Корисні копалини

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Ко́рисні копáлинимінеральні утворення земної кори, хімічний склад і фізичні властивості яких дають змогу ефективно використовувати їх у сфері матеріального виробництва. За В .С .Білецьким та В. О. Смирновим, корисними копалинами називають природні мінеральні речовини, які за сучасного рівня розвитку техніки можна з достатньою ефективністю використовувати у господарстві безпосередньо або після попередньої обробки.

Корисні копалини перебувають у земній корі у вигляді скупчень різного характеру (жил, штоків, пластів, розсипів тощо).

Скупчення корисних копалин утворюють родовища, а у випадку великих площ поширення — райони, провінції і басейни. Розрізняють тверді, рідкі і газоподібні корисні копалини.

Видобутком корисних копалин займається гірнича справа.

Ознаки корисних копалин

  1. Супутники рудних родовищ (для золота кварц, для платини хромовий залізняк і ин.)
  2. Уламки, валуни і т. п., що попадаються в улоговинах річок та ін.
  3. Виходи порід на земну поверхню
  4. Мінеральні джерела
  5. Рослинність

При дослідженнях роблять попередні розвідки, закладають шурфи (колодязі), проводять канави, розрізи, роблять бурові свердловини і ін.

Класифікація

За умовами утворення розрізняють корисні копалини ендогенні, екзогенні та метаморфогенні. Крім того, за умовами утворення розрізняють корисні копалини органічного і неорганічного походження.

За фізичним станом є тверді, рідкі й газоподібні корисні копалини.

За умовами залягання — пластові, жильні та ін.

За промисловим використанням виділяють такі групи корисних копалин: металічні (рудні), неметалічні (нерудні), горючі (паливні) й гідромінеральні.

За значенням корисні копалини поділяються на загальнодержавного і місцевого значення. В Україні віднесення корисних копалин до загальнодержавного та місцевого значення здійснюється Кабінетом Міністрів України за поданням Державного комітету України з геології і використання надр.

Ендогенні корисні копалини — речовини, які утворилися в надрах землі внаслідок кристалізації, затвердіння магми та діяльності магматичних розчинів. До них належать:

  • магматичні — мінеральні асоціації, що утворилися внаслідок кристалізації та (або) затвердіння магми як на глибині, всередині земної кори, так і на поверхні після виверження; у залежності від цього виділяють два головних класи магматичних корисних копалин — інтрузивні (глибинні) та ефузивні (виливні);
  • пегматитові — крупнокристалічні мінеральні комплекси, що утворилися внаслідок кристалізації залишкового магматичного розплаву і залягають у вигляді лінз, жил, штоків та гнізд;
  • карбонатитові — карбонатні або силікатно-карбонатні гірські породи; представлені жилами та масами неправильної форми з кальциту, доломіту і інших карбонатів, що містять рудні мінерали, просторово і генетично асоційовані з глибинними (інтрузивними) утвореннями;
  • гідротермальні — речовини, які утворюються з гарячих водних (гідротермальних) розчинів, що циркулюють у надрах землі.

Екзогенні корисні копалини — речовини, які утворилися на поверхні землі або у верхній частині земної кори під впливом процесів вивітрювання — фізичного, хімічного, біогенного руйнування, наприклад, при дії потоків води й живих організмів.

Екзогенні корисні копалини утворюються, зокрема, на дні боліт, озер, рік, морів і океанів. Вони формуються в результаті механічного і біохімічного перетворення та диференціації мінеральних речовин ендогенного походження. Розрізнюють чотири генетичні групи цих копалин: залишкові, інфільтраційні, розсипні і осадові.

  • Залишкові формуються внаслідок винесення розчинних мінеральних сполук із зони вивітрювання і накопичення важкорозчинного мінерального залишку, що утворює руди заліза, нікелю, марганцю, алюмінію.
  • Інфільтраційні виникають при осадженні з підземних вод поверхневого походження розчинених в них мінеральних речовин з утворенням покладів руд урану, міді, срібла, золота, самородної сірки.
  • Розсипні утворюються при накопиченні в пухких відкладах на дні рік і морського узбережжя важких цінних мінералів, до числа яких належать золото, платина, мінерали титану, вольфраму, олова.
  • Осадові утворюються в процесі осадонакопичення на дні морів і континентальних водоймищ, що формує поклади вугілля, горючих сланців, нафти, горючого газу, солей, фосфоритів, руд заліза, марганцю, бокситів, урану, міді, а також будівельних матеріалів (гравій, пісок, глина, вапняк, цементна сировина).

Метаморфогенні корисні копалини — екзогенні та (або) ендогенні корисні копалини, структура і текстура яких суттєво змінена під дією температури, тиску, глибинних розчинів та інших факторів у надрах землі. Метаморфізм звичайно відбувається при зміні температури в діапазоні 300–1100 °C і тискові в діапазоні 1-6000 атм. Зміни включають перекристалізацію, мінералогічні і хімічні перетворення гірських порід.

До корисних копалин органічного походження належать речовини трьох агрегатних станів: газоподібні (природний газ), рідкі (нафта) і тверді (кам'яне вугілля, сланці, торф). До неорганічних належать тверді копалини трьох видів: нерудна мінеральна сировина, що містить неметалічні породи (азбест, графіт, граніт, гіпс, вапняк, кам'яна сіль, кварц, мармур, сірка, слюда тощо); агрономічні руди (апатитові, фосфоритові); руди чорних, кольорових, благородних і рідкісних металів.

Руди поділяються на металеві і неметалеві. До металевих належать руди, що є сировиною для одержання чорних, кольорових, рідкісних, дорогоцінних і інших металів (залізні, мідні, уранові та інші). До неметалевих належать руди, що є сировиною для хімічної, харчової та іншої промисловості (азбестові, графітові, фосфоритові тощо).

Нерудні корисні копалини — ті, які не містять металів і є сировиною для виробництва будівельних матеріалів (глина, пісок, гравій, вапняк тощо).

Горючі корисні копалини представлені вугіллям, торфом, горючими сланцями, нафтою, природним газом, кристалогідратами. Корисні копалини складаються з мінералів — природних хімічних сполук або самородних елементів, приблизно однорідних за хімічним складом і фізичними властивостями. В широкому розумінні до мінералів зараховують газоподібні речовини (природний газ), рідини (нафту, ртуть, мінеральну воду) та тверді мінерали. Кількісно переважають тверді мінерали. У природі мінерали поширені у вигляді кристалів або зерен, з яких складаються моно- або полімінеральні агрегати. Нараховують від 2000 до 3000 основних різновидів мінералів (Фрей К.), всього — до 14000 (за Лазаренком Є.К та Винаром О. М.). У земній корі найпоширеніші мінерали класу силікатів та класу оксидів і гідроксидів.

Україна, яка займає 0,4% земної суші, де проживає тільки 0,8% населення планети, має у своїх надрах 5% мінерального потенціалу світу.

Генезис

Генезис (процес утворення корисних копалин) визначає будову корисних копалин, характер кристалізації, ізоморфізм, швидкість і ступінь окиснення та електронні властивості мінералів. Наприклад сульфідні руди, які утворюються в результаті кристалізації розплавлених магм або осадження сульфідних мінералів із гарячих водних розчинів, відрізняються густиною, крупнокристалічною будовою і не мають пор. Окиснені ж руди, які утворилися в процесі окиснення і вилуговування сульфідних руд, характеризуються звичайно дрібнокристалічною будовою і великою кількістю пор заповнених вохристо-глинистим матеріалом. При подрібненні окиснених руд вохристо-глинистий матеріал утворює велику кількість первинних шламів, які шкідливо впливають на флотацію.

