Ekonomisk geologi och miljö

Ekonomisk geologi är en gren av geologi som handlar om ekonomiskt värdefulla geologiska material.

På bredare villkor handlar den ekonomiska geologin om fördelningen av mineralfyndigheter, de ekonomiska överväganden som är inblandade i deras återhämtning och bedömning av tillgängliga reserver.

Ekonomisk geologi behandlar material som värdefulla och oädela metaller, icke-metalliska mineraler, fossila bränslen och andra material av kommersiellt värde, såsom salt, gips och byggsten. Den använder sig av principerna och metoderna inom olika andra områden, särskilt geofysik, strukturgeologi och stratigrafi.

Ekonomisk geologi utövas inte bara av geologer men det är också av intresse för ingenjörer, investeringsbanker, miljöforskare och naturvårdare på grund av de enorma effekterna av utvinningsindustrin på den socioekonomiska och miljömässiga scenen.

Ursprung och utveckling av ekonomisk geologi:

Konceptet ekonomisk geologi är en relativt ny, även om människor har extraherat metaller och mineraler av värde från marken sedan förhistoriska tider. För all sin förmåga att uppskatta värdet av sådana resurser hade premoderne människor emellertid lite i vägen för vetenskapsteorier om hur de bildades eller hur de skulle utvinnas.

Grekerna trodde till exempel att vener av metalliska material i jorden indikerade att dessa material var levande saker som sätter ner rötterna efter trädens sätt. Astrologer av medeltida tider höll på att varje av de "sju planeterna" (Sun, Moon och de fem planeterna, förutom

Jord som vid tiden kändes) styrde en av de sju kända metallerna guld, koppar, silver, bly, tenn, järn och kvicksilver, som förmodligen hade skapats under inverkan av deras respektive "planeter".

Den första tänkaren som försökte gå utöver sådana okunniga (om fantasifulla) idéer var en tysk läkare som skrev under det latinska namnet Georgius Agricola (1494-1555). Som ett resultat av att behandla gruvarbetare under olika förhållanden blev Agricola, vars riktiga namn var Georg Bauer, fascinerad av mineraler.

Betecknade som far till både mineralogi och ekonomisk geologi presenterade Agricola flera idéer som gav en vetenskaplig grund för studier av jord och dess produkter. I Ortu et causis Subterraneorum (1546) kritiserade han alla föregående idéer om malmbildning, inklusive de grekiska och astrologiska begreppen som nämnts tidigare, liksom den alchemiska troen att alla metaller är sammansatta av kvicksilver och svavel.

Istället hävdade han att underjordiska vätskor bär upplösta mineraler som, när de kyls, lämnar deponier i sprickor av stenar och därigenom ger upphov till mineralvener. Agricolas idéer hjälpte senare till att ligga till grund för moderna teorier om bildandet av malmer.

I Natura Fossilium (om fossilernas natur, 1546) introducerade Agricola också en metod för klassificering av "fossiler", eftersom mineraler då var kända. Agricolas system, som kategoriserar mineraler enligt sådana egenskaper som färg, struktur, vikt och transparens, ligger till grund för systemet för mineral klassificering som används idag.

Av alla hans verk var dock det viktigaste De Re Metallica, som skulle förbli den ledande läroboken för gruvarbetare och mineralogister under de två århundraden som följde. I det här monumentala arbetet introducerade han många nya idéer, inklusive konceptet att stenar innehåller malmer som är äldre än bergarterna själva. Han undersökte också i detalj gruvdriftspraxis som användes i sin tid, en extraordinär prestation i de miners i det sextonde århundradet tenderade att noggrant skydda sina affärshemligheter.

Stenar och mineraler:

Vår jordskorpa består av stenar, som i sin tur utgörs av mineraler. Att betecknas som en mineralart måste ett ämne finnas i naturen och vara av oorganiskt ursprung. Det måste innehålla en bestämd kemisk egenskap och en särskild atombildning.

Rocks:

En sten är ett aggregat av mineraler eller organiskt material som kan förekomma i konsoliderad eller okonsoliderad form. Klippor är av tre olika slag: igneösa, bildade genom kristallisering av smälta mineraler, som i en vulkan; sedimentär, vanligen bildad genom avsättning, komprimering eller cementering av förvitad sten; och metamorphic, bildad av förändring av existerande rock. Rockar gjorda av organiskt material är vanligen sedimentära, ett exempel är kol.

Klippor har haft ekonomisk betydelse från en tid innan "ekonomi" som vi vet att den existerade - en tid då det inte fanns något att köpa och inget att sälja. Den tiden skulle naturligtvis vara stenåldern, som återgår praktiskt taget till början av den mänskliga arten och överlappades med civilisationens början för cirka 5 500 år sedan. Under hundratusentals år då sten utgjorde det mest avancerade verktygsmaterialet, utvecklade människor en mängd stenapparater för att göra eld, skärpa knivar, döda djur (och andra människor), skära mat eller djurskinn och så vidare.

Stenåldern, både i den populära fantasin och (med vissa kvalifikationer) i egentligen arkeologiskt faktum, var en tid då människor bodde i grottor. Sedan dess har naturligtvis människor avgått från grottorna, även om undantag existerar, som USA: s militär hittade 2001 när de försökte jakter på terrorister i Afghanistans grottor.

I vilket fall som helst har den mänskliga kopplingen till stenhus fått andra former, som börjar med pyramiderna och fortsätter genom dagens murverk. Stenar är inte heller ett strukturellt material för byggnad, eftersom användningen av gipsplattor, skifferbänkskivor, marmorplattor och grusade gångbanor intygar. Och självklart är byggandet bara ett av många tillämpningar som stenar och mineraler riktas till, som vi kommer att se.

metaller:

Av alla kända kemiska element är 87 eller cirka 80 procent metaller. Den senare gruppen identifieras som lysande eller blank i utseende och formbar eller duktil, vilket innebär att de kan formas till olika former utan att bryta dem. Trots sin duktilitet är metaller extremt slitstarka, har högsmältande och kokande punkter och är utmärkta ledare av värme och el. Vissa registrerar sig högt på Mohs hårdhetsskala.

mineraler:

Medan det bara finns 87 sorter av metall, finns det cirka 3 700 typer av mineral. Det finns en betydande överlappning mellan metaller och mineraler, men överlappningen är långt ifrån fullständig: många mineraler inkluderar icke-metalliska element, såsom syre och kisel. Ett mineral är ett ämne som förekommer i naturen och kan därför inte skapas konstgjort, är oorganiskt ursprung, har en bestämd kemisk sammansättning och har en kristallin inre struktur.

Termen organisk refererar inte bara till substanser med biologiskt ursprung. snarare beskriver den vilken förening som innehåller kol, med undantag av karbonater (som är en typ av mineral) och oxider, såsom koldioxid eller kolmonoxid.

Det faktum att ett mineral måste vara av olikartad komposition begränsar mineraler nästan uteslutande till element och föreningar, det vill säga antingen ämnen som inte kan brytas ner kemiskt för att ge enklare ämnen eller ämnen som bildas genom kemisk bindning av element. Endast i några mycket specifika omständigheter är naturligt förekommande legeringar eller blandningar av metaller, betraktade mineraler.

Mineraler klassificeras i åtta grundgrupper enligt deras kemiska sammansättning:

Dessa är:

jag. Native element

ii. sulfider

III. Oxider och hydroxider

iv. halogenider

v. karbonater, nitrater, borater, jodater

vi. Sulfater, kromater, molybdater, tungstater

vi. Fosfater, arsenater, vanadater

vii. silikater

Den första gruppen, inhemska element, innehåller metalliska element som visas i ren form någonstans på jorden. vissa metalllegeringar, hänvisade till tidigare; såväl som inhemska nonmetals, semimetaller och mineraler förekommer med metalliska och icke-metalliska element. De inhemska elementen, tillsammans med de sex klasser som följer dem i denna lista, är kollektivt kända som nonsilicates, en term som betonar betydelsen av den åttonde gruppen.

Största delen av mineralerna, inklusive de mest omfattande, tillhör silikatklassen, som är uppbyggd kring elementet kisel. Precis som kol kan bilda långa strängar av atomer, i synnerhet i kombination med väte (som vi diskuterar i samband med fossila bränslen senare i denna uppsats), bildar kisel också långa strängar, även om dess "partner av val" är typiskt syre istället för väte . Tillsammans med syre är kiselkänd som metalloid, eftersom den uppvisar egenskaper hos både metaller och nonmetaller, grunden för ett häpnadsväckande utbud av produkter, både naturliga och konstgjorda.

Mineraler kan klassificeras enligt deras användning i industrin enligt följande:

(a) Metalliska mineraler: Ferrogrupp. De inkluderar mineraler som järn, kromit, mangan och nickel.

(b) Metalliska mineraler: Icke-järnhaltig grupp. Dessa har koppar, bly, zink, volfram, aluminium, vanadin och andra.

(c) Icke-metalliska mineraler. De är glimmer, steatit, asbest och andra.

d) Eldfasta mineraler. De används som värmebeständiga i ugnar och formar. De inkluderar kromit, magnesit, kyanit, eldkläder, sillimanit och grafit.

(e) Gödselmineraler som gips, bergfosfat och pyrit.

(f) Mineralbränslen som kol, petroleum, naturgas och kärnmineraler.

Den ekonomiska utvecklingen i ett land påverkas av tillgången på mineraler. Mineraler utgör basen för flera storskaliga industrier. Jordbruket påverkas också av tillgången på mineraler i form av gödselmedel.

kolväten:

Som tidigare nämnts ligger fokusen på ekonomisk geologi på både bergarter och mineraler å ena sidan och fossila bränslen å andra sidan. Fossila bränslen kan definieras som bränslen (specifikt kol, olja och gas) som härrör från avsättningar av organiskt material som har upplevt sönderdelning och kemisk förändring under högtrycksbetingelser.

Med tanke på denna härledning från organiskt material definieras per definition alla fossila bränslen kolbaserade och de är särskilt byggda kring kolväten-kemiska föreningar vars molekyler består av inget annat än kol och väteatomer.

Teoretiskt sett finns det ingen gräns för antalet möjliga kolväten. Kol bildar sig i uppenbarligen oändliga molekylära former och väte är en särskilt mångsidig kemisk partner. Kolväten kan bilda raka kedjor, grenade kedjor eller ringar, och resultatet är en mängd olika föreningar som inte skiljer sig från elementen i deras smink eller till och med (i vissa fall) av antalet olika atomer i varje molekyl, utan snarare av strukturen av en given molekyl.

Real-Life Applications av ekonomisk geologi:

Fossila bränslen:

Det organiska materialet som har sönderdelats för att skapa kolväten i fossila bränslen kommer främst från dinosaurier och förhistoriska växter, men det kan lika lätt ha kommit från andra organismer som i stort sett dog länge länge sedan. För att bilda petroleum måste det finnas mycket stora mängder organiskt material avsatt tillsammans med sediment och begravd under mer sediment. De ackumulerade sedimenten och organiskt material kallas källrock.

Vad som händer efter ackumulering av detta material är kritiskt och beror mycket på källstens natur. Det är viktigt att det organiska materialet - till exempel det stora antalet dinosaurier som dog i en massutrotning för ungefär 65 miljoner år sedan - inte tillåtas att helt enkelt ruttna, vilket skulle hända i en aerob eller syreinnehållande miljö. Istället genomgår det organiska materialet omvandling till kolväten som ett resultat av anaerob kemisk aktivitet eller aktivitet som sker i frånvaro av syre.

Bra källa stenar för denna omvandling är skiffer eller kalksten, förutsatt att de särskilda klipporna består av mellan 1 procent och 5 procent organiskt kol. Källstenarna bör vara djupa nog att trycket värmer det organiska materialet, men inte så djupt att trycket och temperaturen gör att stenarna genomgår metamorfism eller omvandlar dem till grafit eller andra kolväten utan kolväten. Temperaturer upp till 302 ° F (150 ° C) anses vara optimala för petroleumgenerering.

När det väl genererats, flyttar petroleum gradvis från källstenen till en reservoarberg eller en sten som lagrar petroleum i dess porer. En bra reservoarberg är en där porrummet utgör mer än 30 procent av bergvolymen. Ännu måste berget förseglas av en annan sten som är mycket mindre porös; I själva verket är det för en segl eller kappsten, som det kallas, en nästan ogenomtränglig sten som föredras. Således är den bästa typen av tätningsformande sten en av mycket små, tätt passande bitar av sediment, till exempel skiffer. En sådan sten är kapabel att hålla petroleum på plats i miljontals år tills den är redo att upptäckas och användas.

