Корисні копалини
| Корисні копалини | |
 | |
| Досліджується в | геологія корисних копалин |
|---|---|
Ко́рисні копáлини — мінеральні утворення земної кори, хімічний склад та фізичні властивості яких дають змогу ефективно використовувати їх у сфері матеріального виробництва.
Тобто, які за сучасного рівня розвитку техніки можна з достатньою ефективністю використовувати у господарстві[1].
Корисні копалини складаються з мінералів — природних хімічних сполук або самородних елементів, приблизно однорідних за хімічним складом і фізичними властивостями.[Note 1]
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.
- Супутники рудних родовищ (для золота кварц, для платини хромовий залізняк і ін.)
- Уламки, валуни і т. ін., що попадаються в улоговинах річок та ін.
- Виходи порід на земну поверхню
- Мінеральні джерела
- Рослинність
При дослідженнях роблять попередні розвідки, закладають шурфи (колодязі), проводять канави, розрізи, роблять бурові свердловини і ін.
За умовами утворення розрізняють корисні копалини ендогенні, екзогенні та метаморфогенні. Крім того, за походженням 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 утворюються, зокрема, на дні боліт, озер, рік, морів і океанів. Вони формуються в результаті механічного і біохімічного перетворення (під впливом процесів вивітрювання — фізичного, хімічного, біогенного руйнування, наприклад, при дії потоків води й живих організмів) 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 поділяють 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.
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[джерело?]. 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.
Використання людиною мінеральної сировини почалося в палеоліті. Протягом всієї історії розвитку суспільства корисні копалини були найважливішою сировиною, потреба в якій різко збільшилася в період становлення і вдосконалення промисловості і зростання об'ємів промислового виробництва. Світова економіка XX ст. базувалася на використанні величезної кількості різноманітних корисних копалин — щорічно в останні десятиліття XX ст. з надр Землі вилучалося бл. 20-25 млрд т мінеральної сировини і десятки млрд т пустої породи. Найбільшим резервом мінеральних багатств є надра Світового океану, насамперед — морських і океанічних шельфів. Великі перспективи збільшення ресурсів рудної сировини в недалекому майбутньому пов'язуються із залізо-марганцевими конкреціями, що залягають на дні Тихого, Індійського й Атлантичного океанів. Нарівні із залізом і марганцем конкреції містять мідь, нікель, кобальт та ін. цінні елементи. В останні десятиліття XX — на початку ХХІ ст. близько третини світового споживання кухонної солі, п'ята частина магнію, значна кількість брому отримані з морської води. Усе більшу увагу привертають мінеральні розсоли і мінералізовані води лагун, озер, морських заток, рифтових зон, які є не тільки постачальниками брому, йоду, хлориду натрію, мірабіліту, але можуть стати також джерелом літію, рубідію, цезію, бору, стронцію та ін.
Великим резервом найближчого майбутнього є синтез мінеральної сировини. У кількох країнах у великих (промислових) масштабах виробляють синтетичні алмази, п'єзокварц, рубін, ведуть експерименти з отриманню синтетичної слюди, кристалів оптичного кварцу.
Якість корисних копалин — сукупність властивостей частини гірського масиву, що містить корисні компоненти (або компонент). Розрізняють фізичні (вологість, густина та ін.), механічні (твердість, міцність та ін.), хімічні (окиснюваність, радіоактивність та ін.) властивості, а також речовинний склад (ґранулометричний склад, вміст корисних компонентів та ін.). Я.к.к. регламентується технічними умовами або державним стандартом.
- ↑ У широкому розумінні до мінералів зараховують не лише тверді мінерали, а й рідини (нафту, ртуть, мінеральну воду) та газоподібні речовини (природний газ тощо). Кількісно переважають тверді мінерали, що в природі 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, оксидів і гідроксидів.
- ↑ Білецький В.С., Смирнов В.О. Технологія збагачення корисних копалин. – Донецьк: Східний видавничий дім, 2003. – 272 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
- Гайко Г. І., Білецький В. С. Історія гірництва: Підручник. — Київ-Алчевськ: Видавничий дім «Києво-Могилянська академія», видавництво «ЛАДО» ДонДТУ, 2013. — 542 с.
- Геологія корисних копалин: підручник / В. І. Смирнов. — К. : Вища школа, 1995. — 295 с. — ISBN 5-11-004439-2
- Геологія корисних копалин: підручник для студ. вищ. навч. закл. Ч. 1 : Рудогенез / Ю. В. Ляхов, М. М. Павлунь, С. І. Ціхонь. — Львів: ЛНУ ім. І. Франка, 2012. — 286 с. — ISBN 978-966-613-963-7
- Розшуки і розвідка родовищ корисних копалин: підручник / Г. О. Луньов, М. М. Павлунь; Львів. нац. ун-т ім. І. Франка. — Львів, 2013. — 360 c. — Бібліогр.: с. 354—357.
- U.S. Geological Survey, 2020, Mineral commodity summaries 2020: U.S. Geological Survey, 200 p. [Архівовано 7 серпня 2020 у Wayback Machine.], https://doi.org/10.3133/mcs2020.
- Білецький В.С. Корисні копалини. / У кн.. «Україна. 30 років незалежності». Стислий довідник / За ред. д. і. н., проф. Киридон А. М. Київ : Державна наукова установа «Енциклопедичне видавництво», 2021. 536 с. С. 175 - 178.
- Корисні копалини/ Фізичні та хімічні основи галузевого виробництва: Навчальний посібник. / Смирнов В.О., Білецький В.С. – «Новий Світ-2000», ФОП Піча С.В., 2022. – 148 с. [Архівовано 12 лютого 2022 у Wayback Machine.]
- Корисні копалини // Юридична енциклопедія : [у 6 т.] / ред. кол.: Ю. С. Шемшученко (відп. ред.) [та ін.]. — К. : Українська енциклопедія ім. М. П. Бажана, 2001. — Т. 3 : К — М. — 792 с. — ISBN 966-7492-03-6.