Khoáng sản là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Khoáng sản là các chất rắn tự nhiên có cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học xác định, hình thành qua các quá trình địa chất trong vỏ Trái Đất. Chúng được phân loại theo thành phần và công dụng, đóng vai trò thiết yếu trong xây dựng, luyện kim, năng lượng và công nghệ cao.

Định nghĩa khoáng sản

Khoáng sản là các chất rắn, tự nhiên, có cấu trúc tinh thể xác định và thành phần hóa học ổn định, được hình thành qua các quá trình địa chất diễn ra trong lòng đất. Chúng không bao gồm các chất hữu cơ, vật liệu tổng hợp hay các hợp chất nhân tạo.

Ví dụ điển hình về khoáng sản gồm: thạch anh (SiO₂), canxit (CaCO₃), magnetit (Fe₃O₄), pyrit (FeS₂). Mỗi loại khoáng sản có đặc điểm riêng biệt về hình thái, màu sắc, ánh kim, độ cứng và phản ứng hóa học. Các yếu tố này được sử dụng để nhận dạng trong khảo sát địa chất và phân tích khoáng vật học.

Khoáng sản đóng vai trò nền tảng cho sự phát triển kinh tế – kỹ thuật của nhân loại, cung cấp nguyên liệu cho xây dựng, luyện kim, năng lượng, điện tử và công nghệ cao. Việc xác định và phân loại khoáng sản là bước đầu tiên để đánh giá tiềm năng tài nguyên thiên nhiên của một vùng lãnh thổ.

Phân loại khoáng sản

Các khoáng sản được phân chia theo nhiều tiêu chí, nhưng phổ biến nhất là phân loại theo thành phần hóa học và công dụng kinh tế. Dưới góc độ hóa học, có thể chia thành nhóm oxit, sunfua, cacbonat, silicat, halogen, v.v. Tuy nhiên, để phục vụ thực tiễn, khoáng sản thường được chia thành ba nhóm lớn:

  • Khoáng sản kim loại: Gồm các khoáng vật chứa nguyên tố kim loại như sắt (magnetit, hematit), đồng (chalcopyrit), nhôm (bauxite), vàng (native gold)
  • Khoáng sản phi kim: Bao gồm đá vôi, thạch cao, muối mỏ, cao lanh, phosphorit; dùng chủ yếu trong xây dựng, hóa chất và gốm sứ
  • Khoáng sản năng lượng: Gồm than đá, dầu mỏ, khí đốt tự nhiên và urani, là nguồn cung năng lượng chủ yếu toàn cầu

Dưới đây là bảng phân loại ứng dụng khoáng sản theo nhóm chức năng:

Nhóm khoáng sản Ví dụ Ứng dụng chính
Kim loại Hematit, Chalcopyrit Luyện kim, máy móc
Phi kim Thạch cao, CaCO₃ Xây dựng, phân bón
Năng lượng Than đá, khí thiên nhiên Phát điện, hóa dầu

Quá trình hình thành khoáng sản

Khoáng sản hình thành từ sự kết tinh của các nguyên tố và hợp chất trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và môi trường địa chất nhất định. Có nhiều cơ chế hình thành khoáng sản, phản ánh các giai đoạn tiến hóa địa chất của Trái Đất.

Các quá trình chính bao gồm:

  1. Kết tinh từ magma: Khi magma nguội dần, các khoáng vật kết tinh theo thứ tự nhất định, từ olivin, pyroxen đến felspat và thạch anh
  2. Biến chất: Sự thay đổi nhiệt độ – áp suất khiến khoáng vật cũ biến đổi thành khoáng vật mới, ví dụ: đá vôi → marble, aluminosilicat → garnet
  3. Phong hóa và lắng đọng trầm tích: Quá trình phá hủy đá gốc tạo điều kiện tích tụ quặng thứ sinh như bauxite, laterit, vàng sa khoáng

Các yếu tố vật lý – hóa học tại thời điểm hình thành quyết định thành phần, kích thước hạt, sự có mặt của tạp chất và chất lượng của khoáng sản. Sự hiểu biết về cơ chế này hỗ trợ công tác thăm dò và đánh giá trữ lượng tài nguyên mỏ.

