GEOLOGIA I EKONOMIKA ZŁÓŻ

WYKŁAD I - 12.10.2010

1. Historia geologii złóż, rozwiązanie wielu kwestii, m.in. wyjaśnienie genezy rud cynku i ołowiu w niecce bytomskiej.

2. Kopaliny użyteczne - to te składniki litosfery, które mogą być przydatne dla rozwoju cywilizacji ludzkiej. Praktycznie każdy fragment litosfery może być w danym czasie użyteczny dla człowieka (np. krzemienie dla człowieka prahistorycznego, bloki skalne w późniejszych epokach).

3. Surowce mineralne z kolei to taka część kopaliny, która zostanie już odspojona od litosfery i wstępnie przygotowana dla odbiorcy. Przykład - żwir w żwirowni jest kopaliną użyteczną, ale wjechanie koparką i usypanie z niego sterty w innym miejscu żwirowni - taka część jest już surowcem mineralnym.

4. Złoże to nagromadzenie kopaliny użytecznej, którego eksploatacja przynosi korzyści ekonomiczne lub społeczne.

5. To, co niegdyś nie było uznawane za złoże, dzisiaj może już za nie zostać uznane, ze względu np. na rozwój technologiczny i zapotrzebowanie na dane złoże. To samo może dziać się w drugą stronę.

6. Jeżeli wystąpienie kopaliny użytecznej nie ma charakteru złoża, to mówimy po prostu o wystąpieniu.

7. Złoża mogą prezentować różne typy:

• jeżeli chodzi o zasoby, to mówimy o zasobach wielkich, dużych, średnich i małych, w zależności od wielkości wydobycia i długości wydobycia.

• Typy prezentowane z punktu widzenia stratygraficznego, czyli decyduje tu różnica wieku

• Typy prezentowane z punktu widzenia geotektonicznego, np. złoża związane ze skałami magmowymi, osadowymi.

9. Złoża mogą mieć budowę:

• złóż warstwowych (rys. 1)

• złóż soczewkowych (rys. 2)

• złóż diapirowych (rys. 3) - np. w skałach osadowych

• złóż żyłowych (rys. 4)

• złóż szlirowych (rys. 5) - w skałach magmowych

• złóż sztokwerkowych (rys. 6)

• złóż kominowych (rys. 7) - w skałach wulkanicznych

• złóż gniazdowych (rys. 8)

10. Klasyfikacja złóż kopalin użytkowych:

1. Klasyfikacja genetyczna - jest najbardziej uzasadniona, najbardziej geologiczna, uwzględnia bowiem sposób powstawania złoża: w procesach magmowych intruzywnych i eksplozywnych, pomagmowych, np. hydrotermalnych, sedymentacyjnych i metamorficznych, jednak tracimy informację na temat użyteczności:

• złoża magmowe:

• magmowe główne

• krystalizacyjne

• pomagmowe

• pegmatytowe

• pneumatolityczne

• hydrotermalne

• wulkaniczne

• efuzywne

• piroklastyczne

• ekshalacyjne

• złoża osadowe:

• wietrzeniowe

• eluwialne

• rezydualne

• osadowe właściwe (depozycyjne)

• mechaniczne

• chemiczne (ewaporacyjne)

• osadowe biogeniczne

• złoża metamorficzne

1. Klasyfikacja użyteczności (w tym momencie tracimy informację na temat genezy złoża):

A. Surowce mineralne:

• surowce energetyczne:

• grupa węgla

• węgiel kamienny

• węgiel brunatny

• torf

• łupki palne

• grupa bituminów

• ropa naftowa i jej pochodne (np. asfalt)

• gaz ziemny

• łupki bitumiczne (tzw. „gaz łupkowy”)

• surowce metaliczne (rudy):

• grupa żelaza

• żelazo

• mangan

• chrom

• nikiel

• wolfram

• molibden

• wanad

• grupa metali nieżelaznych

• rudy cynku

• rudy miedzi

• rudy ołowiu

• rudy cyny

• rudy antymonu

• rudy arsenu

• rudy rtęci

• grupa metali szlachetnych

• platyna

• złoto

• srebro

• grupa metali lekkich

• rudy glinu

• rudy magnezu

• rudy berylu

• grupa pierwiastków promieniotwórczych

• uran

• rad

WSZELKIE PONIŻSZE DO B. ZALICZANE SĄ DO SUROWCÓW NIEMETALICZNYCH

• surowce chemiczne:

• sól

• saletra

• fosforyt

• gips

• baryt

• surowce ceramiczne:

• margle

• dolomity

• wapienie

• magnezyt

• gliny ceramiczne (kaolinowe)

• piaski szklarskie

• surowce różnorodne:

• kreda

• materiały izolacyjne

• mika

• azbest

• materiały ścierne (korundy, diamenty)

• kamienie szlachetne (teraz raczej używa się określenia: ozdobne):

B. Surowce skalne.

WYKŁAD II - 19.11.2010

1. Złoża magmowe (intruzywne):

1. Likwacyjne

2. Krystalizacyjne - tworzą się w trakcie krystalizacji magmy, tutaj rolę odgrywa punkt topliwości

Do obydwu tych grup należą: siarczkowe rudy miedzi i niklu, rudy tytanomagnetytowe, rudy magnetytowe z apatytem, rudy platynowców.

Najczęściej złoża intruzywne związane są ze skałami zasadowymi oraz ultrazasadowymi.

Rudy te mają najczęściej formy sztokwerkowe (czyli minerały rudne są rozproszone w tle skalnym) albo budowę szlirową (czyli minerały rudne są rozmieszczone w formie większych skupień w skale macierzystej). Szliry mogą mieć wygląd soczewek mających kilkaset metrów długości i kilkadziesiąt grubości; szliry takie występują na Mazurach.

Skład mineralny rud: pirotyn, chalkopiryt, magnetyt, tytanomagnetyt, chromit, platyna rodzima, apatyt.

Złoża te występują zazwyczaj w skałach starych, krystalicznych, np. z platformy wschodnioeuropejskiej (Krzywy Róg na Ukrainie, Skandynawia, Mazury).

W północno-wschodniej części Suwałk, na głębokości ok. 600 m występuje znaczne nagromadzenie rud tytanomgnetytowych oraz ilmenitowych w anortozytach, pod pokrywą osadową, w formach właśnie szlirów albo sztokwerków. Utwory te zostały odkryte w latach 70-tych XX wieku, w połowie lat 80-tych została wykonana dokumentacja geologiczna złóż. Wielkie w tym zasługi prof. Wacława Ryki, który ocenił i określił zasoby złoża, które okazało się nadające do eksploatacji. Wydobycia jednak nie podjęto ze względów środowiskowych (patrz: wykład II GRP), ponieważ z wydobyciem wiązałoby się wiercenie wielu szybów, odwodnienie oraz tworzenie hałd.

Unikatowe w Polsce są złoża chromitu w masywie Ślęży w miejscowości Tąpadka. Innymi złożami tego typu są złoża niklu pozyskiwane z serpentynitów z masywu Szklary na przedpolu Sudetów, w rejonie Ząbkowic Śląskich (droga Wrocław-Kłodzko).

„Złoże jest rozpoznane w sposób pełny dopiero wtedy, gdy jest wyeksploatowane”.

WYKŁAD III - 26.10.2010

8. Złoża pegmatytowe, powstałe w procesach pomagmowych w dwóch fazach:

1. pneumatolitycznej, o temperaturach 400 - 600 oC

2. hydrotermalnej, w temperaturach < 400 oC, z udziałem wody

• Pegmatyt to skała wielko- i grubo krystaliczna, tworzą dajki (zatem forma głównie żyłowa), soczewy i gniazda w obrębie skał magmowych lub w ich otoczeniu. (rys.1)




Skład mineralogiczny: taki jak skała magmowa z której powstały i w której mogą występować - wtedy są to pegmatyty proste; mogą też być bardziej zróżnicowane, często bogatsze mineralogicznie od skał, w których występują - wtedy nazywamy je pegmatytami złożonymi.

Pod względem nasycenia krzemionką pegmatyty mogą być tak samo nasycone jak skały otoczenia oraz mogą mieć mniejszą zawartość krzemionki od skał otoczenia, wtedy są pegmatytami desylifikowanymi.

Pegmatyty stanowią doskonałe medium do pozyskiwania kopalin, ale również służą zbieraczom kolekcjonerskim i mineralogom.

Jednym z miejsc wielkiego występowania pegmatytów jest Ural. Słynnym badaczem tych pegmatytów był Żyd rosyjskiego pochodzenia, Fersmann.

Zasięg pegmatytów w skałach krystalicznych jest do 2-3 km, natomiast w skałach otaczających (osadowych) jest to około kilkaset metrów.

Pegmatyty mogą być, z punktu widzenia ich składu mineralnego i chemicznego, mogą być dostarczycielami licznych pierwiastków, np. kasyteryt, molibdenit, wolframit, chalkopiryt, złoto rodzime, cyrkon, beryl, turmalin, apatyt, granat; jak również pozyskuje się z nich skalenie, kwarc i łyszczyki (duże blaszki muskowitu, biotytu).

• Drugą ważną grupą (w obrębie złóż pegmatytowych) są aplity. Są drobnokrystaliczne, są najczęściej pozbawione minerałów ciemnych. Z punktu mineralogicznego są zdecydowanie mniej atrakcyjne od pegmatytów, ale występują równie często. Często występują w granitach napisowych.

• Złoża karbonatytowe - jest to wystąpienie skał węglanowych pochodzenia magmowego. Można o nich mówić też w skrócie „wapienie magmowe”. Są to skały ultrazasadowe. Tworzą różne formy, z których najbardziej charakterstyczne to formy kominów wulkanicznych w skałach ultrazasadowych. Taki komin wulkaniczny jest wypełniony brekcja tworzącą karbonatyty i spojony substancją węglanową. Jest to jakoby wielofazowe tworzenie się wypełnienia kominu wulkanicznego (rys.2).




Główne minerały: kalcyt, dolomit, syderyt. Ich wartość z punktu widzenia złożowego polega na tym, że w strukturach węglanów występują pierwiastki ziem rzadkich (niob, tantal, cyrkon, tor, bar, fluor). Karbonatyty nie są istotne z punktu widzenia pozyskiwania węglanu wapnia, lecz ich wartość zasadnicza polega na obecności właśnie ziem rzadkich.

Zarówno złoża karbonatytowe jak i pegmatytowe są znane z obszaru Polski, głównie części północno-wschodniej - z masywu Suwalskiego. Spotykane są tam karbonatyty. Jednym z głównych miejsc ich występowania są Tajny, które ma formę komina wulkanicznego o średnicy ok. 500 m, wypełniony brekcją z gniazdami ziem rzadkich.

• Złoża ekstruzywne - związane z różnymi przejawami działalności wulkanicznej: wybuchami wulkanów (dostarczają dużą ilość materiałów piroklastycznych), wylewami lawy (na dnie oceanu, na obszarach kontynentalnych), ekshalacja gazów. Najbardziej znanymi i cenionymi złożami ekstruzywnymi są złoża pirytowe, których głównym składnikiem jest siarczek żelaza (przede wszystkim piryt), które gromadzą się w czasie podmorskich wylewów lawy na dno morza. Złoża te mogą być podłużne, soczewkowate, o długości do kilku kilometrów, w których obok pirytu, markasytu występują: bornit, sfaleryt, galena, węglany. Kształt jest wydłużony bez wyraźnych ostrych granic. Pozyskuje się z nich miedź, cynk, ołów, bizmut, arsen, srebro. Najważniejsze złoża znane są z tarczy kanadyjskiej, północnego Uralu i związane są z formacjami staropaleozoicznymi. Formacje te to w tej chwili skały, które nazywamy spilitowo-keratofirowymi. Skały te występują też w Sudetach, są metamorficzne.

Wśród złóż ekstruzywnych charakterystyczne są również złoża ekshalacyjno-osadowe. Rodzajem ekshalacji wulkanicznej są m.in. fumarole (mające do 800 oC, zasobne w SO2, FeCl3 czy HCl. Gazy te są bardzo niebezpieczne, ponieważ mogą wydobywać się wiele lat po zakończeniu działalności wulkanicznej); sulfaty (o temperaturze 100-200 oC, zasobne w CO2, siarkę rodzimą, amoniak, siarkowodór, wodę); mofety (o temperaturze < 100 oC, zasobne głównie w parę wodną). Z tymi złożami związane jest pozyskiwanie rtęci, antymonu, wolframu, azotanów (np. na pustyni Atakama w Chile).

WYKŁAD IV - 09.11.2010

1. Złoża egzogeniczne: ich geneza związana jest z wpływem środowiska wewnętrznego otaczającego ziemię.

1. Wietrzeniowe

2. Osadowe

2. Złoża wietrzeniowe. Wietrzenie zachodzi do pewnej głębokości. W klimacie gorącym wietrzenie następuje szybciej, w klimacie chłodnym zachodzi wolniej. Produkty wietrzenia są odtransportowywane w trzech postaciach: okruchu, roztworu koloidalnego i roztworu rzeczywistego.

Produkty wietrzenia mogą być w ruchu lub pozostać na miejscu depozycji w postaci utworów rezydualnych. Te właśnie mogą być kopalinami użytecznymi.

3. Złoża wietrzeniowe:

1. Rezydualne

2. Infiltracyjne

4. Kopaliny ilaste- szczególnie kaoliny i związane z nimi iły kaolinowe - stanowią ważny dla wielu dziedzin przemysłu surowiec. Powstaje na miejscu wietrzenia skał zasobnych w glinokrzemiany. (rys.1)




Kaolin minerały ilaste illit

5. Wśród złóż wietrzejących mogą występować minerały ciężkie, jak: korund, apatyt. Ich obecność może spowodować, że one same również utworzą złoże w obrębie złoża wietrzeniowego (towarzyszący kopalinie zespół kopalinowy).

6. Istota złoża infiltracyjnego polegają na przenikaniu wód zawierających różne cząstki (np. żelaza - rudy darniowe) w glebę i dalej.

7. Złoża osadowe - powstają w procesie:

1. Depozycji mechanicznej

2. Depozycji organogenicznej

3. Depozycji chemicznej

Nagromadzenia złóż osadowych mogą się wzajemnie uzupełniać z trzech wyżej wymienionych.

8. Wśród złóż osadowych powstałych w procesie depozycji mechanicznej mówimy o złożach okruchowych: piaskach, żwirach itp. Istotne znaczenie ma wielkość okruchów (drobno-, średnio- i grubookruchowe).

9. Wśród złóż osadowych powstałych w procesie depozycji organogenicznej mówimy o węglach kamiennym i brunatnym, torfie, ropie naftowej i pochodnych, gazie ziemnym. Istotne znaczenie ma stopień uwęglenia oraz zawartość wody.

1. Torfy są charakterystyczne dla klimatu umiarkowanego i tropikalnego. Możemy mówić o torfach wysokich - rozwijają się powyżej zwierciadła wód gruntowych oraz o torfach niskich - gromadzące się poniżej zwierciadła wód gruntowych.

2. Wśród węgli brunatnych możemy wydzielić odmiany miękkie i twarde.

3. Wśród węgli kamiennych wyodrębnia się węgle z punktu widzenia ich kaloryczności: niskokalorycznych, wysokokalorycznych i antracyt - najbardziej kaloryczny.

4. Przyjmuje się, że ropa naftowa i gaz ziemny powstaje w wyniku koncentracji i przeobrażeń materiału organicznego w np. piaskach otaczających. Istnieje również teoria na magmowe pochodzenie ropy i gazu - obecność metanu w komorach magmowych. Dominującą teorią jednak jest ta fitogeniczna.

