แหล่งแร่ (mineral deposit) หมายถึง พื้นที่ใดๆ ที่มีแร่สะสมตัวในปริมาณที่สูงกว่าปกติ ไม่จำเป็นต้องมีปริมาณเพียงพอในทางเศรษฐศาสตร์ก็ได้ ซึ่งมีความหมายแตกต่างจากคำว่า แหล่งสินแร่ (ore deposit) ที่หมายถึง แหล่งแร่ที่มีปริมาณมากพอที่จะนำออกมาใช้ประโยชน์ได้โดยมีกำไร นักธรณีวิทยาจำแนกชนิดแหล่งแร่ตามรูปแบบการสะสมตัวได้หลากหลายรูปแบบโดยในเบื้องต้น ได้แก่

1) แหล่งแร่แบบฝังประ

แหล่งแร่แบบฝังประ (disseminated deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากการเย็นตัวของแมกมา บางครั้งแร่มีค่าทางเศรษฐกิจต่างๆ จะตกผลึกและฝังกระจายอยู่ในมวลหินอัคนีที่แทรกดันขึ้นมา เช่น แร่โคบอลต์ในหินเพริโดไทต์ เพชรในหินคิมเบอร์ไลต์ เป็นต้น

ปริมาณสำรอง (reserve) คือ ปริมาณทรัพยากรที่ค้นพบและสามารถนำมาผลิตได้คุ้มทุนในทางเศรษฐศาสตร์

2) แหล่งแร่แบบแยกชั้น

แหล่งแร่แบบแยกชั้น (magmatic segregation deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากการเย็นตัวของแมกมาที่มีแร่บางชนิดมีความถ่วงจำเพาะ (ถ.พ.) สูง จึงจมตัวและตกผลึกอยู่ด้านล่างของกระเปาะแมกมา   สะสมตัวเป็นชั้นแร่ เช่น แร่โครไมต์และเหล็ก

3) แหล่งแร่แบบเพกมาไทต์

แหล่งแร่แบบเพกมาไทต์ (pegmatite deposit)   คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากแมกมาตกผลึกลำดับส่วน และส่วนที่เหลือมีปริมาณของสารที่มีสภาพเป็นไอสูง เช่น น้ำ โบรอน ฟลูออรีน ทำให้มีแรงดันแทรกไปตามรอยแตกภายในหินอัคนีและเย็นตัวกลายเป็นหินหรือสายแร่เพกมาไทต์ ที่มีผลึกเนื้อหยาบ เช่น แร่ลิเทียมและโบรอน (แร่ทัวมารีน)

4) แหล่งแร่แบบน้ำยาความร้อน

แหล่งแร่แบบน้ำยาความร้อน (hydrothermal deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากสารละลายของน้ำร้อนละลายแร่โลหะมีค่าจากใต้ดินขึ้นมาในรูปแบบของ สายแร่น้ำร้อน (hydrothermal vein) แทรกตัวตามรอยแตกของหินและทำปฏิกิริยากับหินกลายเป็นแหล่งแร่   ซึ่งโดยส่วนใหญ่พบในบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกแยกตัวออกจากกัน โดยน้ำทะเลไหลลงไปตามรอยแตก ละลายแร่ด้านล่างและถูกผลักดันให้ขึ้นมาอีกครั้ง เช่น แร่ซัลไฟด์ที่สะสมตัวบริเวณ ปล่องควันดำใต้มหาสมุทร (black smoker) ตามแนวสันเขากลางมหาสมุทร แร่ที่เกิดแบบนี้ ได้แก่ ทองคำ เงิน ตะกั่ว ดีบุก สังกะสี   

5) แหล่งแร่แบบการแปรสภาพโดยการแทนที่

แหล่งแร่แบบการแปรสภาพโดยการแทนที่ (contact metasomatic deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากแมกมาแทรกดันเขาไปในหินท้องที่ ทำให้องค์ประกอบแร่ในหินท้องที่บริเวณสัมผัสเปลี่ยนแปลงไป   เกิดเป็นแร่และหินใหม่ เรียกหินแปรสภาพโดยการแทนที่ว่า หินสการ์น (skarn) แหล่งแร่ที่สำคัญได้แก่ แร่เหล็ก ดีบุก ตะกั่ว สังกะสีและทองแดง   

6) แหล่งแร่แบบลานแร่

แหล่งแร่แบบลานแร่ (placer deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากสายแร่นั้นผุพังและถูกพัดพาโดยกระบวนการทางน้ำ ซึ่งแร่มีค่าต่างๆ เช่น ดีบุก ทองคำ พลอยทับทิม ทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความถ่วงจำเพาะสูง ทำให้เกิดการคัดแร่โดยธารน้ำ และสะสมตัวตามที่ลุ่มต่ำของธารน้ำ   ดังนั้นร่องน้ำเก่าจึงเป็นบริเวณที่มีศักยภาพในการเกิดแหล่งแร่แบบลานแร่

7) แหล่งแร่จากทะเลลึก

แหล่งแร่จากทะเลลึก (deep ocean deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากการตกตะกอนอย่างช้าๆ จากน้ำทะเล เช่น แร่แมงกานีสซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในน้ำทะเล ตกตะกอนและทับถมกันในที่ราบทะเลลึก ในลักษณะของ ก้อนกลมแมงกานีส (manganese nodule)   

