اكتشاف مواد معدني ، زيربناي اقتصاد و صنعت هر جامعه را تشكيل مي دهند. بشر از همان آغاز آفرينش خود و در طول تاريخ ، بر حسب نيازمندي ها و شناخت ، از مواد معدني استفاده كرده است و همچنان اكتشاف و بهره برداري از تمامي انواع مواد معدني به روش هاي گوناگون ادامه دارد.

در رسيدن به اهداف فوق، از روش هاي مختلف تجزيه مواد معدني؛ از جمله روش هاي ژئوفيزيكي و ژئوشيميايي و فرآوري مواد استفاده شده است. همچنين در انجام پروژه هاي مختلف اكتشافي بايد به مسائل زيست محيطي نيز دقت لازم را مبذول داشت.

تاريخچه

سنگ ها و كاني هاي غير فلزي اولين موادي هستند كه انسان اوليه آنها را به كار برده است. آثار به دست آمده از كاوش هاي باستان شناسي حاكي از آن است كه انسان هاي اوليه از فلينت، چرت و ديگر سنگ هاي سخت براي ساختن اسلحه و كندن غارها استفاده نمودهاند و همچنين خاك رس و سنگ را براي ساختن ظروف گلي و اهرام شگفت انگيز مورد استفاده قرار دادهاند.

ظهور انسان و اشياي دست ساز بشري در عصر پارينه سنگي (Paleolithic old stone age) در 750 هزار سال پيش از ميلاد آغاز شده است. بر اساس مطالعات باستان شناسي، طلا Au)) نخستين فلزي بوده كه بشر به صورت خالص از رودخانه ها جمع آوري نموده و مس نيز نخستين فلزي است كه انسان قادر به ذوب آن شده است. در مورد تاريخ استفاده از مس نظرات ضد و نقيضي ديده مي شود. گروهي استفاده از آن را در حدود 20 هزار سال پيش از ميلاد ، و عدهاي تاريخ استفاده آن را به حدود 12 هزار سال پيش از ميلاد و به كشور مصر نسبت مي دهند.

سير تحولي

• بر طبق نوشته هاي هرودت ، يونانيان در سال هاي 420 تا 384 قبل از ميلاد از رگه هاي كوارتزي براي كشف ذخاير طلا استفاده نموده اند.
• ابو علي سينا ، فيلسوف و دانشمند ايراني ( 1037 ـ 980 ميلادي ) اولين كسي است كه مواد معدني را تقسيم نمود. اين رده بندي شامل سنگ ها، فلزات، سولفورها، نمك ها و تركيبات ديگر است.
• اولين نظريه در مورد منشأ مواد معدني توسط جورج اگريكولا در سال 1556 ارائه شد. اين دانشمند به كمك مطالعات دقيق انجام شده روي ناحيه معدني ارزبرگ آلمان ، چگونگي تشكيل اين ذخيره را به طور سيستماتيك بيان نمود. در قرن هيجدهم مجددا پژوهش هايي در زمينه چگونگي تشكيل مواد معدني به خصوص در منطقه ارزبرگ آلمان توسط دلياس ( 1770 ) ، هنگل (1725) ، زيرمن ( 1746) انجام شد.
• در اواخر قرن هيجدهم ، ورنر از آلمان و جيمز هاتن از اسكاتلند ، دو نظريه متفاوت در مورد منشا مواد معدني ارائه دادند و بحث هاي زيادي در اين باره آغاز گرديد. ورنر در سال 1775 نظريه نپتونيست را ارائه نمود. بر طبق اين نظريه سنگ هاي رسوبي و سنگ هاي آذرين و حتي رگه ها از طريق ته نشيني در اقيانوس به وجود آمده اند. هاتن نيز در سال 1778 نظريه پلوتونيست را پيشنهاد كرد. وي ضمن رد كردن نظريه ورنر ، معتقد بود كه سنگ هاي آذرين و مواد معدني مذاب از اعماق زمين منشا گرفته اند.
• در اواخر قرن نوزدهم ، دانشمندان آمريكايي و اروپايي در مورد نحوه تشكيل مواد معدني نظريه هاي مختلف ديگري ارائه داده اند. مطالعه و پژوهش هايي كه تا كنون در زمينه منشا و چگونگي تكشيل كاني ها توسط دانشمندان انجام شده موجب ارائه ي نظريه هاي جديدي شده كه اكتشاف مواد معدني را در تمامي مراحل كم هزينه تر ، آسان تر و با موفقيت آميزتر نموده است.
• برخي، ساكنان اوليه ايرانيان را نخستين ذوب كنندگان و استفاده كنندگان از فلز مس تصور مي كنند و تاريخ آن را به حدود 9 هزار سال پيش از ميلاد مي دانند. با اين حال ، به نظر بسياري از باستان شناسان استخراج و ذوب مس توسط ساكنان اوليه ايران و در محلي به نام تبليس صورت گرفته است. بر اساس شواهد باستان شناسي و معدن كاري قديمي ، مركز ، شرق و شمال ايران داراي كهن ترين پيشينه فلزگري مي باشند. اواخر هزاره هفتم در ايران را مرحله گذر از عصر نو سنگي به عصر فلزات مي دانند، در حالي كه عصر نو سنگي در اروپا تا هزاره چهارم ادامه داشته است.

