Økonomisk geologi og miljø

Økonomisk geologi er en gren av geologi som omhandler økonomisk verdifulle geologiske materialer.

På bredere vilkår er økonomisk geologi opptatt av fordelingen av mineralforekomster, de økonomiske hensynene som er involvert i utvinningen, og vurdering av reserver som er tilgjengelige.

Økonomisk geologi omhandler materialer som dyrebare og uavhengige metaller, ikke-metalliske mineraler, fossile brensler og andre materialer av kommersiell verdi, for eksempel salt, gips og bygningsstein. Den benytter prinsippene og metodene til ulike andre felt, spesielt geofysikk, strukturgeologi og stratigrafi.

Økonomisk geologi er ikke bare praktisert av geologer, men det er også av interesse for ingeniører, investeringsbankfolk, miljøforskere og naturvernere på grunn av de enorme utvinningsindustriene på sosioøkonomisk og miljømessig scene.

Opprinnelse og utvikling av økonomisk geologi:

Begrepet økonomisk geologi er en relativt ny, selv om mennesker har utvunnet metaller og mineraler av verdi fra bakken siden forhistoriske tider. For all sin evne til å sette pris på verdien av slike ressurser, hadde pre-moderne mennesker imidlertid lite i vei for vitenskapsteorier om enten deres formasjon eller muligheten til å trekke dem ut.

Grekerne trodde for eksempel at vener av metalliske materialer i jorden indikerte at disse materialene var levende ting å sette ned røtter etter trær. Astrologer fra middelalderen holdt fast at hver av de "syv planeter" (Sol, Måne og de fem planeter, dessuten

Jorden, kjent på den tiden) styrte en av de syv kjente metaller-gull, kobber, sølv, bly, tinn, jern og kvikksølv - som angivelig hadde blitt skapt under påvirkning av deres respektive "planeter".

Den første tenkeren som forsøkte å gå utover slike uvitende (hvis fantasifulle) ideer var en tysk lege som skrev under det latinamerikanske navnet Georgius Agricola (1494-1555). Som et resultat av å behandle gruvearbeidere for ulike forhold, ble Agricola, hvis ekte navn var Georg Bauer, fascinert med mineraler.

Betraktet som far til både mineralogi og økonomisk geologi, introduserte Agricola flere ideer som ga et vitenskapelig grunnlag for studiet av jord og dets produkter. I Ortu et causis Subterraneorum (1546) kritiserte han alle tidligere ideer om malmdannelse, inkludert de greske og astrologiske forestillinger nevnt tidligere, samt den alchemiske troen på at alle metaller er sammensatt av kvikksølv og svovel.

I stedet hevdet han at underjordiske væsker bærer oppløste mineraler, som, når de er avkjølt, etterlater seg i sprengene av bergarter og dermed gir opphav til mineralårer. Agricolas ideer bidro senere til å danne grunnlag for moderne teorier om dannelse av malmforekomster.

I Natura Fossilium (om naturen av fossiler, 1546) introduserte Agricola også en metode for klassifisering av "fossiler", da mineraler da var kjent. Agricolas system, som kategoriserer mineraler i henhold til slike egenskaper som farge, tekstur, vekt og gjennomsiktighet, er grunnlaget for systemet for mineralklassifisering i bruk i dag.

Av alle hans arbeider var imidlertid det viktigste De Re Metallica, som ville forbli den ledende læreboken for gruvearbeidere og mineralogister i løpet av de to århundrene som fulgte. I dette monumentale arbeidet introduserte han mange nye ideer, inkludert begrepet at bergarter inneholder malmer som er eldre enn bergarter seg selv. Han utforsket i detalj gruvedriftspraksis som ble brukt i sin tid, i seg selv en ekstraordinær prestasjon i de gruvearbeidere i det sekstende århundre hadde en tendens til å bevare sine handelshemmeligheter tett.

Bergarter og mineraler:

Jordens skare består av bergarter som igjen er mineralsammensetninger. For å bli betegnet som en mineralart, må stoffet finnes i naturen og ha uorganisk opprinnelse. Den må ha en bestemt kjemisk karakteristikk og en karakteristisk atomformasjon.

bergarter:

En stein er et aggregat av mineraler eller organisk materiale, som kan vises i konsolidert eller usammenhengende form. Stener er av tre forskjellige typer: stiv, dannet ved krystallisering av smeltede mineraler, som i en vulkan; sedimenterende, vanligvis dannet ved avsetning, komprimering eller sementering av værsrock; og metamorfe, dannet ved endring av eksisterende stein. Stener laget av organisk materiale er vanligvis sedimentære, et eksempel er kull.