W odpowiednich temperaturach (okno węglowodorów) tworzy się ropa (węglowodory ciężkie) lub gaz (węglowodory lekkie).

Skała, w której tworzy się złoże węglowodorów musi być nieprzepuszczalna (pułapka geologiczna ) (rys.2)




Przeciętny skład ropy naftowej: C - 83-88%, H - 11-14%, S - 0,5-5%, N - 0,1-1%. W zależność od proporcji tych pierwiastków mówimy o ropach parafinowych, asfaltowych, parafinowo-asfaltowych, słaboparafinowych.

10. Wśród złóż osadowych powstałych w procesie depozycji chemicznej mówimy o ewaporatach.

Do ewaporatów zaliczamy skały solne tworzące cyklotemy, które związane są z rozpuszczalnością. Jest ona największa u soli potasowo-magnezowych, następnie sole chlorkowe, siarczany i sekwencje węglanowe. Jest to cykl ewaporacyjny (rys.3).




Cechsztyńskie sole w Polsce kończą się na piętru soli chlorkowych.

11. Złoża wietrzejące mają najczęściej formy kieszeni.

12. Złoża osadowe mają postać warstw, soczewek.

13. Złoża ewaporacyjne mają postać warstw, soczewek, czasami słupów.

14. Kopaliny metamorfogeniczne - złoża te tworzą się w procesach metamorficznych. Mamy co najmniej dwie grupy przeobrażeń metamorficznych (jedno - gdy udział w metamorfizmie mają ciśnienie i temperatura (metamorfizm regionalny) i drugie - gdzie dominujący jest jeden z tych czynników). Wiele złóż w przyrodzie ma taki charakter.

Gdy magma intruduje w obręb sekwencji osadowych, dochodzi do procesów, w wyniku których dochodzi do powstawania minerałów rudnych - metamorfizm kontaktowy.

WYKŁAD V - 23.11.2010

1. Złoża są zaburzeniem równowagi w środowisku przyrodniczym.

2. Złoża rozsypiskowe to te, które związane są z utworami luźnymi, wśród których mogą znajdować się nagromadzenia rzadkich minerałów czy pierwiastków. Powstały one w wyniku wymywania i dalszej koncentracji wietrzelin. Mają one duże znaczenie w przypadku tych minerałów, które wydobywa się w małych ilościach. Są również przedmiotem „chałupniczej” eksploatacji (np. bursztyn na wybrzeżu Bałtyku czy kasyteryt). Są to również złoża tzw. piasków złotonośnych (np. w dorzeczu Kaczawy czy Bobru).

3. Kopaliny w Polsce wg użyteczności:

1. Surowce energetyczne - węgle (kamienne, brunatne, torf, łupki palne). Węgle są bardzo istotnym złożem dla Polski jak i dla wielu innych krajów. Apogeum użycia węgla jako surowca energetycznego przypada na XIX wiek.

Obszary występowania węgla w Polsce są nazywane zagłębiami. Po II wojnie światowej wyodrębnia się trzy obszary występowania węgla kamiennego: zagłębie górnośląskie - które znajduje się w rejonie Katowic, Rybnika, Zabrza i rozciąga się dalej na południe aż po Beskidy (Karpaty zewnętrzne). Przyjmując klasyfikację zagłębi w stosunku do górotworów, to zagłębie górnośląskie jest zagłębiem zewnątrzgórskim lub przedgórskim.

Aby powstały pokłady węgla w tej części Europy, musiały być spełnione dwa warunki:

• Istniał obszar z nieustannie obniżającym się dnem, niecka mogąca się wypełniać materiałem zewnętrznym. Niecka taka mogła powstać np. gdy po okresie kompresji nadchodzi okres pensji - sytuacja taka ma miejsce po głównych fazach fałdowań. Zjawisko takie miało miejsce po orogenezie waryscyjskiej (między dolnym a górnym karbonem). W nieckach takich następowało duże nagromadzenie materiału roślinnego.

• Drugim warunkiem są warunki klimatyczne sprzyjające rozwojowi bujnej roślinności.

Zagłębie górnośląskie należy do jednym z największych w Europie zagłębi wieku waryscyjskiego. Ma ono w tej chwili powierzchnię ok. 7500 km² (dla zobrazowania, powierzchnia przeciętnego powiatu w Polsce to ok. 700-800 km²). Zagłębie to ma bardzo miąższy zespół osadów należących do górnego i dolnego karbonu; miąższość tych osadów wynosi 7000-8000 m.

W zespole tych występujących warstw wyróżnia się 4 grupy:

• Krakowska seria piaskowcowa (stropowa).

• Seria mułowcowa również mająca kilkaset metrów miąższości.

• Górnośląska seria piaskowcowa mająca miąższość kilkuset metrów i stanowi wyraźny cykl limniczny.

• Seria paraliczna (spągowa) - seria, w której jeszcze pojawiały się wkładki morskie (morze ustępowało po fałdowaniu). Jej miąższość wynosi
  ok. 3700 m.

W/w serie są utworami przełomu dolnego i górnego karbonu.

W poszczególnych seriach jest różna ilość pokładów węgla. Łącznie jest 339 m miąższości węgla (zgromadzonych w 520 pokładach), co stanowi 4,12% całości miąższości serii. Maksymalna miąższość jednego pokładu to 24 m. Natomiast to, co jest obecnie eksploatowane to soczewki węgla o grubości powyżej 40 cm. (10 m nagromadzenie materii organicznej = 1 m węgla). W tej chwili eksploatacja prowadzona jest do głębokości
1200 m. Są przesłanki, że węgiel występować będzie do 4000 m, pod płaszczowinami karpackimi (ponieważ po ruchach alpejskich nastąpiło na nieckę nasunięcie płaszczowin karpackich od południa, tworząc pakiet warstw o grubości 4000 m i więcej, przykrywając osady górnego karbonu).

Aktualnie, zasoby (wraz z tymi pod płaszczowinami) oceniane są
na 42,5 miliarda ton, przy czym zasoby przemysłowe (mogące być eksploatowane w tych warunkach, w jakich prowadzi się eksploatację obecnie) to około 9,5 miliarda ton.

Najlepszymi węglami są te posiadające największą wartość kaloryczną - antracyty. W górnośląskim zagłębiu węglowym antracytów praktycznie nie ma. Przeciętna kaloryczność węgla w GZW to 5500 kcal/kg to maksymalnie 8000 kcal/kg. Ważne jest to, że węgiel jest w różnym stopniu zasiarczony - głównie siarczkami żelaza (piryt i markasyt tworzy się głównie w środowisku redukcyjnym, co jest powszechne w miejscach występowania nagromadzenia fitogenicznego). Im bardziej zasiarczony węgiel, to poprzez spalanie takiego węgla tworzy się dwutlenek siarki, który po dostaniu się do atmosfery łączy się z wodą, tworząc kwas siarkowy co skutkuje opadem kwaśnego deszczu.

Górnictwo rozpoczęło się już w XVII wieku, jednak miało charakter epizodyczny. Rozwinęło się w XIX wieku i trwało intensywnie do połowy XX wieku.

Drugim obszarem występowania węgla kamiennego w Polsce to górnictwo występujące na Dolnym Śląsku - w okolicach Wałbrzycha i Nowej Rudy. Występują tam również w osadach górnego i dolnego karbonu pokłady węglonośne. Pokłady te zostały silniej uwęglone, ponieważ zostały poddane silnym ruchom tektonicznym. Zagłębie dolnośląskie jest zagłębiem śródgórskim w niecce śródsudeckiej. Otoczone jest elementami tworzącymi Sudety. Doszło tam do zjawisk tektonicznych powodujących wychylenie pokładów, ich zafałdowanie oraz zaistniał dodatkowy element w postaci wulkanizmu (w permie i trzeciorzędzie), który powodował dodatkowe podgrzanie i przeobrażenie pokładów węglowych.

Zagłębie dolnośląskie jest aktywne od ok. XIV wieku, a eksploatacja była intensywna była od XVII-XVIII wieku. Obecnie nie działa żadna kopalnia dolnośląska. Węgiel ten jest jakościowo bardzo dobry, jednak jego wydobycie było bardzo trudne i nieopłacalne. W okresach szczytu wydobywano jedynie
4 miliony ton węgla rocznie na Dolnym Śląsku. Zasoby dolnośląskie bilansowe były ocenione na ok. 94 miliony ton.

WYKŁAD VI - 07.12.2010

1. Węgiel kamienny - uzupełnienie: Zagłębie Dolnośląskie ma w tej chwili jedynie charakter historyczny.

W obrębie Zagłębia Dolnośląskiego wyodrębnia się trzy grupy warstw:

1. warstwy wałbrzyskie - najniższe, zawierające ok. 30 pokładów węglowych, stanowi to ok. 6% miąższości tych warstw

2. warstwy białokamieńskie - mają tylko kilka wkładek węglowych, które stanowią nie więcej jak 1,5% miąższości tych warstw

3. warstwy żaclerskie - najwyższe, zawierają 48 pokładów węglowych, których łączna miąższość stanowi do 8% ogólnej miąższości tych warstw

Duże nachylenie warstw i ich zafałdowanie - przez te czynniki kopalnie zostały zamknięte. Prowadzi się rozmowy z francuskimi firmami dotyczące odgazowania głęboko zalegających pokładów węgla.

2. Zagłębie lubelskie (nadbużańskie) - zostało odkryte tuż przed II WŚ, po wojnie zbudowano w tym miejscu kopalnię „Bogdanka”. Jest to jedyna kopalnia w Polsce przynosząca zyski - jest bardzo dobrze zarządzana i zastosowano tam właściwe sposoby eksploatacji węgla (chociaż przy budowie tej kopalni napotkano na ogromne trudności, polegające na tym, że na początku budowy kopalni buduje się szyb przebijający poszczególne warstwy, a następnie szyb ten rozchodzi się na chodniki (lewo-prawo) eksploatujące węgiel. W tym przypadku trudność polegała na tym, że w spągu chodników wyrobiskowych znajdowały się warstwy ilaste, które po odciążeniu (po wydobyciu węgla) zaczęły puchnąć - chodnik zaciskał się od dołu. Problem ten bardzo długo wstrzymywał postęp budowy kopalni, która na dobre ruszyła dopiero w połowie lat osiemdziesiątych. Problem rozwiązano przez intensywne odwodnienie warstw ilastych).

W kopalni „Bogdanka” występują warstwy od wizenu po westfal. Wyróżniamy w nich cztery, idąc od dołu, grupy warstw:

1. warstwy lublińskie, zawierające 24 pokłady węglowe

2. warstwy brzezińskie, zawierające 3 pokłady węglowe

3. warstwy kumowskie, zawierające 14 pokładów węglowych

4. najmłodsze warstwy, określane jako westfalskie, posiadające pojedyncze przerosty łupków węglistych

Zasoby węgla kamiennego w tym obszarze szacowane są na 8-9 miliardów ton. Zasoby przemysłowe (te, które w tej chwili mogą być eksploatowane) to 400 milionów ton. Sama eksploatacja wynosi 4 miliony ton rocznie.

3. Węgiel brunatny - różnią się one od węgli kamienny przede wszystkim trzema parametrami:

1. Niższą kalorycznością - zawartą w przedziale pomiędzy 800 a 2500 kcal/kg

2. Większą wilgotnością - ocenianą na około 50%

3. Większą popielnością (zawartością składników mineralnych) - ok. 20% - popielność zależna jest od rodzaju środowiska (torfowiska), w którym węgle powstawały - czy było ono wysokie (powyżej poziomu wód gruntowych - mineralizacja niska) czy też torfowisko niskie (poniżej poziomu wód gruntowych - mineralizacja wysoka).

W węglach brunatnych mówimy o macerałach (minerały powstające na drodze organicznej):

• Klaryt

• Duryt

• Witryt

• Fuzyt

Ksylity to przeobrażone drewno, zaś substancja ziemista to przeobrażona substancja organiczna (trawy itp.) oraz żywice - z przeobrażonych żywic.

Największy udział w tworzeniu węgli brunatnych ma substancja ziemista, w której występują ksylity, zaś poziomy żywic są bardzo cienkie. Powstały one w trakcie pożarów lasu.

4. Węgle brunatne w Polsce - Polska jest bardzo zasobna w węgle brunatne ze względu na to, że w trzeciorzędzie było nagromadzenie czynników sprzyjających ich powstaniu, mianowicie:

1. Ciepły, wilgotny klimat od oligocenu do miocenu

2. Odpowiednie warunki tektoniczne - obniżanie się podstawy basenów sedymentacyjnych

Obszar dolnośląsko-łużycki był wykorzystywany do pozyskiwania węgla brunatnego metodą górniczą już w średniowieczu.

Intensywna eksploatacja węgli brunatnych w Polsce nastąpiła po II WŚ - wtedy odkryto obecne duże złoża - Bełchatów, Konin, Adamów w latach pięćdziesiątych, Legnica, Ścinawa - lata sześćdziesiąte, rów poznański (gostyński), rejon Rawicza, Mosiny - lata siedemdziesiąte. Jednym z dużych odkryć było odkrycie złóż Kamieńska w rowie Kleszczowa, gdzie po rozpoznaniu podjęto eksploatację i wybudowano największą w Polsce kopalnię, tworzącą największe wyrobisko (pole Bełchatów i pole Szczerców) o wymiarach 4 x 5 km o głębokości do 250 m. Zastosowano tam najbardziej wydajne maszyny wydobywcze o wysokości 10 pięter.

Równie istotny jest też rejon Turoszowa - tzw. worek Żytawski.

5. Eksploatacja w górnictwie odkrywkowym jest znacznie łatwiejsza od tej w górnictwie podziemnym, ale ma również swoje ogromne wady:

1. Powoduje zmiany w sposobie zagospodarowania terenu na dużym obszarze - pozostają hałdy zdartych warstw, dużym problemem jest odwodnienie warstw - powstaje ogromny lej depresji.

2. Należy tworzyć poziomy eksploatacyjne (w postaci schodkowej) o głębokości maksymalnie 6 metrów - nie można od razu stworzyć pionowej ściany eksploatacyjnej o głębokości kilkudziesięciu metrów - wszystko by się zawaliło. W wyrobisku odkrywkowym występują również kopaliny użyteczne współwystępujące, jak np. piaski.

3. Należy zapewnić odpowiedni transport urobku - w przypadku odkrywek zastosowano taśmociągi o długości kilometrów.

4. Niebezpieczeństwem są niekiedy obrywy czy też osuwiska, do których może dochodzić na „stopniach” poziomów eksploatacyjnych - przesuwane są wtedy miliony ton mogące powodować straty w ludziach, sprzęcie.

Trzeba tak sterować eksploatacją, aby nitki taśmociągu dały węgiel o kaloryczności ok. 1700 kcal/kg - do odpowiednich pieców. Aby to uzyskać, należy znać kaloryczności węgli na poszczególnych poziomach eksploatacji i tak sterować eksploatacją, aby zbiegając się na poszczególnych nitkach taśmociągu, węgle dawały łącznie pożądaną kaloryczność. Elektrownia dziennie potrzebuje 100 tysięcy ton węgla.

W związku z powyższym geolodzy muszą na bieżąco, na godziny przed eksploatacją, muszą pobierać próbki, szybko określać ich kaloryczność i przekazywać informacje o dystrybucji węgla do zarządcy kopalni.