Các tính chất vật lý – hóa học của khoáng sản

Mỗi khoáng sản có bộ đặc điểm nhận diện riêng biệt giúp các nhà địa chất và khoáng vật học phân tích và định danh. Những tính chất đó gồm độ cứng, màu, ánh kim, tỷ trọng, độ cát khai, dạng tinh thể, độ từ và phản ứng với axit.

Một số khoáng vật có tính chất đặc trưng nổi bật:

  • Thạch anh: không vết vạch, không phản ứng với HCl, độ cứng cao
  • Canxit: sủi bọt khi tiếp xúc với axit loãng, ánh thủy tinh, cát khai hoàn toàn
  • Pyrit: ánh kim loại mạnh, màu vết vạch đen xám, dễ nhầm với vàng

Dưới đây là bảng so sánh nhanh ba khoáng vật phổ biến:

Khoáng vật Độ cứng (Mohs) Phản ứng với HCl Màu vết vạch
Thạch anh 7 Không Không màu
Canxit 3 Mạnh Trắng
Pyrit 6–6.5 Không Đen xám

Phân bố khoáng sản trên thế giới

Khoáng sản không phân bố đồng đều trên Trái Đất mà tập trung tại các khu vực có điều kiện địa chất đặc thù. Sự hình thành mỏ khoáng sản phụ thuộc vào các quá trình kiến tạo, núi lửa, biến chất hoặc trầm tích diễn ra trong hàng triệu năm.

Các vùng có hoạt động magma mạnh thường giàu kim loại như đồng, vàng, molypden (ví dụ: vành đai lửa Thái Bình Dương). Vùng cổ địa chất (craton) chứa nhiều mỏ sắt, niken, kim cương. Khu vực trầm tích cổ là nơi tích tụ khoáng sản năng lượng như than đá và dầu khí.

Một số vùng phân bố khoáng sản tiêu biểu:

  • Chile và Peru: mỏ đồng porphyry quy mô lớn
  • Australia: mỏ sắt ở Pilbara, bauxite và vàng ở Kalgoorlie
  • CHDC Congo: cobalt và đồng trong các tầng trầm tích
  • Trung Quốc: đất hiếm tại khu vực Bayan Obo

Khai thác và chế biến khoáng sản

Việc khai thác khoáng sản phụ thuộc vào vị trí, đặc điểm địa chất, loại khoáng và giá trị kinh tế. Có ba phương pháp chính:

  1. Mỏ lộ thiên (open-pit): Áp dụng cho mỏ nông, dễ bóc phủ, như khai thác than, bauxite
  2. Mỏ hầm lò (underground mining): Dùng cho mỏ sâu, giá trị cao như vàng, chì, kẽm
  3. Khai thác hòa tách tại chỗ (in-situ leaching): Áp dụng với urani, đồng, dễ kiểm soát môi trường

Sau khai thác, khoáng sản phải trải qua các giai đoạn tuyển, làm giàu và luyện kim để thu hồi thành phần có ích. Ví dụ, trong sản xuất đồng từ quặng chalcopyrit:

2CuFeS2+5O22Cu+2FeO+4SO22CuFeS_2 + 5O_2 \rightarrow 2Cu + 2FeO + 4SO_2

Khí SO₂ sinh ra được thu hồi sản xuất axit sulfuric. Quá trình luyện kim ngày càng tích hợp công nghệ sạch và tiết kiệm năng lượng nhằm giảm thiểu phát thải.

