Geologija i rudarstvo

Gotovo sve oblasti nauke profitirale su kroz upotrebu računara, i neke od tih primera pominjali smo u prethodnim tekstovima. Na redu su geologija i rudarstvo

Pisci naučne fantastike s kraja devetnestog i polovinom dvadesetog veka predvideli su u svojim delima pojavu mnogih savremenih tehnoloških dostignuća, od kojih su mnoga danas postala sastavni deo naše realnosti. Tako su i računari ugledali svetlost dana i postali gotovo nezamenljivo sredstvo zabave i komunikacije u svakodnevnom životu, ali i nezaobilazna alatka u gotovo svim naučnim disciplinama. Ljudsko znanje o materiji i fizičkim zakonima prirode produbljuje se velikom brzinom zahvaljujući asistenciji ovih elektronskih pomagača.

U početku beše kamen...

Geologija i rudarstvo, dve usko povezane discipline, jedna drugoj daju opravdanje za postojanje. U jednoj od disciplina geologije proučava se sastav Zemljine kore i utvrđuje raspored mineralnog i rudnog materijala, dok rudarstvo pronalazi i razvija metode za eksploataciju tog bogatstva.

Mogli bismo reći da je geologija osnova rudarstva, ali se ova disciplina ne ograničava samo na pronalaženje rudnog bogatstva, jer u sebi objedinjuje više različitih poddisciplina. Bavi se proučavanjem nastanka zemljotresa, vulkanima, kretanjima vode na površini i u unutrašnjosti Zemlje, mineralima...

Kao što je to trend u svim ljudskim disciplinama, i ovde je primena računara podigla stepen efikasnosti u istraživanjima na najviši nivo. Sa napretkom perfomansi savremenih računara, i sve većeg broja programera koji stvaraju specijalizovani softver, geolozima se otvaraju novi izazovni aspekti ove discipline. Postoji veliki broj različitih programa koji nalaze svoje mesto u svim aspektima rada jednog geologa. Među najinteresantnijim primerima je RockWorks2002 koji pruža mogućnost obrade i vizuelizacije najrazličitijih geoloških nalaza.

Stvaranje kristala

Geologija bi ukratko mogla da se definiše kao nauka koja proučava fizičku istoriju Zemlje, stena od kojih je načinjena, kao i promena koje su se desile na Zemlji i koje se trenutno dešavaju.

Postoje tri glavna dela na koje se može podeliti volumen Zemljine lopte: jezgro, omotači i zemljina kora. Jezgro je, kao što mnogi znaju, užarena tečna masa, a ono što je zanimljivo jeste da je u samom središtu tog jezgra jedan čvrsti nukleus. Ovo čvrsto središe u jezgru nastalo je zbog ogromnog pritiska koji je prisutan u toj sredini. Sledeći sloj je omotač jezgra, koji se prostire sve do otprilike 40 km ispod površine Zemlje, a na ovim dubinama temperatura može dostizati i više stotina stepeni Celzijusa. Od četrdesetog kilometra pa do površine prostire se ono što zovemo Zemljinom korom. Na mestima gde okeani dostižu najveću dubinu Zemljina kora može biti debljine svega nekoliko kilometara, pa je to razlog zašto su istraživači na ovim mestima otkrili mnoge podvodne vulkane i slične fenomene uzrokovane tečnom lavom.

U Zemljinoj kori je geologija otkrila prisustvo mnoštva različitih stena i minerala. Minerali su prirodno nastale čvrste kristalne supstance, neorganskog porekla i specifičnog hemijskog sastava. Oni se mogu razlikovati po svom hemijskom sastavu i specifičnoj kristalnoj strukturi koja, pošto je jedinstvena, uzrokuje njihove različite oblike i površine. Zbog toga se mogu i razlikovati, a najpoznatiji primeri su kristal kvarca, razno poludrago kamenje, dijamant... Minerali nastaju na više načina. Kada se istopljene stene, ili ono što se zove magma, ohlade ispod svoje tačke topljenja, atomi i joni od kojih su sačinjene počinju da se kombinuju u pravilnu strukturu – da se kristalizuju.