Rocks har hatt økonomisk betydning fra en tid lenge før "økonomi" som vi vet det eksisterte - en tid da det ikke var noe å kjøpe og ingenting å selge. Den tiden ville selvfølgelig være steinalderen, som dateres nesten til begynnelsen av den menneskelige arten og overlappes med begynnelsen av sivilisasjonen for omtrent 5 500 år siden. I hundretusener av år da stein utgjorde det mest avanserte verktøyet til å lage materiale, utviklet mennesker en rekke steininnretninger for å lage brann, slipe kniver, drepe dyr (og andre mennesker), skjære mat eller dyreskinn, og så videre.

Steinalderen, både i den populære fantasi og (med noen kvalifikasjoner) i det faktiske arkeologiske faktum, var en tid da folk bodde i grotter. Siden da har selvfølgelig mennesker gått fra grottene, selv om unntak eksisterer, som USAs militær fant i 2001 da de forsøkte å jakte på terrorister i grottene i Afghanistan.

I hvert fall har det menneskelige vedlegget til steinboliger tatt andre former, som begynner med pyramidene og fortsetter gjennom dagens murverk. Heller ikke stein er bare et strukturelt materiale for bygging, da bruken av gipsplanker, skivebenkeplater, marmorbehandlinger og grusede gangveier erklærer. Og selvfølgelig er konstruksjonen bare en av mange anvendelser som bergarter og mineraler er rettet på, som vi skal se.

metaller:

Av alle kjente kjemiske elementer, 87, eller ca. 80 prosent, er metaller. Sistnevnte gruppe er identifisert som lyse eller skinnende i utseende og formbar eller duktil, noe som betyr at de kan støpes i forskjellige former uten å bryte dem. Til tross for sin duktilitet er metaller ekstremt holdbare, har høyt smeltepunkt og kokepunkt, og er gode ledere av varme og elektrisitet. Noen registrerer seg høyt på Mohs hardhetsskala.

mineraler:

Mens det bare er 87 varianter av metall, er det noen 3700 typer mineral. Det er betydelig overlapping mellom metaller og mineraler, men overlappingen er langt fra fullført: mange mineraler inkluderer ikke-metalliske elementer, som oksygen og silisium. Et mineral er et stoff som fremstår i naturen og derfor ikke kan opprettes kunstig, er uorganisk opprinnelse, har en bestemt kjemisk sammensetning og har en krystallinsk indre struktur.

Begrepet organisk refererer ikke bare til stoffer med biologisk opprinnelse; heller beskriver den hvilken som helst forbindelse som inneholder karbon, med unntak av karbonater (som er en type mineral) og oksider, slik som karbondioksid eller karbonmonoksid.

Det faktum at et mineral må være av ikke-varierende sammensetning, begrenser mineraler nesten utelukkende til elementer og forbindelser - det vil si enten stoffer som ikke kan brytes ned kjemisk for å gi enklere stoffer eller stoffer dannet ved kjemisk binding av elementer. Bare i noen svært spesifikke omstendigheter er naturlig forekommende legeringer, eller blandinger av metaller, betraktet mineraler.

Mineraler er klassifisert i åtte grunnleggende grupper i henhold til deres kjemiske sammensetning:

Disse er:

Jeg. Innfødte elementer

ii. sulfider

iii. Oksider og hydroksyder

iv. halogenider

v. karbonater, nitrater, borater, iodater

vi. Sulfater, kromatater, molybdater, tungstater

vi. Fosfater, arsenater, vanadater

vii. silikater

Den første gruppen, innfødte elementer, inneholder metalliske elementer som vises i ren form et sted på jorden; visse metalllegeringer, referert til tidligere; så vel som innfødte nonmetals, semi-metaller og mineraler forekommer med metalliske og ikke-metalliske elementer. De opprinnelige elementene, sammen med de seks klassene som følger dem i denne listen, er kollektivt kjent som nonsilikater, et begrep som understreker betydningen av den åttende gruppen.

De aller fleste mineraler, inkludert de mest omfattende, tilhører silikatklassen, som er bygd rundt elementets silisium. På samme måte som karbon kan danne lange strenger av atomer, spesielt i kombinasjon med hydrogen (som vi diskuterer i sammenheng med fossile brensler senere i dette essayet), danner silisium også lange strenger, selv om "partner av valg" vanligvis er oksygen heller enn hydrogen . Sammen med oksygen, silisium kjent som en metalloid fordi det utviser egenskaper av både metaller og nonmetals-danner grunnlaget for et forbløffende utvalg av produkter, både naturlige og menneskeskapte.

Mineraler kan klassifiseres etter bruk i industrien som følger:

(a) Metalliske mineraler: Ferrogruppe. De inkluderer mineraler som jern, kromitt, mangan og nikkel.

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

(d) ildfaste mineraler. De brukes som varmebestandig i ovner og mugg. De inkluderer kromitt, magnesitt, kyanitt, brannsorter, sillimanitt og grafitt.

(e) Gjødselmineraler som gips, bergfosfat og pyritt.

(f) Mineralbrensler som kull, petroleum, naturgass og kjernefysiske mineraler.

Den økonomiske utviklingen av et land påvirkes av tilgjengeligheten av mineraler. Mineraler danner grunnlaget for flere storskala næringer. Også jordbruket påvirkes av tilgjengeligheten av mineraler i form av gjødsel.

hydrokarboner:

Som nevnt tidligere er fokuset på økonomisk geologi på både bergarter og mineraler på den ene side og fossile brensel på den annen side. Fossile brensler kan defineres som drivstoff (spesielt kull, olje og gass) avledet av forekomster av organisk materiale som har opplevd dekomponering og kjemisk forandring under høytrykksbetingelser.

Gitt denne avledningen fra organisk materiale, per definisjon er alle fossile brensler karbonbaserte, og spesielt er de bygget rundt hydrokarboner, kjemiske forbindelser hvis molekyler består av bare karbon- og hydrogenatomer.

Teoretisk sett er det ingen grense for antall mulige hydrokarboner. Karbon danner seg selv inn i tilsynelatende ubegrensede molekylformer, og hydrogen er en spesielt allsidig kjemisk partner. Hydrokarboner kan danne rettkjeder, forgrenede kjeder eller ringer, og resultatet er en rekke forbindelser som ikke er preget av elementene i deres sminke eller til og med (i noen tilfeller) av antall forskjellige atomer i hvert molekyl, men snarere av strukturen av et gitt molekyl.

Real-Life Applications of Economic Geology:

Fossilbrensel:

Det organiske materialet som har nedbrytt seg til å skape hydrokarbonene i fossile brensel kommer hovedsakelig fra dinosaurer og forhistoriske planter, men det kan like lett komme fra andre organismer som døde i store mengder lenge, lenge siden. For å danne petroleum, må det være svært store mengder organisk materiale avsatt sammen med sedimenter og begravet under mer sediment. De akkumulerte sedimenter og organisk materiale kalles kildeberg.

Det som skjer etter akkumulering av dette materialet er kritisk og avhenger mye av naturen til kildegruppen. Det er viktig at det organiske materialet, for eksempel det enorme antallet dinosaurer som døde i en masseutslettelse for 65 millioner år siden, ikke får lov til å rote, som det ville skje i et aerobt eller oksygenholdig miljø. I stedet gjennomgår det organiske materialet transformasjon i hydrokarboner som et resultat av anaerob kjemisk aktivitet eller aktivitet som foregår i fravær av oksygen.

God kilde bergarter for denne transformasjonen er skifer eller kalkstein, forutsatt at de spesielle bergarter består av mellom 1 prosent og 5 prosent organisk karbon. Kildestenene skal være dype nok til at trykket oppvarmer det organiske materialet, men ikke så dypt at trykket og temperaturen fører til at steinene gjennomgår metamorfisme eller omdanner dem til grafitt eller andre ikke-hydrokarbonutgaver av karbon. Temperaturer opptil 302 ° F (150 ° C) regnes som optimale for petroleumsgenerering.

Når en gang er generert, beveger petroleum seg gradvis fra kilden til en reservoarberg eller en stein som lagrer petroleum i porene. En god reservoarberg er en der porerommet utgjør mer enn 30 prosent av bergvolumet. Allikevel må steinen forsegles av en annen stein som er mye mindre porøs; For en forsegling eller cap rock, som det kalles, foretrekkes en nesten ugjennomtrengelig rock. Således er den beste typen seglformende stein en av små, tettsittende sedimentstykker, for eksempel skifer. En slik stein er i stand til å holde petroleum på plass i millioner av år til den er klar til å bli oppdaget og brukt.

Folk har kjent om petroleum fra forhistorie, rett og slett fordi det var steder på jorden hvor det bokstavelig talt siktet fra bakken. Den moderne epoken med petroleumsboring begynte imidlertid i 1853, da en amerikansk advokat ved navn George Bissell (1821-1884) gjenkjente sitt potensial for bruk som lampelysstoff. Han hyret 'oberst' Edwin Drake (1819-1880) for å overvåke boringen av en oljebrønn ved Titusville, Pennsylvania, og i 1859 slo Drake olje. Legenden om Wack gull ', av formuer som skal gjøres ved å bore hull i bakken, ble født.

I kjølvannet av utviklingen og utbredt bruk av forbrenningsmotoren i den siste delen av det nittende og tidligste del av det tjuende århundre ble interessen for olje blitt mye mer intens, og brønner spredte seg opp rundt om i verden. Sumatra, Indonesia, ga olje fra sine første brønner i 1885, og i 1901 begynte vellykket boring i Texas - kilden til mange en Texas-stor formue. En tidlig form av selskapet kjent som britisk petroleum (BP) oppdaget den første Midtøsten olje i Persia (nå Iran) i 1908. Over de neste 50 årene endret den økonomiske betydningen og utsiktene til den regionen betydelig.

Med den store utvidelsen i bileierskap som begynte etter første verdenskrig (1914-1918) og nådde enda høyere høyder etter andre verdenskrig (1939-1945), økte verdien og betydningen av petroleum. Oljeindustrien boomed, og som følge av dette fant mange geologer sysselsetting i en sektor som tilbød langt mer i veien for økonomiske fordeler enn universitet eller statlige stillinger noensinne kunne. I dag bistår geologer sine arbeidsgivere med å finne oljereserver, ikke en lett oppgave fordi så mange variabler må stå opp for å produsere en levedyktig oljekilde. Gitt kostnaden ved å bore en ny oljebrønn, som kan gå opp til $ 30 millioner eller mer, er det klart viktig å utøve gode vurderinger ved å vurdere mulighetene for å finne olje.

Oljeindustrien har hatt stor bekymring over boreffekten (hvorav mye foregår offshore, på rigger plassert i havet); mulige biofarer forbundet med utslipp, som den som involverte Exxon Valdez i 1989; og effekten på atmosfæren av karbonmonoksid og andre drivhusgasser produsert av petroleumsforbrenningsmotorer. Det er enda mer omfattende bekymring over USAs avhengighet av oljekilder i utlandet (hvorav noen er åpenlyst fiendtlige mot USA), samt mulige nedsettelser av ressurser.

Ved den nåværende forbruksmengden anslås oljereservene å være oppbrukt innen ca 2040, men dette tar bare hensyn til reserver som anses å være levedyktige i dag. Som leting fortsetter, kan flere ressurser bli tappet. I det lange løp vil det imidlertid være nødvendig å utvikle nye drivstoffer for industrien, fordi petroleum er en ikke-fornybar ressurs: det er bare så mye av det under jorden, og når det er borte, vil det ikke bli erstattet i millioner av år (hvis i det hele tatt).

petrokjemi:

Petroleum selv er et råmateriale hvor mange produkter, kollektivt kjent som petrokjemikalier eller petroleumderivater, er oppnådd. Gjennom en prosess betegnet fraksjonell destillasjon, kjeler petrokjemikaliene av lavmolekylærmasse først, og de som har høyere masse separert ved høyere temperaturer?

Silisium, silikater og andre forbindelser:

Akkurat som karbon er i sentrum av en stor verden av hydrokarboner, er så silicium like viktig for uorganiske stoffer som spenner fra sand eller silisiumdioksyd (SiO ₂ ) til silikon (et svært allsidig sett med silisiumbaserte produkter), til bergarter kjent som silikater.

Silikater er grunnlaget for flere kjente mineraltyper, inkludert granat, topaz, zirkon, kaolinitt, talkum, glimmer og de to rikeste mineralene på jord, feldspar og kvarts. (Merk at de fleste av begrepene som brukes her refererer til en gruppe mineraler, ikke til et enkelt mineral.) Laget av forbindelser dannet rundt silisium og oksygen, og som består av forskjellige metaller, for eksempel aluminium, jern, natrium og kalium, silikatkontoen for 30 prosent av alle mineraler. Som sådan ser de ut i alt fra edelstener til byggematerialer; men de er langt fra de eneste bemerkelsesverdige produktene som er sentrert på silisium.

Silikon og andre forbindelser:

Silikon er ikke et mineral; heller, det er et syntetisk produkt som ofte brukes som erstatning for organiske oljer, fett og gummi. I stedet for å feste til oksygenatomer, som i et silikat, festes silikonatomer i silikon til organiske grupper, det vil si molekyler som inneholder karbon. Silikonoljer brukes ofte i stedet for organisk petroleum som smøremiddel fordi de tåler større temperaturvariasjoner.

Og fordi kroppen tåler introduksjonen av silikonimplantater bedre enn det organiske seg, blir også silikoner brukt i kirurgiske implantater. Silikongummi finnes i alt fra hoppende baller til romfartøyer, og silikoner er også til stede i elektriske isolatorer, rustbeskyttende stoffer, mykgjørere, hårsprayer, håndkrem, møbler og bilpolering, maling, klebemidler og til og med tyggegummi.

Selv denne listen utmerker ikke de mange bruksområdene av silisium, som (sammen med oksygen) står for det store flertallet av massen i jordskorpen. På grunn av sine semi-metalliske egenskaper brukes silisium som en halvleder av elektrisitet.

Dataplate er små skiver av ultra-rent silisium, etset med så mange som en halv million mikroskopiske og intrikat tilkoblede elektroniske kretser. Disse sjetongene manipulerer spenninger ved hjelp av binære koder, for hvilke 1 betyr "spenning på" og 0 betyr "spenning av". Ved hjelp av disse pulser utfører silisiumpennene masser av beregninger i sekunder-beregninger som vil ta mennesker timer eller måneder eller til og med år .

En porøs form av silisiumdioksyd kjent som silikagel absorberer vanndamp fra luften og pakkes ofte sammen med fuktighetsfølsomme produkter, for eksempel elektronikkomponenter, for å holde dem tørre. Silisiumkarbon, et ekstremt hardt krystallinsk materiale produsert ved å smelte sand med koks (nesten ren karbon) ved høye temperaturer, har applikasjoner som et slipemiddel.

Ores:

En malm er en stein eller et mineral som har økonomisk verdi. Men en mer målrettet definisjon vil inkludere adjektivet metalliferous, siden økonomisk verdifulle mineraler som ikke inneholder metaller, vanligvis behandles som en separat kategori-industrielle mineraler. Faktisk kan det sies at interessene til økonomisk geologi er delt inn i tre områder: malm, industrimineraler og drivstoff, som vi allerede har diskutert.

Selve ordet "malm" ser ut til å huske på en av de eldste kjente metaller i verden og sannsynligvis det første materialet som ble arbeidet av forhistoriske metallurger: gull. Selv det spanske ordet for gull, oro, antyder en forbindelse. Når conquistadors fra Spania ankom i New World etter ca 1500, var oro deres besettelse, og det ble sagt at de spanske inntrengerne i Mexico fant hver eneste gull- eller sølvmalm plassert på jordens overflate. Men minearbeidere fra det sekstende århundre manglet mye av kunnskapen som hjelper geologer i dag å finne malmforekomster som ikke er på overflaten.

Lokalisere og trekke ut øre:

Den moderne tilnærmingen bruker kunnskap fra erfaringen. Som i Agricolas dag er mye av det riket som et gruveselskap besitter, i form av informasjon om hvordan man best søker og henter materiale fra den faste jorden. Enkelte overflate geokjemiske og geofysiske indikatorer bidrar til å lede trinnene til geologer og gruvearbeidere som søker etter malm. På den tiden begynner et selskap på jakt etter malm å bore, en stor del utforskende arbeid er gjort. Bare på det tidspunktet er det mulig å bestemme verdien av innskuddene, som ganske enkelt kan være mineraler av liten økonomisk interesse.

Det er anslått at en kubikk mil (1, 6 km ³ ) av gjennomsnittlig stein inneholder omtrent $ 1 billioner verdt av metaller, som i starten høres lovende - til man gjør matte. En trillion dollar er mye penger, men 1 cu. mi. (lik 5, 280 x 5, 280 x 5, 280 ft, eller 1, 609 km ³ ) er også mye plass. Resultatet er at 1 cu. ft. (0, 028 m ³ ) er verdt bare ca $ 6, 79. Men det er en gjennomsnittlig kubikkfot i en gjennomsnittlig kubikkmiljø av stein, og ingen gruveselskap vil til og med vurdere å forsøke å trekke ut metaller fra en gjennomsnittlig bakken. Snarere er levedyktig malm bare vist i regioner som har blitt utsatt for geologiske prosesser som konsentrerer metaller på en slik måte at deres overflod vanligvis er mange hundre ganger større enn det ville være på jorden som helhet.

Malm inneholder andre mineraler, kjent som gangue, som ikke har økonomisk verdi, men som tjener som et tegn på at malm finnes i den regionen. Tilstedeværelsen av kvarts, for eksempel, kan foreslå innskudd av gull. Malm kan forekomme i stivne, metamorfe eller sedimentære forekomster, så vel som i hydrotermiske væsker. Sistnevnte er utstrålinger fra stivbrett, i form av gass eller vann, som oppløser metaller fra bergarter som de passerer og senere deponerer malmen på andre steder.

Konfrontere farene ved gruvedrift:

Gruvedrift, et middel for å utvinne ikke bare malm, men mange industrielle mineraler og drivstoff, som kull, er vanskelig arbeid med mange farer. Det er kortsiktige farer for gruvearbeidere, som for eksempel hule, flom eller utslipp av gasser i gruvene, samt langsiktige farer som inkluderer slike gruverelaterte sykdommer som svarte lunger (vanligvis en fare for kull gruvearbeidere). Deretter er det det rene mentale og følelsesmessige stresset som kommer fra å tilbringe åtte eller flere timer om dagen fra sollyset, i klaustrofobiske omgivelser.

Og selvfølgelig er det miljøspenningen som skapes av gruvedrift - ikke bare ved den umiddelbare effekten av å kutte en gash i jordens overflate, noe som kan forstyrre økosystemene på overflaten, men utallige tilleggsproblemer, som forurensning av forurensende stoffer i vannbord. Overgivne gruver presenterer ytterligere farer, inkludert trusselen om nedbør, noe som gjør disse stedene usikre på lang sikt.

Høyere miljø- og yrkessikkerhetsstandarder, etablert i USA i løpet av det siste tredje århundre, har ført til endringer i måten mining utføres, og i hvilken grad gruvene er igjen når arbeidet er fullført. For eksempel har gruveselskapene eksperimentert med bruk av kjemikalier eller bakterier, som kan oppløse et metall under jorden og la det pumpes til overflaten uten at det er nødvendig å skape faktiske underjordiske aksler og tunneler eller å sende menneskelige gruvearbeidere til å arbeide dem .

Industrielle mineraler og andre produkter:

Industrielle mineraler, som nevnt tidligere, er ikke-metallholdige mineralressurser av interesse for økonomisk geologi. Eksempler er asbest, en generisk betegnelse for en stor gruppe mineraler som er svært motstandsdyktige mot varme og flamme; borforbindelser, som brukes til å lage varmebestandig glass, emaljer og keramikk; fosfater og kaliumsalter, brukt til å lage gjødsel; og svovel, anvendt i en rekke produkter, fra kjølemidler til eksplosiver til rensemidler som brukes til produksjon av sukker.

Bare ett industrielt mineral, korund (fra oksidklassen av mineral), kan ha mange bruksområder. Ekstremt hardt, korund i form av en usammenhengende stein som ofte kalles Emery, har blitt brukt som slitasje siden antikken. På grunn av det meget høye smeltepunktet, enda høyere enn det for jernkorund, er det også anvendt til fremstilling av aluminiumoksyd; et brannsikker produkt som brukes i ovner og peiser. Selv om ren korund er fargeløs, kan spormengder av visse elementer gi strålende farger: korund med spor av krom blir en rød rubin, mens spor av jern, titan og andre elementer gir sorter av safir i gul, grønn og fiolett som vel som den kjente blåen.

Miljøpåvirkning av økonomisk geologi:

For noen tiår siden var de fleste geologer engasjert i leting og utvikling av mineralressurser. Men økonomisk geologi og anvendelse av geologi til problemer i bymiljøet krever langsomt tjenestene til et økende antall geologer. I dag er et tilstrekkelig antall økonomiske geologer interessert i miljøproblemer (mange er ikke knyttet til gruvedrift, og har interesser innen geokjemi og petrologi). De abonnerer på tanken om at "mineralressurser vil alltid være nødvendig", men "miljøspørsmål er en viktig faktor i utvinning av gruvedrift".

Det er nå en større interesse for miljøet enn noen gang før, og vi står overfor bekymringer for miljøpåvirkningen av nesten alle aspekter av vårt daglige liv. Vann, jord, luft og det biologiske miljøet kan alle bli endret dramatisk av industrielle samfunns aktiviteter som vår egen, ikke minst gjennom mekanismer som styres av hovedsakelig geologiske prosesser.

Avfallsdeponering, forurensning av land etter industri, virkninger av gruvedrift, vannforurensning og til og med luftkvalitet (gjennom spredning av luftbårne mineralpartikler) påvirkes av geologiske prosesser og fenomener som styres av de underliggende steinene, sammensetning, struktur og oppførsel . Daglige miljøproblemer påvirkes således i større eller mindre grad av geologi. Kurset tar sikte på å gi en bred oversikt over disse mange og ulike aspekter av miljøgeologi, og gir det vitenskapelige rammeverket for å forstå viktige miljøspørsmål.

Miljøhensyn er en viktig faktor for å avgjøre om mineralavsetninger skal utvikles og utvinnes. De fleste økonomiske geologer og gruveselskaper støtter innsats for å redusere miljøforringelse på grunn av gruvedrift.

Miljøeffekter:

Gruvedrift, ikke minst jordbruk, har alltid vært viktig for menneskehetens fremgang. Faktisk gjør vi nå bruk av de fleste elementer i det periodiske bordet. Men som. overbefolkning og søken etter en høyere levestandard bøyd økt etterspørsel etter mineraler og metaller, har bekymring over virkningene av gruvedrift og boring i det naturlige miljøet vokst, og det har blitt stadig tydeligere at jordens ressurser ikke er uuttømmelige.

I sin rapport i 1987, "Vår felles fremtid", påpekte FNs verdenskommisjon for miljø og utvikling at verden produserer syv ganger mer varer enn den gjorde i 1950. Kommisjonen foreslo bærekraftig utvikling, et ekteskap av økonomi og økologi som eneste praktiske løsning, dvs. vekst uten skade på miljøet.

De fleste gruver har et mineralbearbeidsanlegg på stedet, og mange metallminer har en nærliggende smelteverk. For en generell vurdering av miljøpåvirkningen av å utvikle ny gruvevirksomhet må vi vurdere effekten av de tre. Begrepet gruvedrift er her tatt for å inkludere alle utvinningsoperasjoner, for eksempel steinbrudd. De viktigste problemområdene behandles nedenfor.

Skader på land:

Det er anslått at den kumulative bruken av jord til gruvedrift mellom 1976 og 2000 ville være ca 37 000 kvadratkilometer, det vil si ca 0, 2 prosent av jordoverflaten. Flere utviklede land har en større andel av forstyrret grunn enn de mindre utviklede. Graden av gjenvinning av denne grunnen akselererer nå raskt, og god bruk av gamle hull for bortskaffelse av gammel gruve, husholdningsavfall og annet avfall blir brukt.

Andre utviste områder har blitt omgjort til naturreservater og rekreasjonsparker. Fremtidige gruver kan være mindre tilbøyelige til å produsere steder for avfallshåndtering, siden de fleste er nå fylt opp igjen. Dette er en svært nødvendig operasjon som hvert år anslås at 27.000 Mt mineralfrie mineraler og overbelastning blir tatt fra jordskorpen.

Frigivelse av giftige stoffer:

Metaller er ikke bare viktige for bruken vi gjør av dem, men de er også en integrert del av sminke og andre levende organismer. Imidlertid, mens noen metalliske elementer er essensielle komponenter i levende organismer, kan enten mangler eller overflødig av disse være svært skadelige for livet. Overskudd i det naturlige miljøet kan oppstå når det trengs av vannet mitt, som kan utgjøre fra selve gruven, eller fra søppelhull.

Noen metaller, f.eks. Kadmium, kvikksølv og metalloider, som antimon, arsen, som er svært vanlige i små mengder i mange polymetalliske malider, og som faktisk ofte gjenvinnes som biprodukter, er svært giftige, selv i små mengder, spesielt i en løselig form som kan absorberes av levende organismer.

Det samme gjelder for bly, men barmhjertig er det ganske uraktivt, med mindre det inntas, og heldigvis er de fleste blymineraler som danner i naturen svært uoppløselig i grunnvann. Cyanid har lenge vært brukt til gullutvinning i mineralforedlingsanlegg og i verdens største gullfelt, er Witwaterstrand Basin, USA, stor forurensning av overflatevann med kobolt, mangan, bly og sink som et resultat av cyanidasjonsprosessen og oksidasjon av syre mine farvann. Cyanid i seg selv er ikke et problem da det bryter ned under påvirkning av ultrafiolett lys i nærliggende lag. Ikke desto mindre krever lovgivningen i utviklede land nå etablering av cyanid-nøytraliseringsanlegg i alle industrielle bedrifter som bruker denne kjemikalien.

Syr mine drenering:

Syrevann som er generert ved nåværende eller tidligere minedrift, skummer oksidasjonen, i nærvær av luft, vann og bakterier, av sulfidmineraler, spesielt pyritt. De kan derfor utvikle seg både i kullfelter og i orefields. Suphurinsyrer og jernoksyder genereres. Syren angriper andre mineraler, og produserer løsninger som kan bære giftige elementer, f.eks. Kadmium, arsen i lokal miljø. Syrevannproduksjon kan oppstå under utforskning, drift og lukking av en gruve. Disse vannet kan utgjøre fra tre hovedkilder: minens avvannsystem; avhending fasiliteter; og vannhunder.

Utslippet kan bare produsere mindre effekter som lokal misfarging av jord og bekker med utfelt jernoksid, eller føre til omfattende luftforurensning av hele elv og jordbruksmark. I noen gruvefelt er dette problemet det verste etter at mine nedleggelser har funnet sted. Dette skyldes vannbordstapet som oppstår etter at pumpeutstyret er fjernet, og dette har blitt et bråkete problem i britiske kullfeltene, som var og er dominerende underjordiske miner som arbeider med høyt svovelkull, ettersom mine nedleggelser har akselerert det siste tiåret.

Industrielle mineraler Industrielle mineraloperasjoner har samme generelle miljøpåvirkning på land- og grunnvannsforstyrrelser som metall- eller kullgruvearbeid, selv om virkningen generelt er mindre markert siden gruvene vanligvis er mindre og grunne, og vanligvis blir mindre avfall produsert fordi i de fleste tilfeller malmkarakteristikker er høyere enn i metallgruvedrift.

Forurensningsfare på grunn av tungmetaller eller syrevann er lav eller ikke-eksisterende, og luftforurensning, forårsaket av forbrenning av kull eller smelting av metallmalmer, er mye mindre alvorlig eller fraværende. Utgravingene skapt av industrielle mineraloperasjoner er ofte nær byområder, og i så fall kan disse hullene i bakken være av stor verdi som deponi for byavfall.

Juridiske tiltak:

Rettslige virkemidler for å håndheve forurensningstiltak er meget nødvendige, selv om det må påpekes at mange internasjonale gruveselskaper nå overholder den strengeste selvreguleringen selv i land der slik lovgivning er liten eller ikke-eksisterende.

Miljøpåvirkninger:

I mange land er det nå obligatorisk at et selskap som foreslår å søke om byggetillatelse for å starte en mineraloperasjon, utarbeider en slik uttalelse. Dette dekker alle aspekter fra virkninger på vegetasjon, klima, luftkvalitet, støy, bakken og overflatevann til de foreslåtte metodene for grunnutvinning ved avslutning av operasjonen. I enkelte land må en obligasjon deponeres for å sikre at gjenvinning foregår.

Disse utsagnene må inneholde oversikt over tilstanden til miljøet i det potensielle gruveområdet når planleggingstillatelse søktes. Bedrifter samler nå slike data under leting, inkludert overflatebeskrivelser og fotografier, geokjemiske analyser som viser bakgrunnsnivåer av metaller og surhet og detaljer om flora og fauna.

Fra planleggingsmyndighetens synspunkt presenterer disse rapportene den mest effektive måten å minimere skadelige effekter fra begynnelsen, men de kan også være til stor nytte for utvikleren fordi (i) de vil bidra til å skaffe planleggingstillatelse på kortest mulig mulig tid, og (ii) de ofte avslører aspekter av operasjonen som krever oppmerksomhet i begynnelsen og dermed unngår dyre modifikasjoner i fremtiden.

Bugs og in situ Gruvedrift:

Mange sulfidforekomster, dvs. porfyrkroppere, overlappes av oksiderte malmer. Slike malmer kan om nødvendig brytes ved å sprøyte dem ved sprengning og deretter pumpe syreoppløsninger gjennom fjellet for å oppløse metaller som kobber og uran. De metallbærende løsningene pumpes til overflaten og metallene gjenvinnes. Meget lavt, lite og ellers økonomisk ikke-levedyktig forekomst kan utnyttes, og prosessen kan brukes på betydelige dybder.

Outlook:

Tiltak som gjenvinning og substitusjon og ny materialteknologi vil spille sin rolle i å redusere virkningen av mineralutnyttelse på miljøet, men i nær fremtid må vi se på en økende ansvarsfølelse av alle involverte på noen måte med næringen, det være seg utviklere eller regulatorer.

Det er mange håpfulle tegn på at dette skjer: For eksempel ble 19 store gruvebedrifter fra fem kontinenter sammen i 1992 for å danne det internasjonale rådet om metaller og miljøet som har som mål å fremme utvikling, implementering og harmonisering av lyd miljø- og helsepolitikk og praksis som sikrer trygg produksjon, bruk, gjenvinning og avhending av metaller.