Tác động môi trường và an toàn trong khai thác khoáng sản

Khai thác khoáng sản có thể gây ra nhiều hệ lụy môi trường nếu không được kiểm soát tốt: phá rừng, xói mòn đất, ô nhiễm nguồn nước, thoái hóa hệ sinh thái. Ngoài ra, chất thải mỏ như bùn đỏ, xỉ tuyển, khí độc có thể tồn lưu lâu dài trong môi trường.

Hệ lụy phổ biến:

  • Nước thải chứa kim loại nặng: As, Hg, Cd, Pb
  • Phát tán bụi mịn, khí độc: SO₂, NOₓ
  • Sự cố vỡ đập chứa bùn: gây chết người, phá hủy sông hồ

Các tổ chức như EPA (Hoa Kỳ), ICMMUNEP đã ban hành bộ tiêu chuẩn quản lý môi trường và an toàn trong khai thác khoáng sản. Nhiều quốc gia yêu cầu đánh giá tác động môi trường (EIA) bắt buộc và phục hồi sinh thái sau khi đóng cửa mỏ.

Ứng dụng của khoáng sản trong đời sống và công nghiệp

Khoáng sản hiện diện khắp nơi trong cuộc sống hiện đại. Từ vật liệu xây dựng như xi măng, gạch, thép đến linh kiện điện tử như vi mạch, pin, màn hình, tất cả đều có thành phần từ khoáng vật tự nhiên.

Các ứng dụng cụ thể:

  • Thạch cao – sản xuất tấm trần, vách ngăn, xi măng
  • Quặng sắt – sản xuất thép xây dựng, ô tô
  • Silicon – chip bán dẫn, pin mặt trời
  • Lithium, cobalt – pin lithium-ion trong xe điện

Những khoáng sản chiến lược như đất hiếm, tantalum, niobium có vai trò then chốt trong quốc phòng, hàng không và công nghệ cao. Các quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, EU đang đẩy mạnh an ninh khoáng sản qua tái chế, tích trữ và phát triển mỏ thay thế.

Quản lý và phát triển bền vững tài nguyên khoáng sản

Trước áp lực suy giảm tài nguyên và tác động môi trường, quản lý khoáng sản phải gắn với nguyên tắc phát triển bền vững. Điều này bao gồm khai thác hợp lý, giảm lãng phí, tái chế khoáng chất, phục hồi môi trường và công bằng lợi ích với cộng đồng địa phương.

Các hướng tiếp cận:

  • Khai thác có kiểm soát theo kế hoạch và trữ lượng
  • Ứng dụng công nghệ tuyển – luyện sạch, hiệu suất cao
  • Tái chế kim loại từ rác thải điện tử, xe cũ
  • Phục hồi sinh thái sau khai thác: trồng rừng, cải tạo đất

Nhiều quốc gia hiện đã tích hợp các chỉ số ESG (Environmental – Social – Governance) vào chiến lược tài nguyên. Ngân hàng Thế giới qua Chương trình Quản trị Khoáng sản hỗ trợ các nước đang phát triển xây dựng khung pháp lý minh bạch và hiệu quả.

Tài liệu tham khảo

  1. U.S. Geological Survey (USGS). https://www.usgs.gov/
  2. USGS Mineral Resources Program. https://minerals.usgs.gov/
  3. Environmental Protection Agency (EPA). https://www.epa.gov/
  4. International Council on Mining and Metals (ICMM). https://www.icmm.com/
  5. United Nations Environment Programme (UNEP). https://www.unep.org/
  6. British Geological Survey. https://www.bgs.ac.uk/
  7. World Bank – Mineral Governance. https://www.worldbank.org/en/topic/mining

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề khoáng sản:

Độ bền và độ giãn nở của cát Dịch bởi AI
Geotechnique - Tập 36 Số 1 - Trang 65-78 - 1986
Dữ liệu mở rộng về độ bền và độ giãn nở của 17 loại cát trong môi trường biến dạng đối xứng hoặc phẳng tại các mức độ đậm đặc và áp suất giới hạn khác nhau đã được tổng hợp. Góc trạng thái tới hạn của kháng cắt của đất, khi đất chịu cắt ở thể tích hằng định, chủ yếu là hàm của khoáng vật học và có thể dễ dàng xác định bằng thực nghiệm trong phạm vi sai số khoảng 1°, thường là khoảng 33° đ...... hiện toàn bộ
#độ bền cát #độ giãn nở #trạng thái tới hạn #kháng cắt #khoáng vật học #ứng suất hiệu quả #chỉ số giãn nở tương đối
Xung đột và Mơ hồ: Khai thác khoáng sản và các khả năng phát triển Dịch bởi AI
Development and Change - Tập 39 Số 6 - Trang 887-914 - 2008
TÓM TẮTTrong hơn một thập kỷ qua, hoạt động khai thác khoáng sản đã có sự phát triển mạnh mẽ tại nhiều quốc gia đang phát triển. Bài viết này xem xét những xu hướng gần đây và mô tả các cuộc tranh luận cũng như xung đột mà chúng đã gây ra. Tác giả đánh giá bằng chứng liên quan đến các cuộc tranh luận về lời nguyền tài nguyên và khả năng của một con đường phát triển...... hiện toàn bộ
#khai thác khoáng sản #phát triển #tranh luận #xung đột #lời nguyền tài nguyên #kháng cự xã hội
Hợp chất ba oxit khoáng và các xi măng nội nha sinh học khác: tổng quan cập nhật – phần II: các ứng dụng lâm sàng khác và biến chứng Dịch bởi AI
International Endodontic Journal - Tập 51 Số 3 - Trang 284-317 - 2018
Tóm tắtHợp chất ba oxit khoáng (MTA) là vật liệu nha khoa được sử dụng rộng rãi cho các liệu pháp tủy sống (VPT), bảo vệ các giá đỡ trong các quy trình nội nha tái tạo, tạo rào cản ở các răng có tủy hoại tử và chóp mở, sửa chữa các lỗ thủng cũng như trám bít ống tủy và trám bít chóp răng trong các phẫu thuật nội nha. Gần đây, một số xi măng nội nha sinh học (BECs) ...... hiện toàn bộ
#Hợp chất ba oxit khoáng #xi măng nội nha sinh học #liệu pháp tủy sống #nội nha tái tạo #sửa chữa lỗ thủng #tác dụng không mong muốn.
Tham Chiếu Huyết Học và Hóa Học Plasma cho Cá Nuôi Tilapia (Oreochromis lai) Dịch bởi AI
Veterinary Clinical Pathology - Tập 29 Số 1 - Trang 7-12 - 2000
Tóm tắt:Cá Tilapia là loài cá thường được nuôi trồng trong ngành thủy sản, tuy nhiên vẫn còn ít thông tin về sinh lý bình thường và phản ứng của chúng đối với bệnh lý. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xác định kết quả của hồ sơ huyết học hoàn chỉnh (n = 40) và hồ sơ sinh hóa plasma (n = 63) ở cá Tilapia được nuôi trồng (Oreochromis lai). ...... hiện toàn bộ
#Tilapia #huyết học #hóa học plasma #khoảng tham chiếu #nuôi trồng thủy sản
Khoảng Cách Sản Xuất, Lạm Phát Tương Lai Dự Đoán và Động Lượng Lạm Phát: Một Góc Nhìn Khác Dịch bởi AI
Walter de Gruyter GmbH - Tập 4 Số 1
Tóm tắt Việc thử nghiệm thực nghiệm về đường Phillips mới Keynes thường được thực hiện bằng cách ước lượng một đặc điểm kết hợp bao gồm cả lạm phát lag và lạm phát trong tương lai, sau đó xem xét liệu hệ số ước lượng về lạm phát trong tương lai có lớn hơn đáng kể so với hệ số ước lượng về lạm phát lag hay không. Bài viết này đưa ra bằng chứng cho thấ...... hiện toàn bộ
