Geologie

Úvod

Obrázek 1. Hliník se vyrábí z minerálů obsahujících hliník v bauxitu.

Některé minerály jsou velmi užitečné. Ruda je hornina, která obsahuje minerály s užitečnými prvky. Hliník v bauxitové rudě (obrázek 1) se získává ze země a rafinuje, aby se mohl používat v hliníkových fóliích a mnoha dalších výrobcích. Náklady na vytvoření výrobku z nerostu závisí na tom, jak hojný je daný nerost a kolik stojí těžební a rafinační procesy. Škody na životním prostředí způsobené těmito procesy se často do nákladů na výrobek nezapočítávají. Je důležité využívat nerostné suroviny rozumně.

Vyhledávání a těžba nerostů

Geologickými procesy vznikají a koncentrují se nerosty, které jsou cennými přírodními zdroji. Geologové studují geologické útvary a poté testují fyzikální a chemické vlastnosti půdy a hornin, aby našli možné rudy a určili jejich velikost a koncentraci.

Náleziště nerostných surovin se těží pouze tehdy, pokud je výnosné. Koncentrace nerostných surovin se nazývá ložiskem rudy pouze tehdy, pokud je těžba rentabilní. Existuje mnoho způsobů těžby rud.

Povrchová těžba

Povrchová těžba umožňuje dobývat rudy, které jsou blízko zemského povrchu. Nadložní horniny se odstřelí a hornina, která obsahuje cenné nerosty, se naloží do nákladního auta a odveze do rafinerie. Jak je znázorněno na obrázku 2, povrchová těžba zahrnuje povrchovou těžbu a odstraňování hornin. Mezi další metody povrchové těžby patří povrchová těžba, povrchová těžba a bagrování. Pásová těžba se podobá povrchové těžbě, ale materiál je odstraňován podél pásu.

Obrázek 2. Tyto různé formy povrchové těžby jsou metodami těžby rud v blízkosti zemského povrchu.

Placery jsou cenné nerosty, které se nacházejí ve štěrcích potoků. Přezdívku Kalifornie, Zlatý stát, lze odvodit od objevení ložisek placerového zlata v roce 1848. Zlato zvětrávalo z tvrdých metamorfovaných hornin v západní části Sierry Nevady, která obsahuje také ložiska mědi, olova, zinku, stříbra, chromitu a dalších cenných minerálů. Zlato putovalo po řekách a poté se usazovalo v nánosech štěrku. V současné době se v Kalifornii aktivně těží zlato a stříbro a nekovové minerály, například písek a štěrk, které se používají ve stavebnictví.

Podzemní těžba

Podzemní těžba se používá k získávání rud, které jsou hlouběji pod zemským povrchem. Horníci odstřelují a razí tunely ve skále, aby získali přístup k rudám. Způsob, jakým se k podzemní těžbě přistupuje – shora, zdola nebo zboku – závisí na umístění rudního tělesa, jeho hloubce, koncentraci rudy a pevnosti okolních hornin.

Podzemní těžba je velmi nákladná a nebezpečná. Do tunelů se také musí přivádět čerstvý vzduch a světlo pro horníky a nehody jsou příliš časté.

Těžba rudy

Obrázek 3. Těžba rudy. Muzeum de Young v San Francisku je pokryto měděnými panely. Měď se těží a získává z měděných rud.

Cesta rudy k tomu, aby se stala použitelným materiálem, teprve začíná, když ruda opustí důl (obrázek 3). Hornina se drtí, aby bylo možné oddělit cenné minerály od odpadní horniny. Poté se minerály z rudy oddělí. Několik metod získávání rudy:

• Loužení na haldě: přidávání chemických látek, například kyanidu nebo kyseliny, k odstranění rudy.
• Flotace: přidávání sloučeniny, která se naváže na cenný minerál a nadnáší ho.
• tavení: pražení horniny, které způsobí její rozdělení do vrstev, aby bylo možné získat minerál.

Pro získání kovu z rudy se hornina taví při teplotě vyšší než 900 °C, což vyžaduje velké množství energie. Získávání kovu z horniny je tak energeticky náročné, že pokud zrecyklujete pouhých 40 hliníkových plechovek, ušetříte energii odpovídající jednomu galonu benzinu.

Těžba a životní prostředí

Obrázek 4: Těžba a životní prostředí. Kyselá drenáž z povrchového uhelného dolu v Missouri.

Ačkoli těžba poskytuje lidem mnoho potřebných zdrojů, náklady na životní prostředí mohou být vysoké. Povrchová těžba zbavuje krajinu stromů a půdy a okolní potoky a jezera jsou zaplavovány sedimenty. Znečišťující látky z vytěžené horniny, například těžké kovy, se dostávají do sedimentů a vodního systému. Z některých těžebních lokalit vytékají kyseliny, které mění složení blízkých vodních toků (obr. 4).

Právní předpisy USA se v posledních desetiletích změnily tak, že těžební oblast musí být uvedena do přirozeného stavu, což je proces nazývaný rekultivace. To se netýká starších dolů. Jámy mohou být znovu zasypány nebo přetvořeny a vysázena vegetace. Jámy se mohou naplnit vodou a stát se jezery nebo se mohou přeměnit na skládky. Podzemní doly mohou být uzavřeny nebo ponechány otevřené jako domov pro netopýry.

Cenné nerosty

Obrázek 5. Drahé kameny mají mnoho barev.

Některé minerály jsou cenné, protože jsou krásné. Nefrit se v Číně používá již tisíce let. Diamanty se třpytí na mnoha zásnubních prstenech. Minerály jako nefrit, tyrkys, diamanty a smaragdy patří mezi drahé kameny. Drahokam neboli šperk je materiál, který se brousí a leští pro výrobu šperků. Mnoho drahých kamenů, včetně mnoha kamenů na obrázku 5, jsou minerály.

Drahokamy jsou obvykle vzácné a snadno se nelámou ani nepoškrábou. Většina z nich je broušena podél štěpných ploch a poté leštěna tak, aby se od štěpných rovin odráželo světlo (obrázek 6). Světlo neprochází drahými kameny, které jsou neprůhledné, jako je například tyrkys.

Obrázek 6: Drahé kameny, které jsou neprůhledné. Nebroušený (vlevo) a broušený (vpravo) rubín. Broušený a leštěný rubín se třpytí.

Drahokamy se nepoužívají jen ve šperkařství. Diamanty se díky své tvrdosti používají k broušení a leštění jiných materiálů, například skla a kovů. Minerál korund, jehož odrůdami jsou rubín a safír, se používá ve výrobcích, jako je brusný papír.

Minerály se používají na mnohem méně nápadných místech. Minerál sádrovec se používá na výrobu plechového zdiva v domácnostech. Okenní sklo se vyrábí z písku, což je většinou křemen. Halit se těží na výrobu kamenné soli. Měď se používá v elektrických rozvodech a bauxit je zdrojem hliníku, který se používá v plechovkách od sodovky.

Shrnutí lekce

• Geologové používají mnoho metod, aby našli ložiska nerostných surovin, které bude výhodné těžit.
• Náleziska rud lze těžit povrchovými nebo hlubinnými metodami.
• Těžba poskytuje důležité zdroje, ale je spojena s náklady na ochranu životního prostředí.
• Podle amerických zákonů musí v současnosti vytěžená půda projít rekultivací. To neplatí pro staré doly.
• Kovové rudy se musí tavit, aby se z nich vyrobily kovy.
• Mnohé drahokamy se brousí a leští, aby se zvýšila jejich krása.
• Minerály se používají různými způsoby.

Otázky k zamyšlení

• Jakou dovednost vám tento obsah pomáhá rozvíjet?
• Jaká klíčová témata jsou obsažena v tomto obsahu?
• Jak vám může obsah této části pomoci prokázat zvládnutí konkrétní dovednosti?
• Jaké otázky máte k tomuto obsahu?

.