6. W obszarze poznańsko-konińskim występują typy warstw:

1. Grupa pokładów czempińskich - oligocen

2. Grupa pokładów dąbrowskich - oligocen

3. Grupa pokładów rawicka - miocen dolny

4. Grupa pokładów ścinawska - miocen dolny

5. Grupa pokładów lubińska - miocen górny

6. Grupa pokładów środkowopolska - miocen górny

7. Grupa pokładów pokładów Oczkowskich - miocen górny

7. W Polsce są udokumentowane ok. 80 złóż węgla brunatnego, których zasoby są szacowane na 14 miliardów ton. Zasoby obecnie eksploatowane stanowią około
   2 miliardy ton. Roczna eksploatacja wynosi ok. 60 milionów ton, przy czym dominuje tutaj kopalnia Bełchatów - 30 milionów ton, następnie Konin
   i Adamów - 15 milionów ton i kolejne 15 milionów ton - Turoszów.

Można by powiedzieć, że zasoby złóż węgla brunatnego są ogromne, ale pytaniem jest, czy dojdzie do eksploatacji złóż perspektywicznych, takich jak Legnica czy złoża poznańskie, jednakże hamowane są przez ochronę środowiska.

8. Torfy - bardzo charakterystyczny utwór dla klimatu umiarkowanego. Ich rozwój związany jest z poziomem wód gruntowych. Są bardzo dobrym indykatorem zmian klimatycznych. Torfy są zaliczane do kopalin pospolitych i eksploatowane są przez wiele podmiotów - gospodarczych, prywatnych itp. Nie są one wykorzystywane ze względu na wartość opałową, ale głównie ze względu na ich możliwość poprawy jakości gleb, przez co są wykorzystywane głównie w rolnictwie i ogrodnictwie.

9. Grupa bituminów:

1. Ropa naftowa

2. Gaz ziemny

3. Pochodne ropy naftowej

4. Łupki bitumiczne

10. Ropa naftowa:

1. Kolebką światowego wydobycia ropy naftowej jest…….POLSKA! Pierwsze wydobycie miało miejsce w miejscowości Bóbrka koło Krosna. Pod koniec XIX wieku w Galicji czynnych było kilkadziesiąt kopalń, które wydobywały rocznie ok. 200 tysięcy cystern litrów ropy.

2. Obecnie w Polsce ropa naftowa występuje w trzech obszarach:

1. Wschodnie Karpaty fliszowe (Jasno, Krosno)

2. Zapadlisko przedkarpackie (Nida, San) - utwory trzeciorzędowe zasobne w ropę naftową

3. Niż polski, w nim:

1. monoklina przedsudecka

2. zachodnia część wielkopolski i ziemia lubuska

3. pomorze zachodnie

4. strefa Olsztyn-Chojnice

11. Karpaty fliszowe:

1. Ropa naftowa i gaz ziemny występują tutaj w utworach górnej kredy i dolnego trzeciorzędu

2. Występuje tutaj ropa naftowa typu metanowego o gęstości 0,82-0,85 g/cm³

3. Obok ropy występuje również gaz ziemny wysokometanowy, zawierający nieco azotu, CO₂ i gazy szlachetne

4. Miejscowości: Sanok, Krosno, Stobnik, Limanowa.

12. Zapadlisko przedkarpackie:

1. Ropa występuje przede wszystkim w utworach trzeciorzędowych (ponieważ samo zapadlisko formowało się w trzeciorzędzie, kiedy na północ nasuwały się płaszczowiny karpackie), ale gdzieniegdzie również penetruje również starsze utwory, np. jurajskie.

2. Głównymi kolektorami ropy naftowej i gazu są piaskowce.

3. Miejscowości: Przemyśl, Jarosław, Lubaczów

4. Zarówno ropa jak i gaz ziemny mają tutaj zróżnicowany skład i cechy fizyczne

WYKŁAD VII - 21.12.2010

1. Gaz i ropa na Niżu Polskim :

1. Monoklina przedsudecka - obszar na północny-wschód od Sudetów po region Poznania, warstwy zapadające monoklinalnie w kierunku NE od uskoku przedsudeckiego

2. Złoża odkryte przy prowadzeniu poszukiwań złóż miedzi

3. Kościan

4. Utwory złożonośne (od spągu):

1. Górny karbon

2. Perm: piaskowce czerwonego spągowca

3. Perm (cechsztyn): wapienie podstawowe cyklotemu Werra

4. Perm (cechsztyn): dolomity główne cyklotemu Strassfur

5. Górny karbon - piaskowce, w których lokalnie doszło do nagromadzenia węglowodorów, w wyniku przeobrażenia materii roślinnej dolnego karbonu.

2. Warunki dla powstawania złóż węglowodorów:

1. Skała macierzysta - duże ilości rozproszonej materii fitogenicznej

2. Skała zbiornikowa - odznaczająca się wysoką porowatością, musi tworzyć pułapki geologiczne, np. fałdy, uskoki, utwory rafowe (struktury o bardzo dużej porowatości) czy też wysady solne.

3. Materiał fitogeniczny jest przeobrażony pod wpływem ciśnienia i temperatury; pod wpływem ciśnienia migrują do miejsc, gdzie panuje niższe ciśnienie

4. Czerwony spągowiec - utwory piaszczyste o genezie eolicznej, tworzące wydmy, mogą stanowić doskonałe kolektory. Gaz w tych utworach najczęściej pochodzi ze skał karbońskich.

5. Cechsztyn - struktury rafopodobne; brak ewidentnych organizmów rafotwórczych; rafy mszywiołowo-glonowe. Z tych utworów pochodzi ropa.

6. Dolomity główne - powstały w wyniku dolomityzacji wapieni; zmniejszenie objętości powstanie dodatkowej porowatości

3. Żadne ze złóż nie jest dużym złożem:

1. Cztery poziomy gazo- i roponośne obserwowane są w rejonie Kościana

2. Ziemia Lubuska - poziomy cechsztyńskie (Rybaki, Wierzchowa, Buszewo)

3. Obszar Pomorza Szczecińskiego - Kamień Pomorski i okolice utwory czerwonego spągowca

4. Strefa Koszalin-Chojnice - ropa występuje w utworach paleozoicznych, głównie dewońskich węglany

5. W rejonie Łeby - złoża w utworach kambryjskich, piaszczystych

6. Bałtyk - utwory dewońskie i kambryjskie - podmorska eksploatacja (PetroBaltic)

7. Kłonino koło Koszalina - wybuch

4. Wydobycie:

1. Ropa w Polsce - 400-700 tysięcy ton; zapotrzebowanie - ok. 17 milionów ton;

2. Gaz w Polsce - 5 miliardów m³; zapotrzebowanie - 11-13 miliardów m³

5. Zasoby:

1. Ropa naftowa:

1. Karpaty - 40 złóż

2. Zapadlisko - 15 złóż

3. Niż - 44 złoża

4. Łącznie - 99 złóż, łączne zasoby - 10 milionów ton

2. gaz:

1. Karpaty - 39 złóż

2. Przedkarpacie - 80 złóż

3. Niż - 130 złóż

4. Łącznie - 249 złóż, łączne zasoby - 79 miliardów m³

6. Gaz łupkowy:

1. Łupki sylurskie - czarne/ciemne łupki, słabo przepuszczalne, zawierające dużo materiału fitogenicznego, mała przepuszczalność uniemożliwia migrację gazu do skały zbiornikowej.

2. Prowadzi się specjalne odwierty umożliwiające odzyskanie gazu, systemem wierceń wprowadza się wodę z piaskiem pod ciśnieniem, co prowadzi do uszczelinowacenia skały

3. Głębokość zalegania ok. 4000 m, brak odpowiedniej temperatury

7. Gazyfikacja węgli brunatnych i kamiennych:

1. Pozyskiwanie gazu w kopalniach węgla

2. Metan w pokładach węglowych do 90 miliardów m³

8. Pierwiastki promieniotwórcze - jeden z surowców energetycznych

9. Surowce metaliczne - minerały żeliwne i żelazo

1. Brak złóż rud żelaza zbilansowanych

2. Nagromadzenia w postaci rud darniowych (rudy o znaczeniu historycznym; Góry Świętokrzyskie, powstają przy zbiornikach wodnych)

3. Bruszewo k. Kościana - archeologiczne znaleziska osady zajmującej się eksploatacją rud darniowych - katastrofa ekologiczna

4. Rudy syderytowe - sferosyderyty zlokalizowane w utworach jurajskich górna jura (malm), utwory piaszczyste i mułowcowe: konkrecje o średnicy kilku cm zbudowane z syderytów (Jura Krakowsko-Częstochowska). Eksploatację prowadzono do roku 1939. Zawierają od 20 do 30% Fe, ubogie w żelazo.

5. Indie - tanie rudy żelaza.

10. W granicach Polski występują takie same rudy Fe jak w Skandynawii czy w Krzywym Rogu

1. Masyw Suwalski - masyw anortozytowo-norytowy; skały prekambryjskie na głębokości 700 m, przykryte utworami paleozoicznymi i młodszymi.
   W obrębie anortozytów występują podłużne soczewy, zbudowane z magnetytu (Fe₂O₄) oraz ilmenitu (FeTiO₃), stanowią one skupienia, które mają charakter sztokwerkowy - ruda jest rozłożona równomiernie wśród innych skał.

1. Ruda ta odkryta została w latach osiemdziesiątych (Ryka).

2. Złoże ma charakter pozabilansowy.

11. Metale żeliwne - do produkcji stali.

12. Nikiel:

1. Złoże Szklary k. Ząbkowic: skała macierzysta - serpentynity (skała metamorficzna powstała w wyniku przeobrażenia perydotytów). Serpentynity podlegały wietrzeniu, w szczelinach wietrzeniowych dochodziło do zwiększenia koncentracji niklu. Zasoby pozabilansowe, nieeksploatowane.

13. Metale kolorowe - rudy miedzi:

1. Wydobycie - 400 tysięcy ton/rok

2. Występują w utworach dolnego cechsztynu




3. Seria złożowa rud miedzi:

1. 4 m - miąższość rud miedzi obejmuje dolną część wapieni, cały poziom łupków miedzionośnych, górną część białego spągowca

2. Łupki miedzionośne - miąższości od kilkunastu cm do 1 m; ciemne, drobnolaminowane utwory, zawiera węglany, minerały ilaste i dużą zawartość materii organicznej

4. Powstanie:

1. Cała sekwencja jest sekwencją płytkowodną, do mineralizacji doszło po zakończeniu sedymentacji

2. Łupki powstały na głębokości > 200 m.

3. Transgresja cechsztyńska doprowadziła do przerobienia utworów czerwonego spągowca (powstanie białych piaskowców) odbarwienie.

4. Po transgresji doszło do zmiany warunków pH/Eh, co doprowadziło do powstania łupków bitumicznych, które absorbowały Cu²⁺, CO²⁺, Ag, Pb, Au

5. Mineralizacja w łupkach jest rozciągnięta równolegle z warstwowaniem (pojawiają się także mineralizacje skośne przecinające warstwowanie ma to charakter wtórny)

6. Część wód migrujących spowodowała powstanie mineralizacji w piaskowcach i węglanach (w procesie diagenezy)

5. Geneza okruszcowania - złoże poligenetyczne sedymentacyjno-diagenetyczne

14. Minerały złożowe - chalkozyn, bornit, kupryt, piryt miedzionośny

15. Najlepiej okruszcowany jest łupek miedzionośny - ok. 8% zawartości Cu

16. W części wapiennej - 1,7-2%; w piaskowcach - 1,5-1,8%.

17. Wyodrębnia się rudy: piaskowcową, łupkową, węglanową

18. Pochodzenie Cu:

1. Perm - okres silnego wulkanizmu w Sudetach i na ich przedpolu - wulkanizm ten był głównym dostarczycielem jonów Cu do morza cechsztyńskiego

19. Złoże Lubińsko-Głogowskie:

1. Kopalnie Lubin, Polkowice, Rudna (KGHM)

2. Metoda głębinowa - pozyskuje się do 400 tysięcy ton miedzy elektrolitycznej 99,999% Cu

3. Pozyskuje się również: 15 tysięcy ton Pb, 1500 ton Ni, 900 ton Ag,
   400 kg Au

WYKŁAD 8 - 04.01.2011

1. Rudy miedzi trzech rodzajów: węglanowa, piaszczysta, łupkowa.

2. Przeróbka rud miedzi - stosowana metoda polega na flotacji (wyodrębnianiu minerałów rudnych spośród innych tworzących skałę). Proces ten zaczyna się zmieleniem skały na frakcję odpowiadającą tej, którą mają minerały rudne. Następnie tak zmielony materiał o oczekiwanej średnicy zostaje wprowadzony do dużych zbiorników (kadzi) wypełnionych wodą (do wody dodana jest substancja mającą cechę zwilżania powierzchni minerałów rudnych, a nie zwilża powierzchni pozostałych minerałów). Po zwilżeniu wodą minerały rudne łatwo „przyklejają się” do banieczek powietrza (wprowadzane do kadzi od dołu), które przemieszczają się w górę kadzi. Do nich to właśnie przyklejają się minerały rudne i koncentrują się w wierzchniej warstwie roztworu (płynu flotacyjnego), gdzie tworzy się naturalna warstwa silnie wzbogacona w minerały rudne (trochę jak piana), która po osiągnięciu odpowiedniego zagęszczenia zostaje mechanicznie odprowadzona na zewnątrz. W tej górnej warstwie mamy do 70% Cu. Dopiero tak skoncentrowany urobek jest przekazywany do hut miedzi (dwie: Legnica i Głogów), gdzie już poprzez wytapianie oddziela się miedź od innych metali znajdujących się w zagęszczeniu.

Flotacja Hutnictwo Wytapianie Elektrolityczne oczyszczanie (elektroliza)

Powyższe procesy prowadzą do uzyskania 99,999% koncentracji miedzi.

W czasie tego procesu uzyskuje się też inne metale: cynk, ołów, srebro, złoto.

Problemem są pozostałości po procesach flotacji i hutniczym (szlamy poflotacyjne i pokutnicze).

Aby uzyskać z tego urobku 400 tysięcy ton miedzi rocznie, trzeba wydobyć kilka milionów ton urobku wydobytego na powierzchnię. Resztki tego materiału są deponowane w ogromnych zbiornikach (w Żelaznym Moście).

Należy pamiętać, że uzyskiwane odpady też są w pewnym sensie kopaliną: w tym momencie np. brak technologii na ich eksploatację.

3. Zasoby rud miedzi na obszarze LGOM-u.

Na obszarze monokliny przedsudeckiej dokumentowano 14 złóż rud miedzi, a łączne zasoby przemysłowe oceniane są na ok. 800 milionów ton miedzi metalicznej. Zasoby srebra oceniane są na ok. 17 tysięcy ton.

4. Rudy cynku i ołowiu.

Występują one w Tarnowskich Górach oraz Olkuszu, zatem w północno-wschodnim obrzeżeniu zagłębia górnośląskiego. Rudy cynku i ołowiu reprezentowane są przede wszystkim przez tlenki i siarczki cynku i ołowiu (galena, sfaleryt i inne minerały). Tworzą one formę gniazdową w obrębie wapieni i dolomitów tzw. wapienia muszlowego (trias) w obrębie różnych warstw, m.in. tarnowickich. Wśród tych warstw jest wiele, nieregularnie rozrzuconych gniazd. Ze względu na formę złóż nie da rady ich eksploatować w pełni zmechanizowany sposób, tak jak to było z miedzią.

5. Geneza rud cynku i ołowiu.

Stanisław Dżułyński (najwybitniejszy polski sedymentolog, zasłynął badaniem fliszu karpackiego,) - zaproponował genezę rud cynku i ołowiu.

Pierwszy etap - skały wapienne i dolomityczne uległy krasowieniu, przez co pojawiały się w tych skałach miejsca rozpuszczone przez wodę. W tym przypadku woda jest wodą hydrotermalną, pochodzące z dołu. Wody te najpierw doprowadzały do krasowienia.

Drugi etap - mineralizacja form krasowych.

W literaturze angielskiej złoże to nosi nazwę missisipian.

Proces technologicznych jest podobny jak w przypadku miedzi.

Zasoby stanowią 20 złóż, z czego 1,5 milion tak przypada na cynk, a ołowiu 750 tysięcy ton.

6. Poszukiwania cyny na terenie kraju - nieudane.

7. Poszukiwania rud uranonośnych - szczególnie intensywne w latach 50-tych XX wieku. Pozostałościami po tym są liczne i różnego typu sztolnie - w rejonie Kowal. Obecnie sztolnie te wykorzystywane są turystycznie.

KONIEC KOPALIN METALICZNYCH

KOPALINY (SUROWCE) CHEMICZNE

8. Spośród tych, które zaliczamy do kopalin chemicznych, w Polsce reprezentowane są dwie grupy: siarka i sole.

9. Siarka - po II wojnie światowej odkryto i udokumentowano olbrzymie zasoby siarki pierwiastkowej w widłach Wisły i Sanu (Tarnobrzeg, Machów, Grzybów). Jest to tzw. zapadlisko przedkarpackie. W rejonie tym występują duże nagromadzenia gipsów (CaSO₄ x 2H₂O), zatem jest w nich siarka. Okazało się, że w zalegających poziomo seriach gipsowych występują partie będące mocno wysiarkowane - wręcz zamiast gipsu mamy tam skałę nazywaną wapienie siarkowane. W podłożu i nadkładzie tych serii znajdują się utwory nieprzepuszczalne, w którym obecny jest bitumin. Z obecności tego bituminu korzysta pewna grupa bakterii, które wykorzystywały bitumin oraz wydzielały dwutlenek węgla, który reagował z gipsem. Następowała redukcja wg reakcji:

CaSO₄ + 2H₂O S+ CaO + CO₂ CaCO₃

Zatem, bakterie doprowadziły do przeobrażenia gipsu w wapienie osiarkowane. Ważne jest też to, że od góry też były one przykryte utworami nieprzepuszczalnymi, dzięki czemu bakterie (które były bakteriami beztlenowymi) nie miały dostępu do trującego dla nich tlenu.

Prowadzona eksploatacja była wysoce szkodliwa dla środowiska, gdyż dostawała się do atmosfery jako SO4 i łączyła się z wodą, powodując kwaśne deszcze.

Prowadzono na szeroką skalę eksploatację, w okresie szczytowym wydobywana do 5 milionów to rocznie. Eksploatacja była prowadzona metodą wytapiania.

Duże zapotrzebowanie na siarkę było związane z tym, że jest ona niezbędna do produkcji kwasu siarkowego.

W tym momencie eksploatuje się w widłach Wisły i Sanu siarkę metodą Fresha. Do górotworu z siarką prowadzone są otwory, którymi doprowadzona jest przegrzana para wodna, przez co siarka się topi. Jednocześnie dzięki wysokiemu ciśnieniu siarka wypływa wraz z roztworem drugim szybem. Metoda ta ma, niestety, jedną wadę - duże straty eksploatacyjne (odzyskuje się 30% siarki w porównaniu do 80-90% metodą odkrywkową).

Zasoby siarki - w tej chwili pozyskuje się w Polsce 500 do 700 tysięcy ton rocznie - nie więcej.

W tym momencie jest udokumentowanych 17 złóż siarki, zasoby wynoszą ok. 110 milionów ton, a eksploatacja wynosi 500 do 700 tysięcy ton rocznie.

Niegdyś (obecnie też się wydobywa) pozyskiwano anhydryty do uzyskania siarki, było to jednak kiepskie źródło.

10. Sole - możemy wśród nich wymienić te typu NaCl (sole kamienne) oraz sole potasowo-magnezowe, które bywają też chlorkami, ale również chlorkami łączonymi z siarczanami. W Polsce znaczenie mają jedynie sole kamienne.

Zasoby tych soli są praktycznie rzecz biorąc nieograniczone.

Istnieją dwie formacje solonośne w Polsce:

1. formacja cechsztyńska - sole występują w obrębie czterech cyklotemów; sole wydobywa się z wysadów solnych, które tworzą utwory solne.

Sól jest substancją plastyczną - pod wpływem nacisku potrafi się w znacznym stopniu odkształcić, przemieścić ku górze przecinając warstwy skalne położone wyżej.

Najważniejsze wysady solne w Polsce: Kłodawa, Inowrocław, Mogilno (przygotowanie w Mogilnie do składowania gazu ziemnego), Szamotuły.

2. Formacja mioceńska występująca w zapadlisku przedkarpackim - do niej należy Wieliczka (Bochnia).

Zastosowanie soli: produkcja kwasu solnego, cele związane z gospodarką komunalną (sypanie dróg), spożywcze.

W Polsce udokumentowane jest 20 złóż, zasoby sięgają 7 miliardów ton, wydobycie stanowi ok. kilka milionów ton rocznie.

WYKŁAD IX - 11.01.2011

1. Fosforyty - w Polsce są złoża fosforytu, obecnie nie eksploatowane, ponieważ jest możliwość sprowadzania (importowania) tańszych fosforytów z północnej Afryki, z rejonu Morza Śródziemnego. Dlatego też jedyny zakład przetwórczy tej kopaliny znajduje się w Policach - blisko portu szczecińskiego.

2. Baryty - przydatny pod tym kątem, że pochłania promieniowanie rentgenowskie - dlatego też używany jest wszędzie tam, gdzie to promieniowanie jest wykorzystywane. Złoża barytu w Polsce to Stanisławów koło Jawora oraz Pogórzów-Gorce koło Dobrzynia.

Złoża te mają charakter żyłowy i związane są z wulkanizmem permskim, który rozwijał się na pogórzu kaczawskim. W fazie hydrotermalnej tego wulkanizmu tworzyły się skupienia cienkich żyłek, które były eksploatowane pod kątem barytu właśnie.

Wydobywany materiał na powierzchnię za pomocą płuczek.

A TERAZ…….SUROWCE NIEMETALICZNE! TO JEST, CERAMICZNE! :D

3. Do surowców ceramicznych zaliczymy także materiały wiążące.

4. Surowce ceramiczne to te, które powstają przez przeróbkę materiału polegającą na spiekaniu lub topieniu tego materiału (czyli obróbka termiczna, przy czym temperatura zastosowana może być różna). Surowców tych jest w Polsce naprawdę dużo, wśród nich mające szczególne znaczenie piaski szklarskie czy iły kaolinowe. Najprostszym przykładem surowca ceramicznego jest szkło.

5. Do materiałów wiążących należą wapno i cement.

6. Naturalną skałą dla produkcji wapna są wapienie. Wystarczy doprowadzić do dysocjacji węglanu wapnia w T = 570 ^o C na tlenek wapnia i dwutlenek węgla. Ów tlenek wapnia związany z wodą da nam wodorotlenek wapnia, który jest już wapnem gaszonym.

7. Do produkcji cementu najlepiej wykorzystywać jest margle (skała zawierająca dużo węglanu wapnia, krzemionki i An₂O₃. Cement można produkować również z czystych wapieni z dodatkiem materiałów schudzających (np. gliny). W Polsce znajduje się dużo złóż tak margli jak i wapieni (krystalicznych i osadowych). Jednakże dosyć niewłaściwą rzeczą byłoby wykorzystywać wapienie krystaliczne (czyli marmury) do produkcji cementu. Złoża wapieni zlokalizowane są między Krakowem, Opolem, Częstochową i Kielcami. Drugi taki obszar zlokalizowany jest w okolicy Lublina - wychodnie mezozoicznych (głównie trias i jura) wapieni i margli.

Udokumentowanych w Polsce jest około 180 złóż wapieni i margli dla przemysłu materiałów wiążących; łączne zasoby są oceniane na ok. 17,5 miliarda ton. Wykorzystane z tego (rocznie) jest ok. 40 milionów ton.

8. Innymi złożami zaliczanymi do materiałów wiążących są naturalne złoża gipsu i anhydrytu.

Jedyną niedobrą cechą materiałów opartych na wapieniach i marglach jest to, że są rozpuszczalne pod wpływem kwasu węglowego (widoczne to jest w miastach wszędzie tam, gdzie po opadach kwaśnych deszczów nastąpiła destrukcja powierzchni, gdzie te materiały zostały zastosowane).

Przewaga gipsów polega na tym, że w procesie technologicznym (pod wpływem 180 oC) przeobraża się w bassanit - jest to tzw. gips mokry. Jeżeli do tego dodamy wodą, to uzyskamy produkt wyjściowy - gips. Dodatkowo, dzięki dodaniu wody, zwiększa swoją objętość, dzięki czemu dobrze wypełnia wszelkie pustki. Zaprawy gipsowe są stosowniejsze m.in. w konstrukcjach podwodnych, gdzie nie ma dostępu do dwutlenku węgla.

Zasoby gipsu i anhydrytu są ogromne, związane ze skałami solnymi (głównie permskimi). Udokumentowanych jest 15 złóż gipsu i anhydrytu; łącznie zasoby są oceniane na ok. 300 milionów ton, chociaż należy pamiętać, że istnieje możliwość w każdej chwili udokumentowania dużo większej liczby złóż. Wydobycie roczne jest rzędu < 100 tysięcy ton.

9. Inną grupą wyrobów ceramicznych są te, które można stopić i uzyskać szkło.

10. Podstawową grupę szkieł krzemianowych uzyskujemy przez stopienie piasku kwarcowego. Piasek ten zyskuje ogromnie na wartości, jeżeli składa się przede wszystkim z kwarcu. Wymogiem dobrego piasku kwarcowego jest zawartość krzemionki > 99%. W procesie technologicznym pozbawia się tych piasków minerałów ciężkich.

Bardzo dużo krzemionki zawierają piaski czwartorzędowe - m.in. w rejonie Sierakowa, Pniew.

Rozpoznanych jest ok. 40 złóż o łącznych zasobach ok. 600 milionów ton. Wydobycie roczne jest w granicach 1,5 miliona ton. Złoża te lokalizują się w województwie dolnośląskim (obok Bolesławca), lubuskim, łódzkim i w wielkopolskim.

11. Kolejną grupę materiałów ceramicznych stanowią te, w których dominującą rolę stanowią minerały ilaste.

W odróżnieniu od produkcji materiałów wiążących, od materiałów topionych, materiały ceramiczne produkowane z surowców zasobnych w minerały ilaste polegają na spiekaniu. To nie jest rodzaj przeobrażeń mineralogicznych, ale rodzaj spiekania. Na podstawie tego możemy wyróżnić ceramikę szlachetną i nieszlachetną.

Do ceramiki szlachetnej możemy zaliczyć porcelanę, porcelit (ceramikę półszlachetną).

Do nieszlachetnej możemy wyróżnić tzw. ceramikę czerwoną, stosowaną w budownictwie.

Wśród tych skał, które chcielibyśmy wykorzystywać do produkcji ceramiki szlachetnej, powinny być te, które zawierają: minerały ilaste (wśród nich powinien być kaolinit), skalenie (są w tym przypadku bardzo ważne) oraz kwarc. W czasie procesu spiekania minerały ilaste (kaolinit) przekształca się w inny minerał, który ma podobny skład chemiczny, ale odznacza się innym sposobem ułożenia pakietów tetra- i oktoedrycznych (mullit). Skaleń z kolei przechodzi do szkliwa. Kwarc natomiast ulega tylko częściowemu nadtopieniu.

Proporcje, w jakich powinny być masy wyjściowe do uzyskania różnych wyrobów ceramicznych.

W Polsce są liczne zasoby glin ogniotrwałych (czyli materiałów służących do produkcji ceramiki). Jest udokumentowanych ok. 20 złóż, przy czym ich rozkład jest asymetryczny - dominują tam, gdzie jest ich występowanie związane z wietrzeniem starszych, często paleozoicznych, masywów granitowych. Zatem, są to rejony masywu karkonosko-izerskiego, przedpola sudeckiego.

Natomiast surowców dla ceramiki budowlanej jest w Polsce udokumentowanych złóż ok. 1100; łączne ich zasoby sięgają ok. 600 milionów ton. Najwięcej ich jest w województwie dolnośląskim, lubelskim, łódzkim (ok. 100). Surowce dla ceramiki budowlanej związane są głównie z utworami trzeciorzędowymi i czwartorzędowymi.

WYKŁAD X - 18.01.2011

1. Surowce skalne. Dzielimy je na dwie grupy, na surowce:

1. Lite - skały, tak magmowe i metamorficzne (krystaliczne), skały osadowe

2. Luźne - stanowią naturalne nagromadzenia okruchów skalnych tworzących surowce drobno-, średnio- i grubookruchowe.

2. Surowce lite można zamieniać na surowce luźne poprzez kruszenie.

3. Surowce te są używane głównie do budownictwa itp.

4. Do surowców litych stosuje się pewną charakterystykę:

1. Odporność na ścieranie

2. Szczelinowatość

3. Odporność na zamróz

4. Odporność na działanie czynników atmosferycznych (w tym na środowisko kwaśne lub zasadowe) - środowisko kwaśne jest bardzo agresywne w stosunku do skał węglanowych czy piaskowców o spoiwie węglanowym.

5. Odporność na ściskanie

Cechy te ujęte są w Polskich Normach Budowlanych, które charakteryzują surowce pod kątem ich wykorzystania.

5. W bilansie zasobów mamy wyszczególnione dwie grupy:

1. Kamieni budowlanych i drogowych (przede wszystkim skały lite)

2. Kruszywa naturalne (utwory luźne)

6. Utworów litych w Polsce udokumentowanych jest ok. 500 złóż, zasoby ogólne są ustalone na ok. 8 miliardów ton, a wydobycie jest rzędu 150-200 milionów ton na rok. Wśród nich:

1. Skały magmowe - zasoby rzędu 3,6 miliona ton. Najistotniejsze znaczenie mają:

1. Bazalty

2. Granity

3. Wszystkie skały z grupy granitoidów

2. Skały osadowe - łączna ilość dochodzi do 4 miliardów ton. Najważniejszymi są:

1. Piaskowce

2. Wapienie

3. Skały metamorficzne - pozostałość. Najważniejsze są:

1. Gnejsy

2. Marmury

7. Wiodące znaczenie w wydobyciu złóż surowców litych ma województwo dolnośląskie - skały metamorficzne, osadowe; jest tutaj ok. 200 złóż udokumentowanych. Kolejne miejsce zajmuje województwo małopolskie - zarejestrowanych jest ok. 80 złóż. Na trzecim miejscu jest województwo podkarpackie - głównie piaskowce. Czwarte jest, bardzo ważne, województwo świętokrzyskie.

8. Do kruszyw naturalnych zaliczamy przede wszystkim piaski, żwiry i tzw. pospółki. W tej grupie jest udokumentowanych ok. 4000 złóż na obszarze Polski, a łączne zasoby są ocenione na ok. 14 miliardów ton. Wśród tych zasobów wliczone są również te, których złoża udokumentowane są na Bałtyku (np. ławica słupska).

9. Duża ilość złóż znajduje się na Dolnym Śląsku - ok. 250. Więcej znajduje się
   w województwie lubelskim - prawie 400 złóż. Dalej, w województwie łódzkim jest ok. 300 złóż, w mazowieckim - ok. 400 złóż, warmińsko-mazurskie - 230 złóż, wielkopolskie - 450 złóż, zachodniopomorskie - ok. 200 złóż.

10. Pewnym problemem tych złóż jest ich mała zasobność.

11. Wśród utworów luźnych szczególne znaczenie mają piaski kwarcowe (w przemyśle ceramicznym): również jako materiał odlewniczy w hutach (piaski formerskie). Szczególnym typem kopalin są łupki o drobnej foliacji stosowane jako nośniki do nawozów sztucznych.

---