Durchbohre die Erde! Wie nutzen Geologen ihre „weisen Augen“, um Mineralien zu finden?

Am 21. Juni 2024 hielt Gao Jianwei, leitender Ingenieur des Natural Resources Physical Geological Data Center des China Geological Survey, auf der Themensitzung „Es ist Zeit, dem Land mit Wissenschaft zu dienen“ des Science Popularization China Starry Sky Forum eine Rede mit dem Titel „Bedeutet Geologie studieren, in den Bergen leben?“ 》.

Das Folgende ist ein Auszug aus der Rede von Gao Jianwei:

Die Geologie hat zwei Hauptaufgaben. Das erste Ziel besteht darin, die Bedürfnisse des menschlichen Überlebens und der menschlichen Entwicklung zu erfüllen, und das zweite Ziel besteht darin, das Unbekannte der Menschheit zu erforschen.

Lassen Sie uns zunächst über die zufriedenstellende menschliche Entwicklung sprechen. Es gibt mehrere Dinge, die getan werden müssen:
Das erste und wichtigste ist, den Menschen bei der Suche nach Bodenschätzen zu helfen.

Die zweite Aufgabe besteht darin, den Städtebau zu lenken . Denn vor dem Bau einer Stadt müssen wir stadtgeologische Untersuchungen durchführen, einschließlich der Untersuchung der Fundamentstabilität, der Hydrogeologie, des Untergrunds usw.

Der dritte Aspekt ist die Widerstandsfähigkeit gegen Naturkatastrophen . Da wir Menschen mit zahlreichen Naturkatastrophen wie Erdbeben, Vulkanausbrüchen, Erdrutschen, Schlammlawinen usw. konfrontiert werden, müssen wir die Entstehungsmuster dieser geologischen Katastrophen untersuchen und allen Menschen Anleitungen geben, wie sie diese Naturkatastrophen vermeiden oder ihnen Widerstand leisten können.

Der vierte Aspekt ist die Untersuchung der geologischen Umwelt, die die menschliche Gesundheit schützen kann . Die geologische Umgebung ist in zwei Aspekte unterteilt. Zum einen geht es um die Kontrolle der Umweltverschmutzung in der geologischen Umwelt, zum anderen um die Frage der geologischen Gesundheit. An manchen Orten treten lokale Krankheiten auf, die oft mit der Häufigkeit oder Knappheit bestimmter Elemente im örtlichen Gestein oder Boden zusammenhängen. Die Keshan-Krankheit wird beispielsweise durch den sehr geringen Selengehalt des örtlichen Bodens verursacht.

Wie nutzt man Mineralisierungsgesetze, um Mineralien zu finden?

Die traditionelle Geologie hat mehrere Forschungsgebiete. Die erste besteht darin, die materielle Zusammensetzung unserer Erde zu untersuchen, hauptsächlich Gesteine.

Aus geologischer Sicht können Steine ​​in drei Hauptkategorien unterteilt werden: Mineralien, Gesteine ​​und Erze.

Möglicherweise haben Sie Mineralien gesehen. Beispielsweise kann gewöhnlicher Quarz zu schwarzem Kristall, Amethyst oder sogar noch schöneren Edelsteinen werden, wenn er Farbe hat. Zu den Gesteinen zählen hauptsächlich Granit, Kalkstein, Dolomit, Konglomerat, Sandstein usw. Darunter gibt es eine besondere Art von Gestein, das als Minengestein bezeichnet wird. Dabei werden einige nützliche Elemente bis zu einem gewissen Grad angereichert und zu Erz. Durch die weitere Anreicherung des Erzes entsteht eine Minerallagerstätte. Sobald das Mineralvorkommen erschlossen ist, können die Menschen diese nützlichen Elemente nutzen.

Unter den verschiedenen Zweigen der Geologie befassen sich Kristallographie und Mineralogie hauptsächlich mit Mineralien, Petrologie hauptsächlich mit Gesteinen und Erzlagerstätten sowie Mineralexploration hauptsächlich mit Mineralvorkommen. Dabei sind diese Disziplinen nicht voneinander getrennt, sondern untrennbar miteinander verbunden.

Dieses Foto zeigt beispielsweise Bohrungen vor Ort in einer Goldmine in den nördlichen Gewässern von Jiaodong. Es sieht spektakulär aus. Dies ist eine Goldmine aus verändertem Gestein.

Tief in der Erde gibt es viele goldhaltige Flüssigkeiten. Während ihrer Wanderung in flachere Teile bilden diese goldhaltigen Flüssigkeiten bei sinkender Temperatur nach und nach Pyrite, goldhaltige Mineralien. In diesen Pyriten ist Gold verborgen. Wenn Pyrit konzentriert genug ist, wird es zu einer Goldmine.

Durch unsere Recherchen sind wir auf ein interessantes Phänomen gestoßen: Diese Pyrite enthalten neben den Hauptelementen Eisen und Schwefel auch eine große Menge an Spurenelementen. Wenn die Temperatur sinkt, enthalten der Kopf und die flachen Teile der Erzlagerstätte Spurenelemente mit niedriger Temperatur wie Arsen und Antimon, während Spurenelemente mit hoher Temperatur wie Kobalt und Nickel vollständig entwickelt sind, wenn das Ende des Erzkörpers heiß ist.

