Геология и добыча полезных ископаемых: определение и основные аспекты
Развитие человеческого общества неразрывно связано со становлением геологии как науки, и прежде всего, тех ее направлений, которые нацелены на диагностику и разработку полезных ископаемых.
Не случайно в истории цивилизации выделяются каменный, бронзовый и железный века, то есть периоды, когда человек благодаря геологическим знаниям научился искать и добывать прочный каменный материал, а также медные, оловянные и железные руды, необходимые ему для изготовления орудий труда и оружия.
Возросла роль специалиста-геолога (поисковика и разведчика) в современную эпоху атомных и цифровых технологий, когда из 5000 известных сейчас минералов около 750 уже используются в промышленности.
Геология месторождений полезных ископаемых - это наука о составе, строении, происхождении, условиях формирования, закономерностях размещения месторождений. Она направлена на решение не только теоретических проблем, основной из которых является создание общей теории рудообразования, но и практических задач - нахождение промышленно значимых скоплений минерального сырья.
Геология полезных ископаемых - раздел геологии, изучающий условия образования и закономерности распространения в земной коре месторождений различных полезных ископаемых, особенности их строения и связи рудных тел с вмещающими их породами.
Основная цель геологии полезных ископаемых заключается в создании научной основы прогноза распространения и поисков тех или иных полезных ископаемых.
Геология полезных ископаемых наряду с установлением тех или иных полезных ископаемых призвана давать оценку экономическому значению определенных генетических типов и отдельных месторождений в зависимости от качества и количества руды, ее технических свойств, горнотехнических и других условий.
Полезные ископаемые обеспечивали человека материалами для создания жилищ, предметов и орудий быта; определяли развитие ремесел, сельского хозяйства и военной техники; удовлетворяли эстетические и культурные потребности. Как будет показано дальше, именно вовлечение различных видов минеральных веществ в хозяйственную сферу определяло и общую эволюцию человеческой цивилизации.
К твердым полезным ископаемым относятся металлические и неметаллические минеральные образования, обычно называемые рудами, материалами, сырьем или камнями, которые либо непосредственно применяются в производстве, либо из них извлекаются элементы или минералы для хозяйственного использования.
Отдельные участки, где имеется столько рудного вещества, что экономически выгодно организовать производство по его добыче, называют месторождениями.
Существует общепризнанный перечень требований, его называют промышленными кондициями, которым должно удовлетворять найденное геологами минеральное сырье прежде, чем оно будет признано месторождением. Этот перечень включает максимальное количество руды и содержаний в ней полезных компонентов, а также минимальную концентрацию вредных примесей.
Требования для одного и того же вида полезных ископаемых изменяются для различных регионов.
Разделы геологии месторождений полезных ископаемых
Геология полезных ископаемых подразделяется на:
- геологию горючих ископаемых;
- геологию металлических полезных ископаемых;
- геологию неметаллических полезных ископаемых.
Самостоятельным разделом геологии полезных ископаемых является раздел, посвященный изучению подземных вод, выделившийся в дисциплину, называемую гидрогеологией.
Раздел геологии месторождений полезных ископаемых, характеризующий геологические закономерности размещения в пространстве и во времени рудных месторождений, в последние десятилетия развился в самостоятельную отрасль знаний, получившую название металлогения.
Геология нерудных полезных ископаемых включает геологию нефти и газа, геологию ископаемых углей и горючих сланцев, объединяемых в геологию горючих ископаемых, геологию солей, геологию строительных материалов и др.
Этапы геологоразведочных работ
Геологоразведочные работы - это комплекс мероприятий, проводимых с целью изучения геологической структуры и состава земной коры, а также поиска полезных ископаемых и оценки природных ресурсов.
Геологоразведочные работы имеют важное значение для различных отраслей промышленности и науки, так как позволяют получить информацию о геологической структуре региона и эффективно управлять природными ресурсами.
Геологоразведочные работы включают несколько этапов, каждый из которых имеет свою специфику и цель.
Геологоразведочные работы требуют высокой компетентности геологов, специализированного оборудования и соблюдения стандартов безопасности и экологии, особенно при проведении бурения и других интенсивных работ.
Геологоразведочные работы с помощью дистанционного зондирования - это метод исследования земной поверхности и подземных структур путем анализа данных, полученных с дистанционных спутников, аэрофотоснимков и других удаленных источников.
Преимущества дистанционного зондирования включают возможность охвата больших территорий, экономию времени и ресурсов по сравнению с традиционными методами исследования, а также способность получать данные в труднодоступных или опасных регионах.
Спутниковое дистанционное зондирование играет важную роль в геологоразведочных работах, предоставляя информацию о геологической структуре, типах горных пород, изменениях ландшафта и других параметрах.
Спутники наблюдают за поверхностью Земли и фиксируют информацию в виде снимков высокого разрешения.
Спутники оборудованы спектрометрами, которые измеряют электромагнитное излучение от поверхности Земли в различных диапазонах длин волн.
Полученные спутниковые изображения обрабатываются с помощью специализированного программного обеспечения.
Спутниковое дистанционное зондирование предоставляет более широкий обзор геологической структуры и изменений, которые могут быть недоступны для наблюдения с поверхности.
Разведка и добыча полезных ископаемых (Exploration And Production (E&P)) - это предусмотренный законодательством о недрах вид пользования недрами, допускающий также возможность использования отходов горнодобывающего и связанных с ним перерабатывающих производств.
Законодательство о недрах не регламентирует даты начала работ по разведке и добыче полезных ископаемых, окончания работ по разведке и др.
Под разведкой месторождений полезных ископаемых подразумевается совокупность исследований и работ, осуществляемых с целью определения промышленного значения месторождений полезных ископаемых, получивших положительную оценку в результате поисково-оценочных работ.
Разведка месторождений является одной из стадий геологоразведочных работ, следует за стадиями геологической съемки и геологических поисков.
Методы изучения месторождений
Методы изучения месторождений классифицируют на полевые и лабораторные.
Первые служат для выяснения расположения тел полезных ископаемых, их отношения к составу вмещающих толщ, связи с формациями пород, влияния тектоники на размеры, строение, форму, состав, условия локализации, морфологию залежей.
Основной метод полевых исследований представлен геологическим картированием, подразумевающим составление геологических разрезов и карт.
При промышленной оценке выполняют геологоразведочные работы с использованием буровых скважин, горных выработок, геохимических и геофизических методов.
Лабораторные исследования предполагают изучение минерального сырья и включают исследование химического и минерального составов, физико-технических особенностей.
В прикладной геологии используются различные методы исследований, как традиционные, так и современные, включающие геофизические, геохимические, картографические и буровые технологии.
- Геофизические исследования. Это методы изучения физических свойств земной коры, таких как плотность, магнитные и электрические параметры.
- Геохимические исследования. Эти исследования направлены на изучение химического состава горных пород, воды и газа.
- Картографирование. Геологические карты - это основа прикладной геологии.
- Бурение скважин. Этот метод предоставляет самые точные данные о геологическом строении местности.
В учебных заведениях геология полезных ископаемых представлена такими специальностями, как геология и разведка, геологическая съемка, поиски и разведка, геология, разведка и разработка месторождений. Они предполагают изучение наук геологического цикла, а также инженерных предметов.
Геология полезных ископаемых, являясь прикладным разделом геологии, развивалась с момента появления человечества в соответствии с его потребностями, поэтому может считаться одной из первых сфер знаний.
Краткая история геологии полезных ископаемых
Начальные знания об условиях залегания руд, использовавшихся для выплавки меди и олова, зародились за 15-20 тыс. лет до н. э. в Ассирии, Индии и Китае.
Первые обобщения в области геологии месторождений полезных ископаемых связаны с такими именами, как Г.Агрикола, М.В.Ломоносов и др.
Качественный скачок в изучении месторождений полезных ископаемых, создании теории их образования приходится на XX в.
Изучение полезных ископаемых развивалось с древних времен на основе потребностей человечества. Так, в каменном веке, продолжавшемся до 6 - 4 тыс. лет до н. э., люди использовали обломки горных пород и изделия из них. Потребности были ограничены исключительно данными геологическими телами на протяжении палеолита и мезолита. В неолите начали применять глину.