Människor har känt om petroleum från förhistoria, helt enkelt för att det fanns platser på jorden där det bokstavligen sippades från marken. Den moderna eran av petroleumborrning började emellertid 1853, när en amerikansk advokat som heter George Bissell (1821-1884) erkände sin potential för användning som lampbränsle. Han anställde "Överste" Edwin Drake (1819-1880) för att övervaka borrningen av en oljebro i Titusville, Pennsylvania, och i 1859 slog Drake olja. Legenden om Wack guld ", av förmögenheter som gjordes genom att borra hål i marken, föddes.

I kölvattnet av utvecklingen och den omfattande tillämpningen av förbränningsmotorn under den senare delen av artonhundratalet och början av 1900-talet blev intresset för olja mycket intensivare och brunnar grodde upp runt om i världen. Sumatra, Indonesien gav olja från sina första brunnar 1885, och 1901 började framgångsrik borrning i Texas, källan till många förmögenheter i Texas. En tidig form av företaget som idag är känt som British Petroleum (BP) upptäckte den första Mellanösternoljan i Persien (nu Iran) år 1908. Under de närmaste 50 åren förändrades den ekonomiska betydelsen och utsikterna i den regionen väsentligt.

Med den stora expansionen inom bilägandet som började efter första världskriget (1914-1918) och nått ännu högre höjder efter andra världskriget (1939-1945), ökade värdet och betydelsen av petroleum. Oljeindustrin boomade, och som ett resultat hittade många geologer sysselsättning i en sektor som erbjöd sig mycket mer i vägen för ekonomiska fördelar än universitet eller statliga positioner någonsin kunde. Idag hjälper geologer sina arbetsgivare att lokalisera oljereserver, inte en lätt uppgift eftersom så många variabler måste ställa upp för att producera en livskraftig oljekälla. Med tanke på kostnaden för att borra en ny oljebrunn, som kan gå upp till 30 miljoner dollar eller mer, är det helt klart viktigt att utöva goda bedömningar vid bedömningen av möjligheterna att hitta olja.

Oljebranschen har haft stor oro över miljöpåverkan av borrningen (av vilka mycket äger rum offshore, på riggar placerade i havet); möjliga bio-faror som är förknippade med spill, såsom den som involverade Exxon Valdez 1989; och effekten på atmosfären av kolmonoxid och andra växthusgaser som framställs av petroleumförbränningsförbränningsmotorer. Det finns ännu mer omfattande oro över Förenta staternas beroende av oljekällor i utlandet (varav vissa är öppet fientliga mot Förenta staterna), liksom möjliga minskningar av resurser.

Vid den nuvarande konsumtionshastigheten beräknas oljebeloppen vara uttömda ungefär år 2040, men det tar endast hänsyn till reserver som anses vara lönsamma idag. När utforskningen fortsätter kan fler resurser tappas. På lång sikt är det dock nödvändigt att utveckla nya medel för att driva den industrialiserade världen, eftersom petroleum är en icke-förnybar resurs: det är bara så mycket av det under jord och när det är borta kommer det inte att ersättas för miljontals år (om alls).

Petrochemicals:

Petroleum i sig är ett råmaterial från vilket många produkter, kollektivt kända som petrokemikalier eller petroleumderivat, erhålls. Genom en process som kallas fraktionerad destillation kokar petrokemikalierna med den lägsta molekylmassan först och de som har högre massa separerade vid högre temperaturer?

Silikon, silikater och andra föreningar:

Precis som kol ligger i en stor värld av kolväten, så är kisel lika viktigt för oorganiska ämnen som sträcker sig från sand eller kiseldioxid (SiO ₂ ) till silikon (en mycket mångsidig uppsättning kiselbaserade produkter) till de kullar som kallas silikater.

Silikater är grunden för flera kända mineraltyper, inklusive granat, topas, zirkon, kaolinit, talk, glimmer och de två mest omfattande mineralerna på jorden, feldspar och kvarts. (Observera att de flesta av de termer som används här refererar till en grupp av mineraler, inte till ett enda mineral.) Tillverkad av föreningar bildade kring kisel och syre och innefattande olika metaller, såsom aluminium, järn, natrium och kalium, silikatkontot för 30 procent av alla mineraler. Som sådan framträder de i allt från ädelstenar till byggmaterial; men de är långt ifrån de enda anmärkningsvärda produkterna som är centrerade på kisel.

Silikon och andra föreningar:

Silikon är inte ett mineral; Det är snarare en syntetisk produkt som ofta används som ersättning för organiska oljor, fetter och gummi. Istället för att binda till syreatomer, som i ett silikat, fäster kiselatomer i silikon på organiska grupper, det vill säga molekyler som innehåller kol. Silikonoljor används ofta i stället för organisk petroleum som ett smörjmedel, eftersom de klarar större temperaturförändringar.