Phương pháp phát hiện khoáng sét và oxit sắt dựa trên ảnh vệ tinh Landsat (Ví dụ tại khu vực tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam) Dịch bởi AI
Mining Science and Technology(Russian Federation) - Tập 4 Số 1 - Trang 65-75 - 2019
Ảnh đa phổ Landsat đã được sử dụng thành công để phát hiện một số mỏ khoáng sản tại nhiều khu vực trên thế giới. Một số khoáng sản, bao gồm khoáng sét và oxit sắt, có thể được phát hiện thông qua khảo sát đa phổ nhờ vào đặc tính phổ của chúng. Bài báo này trình bày kết quả áp dụng phân tích thành phần chính và kỹ thuật Crosta để phát hiện sự tích tụ của khoáng sét và oxit sắt dựa trên ảnh đa phổ L...... hiện toàn bộ
#viễn thám #phân tích thành phần chính #khoáng sản #Landsat #Việt Nam
Ứng dụng công nghệ viễn thám vào việc phát hiện và lập bản đồ khoáng sản ô-xít sắt, khoáng sét và khoáng chất sắt trong tỉnh Thái Nguyên (Việt Nam) Dịch bởi AI
Mining Science and Technology(Russian Federation) - Tập 0 Số 1 - Trang 60-65 - 2016
Bài báo này trình bày một nghiên cứu về việc ứng dụng các kỹ thuật viễn thám để phát hiện khoáng sét, ô-xít sắt và khoáng chất sắt sử dụng các hình ảnh đa phổ của LANDSAT 7 ETM+. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp tỷ lệ dải băng để xác định các khu vực có hàm lượng hợp chất khoáng giàu và nghèo. Những kết quả thu được trong nghiên cứu này có thể được sử dụng để tạo ra bản đồ phân bố khoáng sét và ô-...... hiện toàn bộ
#viễn thám #ô-xít sắt #khoáng sét #khoáng chất sắt #tỷ lệ dải băng.
Bù đắp những khoảng trống trong chẩn đoán histoplasmosis: đặc điểm lâm sàng và yếu tố liên quan đến khả năng mắc histoplasmosis ở bệnh nhân HIV/AIDS nhập viện, một nghiên cứu cắt ngang hồi cứu tại hai trung tâm cấp ba ở Pereira, Colombia Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - - 2021
Tóm tắt Đặt vấn đề Đại dịch HIV vẫn tiếp tục gây ra gánh nặng lớn về bệnh tật và tỷ lệ tử vong do việc chẩn đoán bị chậm trễ. Histoplasmosis phổ biến ở Nam Mỹ và Colombia, khó chẩn đoán và có tỷ lệ tử vong cao. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xác định các đặc điểm lâm sàng và yếu tố nguy cơ của h...... hiện toàn bộ
#Histoplasmosis #HIV #Colombia #yếu tố nguy cơ #đặc điểm lâm sàng
So sánh các cơ chế bảo đảm tài chính cho công tác thu dọn mỏ dầu khí ngoài khơi và phục hồi môi trường mỏ khoáng sản
Tạp chí Dầu khí - Tập 6 - Trang 43 - 54 - 2021
Bài báo giới thiệu các cơ chế bảo đảm tài chính cho công tác thu dọn mỏ dầu khí ngoài khơi và công tác phục hồi môi trường mỏ khoáng sản để đảm bảo nhà thầu/công ty khai thác khoáng sản tuân thủ các nghĩa vụ liên quan và ảnh hưởng của các cơ chế đó đến ngân sách tài chính của nhà thầu/công ty khai thác khoáng sản. Bốn cơ chế đảm bảo tài chính được giới thiệu và so sánh, gồm trái phiếu bảo đảm, trá...... hiện toàn bộ
#Financial assurance #bonding mechanisms #decommissioning #restoration
Tổng số: 224   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 10