Geologie

Introducere

Figura 1. Aluminiul se obține din mineralele cu conținut de aluminiu din bauxită.

Câteva minerale sunt foarte utile. Un minereu este o rocă ce conține minerale cu elemente utile. Aluminiul din minereul de bauxită (figura 1) este extras din pământ și rafinat pentru a fi utilizat în folia de aluminiu și în multe alte produse. Costul creării unui produs dintr-un mineral depinde de cât de abundent este mineralul și de cât de mult costă procesele de extracție și rafinare. Adesea, daunele aduse mediului de aceste procese nu sunt luate în calcul în costul unui produs. Este important să folosim resursele minerale cu înțelepciune.

Căutarea și extragerea mineralelor

Procesele geologice creează și concentrează minerale care sunt resurse naturale valoroase. Geologii studiază formațiunile geologice și apoi testează proprietățile fizice și chimice ale solului și rocilor pentru a localiza posibilele minereuri și pentru a determina mărimea și concentrația acestora.

Un zăcământ mineral va fi exploatat numai dacă este profitabil. O concentrație de minerale se numește zăcământ de minereu doar dacă este rentabilă pentru exploatare. Există mai multe moduri de a extrage minereuri.

Exploatarea la suprafață

Exploatarea la suprafață permite extragerea minereurilor care se află aproape de suprafața Pământului. Roca suprapusă este dinamitată, iar roca care conține mineralele valoroase este plasată într-un camion și dusă la o rafinărie. După cum este ilustrat în figura 2, mineritul la suprafață include mineritul în carieră deschisă și îndepărtarea vârfurilor de munte. Alte metode de exploatare minieră de suprafață includ exploatarea minieră în benzi, exploatarea plajelor și dragarea. Exploatarea minieră în benzi este ca și exploatarea minieră în carieră deschisă, dar cu material îndepărtat de-a lungul unei benzi.

Figura 2. Aceste diferite forme de exploatare minieră de suprafață sunt metode de extragere a minereurilor aproape de suprafața Pământului.

Placherii sunt minerale valoroase care se găsesc în pietrișurile de râu. Porecla Californiei, statul de aur, se datorează descoperirii zăcămintelor de aur în 1848. Aurul s-a desprins din rocile metamorfice dure din vestul Sierra Nevada, care conține, de asemenea, depozite de cupru, plumb, zinc, argint, cromit și alte minerale valoroase. Aurul a călătorit de-a lungul râurilor și apoi s-a depus în depozite de pietriș. În prezent, California are mine active pentru aur și argint și pentru minerale nemetalice, cum ar fi nisipul și pietrișul, care sunt folosite pentru construcții.

Exploatarea minieră subterană

Exploatarea minieră subterană este folosită pentru a recupera minereuri care se află mai adânc la suprafața Pământului. Minerii explodează și sapă tuneluri în rocă pentru a avea acces la minereuri. Modul în care este abordată mineritul subteran – de sus, de jos sau lateral – depinde de amplasarea corpului de minereu, de adâncimea acestuia, de concentrația de minereu și de rezistența rocii înconjurătoare.

Mineritul subteran este foarte scump și periculos. De asemenea, trebuie adus aer curat și lumină în tuneluri pentru mineri, iar accidentele sunt mult prea frecvente.

Extracția minereului

Figura 3. Muzeul de Young din San Francisco este acoperit cu panouri de cupru. Cuprul este exploatat și extras din minereuri de cupru.

Călătoria minereului pentru a deveni un material utilizabil este abia la început atunci când acesta părăsește mina (figura 3). Rocile sunt zdrobite astfel încât mineralele valoroase să poată fi separate de roca reziduală. Apoi, mineralele sunt separate din minereu. Câteva metode de extragere a minereului sunt:

• Lixivrarea în grămezi: adăugarea de substanțe chimice, cum ar fi cianura sau acidul, pentru a îndepărta minereul.
• flotarea: adăugarea unui compus care se atașează de mineralul valoros și plutește.
• fuzarea: prăjirea rocii, determinând segregarea acesteia în straturi, astfel încât mineralul să poată fi extras.

Pentru a extrage metalul din minereu, roca este topită la o temperatură mai mare de 900°C, ceea ce necesită multă energie. Extragerea metalului din rocă este atât de intensivă din punct de vedere energetic încât, dacă reciclați doar 40 de cutii de aluminiu, veți economisi echivalentul energetic al unui galon de benzină.

Mineritul și mediul

Figura 4. Drenaj acid de la o mină de cărbune de suprafață din Missouri.

Deși mineritul oferă oamenilor multe resurse necesare, costurile de mediu pot fi ridicate. Exploatarea minieră de suprafață curăță peisajul de copaci și sol, iar cursurile de apă și lacurile din apropiere sunt inundate cu sedimente. Poluanții din roca extrasă, cum ar fi metalele grele, pătrund în sedimente și în sistemul de apă. Acizii curg din unele situri miniere, schimbând compoziția cursurilor de apă din apropiere (figura 4).

Legea americană s-a schimbat astfel încât, în ultimele decenii, o regiune minieră trebuie să fie readusă la starea sa naturală, un proces numit recuperare. Acest lucru nu este valabil pentru minele mai vechi. Gropile pot fi reumplute sau remodelate și vegetația poate fi plantată. Se poate permite ca gropile să se umple cu apă și să devină lacuri sau pot fi transformate în depozite de deșeuri. Minele subterane pot fi închise ermetic sau lăsate deschise ca locuințe pentru lilieci.

Minerale valoroase

Figura 5. Pietrele prețioase vin în multe culori.

Câteva minerale sunt valoroase pentru că sunt frumoase. Jadul a fost folosit timp de mii de ani în China. Diamantele strălucesc pe multe inele de logodnă. Mineralele precum jadul, turcoazul, diamantele și smaraldele sunt pietre prețioase. O piatră prețioasă, sau gemă, este un material care este tăiat și șlefuit pentru bijuterii. Multe pietre prețioase, inclusiv multe din figura 5, sunt minerale.

Pietrele prețioase sunt de obicei rare și nu se sparg sau se zgârie ușor. Cele mai multe sunt tăiate de-a lungul fețelor de clivaj și apoi lustruite astfel încât lumina să ricoșeze în planurile de clivaj (figura 6). Lumina nu trece prin pietrele prețioase care sunt opace, cum ar fi turcoazul.

Figura 6. Rubin netăiat (stânga) și tăiat (dreapta). Rubinul tăiat și șlefuit strălucește.

Pietrele prețioase nu sunt folosite doar în bijuterii. Diamantele sunt folosite pentru a tăia și lustrui alte materiale, cum ar fi sticla și metalele, deoarece sunt foarte dure. Corindonul mineral, din care rubinul și safirul sunt varietăți, este folosit în produse precum hârtia abrazivă.

Mineralele sunt folosite în locuri mult mai puțin evidente. Gipsul mineral este folosit pentru gips-cartonul din case. Geamul pentru ferestre este fabricat din nisip, care este în mare parte cuarț. Halitul este exploatat pentru sarea gemă. Cuprul este folosit în cablurile electrice, iar bauxita este sursa pentru aluminiul folosit în dozele de suc.

Rezumat al lecției

• Geologii folosesc multe metode pentru a găsi depozite minerale care vor fi profitabile pentru a fi exploatate.
• Depozitele de minereuri pot fi exploatate prin metode miniere de suprafață sau subterane.
• Exploatarea minieră oferă resurse importante, dar are costuri de mediu.
• Potrivit legislației americane, terenurile exploatate în prezent trebuie să fie supuse recuperării. Acest lucru nu este valabil pentru minele vechi.
• Mineriile metalice trebuie topite pentru a obține metale.
• Multe pietre prețioase sunt tăiate și lustruite pentru a le spori frumusețea.
• Mineralele sunt folosite într-o varietate de moduri.

Întrebări de reflecție

• Ce abilitate vă ajută acest conținut să vă dezvoltați?
• Care sunt subiectele cheie abordate în acest conținut?
• Cum vă poate ajuta conținutul din această secțiune să demonstrați stăpânirea unei anumite abilități?
• Ce întrebări aveți cu privire la acest conținut?

.