Och eftersom kroppen tolererar införandet av silikonimplantat bättre än det organiska, används även silikoner i kirurgiska implantat. Silikongummi förekommer i allt från studsande bollar till rymdfordon, och silikoner finns också i elektriska isolatorer, rostskyddsmedel, tygmjukgörare, hårsprayer, handkrämer, möbler och bilpoleringsmedel, färger, lim och till och med tuggummi.

Även denna lista avtar inte de många användningarna av kisel, vilket (tillsammans med syre) står för den stora delen av massan i jordskorpan. På grund av dess halvmetalliska egenskaper används kisel som en halvledare av el.

Dataprocessor är små skivor ultra-ren kisel, etsad med så många som en halv miljon mikroskopiska och intrikat anslutna elektroniska kretsar. Dessa chips manipulerar spänningar med binära koder, för vilka 1 betyder "spänning på" och 0 betyder "spänning av". Med hjälp av dessa pulser utför kiselchips massor av beräkningar i sekunder-beräkningar som skulle ta människor timmar eller månader eller till och med år .

En porös form av kiseldioxid som kallas silikagel absorberar vattenånga från luften och packas ofta tillsammans med fuktkänsliga produkter, såsom elektronikkomponenter, för att hålla dem torra. Silikonkarbid, ett extremt hårt kristallint material som tillverkas genom att smälta sand med koks (nästan rent kol) vid höga temperaturer, har applikationer som ett slipmedel.

malm:

En malm är en sten eller ett mineral som har ekonomiskt värde. Men en mer målinriktad definition skulle innefatta adjektivet metallifer, eftersom ekonomiskt värdefulla mineraler som inte innehåller metaller vanligtvis behandlas som en separat kategori-industriella mineraler. Det kan faktiskt sägas att den ekonomiska geologins intressen är uppdelad i tre områden: malm, industrimineraler och bränslen, som vi redan har diskuterat.

Ordet "malm" verkar tänka på en av de äldsta kända metallerna i världen och förmodligen det första materialet som arbetades av förhistoriska metallurger: guld. Även det spanska ordet för guld, oro, föreslår en anslutning. När conquistadors från Spanien anlände till New World efter omkring 1500 var oro deras besatthet, och det sägs att de spanska invaderarna i Mexiko hittade varje guld- eller silvermalm som ligger på jordens yta. Men miners från det sextonde århundradet saknade mycket av den kunskap som hjälper geologer idag att hitta malmer som inte finns på ytan.

Lokalisering och extrahering av malmer:

Det moderna tillvägagångssättet använder kunskaper från erfarenhet. Precis som i Agricolas dag är mycket av den rikedom som ett gruvföretag innehar i form av information om sättet att bäst söka och hämta material från den fasta jorden. Vissa yta geokemiska och geofysiska indikatorer hjälper till att styra de steg som geologer och gruvarbetare söker efter malm. Således börjar ett företag på jakt efter malm borrning, en stor undersökning har gjorts. Endast vid den tiden är det möjligt att bestämma värdet av insättningarna, vilket helt enkelt kan vara mineraler av ringa ekonomiskt intresse.

Det uppskattas att en kubik mil (1, 6 km ³ ) av genomsnittlig rock innehåller cirka 1 biljoner dollar värt av metaller, som i början låter lovande - tills man gör matte. En biljon dollar är mycket pengar, men 1 cu. mi. (lika med 5 280 x 5 280 x 5 280 ft, eller 1 609 km ³ ) är också mycket utrymme. Resultatet är att 1 cu. ft. (0, 028 m ³ ) är värt bara ca $ 6, 79. Men det är en genomsnittlig kubikfot i en genomsnittlig kubik mil av sten, och inget gruvföretag skulle överväga att försöka extrahera metaller från en genomsnittlig mark. Istället framträder livskraftig malm endast i regioner som har utsatts för geologiska processer som koncentrerar metaller på ett sådant sätt att deras överflöd är vanligtvis många hundra gånger större än vad som skulle vara på jorden som helhet.