Daher haben wir dieses Mineralisierungsgesetz genutzt, um eine umfassende Untersuchung der Goldminen in den nördlichen Gewässern der Insel Sanshan durchzuführen. Die Ergebnisse zeigten, dass 70 bis 80 Prozent der Spurenelemente in den Pyritproben, die aus diesen Erzkörpern in über 1.000 Metern Tiefe entnommen wurden, Niedertemperatur-Spurenelemente waren. Dies gibt uns ausreichend Grund zu der Annahme, dass in mehr als 1.000 Metern Tiefe viel Raum für die Mineralexploration vorhanden sein sollte. Darüber hinaus gibt es den örtlichen Bergbauunternehmen großes Vertrauen. Denn dies ist die Aufgabe von uns Geologen, nämlich die Mineralexploration zu leiten, und es ist eine sehr bedeutsame Aufgabe.

Wie kann man mithilfe der Geophysik Mineralien finden?

Das zweite Forschungsgebiet der traditionellen Geologie ist die Erforschung des inneren Aufbaus und der Struktur der Erde.

Um die Struktur der Erde zu verstehen, entstand eine Disziplin namens Geophysik. Um die Strukturen der Gesteinsentwicklung zu verstehen, wurde später die Strukturgeologie geschaffen.

Einfach ausgedrückt ist Geophysik die Verwendung geophysikalischer Methoden zur Erforschung der inneren Struktur der Erde, einschließlich verschiedener Anomalien. Zu den wichtigsten Methoden zählen Schwerkraft, Magnetismus, Elektrizität, Erdbeben und so weiter.

Beispielsweise können Geologen Erdbeben nutzen, um die Struktur der Erde zu untersuchen. Durch Messung der seismischen Wellengeschwindigkeiten einiger großer Erdbeben auf der Erde unterteilen Geologen die Erde in drei Schichten: Kruste, Mantel und Kern.

Später schlugen Geologen vor, dass das Erdinnere nicht völlig starr und nicht nur aus Gestein besteht, sondern dass es im oberen Erdmantel eine Schicht Asthenosphäre gibt, die ein wenig der Knödelsuppe ähnelt, die wir essen. Es handelt sich um eine Asthenosphäre, die zwar fließen kann, aber nicht vollständig flüssig ist.

Gleichzeitig kann die Geophysik auch zur Suche nach Mineralien eingesetzt werden. Um ein einfaches Beispiel zu nennen: Befindet sich mehrere hundert Meter unter der Erde eine Eisenmine, könnte das darin enthaltene Mineral Magnetit sein. Da Magnetit einen starken Magnetismus besitzt, können Geophysiker mithilfe von Magnetometern magnetische Anomalien tief unter der Erde erkennen. Durch die Entdeckung dieser Anomalie können sie dann schlussfolgern, dass sich unter der Erde möglicherweise eine große Eisenmine befindet.

Wie kann man Strukturgeologie zur Suche nach Mineralien nutzen?

Auf der Erde gibt es verschiedene tektonische Deformationen wie Verwerfungen, Falten, Spaltungen usw. Welche Kombinationen gibt es? Was sind die Bedingungen für ihre Entstehung? Dies alles sind Fragen, die die Strukturgeologie klären muss.

Darüber hinaus ist die Untersuchung der Erdstruktur auch für die Mineralexploration von großer Bedeutung. Warum? Denn viele große und sehr große Mineralvorkommen werden durch Strukturen kontrolliert. Lassen Sie mich Ihnen ein weiteres Beispiel geben: unsere Goldminenuntersuchung in der Region Jiaodong.

Dieses Bild zeigt die Linglong-Goldmine in Zhaoyuan, Shandong, eine Goldmine mit einer sehr langen Geschichte. Hier gibt es große Mengen Granit, in dem sich zahlreiche Risse und Verwerfungen gebildet haben. In den Rissen sind viele goldhaltige Quarzadern eingesunken und in den Quarzadern bildet sich Pyrit, der große Mengen Gold enthält.

Durch die Untersuchung der Struktur entdeckten wir ein weiteres sehr interessantes Phänomen: Vor der Bildung des Erzkörpers waren diese Risse einer Druckspannung ausgesetzt, da die Struktur einer Kraft ausgesetzt sein muss. Als Druckspannungen auftraten, bildete sich eine Verwerfung, die fest verschlossen war, so dass zu diesem Zeitpunkt keine Mineralisierung stattfand. während der Mineralisierungsperiode wurde es einer Dehnungskraft ausgesetzt, die Verwerfung öffnete sich und es bildeten sich Risse im Untergrund. Anschließend drangen heiße, goldhaltige Flüssigkeiten aus der Tiefe in diese Risse ein. Wenn diese heißen Flüssigkeiten plötzlich in die Risse eindringen, verringert sich der Druck und die Dekompression bringt sie zum Kochen. Nach dem Kochen werden sie zu Erzkörpern angereichert.

Daher kann uns eine sorgfältige Untersuchung der Struktur auch dabei helfen, ein tieferes und umfassenderes Verständnis der Mineralvorkommen zu erlangen.

Planung und Produktion

Autor: Gao Jianwei, leitender Ingenieur des Zentrums für physikalisch-geologische Daten natürlicher Ressourcen des China Geological Survey

Herausgeber: Yang Yang

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin