 for at danne det internationale råd om metaller og miljøet, hvis opgave er at fremme udvikling, implementering og harmonisering af lyd miljø- og sundhedspolitikker og -praksis, der sikrer en sikker produktion, anvendelse, genbrug og bortskaffelse af metaller.