Malm innehåller andra mineraler, känd som ganggruva, som inte har något ekonomiskt värde men som fungerar som ett talande tecken på att malm finns i den regionen. Närvaron av kvarts, till exempel, kan föreslå deponeringar av guld. Malm kan förekomma i igneösa, metamorfa eller sedimentära avlagringar som såväl som i hydrotermiska fluider. Den senare är utstrålningar från igenös sten, i form av gas eller vatten, som löser metaller från stenar genom vilka de passerar och senare deponerar malmen på andra ställen.

Konfrontera mina risker:

Mining, ett sätt att extrahera inte bara malm men många industriella mineraler och bränslen, såsom kol, är svårt arbete med många faror. Det finns kortfristiga faror för gruvarbetarna, till exempel grottor, översvämningar eller utsläpp av gaser i gruvorna samt långsiktiga faror som inkluderar sådana gruvrelaterade sjukdomar som svart lunga (vanligtvis en kolsrisk gruvarbetare). Då finns det den rena mentala och känslomässiga stressen som kommer från att spendera åtta eller flera timmar om dagen bort från solljuset, i klaustrofobiska omgivningar.

Och det finns naturligtvis den miljöpåverkan som skapas av gruvdrift, inte bara genom den omedelbara inverkan av att skära en gash i jordens yta, vilket kan störa ekosystemen på ytan, men otaliga ytterligare problem, såsom sönderdelning av föroreningar i grundvattennivå. Övergivna gruvor uppvisar ytterligare faror, däribland hotet av sänkning, vilket gör dessa platser osäkra på lång sikt.

Högre miljö- och arbetssäkerhetsstandarder, etablerade i Förenta staterna under det sista tredje århundradet, har lett till förändringar i hur gruvningen utförs liksom hur minorna lämnas när arbetet är klart. Till exempel har gruvföretag experimenterat med användning av kemikalier eller till och med bakterier som kan lösa upp en metall under jord och tillåta att den pumpas till ytan utan att behöva skapa faktiska underjordiska axlar och tunnlar eller att skicka gruvarbetare för att arbeta dem .

Industriella mineraler och andra produkter:

Industriella mineraler, som noterats tidigare, är icke-metallhaltiga mineralresurser av intresse för ekonomisk geologi. Exempel är asbest, en generisk term för en stor grupp mineraler som är mycket resistenta mot värme och flamma. borföreningar, som används för att tillverka värmebeständigt glas, emaljer och keramik; fosfater och kaliumsalter, som används för att tillverka gödselmedel; och svavel, applicerad i en rad produkter, från kylmedel till sprängämnen till renare som används vid framställning av socker.

Bara ett industriellt mineral, korund (från oxiderna av mineral) kan ha många användningsområden. Extremt hård, korund i form av en okonsoliderad sten som vanligen kallas emery har använts som ett slipmedel sedan antiken. På grund av dess mycket höga smältpunkt, även högre än den hos järnkorund, användes även aluminiumoxid; en brandsäker produkt som används i ugnar och eldstäder. Även om ren korund är färglös kan spårmängder av vissa element ge strålande färger: korund med spår av krom blir en röd rubin, medan spår av järn, titan och andra element ger sorter av safir i gult, grönt och violett som liksom den välbekanta blåen.

Miljökonsekvenserna av ekonomisk geologi:

För några decennier sedan var de flesta geologer engagerade i utforskning och utveckling av mineralresurser. Men ekonomisk geologi och tillämpningen av geologi på stadsmiljöproblem kräver långsammare tjänster av allt fler geologer. Idag är ett tillräckligt antal ekonomiska geologer intresserade av miljöproblem (många är inte knutna till gruvdrift och har intressen inom geokemi och petrologi). De abonnerar på tanken att "mineralresurser alltid kommer att behövas", men "miljöfrågor är en viktig faktor i att gruva genomförbarhet".

Det finns nu ett större intresse för miljön än någonsin tidigare och vi står inför bekymmer om miljöpåverkan från nästan alla aspekter av vår vardag. Vatten, jord, luft och den biologiska miljön kan alla förändras dramatiskt av industrins samhällsverksamhet som vår egen, inte minst genom mekanismer som styrs av väsentligen geologiska processer.

Avfallshantering, förorening av mark enligt industri, påverkan av gruvdrift, vattenförorening och till och med luftkvalitet (genom spridning av luftburna mineralpartiklar) påverkas av geologiska processer och fenomen som styrs av de underliggande stenarnas sammansättning, fördelning, struktur och beteende . Dagliga miljöproblem påverkas sålunda i större eller mindre utsträckning av geologi. Kursen syftar till att ge en bred översikt över dessa många och olika aspekter av miljögeologi, vilket ger den vetenskapliga ramen för förståelse av viktiga miljöproblem.

Miljöhänsyn är en viktig faktor för att bestämma huruvida mineralfyndigheter kommer att utvecklas och brytas. De flesta ekonomiska geologer och gruvföretag stödjer insatser för att minska miljöförstöring på grund av gruvdrift.

Miljöpåverkan:

Mining, inte mindre än jordbruket, har alltid varit avgörande för mänsklighetens framsteg. Vi använder faktiskt nu de flesta elementen i det periodiska bordet. Men som. överbefolkning och strävan efter en högre levnadsstandard ökar efterfrågan på mineraler och metaller, oro över effekterna av gruvdrift och borrning i den naturliga miljön har ökat och det har blivit allt tydligare att jordens resurser inte är outtömliga.

I sin rapport 1987, "Vår gemensamma framtid", påpekade FN: s världskommission för miljö och utveckling att världen tillverkar sju gånger mer varor än den gjorde 1950. Kommissionen föreslog "hållbar utveckling", ett äktenskap av ekonomi och ekologi som den enda praktiska lösningen, dvs tillväxt utan miljöskador.

De flesta gruvor har en mineralförädlingsanläggning på plats och många metallgruvor har en närliggande smältverk. För en generell bedömning av miljöpåverkan av att utveckla nya gruvverksamheter måste vi överväga effekterna av de tre. Termen gruvdrift tas här för att omfatta all utvinning, t.ex. stenbrytning. De viktigaste frågorna behandlas nedan.

Skador på land:

Det har beräknats att den kumulativa världsanvändningen av mark för gruvdrift mellan 1976 och 2000 skulle vara cirka 37 000 kvadratkilometer, det vill säga ca 0, 2 procent av markytan. Mer utvecklade länder har en större andel störd mark än de mindre utvecklade. Graden av återvinning av den här marken accelererar nu snabbt och användbar användning av gamla hål för bortskaffande av gammal gruva, hushållsavfall och annat avfall.

Andra utvunna områden har blivit till naturreservat och rekreationsparker. Framtida gruvor kan vara mindre benägna att producera platser för avfallshantering, eftersom de flesta är nu återfyllda. Detta är en mycket nödvändig operation som varje år uppskattas 27 000 Mt mineralfria mineral och överbelastning tas från jordskorpan.

Utsläpp av giftiga ämnen:

Metaller är inte bara viktiga för den användning vi gör av dem, men de är också en integrerad del av vår smink och för andra levande organismer. Men även om vissa metalliska element är väsentliga komponenter i levande organismer kan antingen brister eller överskott av dessa vara mycket skadliga för livet. Överskott i den naturliga miljön kan uppstå när det tränger in i mina vatten som kan utgå från minan själv eller från avfallshunter.

Vissa metaller, t.ex. kadmium, kvicksilver och metalloider, som antimon, arsenik, som är mycket vanliga i små mängder i många polymetallsulfider, och som ofta återvinns som biprodukter, är mycket giftiga, även i små mängder, särskilt i en löslig form som kan absorberas av levande organismer.

Detsamma gäller för bly, men barmhärtigt är det ganska oreaktivt om det inte ingås och lyckligtvis är de flesta blymineraler som bildas i naturen mycket olösliga i grundvatten. Cyanid har länge använts för guldutvinning i mineralbearbetningsanläggningar och i världens största guldfält, Witwaterstrand Basin, USA, är det stor förorening av ytvatten med kobolt, mangan, bly och zink som ett resultat av cyanidationsprocessen och oxidation av syra gruvvatten. Cyanid i sig är inte ett problem eftersom det bryts ner under inflytande av ultraviolett ljus i nära ytskikt. Ändå kräver lagstiftningen nu i industriländerna att man etablerar cyanid-neutraliseringsanläggningar hos alla industriföretag som använder denna kemikalie.

Syr mindränering:

Syrvatten som genereras av nuvarande eller tidigare gruvresultat resulterar i att oxidationen, i närvaro av luft, vatten och bakterier, av sulfidmineraler, speciellt pyrit. De kan därför utvecklas i kolfält såväl som orefält. Suphursyror och järnoxider genereras. Syra attackerar andra mineraler och producerar lösningar som kan bära giftiga ämnen, t ex kadmium, arsenik i lokal miljö. Syravattenproduktion kan inträffa under utforskningen, driften och tillslutningen av en gruva. Dessa vatten kan utgå från tre huvudkällor: minens avvattningssystem; bortskaffningsanläggningar och vattenhällar.