Генезисом визначається вміст ізоморфної домішки у мінералах. Широка зміна вмісту ізоморфного заліза у сфалериті і пентландиті, молібдену у шеєліті, марганцю у вольфраміті суттєво впливає на необхідні умови активації і депресії ізоморфних різновидів мінералів. Ізоморфізм є основною причиною наявності у рудах легко- і важко флотованих різновидів одного й того ж мінералу.

Від генезису залежить співвідношення концентрацій електронів і дірок та характер зміни рівня Фермі в напівпровідникових мінералах. Зміна концентрації електронів в поверхневому шарі не вимагає зміни встановлених раніше співвідношень концентрацій реагентів, але може значно вплинути на максимально можливе вилучення мінералів у концентрат. Підвищити вилучення мінералу при високої концентрації електронів можна, наприклад, застосуванням реагента-окиснювача, а при високій концентрації дірок – реагента-відновника, які по-нижують їхню концентрацію у поверхневому шарі до оптимальних значень.

Вторинним змінам можуть бути піддані як рудні мінерали, так і мінерали вмісних порід. Найважливіші зміни мінералів пустої породи пов’язані з окременінням, каолінізацією, хлоритизацією і серицитизацією їхньої поверхні. Каолінізація і серицитизація, наприклад, є основними процесами зміни польових шпатів, тоді як для залізомагнезіальних мінералів найбільше характерною є хлоритизація. В процесі вторинних змін відбувається уніфікація поверхневих властивостей різних породних мінералів при зростанні їхнього загального ступеня гідрофобності.

Видобуток корисних копалин

Використання людиною мінеральної сировини почалося в палеоліті (див. гірнича справа). Протягом всієї історії розвитку суспільства к.к. були найважливішою сировиною, потреба в якій різко збільшилася в період становлення і вдосконалення промисловості і зростання об'ємів пром. виробництва. Світова економіка XX ст. базується на використанні величезних кількостей різноманітних к.к. - щорічно в останні десятиліття XX ст. з надр 3. вилучалося бл. 20-25 млрд т мінеральної сировини і десятки млрд т пустої породи. Найбільшим резервом мінеральних багатств є надра Світового ок., насамперед морських і океаніч. шельфів. Великі перспективи збільшення ресурсів рудної сировини в недалекому майбутньому зв'язуються з залізо-марганцевими конкреціями, що залягають на дні Тихого, Індійського і Атлантич. ок. Нарівні із залізом і марганцем конкреції містять мідь, нікель, кобальт та ін. цінні елементи. В ост. десятиліття XX ст. бл. 1/3 світового споживання кам’яної солі, 1/5 частина споживання магнію, значна кількість брому отримані з морської води. Все більшу увагу привертають мінеральні розсоли і мінералізовані води лагун, озер, мор. заток, рифтових зон, які є не тільки постачальниками брому, йоду, кам’яної солі, мірабіліту, але можуть стати також джерелом літію, рубідію, цезію, бору, стронцію та ін.

Великим резервом найближчого майбутнього є синтез мінеральної сировини. У ряді країн у великих пром. масштабах виробляються синтетичні алмази, синтезуються п’єзокварц, рубін, ведуться експерименти по отриманню синтетичної слюди, кристалів оптич. кварцу

Наслідки видобутку

Найбільша небезпека чатує на екосистеми в гідротермальних карстових печерах. Джерела гарячої мінеральної води багаті на такі рудні корисні копалини, як мідь, кадмій, нікель чи платину. Під час експериментальних промислових проектів підприємства та науковці досліджують можливості та методи видобутку корисних копалин із морських глибин у майбутньому. За прогнозами учасників проекту «Census», у поєднанні зі змінами клімату ці дії можуть мати негативні наслідки: «Ми отримали результати цих досліджень досить вчасно, враховуючи зростання інтересу щодо використання ресурсів морських глибин». Існують спроби мінімізувати екологічний вплив такої діяльності. Однак проблема полягає в тому, що зараз у нас недостатньо відомостей про різноманітність видів у екосистемах морських глибин, щоб реально оцінити можливі наслідки.

Див. також

Література