Veći deo sastava Zemljine kore čine, ipak, stene. Postoji više vrsta stena koje se mogu razlikovati po sastavu kao i po načinu i vremenu nastanka. Međutim, nećemo previše ulaziti u ovu temu, jer želimo da sačuvamo prostor za još jedan veoma važan sastojak u životu svih Zemljana.

Voda

Velike površine Zemlje pokrivene su ovom supstancom, tako da i ona predstavlja jednu veliku oblast proučavanja geologije. Voda se nalazi svuda oko nas, ali isto tako i duboko ispod nas. Lebdi u vazduhu kao vodena para, čvrsta je na polovima i teče u vidu reka ili se sakuplja u prirodne rezervoare kao što su jezera. Da li znate da voda formira tokove i jezera i ispod površine Zemlje? Jednostavno, ima je svuda, ali to ne znači da je možemo zagađivati bez razmišljanja.

Da li je iko ikada izračunao koliko ima ukupno vode na Zemlji? Pokušali su, i došli do toga da je ima otprilike 1,46 milijardi kubnih kilometara. Najveći deo je slan, otprilike 95 do 96 odsto. Sledećih 2,97 odsto vode zarobljeno je u obliku leda, najviše na polarnim kapama i u lednicima na ostalim hladnim područjima naše planete. Kada se sve ovo sabere, ostaje samo oko 1,1 odsto slatke vode u vidu reka, jezera ili podzemnih voda. Kao što možete videti, od one ogromne količine vode na planeti, ljudskom rodu nije baš tako mnogo ostalo na raspolaganju.

Zemljina kora igra veoma važnu ulogu u obnavljanju ljudskih resursa svežom vodom, jer u unutrašnjosti Zemlje voda formira tokove, ali i rezervoare. Ispod površine postoje ogromne naslage različitih stena i mineralnih materija, a u ovakvim okolnostima, dok se proceđuje kroz različite Zemljine slojeve, voda dobija na kvalitetu – pročišćava se. U zavisnosti od ovih slojeva često imamo „meku”, „tvrdu” ili čak mineralnu vodu.

Oni koji eksploatišu ove podzemne rezervoare vode moraju da vode računa da količina ispumpane vode bude u ravnoteži sa dotokom, obnavljanjem. U suprotnom može doći do sleganja zemljišta zbog praznog prostora koji se stvorio ispumpavanjem. U nekim manjim gradovima u Srbiji već se nazire ovakav problem.

3D kamenje

Na ovom mestu stupa na scenu geologija, opremljena savremenim istraživačkim metodama i od nje se očekuje da prikuplja podatke, analizira i ponudi odgovore i rešenja. A u ovom poslu pomaže joj brojni softver.

Jedan od sjajnih primera je i pomenuti RockWorks2002, kompanije „RockWare Inc.” (www.rockware.com), namenjen vizuelizaciji različitih geoloških struktura, prikazivanju dijagrama, simulaciji naftnih rezervoara, modelovanju zemljine površine itd. Kao i u drugim oblastima nauke, i u geologiji prikazivanje trodimenzionalnog modela predmeta proučavanja može veoma da pomogne u razumevanju zakona i procesa i u otkrivanju ranije neuočenih veza.

Ovaj, kao i bilo koji drugi program koji se koristi u geologiji, mora se „nahraniti” podacima. Prema tome, sve to ne vredi mnogo bez preciznih podataka koji stižu sa terena. A do njih se dolazi, kao što se to oduvek i radilo, prikupljanjem, bušenjem...

Dakle, neke od rezultata rada ovog softvera možete videti na snimcima ekrana koji su nastali vizuelizovanjem različitih zemljinih slojeva. Ovaj softver pripada grupi komercijalnih, ali kompanija ipak nudi mogućnost preuzimanja demo-verzije sa svog Web sajta.

Naravno, postoji i niz drugih programa, recimo LogPlot2003 koji je namenjen za analiziranje i prikazivanje različitih slojeva zemljine površine. Ovaj program koriste mnoge naftne i rudarske kompanije.

Za analizu i prikazivanje Zemljine površine koristi se Surfer, a za proučavanje ponašanja podzemnih voda, uticaja zagađenja, kao i drugih hemijskih procesa koristi se Geochemist’s Workbench. Za proučavanje i analizu toka podzemnih voda postoji takođe posebno razvijeni softver pod imenom AQTESOLV, a isto tako i Visual Modflow Pro koji pruža mogućnost prikazivanja vodenih tokova u 3D prikazu.