อย่างไรก็ตาม วิธีการทำเหมืองยากและใช้ต้นทุนสูงมากเมื่อเปรียบเทียบกับการทำเหมืองบนบก ดังนั้นถึงแม้ว่าจะพบมากในท้องทะเล แต่สินแร่นี้ถือว่าเป็นแหล่งแร่ที่มีศักยภาพในอนาคต แต่ตอนนี้ยังไม่คุ้มทุนที่จะนำขึ้นมาใช้

8) แหล่งแร่จากการระเหย

แหล่งแร่จากการระเหย (evaporate deposit) คือ แหล่งแร่ที่ได้จากการระเหยของน้ำทะเล เช่น แร่เฮไลด์ ยิปซั่มและแอนไฮไดรต์ เป็นต้น   

9) แหล่งแร่ตกค้างสะสม

แหล่งแร่ตกค้างสะสม (residual deposit) คือ แหล่งแร่ที่เกิดจากหินเกิดการผุพังทางเคมี (chemical weathering) จากนั้นธาตุที่ละลายน้ำได้ง่ายถูกชะล้างไหลออกไป เหลือบางส่วนที่เป็นกาก (residual) ตกค้างอยู่ที่เดิม เช่น แร่เฟลด์สปาร์ผุพังได้สารประกอบอะลูมินา ซิลิก้าและสารประกอบแอลคาไล ต่อมาทั้งซิลิก้าและแอลคาไลถูกพัดพาไปกับน้ำ ทำให้บริเวณนั้นมีปริมาณอะลูมินาเข้มข้นขึ้น กลายเป็นแหล่งแร่อะลูมินา

การทำเหมือง

การทำเหมือง (mining) เริ่มจากการสำรวจ และสร้างแบบจำลอง ซึ่งต้องประเมินว่าแหล่งแร่ที่พบนั้นเป็น สินแร่ (ore) หรือไม่ โดยมีหลักในการพิจารณา คือ 1) เกรดของสินแร่ (grade) หมายถึง ความเข้มข้นของแร่มีปริมาณมากเพียงพอที่จะทำเหมืองหรือไม่ 2) ชนิดของสินแร่ (type) เพื่อประเมินว่าในกระบวนการผลิตต้องทำอย่างไร เช่น สินแร่ออกไซด์สามารถบดและกรองออกมาได้โดยตรง แต่สินแร่ซัลไฟด์อาจจะต้องหลอมละลายก่อนจึงแยกแร่ได้ 3) ขนาดและความลึกของการสะสมตัว ยิ่งตื้นยิ่งลดต้นทุน และ 4) สภาพแวดล้อมและกฏหมาย ในพื้นที่เป็นอย่างไร ปัจจุบันการทำเหมืองจำแนกได้ 5 วิธี 

1) เหมืองเปิด (open-pit mining) นิยมทำกับแหล่งแร่ที่อยู่ในระดับตื้นใกล้พื้นผิว ซึ่งใช้ต้นทุนต่ำและปลอดภัยที่สุด แต่เนื่องจากต้องเปิดหน้าดินให้กว้างจึงเสียพื้นที่จำนวนมาก โดยเฉพาะพื้นที่เกษตรกรรม

2) เหมืองใต้ดิน (underground mining) เป็นวิธีเก่าแก่ที่สุด ทำในกรณีที่สายแร่อยู่ลึก แต่มีความเสี่ยงต่อการถล่มสูง

3) เหมืองหิน (quarry mining) โดยส่วนใหญ่เป็นเหมืองหินประดับ (dimension stone) เช่น หินอ่อน หินแกรนิต

4) เหมืองดูด โดยส่วนใหญ่ทำกับ แหล่งแร่แบบลานแร่ (placer deposit) บริเวณน้ำตื้น เช่น เหมืองทราย เหมืองดีบุก

5) เหมืองละลาย (solution mine) โดยการอัดน้ำเข้าไปละลายแร่ เช่น เกลือ และสูบขึ้นมา จากนั้นผ่านกระบวนการระเหยเพื่อกำจัดน้ำออกจากเกลือ

การถลุงแร่

ถึงแม้ว่าทรัพยากรธรณีหรือแร่บางชนิดนั้นสามารถนำมาใช้ได้โดยตรง อย่างไรก็ตามแร่หลายชนิดต้องผ่านกระบวนการหลายขั้นตอนก่อนที่จะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ โดยเฉพาะแร่โลหะ ซึ่งกระบวนการในการแยกแร่โลหะที่บริสุทธิ์ออกจากสินแร่ เรียกว่า การถลุงแร่ (smelting) โดยทั่วไปมี 2 วิธี คือ

1) การถลุงแร่โดยใช้ความร้อน เช่น การถลุงแร่ในกลุ่มแร่ออกไซด์ ซัลไฟด์ และกลุ่มคาร์บอเนต

2) การถลุงแร่โดยใช้กระแสไฟฟ้า วิธีนี้โดยส่วนใหญ่เป็นการแยกแร่โลหะออกจากสินแร่ที่อยู่ในรูปของสารประกอบซึ่งมีสถานะเป็นของเหลว

นอกจากนี้ยังมีแร่อโลหะ ซึ่งหมายถึง แร่ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการถลุงแร่ เช่น ทราย (sand) กรวด (gravel) รวมทั้งหินประดับ (dimension stone) ชนิดต่างๆ   

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth