Материал: Отчет по геологической ознакомительной практике Геологический полигон г. Екатеринбурга и его окрестности

В начале 1800-х годов Фридрих Моос, австрийский минералог, разработал шкалу относительной твердости, основанную на тесте царапаньем. Каждому минералу он присвоил целые числа, где 10 – самый мягкий, а 1 – самый твердый.

Блеск

Блеск минерала определяется тем, как хорошо он отражает свет. Может это сложно для понимания, но представьте себе разницу между тем, как свет отражается от стеклянного окна, и тем, как он отражается от блестящего хромированного автомобильного бампера. Минерал, отражающий свет так же, как стекло, имеет стеклянный блеск; минерал, отражающий свет подобно хрому, имеет металлический блеск. Существует множество дополнительных вариантов блеска, в том числе перламутровый, восковый и смолистый. Ископаемые, обладающие такой же отражающей способностью, как алмаз, имеют алмазный блеск. Немного тренировок, и блеск будет распознаваться вами так же легко, как и цвет, и он может быть довольно отличительной чертой, особенно для минералов, которые встречаются в нескольких цветах, таких как кварц.

Расщепление и перелом

Большинство минералов содержат врожденные слабости в своих атомных структурах – область, вдоль которой прочность атомных связей ниже, чем у окружающих. При ударе молотком минерал имеет тенденцию к разрушению по плоскости этой слабости. Этот тип разрыва называется расщеплением, и качество расщепления зависит от прочности связей. Биотит, например, имеет слои чрезвычайно слабых водородных связей, которые очень легко ломаются, поэтому считается, что у него идеальная спайность.

Некоторые минералы не имеют плоскостей слабости в своей атомной структуре. Эти минералы не имеют спайности, они ломаются неравномерно, подобные разрывы называются трещинами. Их разрывы можно охарактеризовать как зернистые, рубленые (зубчатые), раковистые (изогнутые) или осколочные.

Кварц трескается образом, называемым раковистым, при котором образуется вогнутая поверхность с серией дугообразных ребер, подобно тому, как трескается стекло. Фактически, для кварца отсутствие спайности является отличительным свойством.

Прочность

Насколько хорошо минерал сопротивляется разрушению, называется прочностью.

Добыча полезных ископаемых

Добыча ископаемых определяется как деятельность, связанная с поиском, добычей и обработкой металлов, полезных ископаемых и других геологических ресурсов, которые необходимы в хозяйстве и экономике. Эта промышленность включает пять основных сегментов:

1. Добыча нефти и газа: производство нефти и природного газа для обогрева домов, автомобилей и электростанций.

2. Добыча угля: добывает уголь, ископаемое топливо, используемое в основном для производства электроэнергии и стали.

3. Добыча металлических руд: добыча металлических руд, в основном золота, серебра, железа, меди, свинца и цинка, используемых для производства ювелирных изделий, электроники и стали.

4. Добыча нерудных полезных ископаемых: охватывает широкий спектр добычи полезных ископаемых и производит щебень, песок и гравий для строительства дорог и зданий.

5. Вспомогательная деятельность для горнодобывающей промышленности: работа, выполняемая подрядными компаниями в горнодобывающей промышленности. Например, разработка карьеров или широкомасштабная добыча полезных ископаемых.

Процесс добычи восходит к доисторическим временам. Доисторические люди сначала добывали кремень, который идеально подходил для изготовления инструментов и оружия, так как раскалывался на осколки с острыми краями. Добыча золота и меди также относится к доисторическим временам.

Две основные категории современной добычи ископаемых включают добычу открытым способом и подземную. При открытой добыче земля взрывается, чтобы можно было извлечь руду у поверхности грунта и доставить ее на перерабатывающие заводы для извлечения полезных ископаемых. Открытая добыча полезных ископаемых является разрушительной для окружающего ландшафта, после чего остаются огромные кратеры. При подземной добыче руды извлекаются из глубины земли. Шахтеры прокладывают туннели в скале, чтобы добраться до месторождений руды.

Добыча состоит из двух операций: разведки искомого ресурса и собственно процесса добычи. Разведкой обычно занимаются небольшие компании или индивидуальные предприниматели. Добычей полезных ископаемых занимаются очень крупные, иногда транснациональные компании, поскольку создание современной шахты требует значительных капиталовложений и технологий.

Технологии стали играть все более важную роль в отрасли, сокращая количество рабочей силы, необходимой для работы. Сталелитейная промышленность особенно выиграла от этого: некоторые компании сократили рабочую силу на 90 процентов.

Воздействие на окружающую среду уже давно является проблемой для этой отрасли. Во-первых, добыча полезных ископаемых обнажает сульфиды в почве. Когда дождевая вода или ручьи растворяют сульфиды, они образуют кислоты. Эта кислая вода наносит вред растениям и животным. Наряду с кислым шахтным дренажем удаление шахтных отходов также может привести к сильному загрязнению воды токсичными металлами. Токсичные металлы, обычно содержащиеся в шахтных отходах, такие как мышьяк и ртуть, вредны для здоровья людей и дикой природы, если они попадают в близлежащие ручьи.

Наряду с несчастными случаями в шахтах, эта промышленность также может привести к проблемам со здоровьем у рабочих и населения прилегающих регионов. Вдыхание частиц пыли, образующихся при добыче полезных ископаемых, может привести к заболеваниям легких. Одной из наиболее распространенных форм являются черные легкие, которая возникает, когда шахтеры вдыхают угольную пыль. Многие другие виды добычи полезных ископаемых выделяют кварцевую пыль, которая аналогично угольной оседает на легких. Это неизлечимые заболевания, которые вызывают нарушение дыхания и могут привести к летальному исходу.

Многие страны требуют, чтобы добывающие компании соблюдали строгие экологические нормы, чтобы предотвратить эрозию, провалы в грунте, загрязнение грунтовых вод и утрату биоразнообразия. Существуют положения, касающиеся восстановления земли до ее прежнего или лучшего состояния.

3. Современные геологические процессы.

Выветривание – это процесс изменения и разрушения минералов и горных пород на земной поверхности под воздействием физических, химических и органических факторов.

В зависимости от того, какие факторы обуславливают процессы преобразования пород, выветривание можно подразделить на физическое (или механическое) и на химическое. Биогенные процессы, очень широко проявленные в процессах выветривания, проявляются как в механическом, так и в химическом воздействии на минеральный субстрат. Механическое разрушение пород при биогенном выветривании осуществляется, например, корнями растений, расширяющими трещины, или роющими организмами (черви, муравьи, термины, суслики, кроты и др.). Биохимические процессы активно воздействуют на минеральное вещество как в процессе жизнедеятельности (например, лишайники извлекают минеральные вещества из минералов, что приводит к разрушению последних), так и поставляя химически активные соединения в процессе разложения (органические кислоты, возникающие при разложении опавшей листвы и пр.).

Уктусский массив.

Выработкой вскрываются дуниты черного цвета с зеленова­тым оттенком, массивные, мелко- и среднезернистые. С поверхно­сти породы выветрелые, из-за чего их цвет становится светло-ко­ричневым. Толщина корки выветривания 1-2 см. Окраска короч­ки выветривания обусловлена наличием глинистого минерала — керолита и гидрокарбоната магния. В дунитах наблюдается гус­тая сеть тектонических трещин.

По плоскостям некоторых систем трещин фиксируется серпентизация дунитов с образованием корок серпентина толщиной до 0,5 см. Серпентин светло-желто-зеленый. На плоскостях трещин видны борозды скольжения и уступчики, по которым участники экскурсии могут определить направление перемещения блоков.

В восточном борту карьера в его верхней части наблюдаются результаты процесса десквамации (шелушения), приводящие к образованию шаровой, скорлуповатой отдельности. Наиболее ин­тенсивно десквамация проявлена в зоне тектонического наруше­ния с падением на север. Здесь же наиболее интенсивно проявле­ны и процессы химического выветривания.

Здесь экскурсантам показывается пример одного из видов оп­робования коренных пород — бороздовое. На стенке карьера оста­лись «следы» такого опробования в виде борозд длиной 0,5 м, ши­риной до 10 см и глубиной 3-5 см. На этой точке наблюдения можно сделать зарисовки одной из стенок карьера и произвести массовый замер для последующего построения диаграммы трещиноватости.

По ходу движения к следующей точке наблюдения маршрут проходит у подножия техногенного отвала, образованного при строительстве трассы большого лыжного трамплина, и вдоль ста­рицы р.Патруишхи. Здесь внимание участников экскурсии акцен­тируется на гравитационной дифференциации техногенного делю­вия (от лат. deluere — смывать), т.е. продуктов выветривания при отвалообразовании.

На юго-западной окраине поселка размещает­ся Елизаветинское месторождение природно-легированных бу­рых железняков. Месторождение было открыто в 1829 г. и отра­батывалось около 150 лет.

На месторождении рудоносной является кора вывет­ривания в различной степени серпентизированных дунитов (рис. 1).



Рис. 1. Кора выветривания дунитов. Елизаветинское месторождение бурых железняков (лимонита)

По генезису кора выветривания остаточная. По морфологии — площадная, с линейными участками за­глубления, развитыми по тектоническим нарушениям, образующи­ми значительное количество глубоких карманов в палеозойском фундаменте (рис. 2).



Рис. 2. Карман коры выветривания в борту Елизаветинского карьера

Общая мощность элювиальных (от лат. eluo — вымываю) отложений колеблется от 5 до 80 и более метров, в среднем со­ставляет 30-40 м.

Преобладающий геохимический тип выветривания для место­рождения — ферритный.

Преобладающий минералогический профиль — охристый. Считают, что древний элювий сформировался в юрско-меловое время и отвечает тропическому или субтропическому теплому и влажному климату. Наиболее полно профиль коры выветривания описан А.Л.Яницким (1965), который приводит его в таком виде (сни­зу вверх):

зона дезинтеграции в различной степени серпентинизированных дунитов;