Что касается металлов, одним из первых добываемых сред них стало золото (12 тыс. лет до н. э.). В бронзовом веке (4 - 1 тыс. лет до н. э.) их применение значительно расширилось благодаря открытию метода создания сплавов меди с сурьмой, свинцом, оловом, серебром. В железный век сначала использовали метеорное железо, затем стали выплавлять металл из железной руды (2 тыс. лет до н. э. - начало н. э.). Первым из ископаемого топлива стала применяться нефть (6 - 4 тыс. лет до н. э.). Уголь освоили позже: промышленная разработка началась предположительно до н.
Первые предположения об условиях формирования месторождений содержатся в работах таких философов, как Аристотель, Плиний Старший, Стробон, Тит Лукреций Кар, Ли Си-цин, Фалес, Зенон. Благодаря созданию в те времена нептунического и плутонического направлений Фалесом и Гераклитом соответственно возникло две точки зрения на возникновение полезных ископаемых. В начале н. э. В средние века взгляды нептунизма и плутонизма получили дальнейшее развитие в работах Г. Агриколлы и Р. Декарта соответственно. Первый занимался описанием условий разработки месторождений, их классификацией, горным делом и металлургией. Он считал источником рудных жил циркулирующие в недрах растворы. По мнению Р. В XVIII в. направлений нептунизма и плутонизма придерживались А.Г. Вернер и Дж. Геттон соответственно. Первый объяснял формирование рудных жил осаждением рудообразующих минералов из размывающих породы водных растворов.
С момента появления человека на нашей планете важнейшими элементами среды его обитания были климат, ландшафт, растительный и животный мир и полезные ископаемые. Особенно велика роль полезных ископаемых, существенно влиявших на образ жизни не только человека, но и определявших многие важные особенности растительности и животного мира.
Со второй половины XIXв. стали отходить от монистических гипотез происхождения полезных ископаемых, так как выяснилось участие и внешних, и внутренних сил в формировании некоторых месторождений. Началось их подразделение на экзогенные (сформированные поверхностными процессами) и эндогенные (являющиеся результатом внутренней энергии планеты).
Начало систематическому изучению полезных ископаемых в России положено созданием Петром I в 1700 Приказа рудокопных дел, в 1717 - Берг-мануфактур-коллегии (с 1722 Берг-коллегия) и учреждением в 1724 Российской АН.
Теоретической основой учения о полезных ископаемых в этот период стали труды М. В. Ломоносова, высказавшего первые в российской науке представления о происхождении полезных ископаемых. В них развивались новые для того времени идеи о различных механизмах образования месторождений - экзогенном и эндогенном.
К началу 20 в. в геологии полезных ископаемых сложилось несколько научных школ: немецкая, американская, японская, французская и российская.
Этот период характеризуется превращением учения о полезных ископаемых из эмпирической в фундаментальную научную дисциплину.
Разработка принципов изотопной геохронологии, становление методов поисковой геохимии, прикладной геофизики и др. позволили выработать научный подход к поиску месторождений, на базе новых идей тектоники плит создать геодинамические модели практически всех типов полезных ископаемых.
В промышленный оборот были вовлечены новые виды полезных ископаемых - урановые руды, пьезооптическое сырьё, диэлектрические природные материалы, инертные газы; расширился список добываемых цветных, редких и редкоземельных элементов, химического сырья и строительных материалов. В связи с этим кардинально изменилось содержание понятия «полезное ископаемое», объединившее практически все химические элементы периодической системы.
| Год | Магистры | Бакалавры |
|---|---|---|
| 2020 | 9 | 3 |
| 2021 | 8 | 2 |
| 2022 | 8 | 5 |
| 2023 | 7 | 1 |
| 2024 | 6 | 5 |
В заключение можно сказать, что геология и добыча полезных ископаемых играют ключевую роль в развитии общества, обеспечивая необходимые ресурсы для промышленности и строительства. Современные методы исследования и разработки месторождений позволяют более эффективно использовать природные богатства, минимизируя воздействие на окружающую среду.