Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỊA CHẤT CƠ SỞ
CHƯƠNG 17 TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN & TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG Tài nguyên thiên nhiên Nguồn gốc các tụ khoáng Tích tụ khoáng sản và kiến tạo mảng Tài nguyên lượng Năng lượng MT Năng lượng hạt nhân Nhiên liệu hóa thạch Hầu hết vật liệu Trái đất được sử dụng Kim loại để chế tạo máy Cát cuội xây dựng Đá vôi và thạch cao cho bê tông Sét làm gốm sứ Vàng, bạc, đồng và nhôm làm dây dẫn điện Kim cương và đá quý làm đồ trang sức Tích tụ khoáng sản – tụ khoáng là một thể đá giàu một hay nhiều vật liệu hữu ích cho người – bất kỳ loại vật chất nào từ Trái đất Một số KS được tìm thấy dưới đất; không phải qua chế biến hay chế biến rất ít (muối, đá quý, cát, cuội) Nhiều loại phải chế biến trước sử dụng: Sắt là thành phần bản của nhiều KV, qui trình trích xuất sắt khác cho các KV khác Ít tốn kém nhất là các KV oxid Hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4), hay limonit [Fe(OH)] Nhôm là nguyên tố phong phú thứ ba Vỏ Trái đất, các KV tạo đá feldspars (NaAlSi3O8, KalSi3O8, & CaAl2Si2O8, chi phí trích xuất nhôm cao) → các tích tụ chứa KV gibbsite [Al(OH)3] thường được tìm kiếm → chế biến nhôm cao vì nhôm ở dạng hydroxid chứ không phải oxy hay silic Chi phí chiết xuất cao, giá công nhân và giá lượng thay đổi từ nước này sang nước khác và theo thời gian Hàm lượng càng cao, giá trị kinh tế càng lớn Quặng là tích tụ khoáng vật từ đó có thể trích xuất một hay nhiều hợp chất có giá trị kinh tế Một tích tụ quặng bao gồm các KV quặng chứa hợp chất có giá trị Lợi nhuận quyết định cấp hay hàm lượng của hợp chất tích tụ Các hợp chất khác yêu cầu hàm lượng công nghiệp khác Hàm lượng thay đổi tùy theo điều kiện kinh tế nhu cầu và chi phí trích xuất Td: Hàm lượng Cu mỏ đồng thay đổi theo lịch sử Từ 1880- 1960 cấp quặng cho thấy giảm dần khoảng từ 3% đến 1%, chủ yếu hiệu quả khai thác tăng Từ 1960 – 1980 cấp tăng 1% giá lượng tăng và nhân công rẻ Vàng thay đổi giá hàng ngày Khi giá vàng cao, các mỏ ngưng khai thác sẽ được khai thác lại Khi giá vàng hạ, đóng cửa mỏ vàng Ở Mỹ giá nhân công cao nên chỉ khai thác một số ít mỏ vàng Nhưng ở các nước phát triển giá công nhân rẻ nên các mỏ vàng có hàm lượng thấp so với Mỹ vẫn được khai thác có lãi Hàm lượng đạt giá trị công nghiệp sẽ khác đối với các KS khác Hàm lượng đạt giá trị kinh tế được phân chia dựa vào hàm lượng trung bình của khoáng sản đó vỏ Trái đất → xác định hệ số tập trung Vd: Al, có hàm lượng trung bình vỏ TĐ là 8%, có hệ số tập trung 3- (mỏ chỉ có giá trị kinh tế hàm lượng Al đạt từ 3- lần so với hàm lượng trung bình VTĐ) nghĩa hàm lượng Al khoảng 24-32% khai thác có lãi Substance Average Crustal Abundance, % Concentration Factor Al (Aluminum) 8.0 3-4 Fe (Iron) 5.8 6-7 Ti (Titanium) 0.86 Cr (Chromium) 0.0096 4,000 - 5,000 Zn (Zinc) 0.0082 300 Cu (Copper) 0.0058 100 - 200 Ag (Silver) 0.000008 1000 Pt (Platinum) 0.0000005 600 Au (Gold) 0.0000002 4,000 - 5,000 U (Uranium) 0.00016 25 - 100 500 - 1000 Nguồn gốc các tụ khoáng Tụ khoáng nội sinh Tụ khoáng nhiệt dịch Tập trung dung dịch giàu nước nóng vào qua các khe nứt và lỗ hỗng đá Tích tụ nhiệt dịch hình thành nước dưới đất tuần hoàn xuống sâu và nóng lên đến thể đá núi lửa nóng dưới sâu hay địa nhiệt dưới sâu Nước nóng có thể hòa tan các vật chất có giá trị kinh tế của các thể đá lớn Do nước nóng di chuyển vào nơi nguội của vỏ T Đ, các vật chất hòa tan ngưng tụ Nếu nguội lạnh nhanh chóng ở các khe nứt mở hay gặp nước nguội bề mặt, ngưng tụ và hàm lượng cao hàm lượng của đá bị hòa tan Các tụ khoáng quặng sulfur ở trung tâm tách giãn đại dương Dung dịch nóng bên lò magma ở SNGĐD có thể lấy Sulfur, Cu, Zn từ các đá đường Khi dung dịch trở lại đáy biển, chúng tiếp xúc với NDĐ nguội và đột ngột hình thành sphalerite (ZnS), chalcopyrite (CuFeS2) Tụ khoáng dạng mạch quanh các khối xâm nhập Nước nóng tuần hoàn quanh các khối xâm nhập thải kim loại và silic từ đá vây quanh và khối xâm nhập Khi dung dịch này tiêm nhập vào các khe nứt mở nguội nhanh chóng và hình thành thạch anh và các khoáng vật sulfur hoặc vàng, bạc Tụ khoáng trầm tích hồ hoặc trầm tích biển: Khi NDĐ nóng chứa các kim loại quý theo dòng chảy vào các trầm tích bở rời đáy hồ hay biển, chúng kết tủa thành các KV quặng lỗ hổng giữa các hạt vụn, có hàm lượng cao galena (PbS), sphalerite và chalcopyrite Vì chúng nằm trầm tích nên gọi là tích tụ khoáng sản trầm tích 10 Năng lượng Mặt trời Năng lượng lấy trực tiếp từ MT Năng lượng MT dùng để làm nóng nước và sưởi ấm- có thể được dùng để sản xuất điện bằng các tế bào quang điện Năng lượng gió: Năng lượng MT đớt nóng khơng khí tạo dòng đối lưu hình thành gió Năng lượng nước: MT làm bay các đại dương Dòng đối lưu của không khí làm nước từ nơi cao xuống thấp để sản xuất điện Năng lượng lấy gián tiếp từ MT Năng lượng sinh khối: l/q đến việc đốt cháy gỗ và các vật chất hữu khác hình thành từ quá trình quang hợp- quá trình hóa học lấy lượng từ MT và lưu trữ lượng vật liệu cho đến bị đốt cháy Nhiên liệu hóa thạch: Năng lượng sinh khối bị chôn vùi lòng đất, người trích xuất và đốt cháy tạo lượng (Dầu, khí, đá phiến chứa dầu, cát chứa dầu, than đá) 17 Năng lượng hạt nhân Năng lượng địa nhiệt: sự phân hủy phóng xạ sinh nhiệt, làm nhiệt độ gia tăng xuống sâu và làm nóng chảy đá manti thành magma Magma mang nhiệt lên VTĐ Sự tuần hoàn nước dưới đất phạm vi của khối xâm nhập mang nhiệt trở lại bề mặt Nếu nguồn nhiệt được giữ lại có thể dùng đ ể sưởi ấm hay được bẫy lại ở dưới sâu trở thành nước chạy máy phát điện 18 Năng lượng hạt nhân trực tiếp: Nhiệt từ sự phân hủy đồng vị Uranium được sử dụng để tạo nước Sự giãn nở của nước được dùng để chạy máy sản xuất điện Trước được xem là rẻ, sạch và an toàn Nhưng hiện chất thải phóng xạ - nỗi lo không an toàn cho người Các nguồn lượng cần kiến thức các nhà địa chất, khoa học (Năng lượng gió, lượng nước, nhiên liệu hóa thạch, lượng địa nhiệt, lượng hạt nhân trực tiếp) 19 Nhiên liệu hóa thạch Có nguồn gốc từ lượng sinh khối - quá trình quang hợp - là phản ứng kết hợp của nước và CO2 từ TĐ và khí quyển dưới ánh sáng để hình thành các phân tử hữu → thực vật và oxy Quang hợp là q trình bản của sự sớng Để hình thành nhiên liệu hóa thạch, vật chất hữu phải được chôn vùi nhanh chóng không có sự oxy hóa các phản ứng h/h xảy để chuyển các phân tử hữu thành hydro carbon Dầu khí gồm các hydro carbon khác nhau, quan trọng nhất là paraffin CnH2n+2 20 n Formula Compound CH4 methane C2H6 ethane C3H8 propane C4H10 butane C5H12 pentane C6H14 hexane C7H16 heptane C8H18 octane C9H20 nonane >9 various various Use Natural Gas Gasoline Lubricating Oils, Plastics 21 Sự hình thành dầu khí Vật chất hữu (phiêu sinh, vi khuẩn) trầm tích cùng với sét ở đại dương → dầu khí → thường là phiến sét Hầu hết dầu khí tích tụ các đá thấm cát kết, đá vôi hay đá có độ nứt nẻ cao → dầu sẽ dịch chuyển (như nước dưới đất) vào các đá có tính thấm tốt Phải dồi dào vật chất hữu → bị chôn vùi nhanh chóng → các phản ứng h/h xảy chậm để biến đổi chất hữu thành các hydro carbon → trầm tích bị nén ép làm dầu di chuyển đến các tầng thấm tốt Dầu phải di chuyển vào bẫy dầu (đá không thấm) để dầu không rò rỉ lên mặt đất Các quá trình phải xảy giới hạn nhiệt đợ và áp śt thích hợp, nếu áp suất và nhiệt độ cao (biến chất hay hoạt động magma), dầu sẽ bị phá hủy thành các chất vô 22 dụng chứa H và C Bẫy dầu Vì dầu khí có tỉ trọng nhẹ nên sẽ di chuyển lên gần mặt đất và tích tụ các bồn chứa có cấu trúc địa chất có thể giữ dầu – các đá không thấm nằm các đá thấm Bẫy dầu được chia làm loại tùy theo cấu trúc địa chất: Bẫy kiến trúc và bẫy địa tầng Khí tự nhiên sẽ nằm dầu, dầu nước các lỗ hỗng của đá sự khác biệt về tỉ trọng 23 • Bẫy kiến trúc Nếp lồi – Nếu đá thấm cát kết hay đá vôi xen kẽ với đá không thấm phiến sét hay đá bùn, và các đá bị uốn nếp thành nếp lồi, dầu di trú lên vào các đá thấm của bồn chứa – bản lề của nếp lồi 24 Đứt gãy: Nếu đứt gãy qua đá thấm và không thấm, đá không thấm sẽ nằm và bẫy dầu lại Đứt gãy thuận và nghịch đều có thể hình thành loại bẫy này 25 Vòm muối- Trong kỷ Jura, vịnh Mexico là một bồn Do tốc độ bốc lớn → hình thành các lớp muối ở đáy bồn phủ lên trầm tích vụn Nhưng muối có tỉ trọng nhẹ các trầm tích vụn và dẻo → muối di chuyển lên tạo thành vòm muối Sự xâm nhập của các vòm muối sẽ làm biến dạng các tầng trầm tích ở rìa, uốn nếp tạo bẫy dầu Do vòm muối nằm gần mặt đất, các trầm tích nằm vòm muối thường có dạng vòm, tạo chỗ cho muối gần mặt đất và có thể bẫy dầu 26 • Bẫy địa tầng Bất chỉnh hợp góc có thể là bẫy dầu nếu các lớp nằm bất chỉnh hợp là các đá không thấm và đá thấm xen kẽ địa tầng đơn nghiêng dưới bề mặt bất chỉnh hợp Khó xác định bẫy loại này vì bề mặt bất chỉnh hợp thường không lộ 27 Thấu kính- các lớp cát kết ở dạng thấu kính Nếu các đá quanh thấu kính là đá không thấm và bị biến dạng tạo đơn nghiêng, dầu khí có thể di trú vào thân cát và bị giữ lại đá không thấm Khó xác định mặt đất 28 Sự phân bố dầu khí Đa số dầu khí được hình thành có tuổi Tân sinh, ít là Trung sinh và Cổ sinh 29 Đá phiến chứa dầu và tar sand: Đá phiến chứa dầu là phiến sét chứa nhiều vật chất hữu chưa bị phân hủy hoàn toàn để hình thành dầu khí → dầu chỉ được trích xuất ở nhiệt độ cao → không hiệu quả kinh tế hiện nay, có thể là nguồn dự trữ tương lai dầu khí trở nên cạn kiệt Tar Sands là cát kết chứa dầu có độ nhớt cao cát lỗ hổng Trích xuất dầu khó vì cần nhiệt độ cao → không hiệu kinh tế 30 Than Có thể là đá trầm tích hoặc biến chất ở đầm lầy Thực vật dồi dào → chết → than bùn → bị chôn vùi nén ép mất nước và thải khí methan → than nâu (lignite) → áp suất và nhiệt độ → than hữu → tiếp tục bị biến chất → than đá Nếu nhiệt độ và áp suất quá cao → tất cả C biến thành than chì → than chì chỉ cháy ở nhiệt độ cao → không hữu ích Than anthracite cung cấp nhiều nhiệt đốt 31 ... Tài nguyên lượng Năng lượng TĐ đến từ ng̀n: • Năng lượng Mặt trời: dưới dạng bức xạ điện từ • Năng lượng hạt nhân: TĐ từ các đồng vị phóng xạ 16 Năng lượng Mặt trời Năng. .. trực tiếp từ MT Năng lượng MT dùng để làm nóng nước và sưởi ấm- có thể được dùng để sản xuất điện bằng các tế bào quang điện Năng lượng gió: Năng lượng MT đớt nóng... thành gió Năng lượng nước: MT làm bay các đại dương Dòng đối lưu của không khí làm nước từ nơi cao xuống thấp để sản xuất điện Năng lượng lấy gián tiếp từ MT Năng lượng