Geologi

Indledning

Figur 1. Aluminium fremstilles af de aluminiumholdige mineraler i bauxit.

Nogle mineraler er meget nyttige. En malm er en sten, der indeholder mineraler med nyttige grundstoffer. Aluminium i bauxitmalm (figur 1) udvindes fra jorden og raffineres for at blive brugt i aluminiumsfolie og mange andre produkter. Omkostningerne ved at fremstille et produkt af et mineral afhænger af, hvor rigeligt mineralet findes, og hvor meget udvindings- og raffineringsprocesserne koster. Miljøskader fra disse processer er ofte ikke indregnet i produktets omkostninger. Det er vigtigt at bruge mineralressourcerne klogt.

Finding og udvinding af mineraler

Geologiske processer skaber og koncentrerer mineraler, som er værdifulde naturressourcer. Geologer undersøger geologiske formationer og tester derefter jordens og klippernes fysiske og kemiske egenskaber for at lokalisere mulige malme og bestemme deres størrelse og koncentration.

En mineralforekomst vil kun blive udvundet, hvis den er rentabel. En koncentration af mineraler kaldes kun et malmforekomst, hvis det er rentabelt at udvinde den. Der er mange måder at udvinde malme på.

Overfladebrydning

Overfladebrydning giver mulighed for at udvinde malme, der befinder sig tæt på Jordens overflade. Overliggende sten sprænges, og den sten, der indeholder de værdifulde mineraler, lægges i en lastbil og køres til et raffinaderi. Som det fremgår af figur 2, omfatter overfladebrydning bl.a. minedrift i åbne brud og fjernelse af bjergtoppe. Andre metoder til overfladebrydning omfatter strip mining, placer mining og opmudring. Strip mining er som dagboring, men med materiale, der fjernes langs en stribe.

Figur 2. Disse forskellige former for overfladebrydning er metoder til udvinding af malme tæt på Jordens overflade.

Plejere er værdifulde mineraler, der findes i grus fra vandløb. Californiens kælenavn, den gyldne stat, kan spores tilbage til opdagelsen af placers med guldforekomster i 1848. Guldet forvitrede ud af hårde metamorfe klipper i den vestlige Sierra Nevada, som også indeholder forekomster af kobber, bly, zink, sølv, kromit og andre værdifulde mineraler. Guldet blev transporteret ned ad floder og lagde sig derefter i grusaflejringer. I øjeblikket har Californien aktive mineraler til guld og sølv og til ikke-metalliske mineraler som sand og grus, der bruges til byggeri.

Underjordisk minedrift

Underjordisk minedrift bruges til at indvinde malme, der ligger dybere nede i jordens overflade. Minearbejderne sprænger og graver tunneler i klippen for at få adgang til malmen. Hvordan underjordisk minedrift gribes an – ovenfra, nedefra eller sidelæns – afhænger af malmkroppens placering, dens dybde, koncentrationen af malm og styrken af den omgivende klippe.

Underjordisk minedrift er meget dyrt og farligt. Der skal også bringes frisk luft og lys ind i tunnellerne til minearbejderne, og ulykker er alt for almindelige.

Malmudvinding

Figur 3. De Young Museum i San Francisco er dækket af kobberpaneler. Kobber udvindes og udvindes af kobbermalm.

Malmens rejse til at blive et brugbart materiale er kun lige begyndt, når malmen forlader minen (figur 3). Stenen knuses, så de værdifulde mineraler kan adskilles fra affaldsbjergarten. Derefter skilles mineralerne ud af malmen. Nogle få metoder til udvinding af malm er:

• højudludning: Tilsætning af kemikalier, f.eks. cyanid eller syre, for at fjerne malmen.
• flotation: Tilsætning af en forbindelse, der binder sig til det værdifulde mineral og flyder.
• smeltning: ristning af sten, der får den til at skille sig ud i lag, så mineralet kan udvindes.

For at udvinde metallet fra malmen smeltes stenen ved en temperatur på over 900 °C, hvilket kræver meget energi. Udvinding af metal fra bjergarten er så energikrævende, at hvis du genbruger blot 40 aluminiumsdåser, sparer du energi svarende til en gallon benzin.

Mining og miljø

Figur 4. Syreafstrømning fra en kulmine i Missouri.

Selv om minedrift giver mennesker mange nødvendige ressourcer, kan miljøomkostningerne være høje. Overjordisk minedrift rydder landskabet for træer og jord, og nærliggende vandløb og søer bliver oversvømmet med sediment. Forurenende stoffer fra den udvundne sten, f.eks. tungmetaller, trænger ind i sedimentet og vandsystemet. Syrer strømmer fra nogle mineområder og ændrer sammensætningen af nærliggende vandløb (figur 4).

Den amerikanske lovgivning har ændret sig, således at et mineområde i de seneste årtier skal genoprettes til sin naturlige tilstand, en proces, der kaldes genanvendelse. Dette gælder ikke for ældre miner. Gruberne kan genopfyldes eller omformes og beplantes med vegetation. Gruberne kan få lov til at fyldes med vand og blive til søer, eller de kan blive omdannet til lossepladser. Underjordiske miner kan forsegles eller efterlades åbne som hjem for flagermus.

Værdifulde mineraler

Figur 5. Ædelstene findes i mange farver.

Nogle mineraler er værdifulde, fordi de er smukke. Jade er blevet brugt i tusindvis af år i Kina. Diamanter funkler på mange forlovelsesringe. Mineraler som jade, turkis, diamanter og smaragder er ædelstene. En ædelsten, eller ædelsten, er et materiale, der er slebet og poleret til smykker. Mange ædelsten, herunder mange af dem i figur 5, er mineraler.

Ædelsten er normalt sjældne og går ikke let i stykker eller ridser. De fleste er slebet langs kløvningsflader og derefter poleret, så lyset preller tilbage på kløvningsfladerne (figur 6). Lyset passerer ikke gennem ædelstene, der er uigennemsigtige, som f.eks. turkis.

Figur 6. Uslebet (venstre) og slebet (højre) rubin. Den slebne og polerede rubin funkler.

Edelsten anvendes ikke kun i smykker. Diamanter bruges til at skære og polere andre materialer, f.eks. glas og metaller, fordi de er så hårde. Mineralet korund, som rubin og safir er varianter af, anvendes i produkter som f.eks. sandpapir.

Mineraler anvendes langt mindre indlysende steder. Mineralet gips bruges til gipsplader i boliger. Vinduesglas er fremstillet af sand, som for det meste er kvarts. Halit udvindes til stensalt. Kobber bruges i elektriske ledninger, og bauxit er kilden til det aluminium, der bruges i sodavandsdåser.

Lektionsresumé

• Geologer bruger mange metoder til at finde mineralforekomster, som det vil være rentabelt at udvinde.
• Ortsforekomster kan udvindes ved hjælp af overfladiske eller underjordiske minedriftsmetoder.
• Mining giver vigtige ressourcer, men har miljømæssige omkostninger.
• I henhold til amerikansk lov skal arealer, der i øjeblikket er mineret, genbehandles. Dette gælder ikke for gamle miner.
• Metalmalme skal smeltes for at lave metaller.
• Mange ædelstene skæres og poleres for at øge deres skønhed.
• Mineraler bruges på mange forskellige måder.

Refleksionsspørgsmål

• Hvilken færdighed hjælper dette indhold dig med at udvikle?
• Hvilket er de vigtigste emner, der er dækket i dette indhold?
• Hvordan kan indholdet i dette afsnit hjælpe dig med at demonstrere beherskelse af en specifik færdighed?
• Hvilke spørgsmål har du om dette indhold?