Ovo nije ni izbliza sve kada je u pitanju softver. Jednostavno, nekoliko navedenih programa su među najboljim predstavnicima u svojoj oblasti, a pored njih postoji veliki broj freeware i shareware aplikacija sa podrškom za sve popularne platforme: od Linuxa, Windowsa, pa do Macintosha. Spisak besplatnog geološkog softvera možete naći na adresi www.earth.ox.ac.uk/~davewa/geosoft.html, a takođe i linkove ka FTP sajtovima sa kojih se mogu preuzeti. Međutim, u najvećem broju slučajeva ti programi nisu baš jednostavni za upotrebu i ne daju rezultate u atraktivnoj formi, kao komercijalni primerci.

Kada su u pitanju hardverski zahtevi, nema velikih iznenađenja. Svaki Pentium će uspešno moći da se nosi sa ovim programima. Jedino je, kada je u pitanju 3D prikaz, poželjno imati bar osrednje dobru grafičku karticu.

Prava geologija je na terenu

Još dve kompanije koja se ističu kao proizvođači softvera u ovoj oblasti su „Golden Software” (www.goldensoftware.com) i „Gemcom” (www.gemcomsoftware.com). Prva je poznata po programu Grapher koji se koristi za analizu i prikazivanje geoloških rezultata u vidu 2D i 3D dijagrama. Druga kompanija ima dobro zaokruženu celinu geološko-rudarskog softvera: GEMS 5 – program koji objedinjuje u celinu više geološko-rudarskih softverskih alata i aplikacija. Ovaj program inženjerima omogućuje 3D modelovanje rudokopa i rudarskih jama, ali i razne druge geološke analize. Gems Whittle je program koji je originalno razvijen u Australiji, a ima za zadatak da pomogne što efikasnije eksploatisanje rudnika, sa što manje uloženog napora. Svoju ulogu nalazi u planiranju proširivanja rudokopa i praćenju rudnih žila. Sem ovih „terenskih” programa, tu je i specijalizovani softver za analizu efikasnosti i isplativosti, kao i baze podataka posebno prilagođene za geologiju i rudarstvo.

Kada je uloga računara u ovoj oblasti u pitanju, ne možemo da preskočimo i Internet. Mada većina ljudi koristi ovu svetsku mrežu prevashodno za komunikaciju i zabavu, ona pruža ogromne, i još nedovoljno iskorišćene mogućnosti za širenje znanja i obrazovanje.

Setite se samo primera istraživanja ljudskog genetskog materijala: na Internetu je javno dostupan skoro ceo ljudski genom! Za onoga ko zna i ume da koristi ove informacije, Internet je Božji blagoslov.

Isto tako, ni geologija nije zaostala u iskorišćavanju potencijala novog komunikacionog medija, pa se tako mogu naći Internet baze podataka minerala (www.webmineral.com i http://un2sg4.unige.ch/athena/mineral/search.html) gde, pored osnovnih podataka o hemijskom sastavu, obično postoje i atraktivne fotografije.

Za one koji žele da naprave prve korake u ovoj oblasti takođe postoji niz lokacija od kojih izdvajamo http://imnh.isu.edu/digitalatlas/geo/basics i www.geologynet.com. A osim edukativnih sajtova, na Internetu ima i brojnih trgovaca mineralima: www.trinityminerals.com, www.rareminerals.com...

Na domaćem Internetu moraćete malo više da se potrudite da biste pronašli nešto značajnije. Ali sigurni smo da će vremenom i na našem jeziku početi da se pojavljuju kvalitetne geološke Web lokacije. Za sada vam predlažemo da posetite www.asak.org.yu, kao i www.beotel.yu/~tomislavj/geologija.htm.

Da bi se neko bavio geologijom, nije neophodno da bude naučnik ili student, dovoljno je da otkrije u sebi želju da upozna i nauči nešto više o ovom „velikom kamenu” na kome svi živimo. Dobar početak su informativni i edukativni Web sajtovi na Internetu, a nakon toga, ostavite svog elektronskog ljubimaca kod kuće i krenite na sunce i svež vazduh – da otkrijete kamičak svog života.

Mirko PERAK