Utsläppet får endast producera mindre effekter som lokal missfärgning av mark och strömmar med utfällda järnoxider, eller leda till omfattande luftföroreningar av hela flodsystemet och jordbruksmark. I vissa gruvfält är detta problem det värsta efter att mina stängningar har ägt rum. Det här beror på att vattentabellen återhämtar sig efter att pumputrustning har tagits bort och detta har blivit ett brådskande problem på brittiska kolfält som dominerande underjordiska gruvor arbetar med höga svavelkolor, eftersom minluppningarna accelererades under det senaste decenniet.

Industriella mineraler Industriella mineraloperationer har samma generella miljöpåverkan på mark- och grundvattenförstöring som metall- eller kolbrytning, även om påverkan i allmänhet är mindre markant eftersom gruvorna vanligtvis är mindre och grundare och normalt produceras mindre avfall eftersom i de flesta fall malmkvaliteter är högre än i metallgruvning.

Föroreningar som orsakas av tungmetaller eller surt vatten är låga eller obefintliga och luftföroreningar som orsakas av kolförbränning eller smältning av metallmalmer är mycket mindre allvarliga eller frånvarande. Utgrävningarna som skapas av industriella mineraloperationer är ofta nära byar, i vilket fall dessa hål i marken kan vara av stor betydelse som deponier för stadsavfall.

Rättsliga åtgärder:

Rättsliga medel för att genomföra åtgärder mot åtgärder mot förorening är mycket nödvändiga, men det måste påpekas att många internationella gruvföretag nu följer de strängaste självregleringarna även i länder där sådan lagstiftning är liten eller obefintlig.

Miljökonsekvensbeskrivningar:

I många länder är det nu obligatoriskt att ett företag som föreslår att ansöka om tillstånd att starta en mineraloperation förbereder ett sådant uttalande. Detta täcker alla aspekter från effekter på vegetation, klimat, luftkvalitet, buller, mark och ytvatten till de föreslagna metoderna för markåtervinning vid uppsägning av operationen. I vissa länder måste ett bindande deponeras för att säkerställa att återvinning sker.

Dessa uttalanden måste innehålla uppgifter om miljötillståndet i det potentiella gruvområdet när planeringstillstånd söks. Företagen samlar nu in sådana data under prospekteringsstadiet, inklusive ytbeskrivningar och fotografier, geokemiska analyser som visar bakgrundsnivåerna av metaller och syra och detaljer om flora och fauna.

Från planeringens och myndigheternas synvinkel presenterar dessa rapporter det effektivaste sättet att minimera skadliga effekter redan från början, men de kan också vara till stor nytta för utvecklaren eftersom (i) de kommer att bidra till att få tillstånd till planering på kortast möjliga möjlig tid, och (ii) de avslöjar ofta aspekter av operationen som kräver uppmärksamhet i början och därigenom undviker dyra förändringar i framtiden.

Insekter och in situ Mining:

Många sulfidfyndigheter, dvs porfyrkopplare, överlagras av oxiderade malmer. Sådana malmer kan vid behov brytas genom att spricka dem genom sprängning och sedan pumpa syra lösningar genom berget för att lösa metaller som koppar och uran. De metallbärande lösningarna pumpas till ytan och metallerna återvinns. Mycket lågklassiga, små och annars ekonomiskt icke-livskraftiga insättningar kan utnyttjas och förfarandet kan användas på avsevärd djup.

Syn:

Åtgärder som återvinning och substitution och ny materialteknik kommer att bidra till att minska påverkan av mineralutnyttjande på miljön, men inom den närmaste framtiden måste vi se till en ökande ansvarsansvar av alla som är involverade på något sätt i branschen, vare sig de är utvecklare eller tillsynsmyndigheter.

Det finns många hoppfulla tecken på att detta sker: till exempel sammanfogades 19 stora gruvföretag från fem kontinenter 1992 för att bilda det internationella rådet om metaller och miljön vars uppgift är att främja utveckling, genomförande och harmonisering av ljud miljö- och hälsopolitik och praxis som säkerställer säker produktion, användning, återvinning och bortskaffande av metaller.