امروزه سه رده بندي براي كانسارها مورد استفاده قرار مي گيرد كه ممكن است با توجه به شرايط خاص يك كانسار ، يكي بر ديگري ترجيح داده شود. اين رده بندي ها به صورت زير مي باشد:

* رده بندي نيگلي كانسارها ( 1929 ):

1)      كانسارهاي نفوذي

• ارتو ماگمايي
• پنوماتوليتي
• گرمابي

2)      كانسارهاي آتشفشاني

* رده بندي كانسارها توسط اشتايدرون:

    I. كانسارهاي نفوذي و ماگمايي

    II. كانسارهاي پنوماتوليتي

    III. كانسارهاي گرمابي

    IV.  كانسارهاي حاصل از گازها و بخارات دروني كه به مناطق سطحي راه مي يابند.

* رده بندي كانسارها توسط ليندگرن:

       i.  تجمع كاني ها در اثر انجام واكنش هاي شيميايي

       ii.  تغييرات و تجمع مكانيكي مواد معدني

** رده بندي تجاري مواد معدني و كانسارها:

عناصر:

مواد معدني اغلب به خاطر وجود عنصر يا عناصر خاصي كه همراه دارند بهره برداري مي شوند اين مواد ، پايه و اساس صنايع را تشكيل مي دهند. عناصر مهم به شرح ذيل ميباشند:

1- عناصر فلزي: منگنز(Mn)، آهن(Fe)، تيتانيوم(Ti)، كروم(Cr)،…

2-عناصر سبك: منيزيم(Mg)، آلمنيوم(Al)، ليتيوم(Li)، بريليوم(Be)،…

3- عناصر بنيادي: مس(Cu)، روي(Zn)، سرب(pb)،…

4- عناصر جزئي: تنگستن(W)، زيركونيم(Zr)، سزيم(Cs)، بيسموت(Bi)،…

5- عناصر گران بها: طلا(Au)، نقره( Ag)، پلاتين(Pt)،….

6- عناصر راديواكتيو: توريم(Th)، اورانوم(U)، راديوم(Ra)،….

7-عناصر كمياب: سريم( Ce)، لانتانيوم(La)، قلع(Sn)،….

كاني ها:

برخي از كاني ها به دليل خواص فيزيكی و شيميايي ويژه اي كه دارند در صنايع مختلف به مصرف ميرسند:

1- دير گدازها: گرافيت – كروميت – منيزيت – بوكسيت ….

2- عايق حرارتي: آسبست – ورميكوليت

3- كمك دوبها: فلوريت – آلبيت – بوراكس – كربنات سديم

4- كودهاي شيميايي: آپاتيت – نيتراتها – نمكهاس سديم و پتاسيم – گلاكونيت

5- پركنندهها: كائولين – تالك – ميكاها – باريت – فلوسپاتها

6- سراميك: كائولين – كاني هاي رسي – فلدسپات سديك

7- تصفيه ، بيرنگ كننده ها و جذب كننده ها: مونتموريونيت – زئوليت – كائولين

8- مصارف شيميايي: نمكها – گوگرد – پيريت – ارسينوپيريت – زرنيخ ها

9- مواد رنگي: گوتيت – ليمونيت – هماتيت – مگنيتيت – گرانيت

10- كاني هاي قيمتي: فيروزه – عقيق – ژاديت ( يشم ) اوپال

بلورها:

برخي ار كاني ها هنگامي كه تشكيل بلور درشت دهند ارزش اقتصادي خواهد داشت:

1- ساب و پوليش: الماس – كروندم – توپاز – گارنت – كوارتز – فلدسپات

2- دي الكتريك: موسكويت – فلوگوپيت

3- پيزو كريستال ها: كوارتز – تورمالين – زينكيت – تلوريت

4- ساخت عدسي و قطعات نوري: فلوريت شفاف – كوارتز شفاف – كليسيت شفاف – ژيپس شفاف

5- بلورهاي زينتي و قيمتي: الماس – زمرد ( بريل ) – لعل ( اسپينل ) – ياقوت ( كرندوم ) – توپاز

مصارف سنگ ها و خاك ها:

1- سيمان : آهك – مارن – بوكسيت – گچ

2- مواد سبك وزن عايق هاي حرارتي و صوتي : پاميس – پرليت – شيل – اسليت

3- سراميك ها : پگماتيت – نفلين سينيت – گرانيت – كوارتزيت – خاكهاي رسي

4- سنگ هاي تزئيني : مرمرها – گرانيت – ديوريت – سرپانتين

5- مصالح ساختماني : شن و ماسه – گچ – خاكهاي رسي

6- تصفيه و بي رنگ كننده ها : بنتونيت – دياتوميت – پرليت

7- دير گدازها : بوكسيت – خاك رس آتشخوار – كوارتزيت – منيزيت – دولوميت

8- ساينده ها : كوارتزيت – گرانيت – ماسه سنگ – پرديت – بازالت – چرت

9- كمك ذوب ها : سنگ آهك – دولوميت

10- كودهاي شيميايي : فسفريت – گچ – ماسهسنگ – گلاكونيتدار

11- پركننده ها : سنگ آهك – پاميس – پرليت – گچ – بنتونيت – دياتوميت – نفلين سينيت -اسليت