В разных регионах мира шахтеры упорно трудятся в угольных шахтах глубоко под землей
Так не похожие друг на друга железная руда и нефть, мрамор и природный газ на самом деле объединены общим названием «полезные ископаемые». Ископаемые - потому что извлекаются из недр Земли, а полезные - так как служат человеку, то есть по его воле превращаются в разнообразные необходимые предметы, которые создают уют, обеспечивают безопасность, обогревают, кормят... Все они необходимы для обеспечения комфортной жизни людей.
Какие бывают полезные ископаемые
Недра нашей планеты таят огромные запасы полезных ископаемых. Часть из них залегает около поверхности Земли, другие же - на большой глубине, под толщей «пустой» породы.
По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на:
- твердые - различные руды, уголь, каменная соль и др.;
- жидкие - нефть, минеральные воды;
- газообразные - горючий газ.
По особенностям использования различают три группы:
- горючие - уголь, торф, горючие сланцы, нефть, природный газ;
- металлические - руды черных, цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов;
- неметаллические полезные ископаемые - различные соли, известняк, глина, песок, камни и т. д.
Металлические полезные ископаемые служат для извлечения из них металлов. К неметаллическим полезным ископаемым относятся строительные материалы, рудоминеральное неметаллическое сырье - слюды, графит, алмазы и химическое минеральное сырье - калийные соли, фосфаты, сера.
Месторождение - это скопление полезных ископаемых. Группы близко расположенных месторождений одного и того же полезного ископаемого называют «бассейна».
Горючие ископаемые
Особую группу полезных ископаемых образуют различные виды топлива. Это торф, уголь, горючие сланцы, нефть и горючие газы. Они содержат углерод и, соединяясь с кислородом при горении, выделяют тепло.
Горючие ископаемые используются не только как топливо. Они служат незаменимым сырьем для производства различных изделий. Угли, горючие сланцы, нефть и газ используют при выпуске пластмасс, синтетических тканей, взрывчатых веществ, лекарств, красок, технических масел, мыла и другой продукции.
Нефть, добытую из-под земли, по трубам перекачивают на тысячи километров на заводы для разделения на фракции и переработки
Сгусток энергии
Нефть - горючая маслянистая жидкость темного цвета. Ее добывают в основном с помощью бурения скважин на суше, а также на дне морей и океанов. Нефть - это «сгусток энергии». Используя всего лишь 1 мл этого вещества, можно нагреть на 1 °С целое ведро воды.
Утром люди умываются мылом, в состав которого входят жирные кислоты, полученные из нефти
Экологичное топливо
Природный газ , так же как нефть и уголь, образовался в земных недрах из органических веществ растительного и животного происхождения под действием высоких давлений и температур.
Для перевозки сжиженного природного газа используют специальные суда - газовозы
Природный газ является отличным топливом и обладает многими положительными свойствами - высокой теплотворной способностью, хорошей транспортабельностью, большей по сравнению с нефтью и углем экологичностью. Природный газ - самое чистое органическое топливо. При сгорании он образует намного меньше вредных веществ, чем уголь и нефть, поэтому и используется очень широко. По газопроводам топливо перекачивают на многие тысячи километров. Более того, разведанные запасы газа больше, чем разведанные запасы нефти.
Источник тепла
Уголь является одним из наиболее важных полезных ископаемых. Он используется в качестве твердого топлива, выделяя при горении много тепла. Кроме того, из него получают краски, пластмассы и другие ценные материалы.
Уголь образовался из погибших растений. Прожив свой век, деревья и другие растения отмирали, падали, заносились илом и песком, спрессовывались, а затем происходило их обугливание. Начинался этот процесс в присутствии кислорода, а продолжался в бескислородной среде. При этом остатки растений теряли кислород, водород, азот, а углерод сохранялся. Так образовались торф и уголь.
Уголь состоит из углерода, водорода, кислорода, азота и других второстепенных компонентов. По содержанию углеводорода угли подразделяются на бурые (65-70 % углерода), каменные (порядка 80 % углерода), антрациты (до 96 % углерода).
Каменный уголь залегает в земле пластами толщиной до 100 м. Его добычу ведут открытым или закрытым способами. Открытый способ добычи применяют на тех месторождениях угля, где он залегает близко к поверхности земли. Угольные пласты взрывают, а затем куски угля экскаваторами грузят в огромные грузовики или железнодорожные вагоны. При закрытом способе строят шахты, представляющие собой глубокие вертикальные колодцы с горизонтальными туннелями. В них трудятся шахтеры, которые с помощью мощных специальных комбайнов дробят большие пласты каменного угля и подают его наверх.
Одним из наиболее ценных источников энергии для мировой промышленности в настоящее время являются твердые Человечество без них уже вряд ли сможет обойтись. Кроме прочего, еще гениальный Дмитрий Иванович Менделеев говорил: «Топить можно и ассигнациями». Ученый подразумевал, что эти ресурсы было бы полезнее использовать для синтеза требуемых человеку веществ.
Современная наука постоянно подтверждает его правоту. Как ни странно, но во многом тем богатствам, которые залегают глубоко под землей, мы обязаны древней флоре. Именно древние папоротники и деревья образовали со временем многие полезные ресурсы. Кстати, а какие полезные ископаемые образовались из древних растений? Что ж, давайте узнаем!
Общая характеристика видов топлива
Все эти виды топлива содержат огромное количество углерода. Образовались все они из растительных остатков, на которые в течение миллионов лет действовало повышенное давление и высокая температура. Возраст некоторых видов древнего растительного топлива значительно превышает отметку в 650 миллионов лет. Приблизительно 80% этих ископаемых образовалось в третичный период. Именно этим временам мы обязаны тем, что ресурсы полезных ископаемых до сих пор обеспечивают нас всем необходимым.
Основной особенностью их образования следует считать то обстоятельство, что в те времена на планете было еще мало кислорода, который в настоящее время очень быстро окисляет органику, зато много углерода и соединений на его основе. Осадочные породы быстро консервировали огромные массы веществ в толще земли.
Чтобы вы лучше ориентировались в этом вопросе, нами была подготовлена таблица. Полезные ископаемые далеко не бессистемно располагаются в недрах земли.
Форма рельефа | Строение коры, ее возраст | Основные виды ископаемых | Примеры |
Равнина | Щиты времен археозоя, протерозоя | Много железных, марганцевых руд | Русской платформы |
Плиты древних платформ, формирование которых происходило во времена палеозоя | Нефть, газ, уголь и прочие ископаемые растительного происхождения | Западная Сибирь |
|
Горы | Молодые горы альпийского возраста | Много полиметаллических руд | |
Старые, разрушенные горы времен мезозоя | Казахский мелкосопочник |
Впрочем, в среде некоторых ученых популярна теория абиогенного происхождения многих горючих ископаемых, которая объясняет их возникновение сочетанием разнообразных факторов, которые привели к появлению сложных углеродных соединений из простых неорганических веществ.
Эта точка зрения также имеет свое право на жизнь, но большинство ученых все же уверены, что подавляющее число месторождений имеет именно биологическую природу возникновения. Ну так какие полезные ископаемые образовались из древних растений? Об этом мы сейчас и расскажем.
Важность для промышленности и человека
Как мы уже и говорили, многие из этих веществ - настоящий кладезь для современной химической промышленности. Тот же уголь содержит в себе множество соединений, которые в иных случаях можно получить только в результате сложного и дорогого синтеза. К примеру, гуминовые кислоты, которые в природе встречаются не так уж и часто и довольно сложны для искусственного синтеза, человек массово получает из дешевого и распространенного бурого угля.
В принципе, обо всем этом вам расскажет экономическая география. Полезные ископаемые играют важнейшую роль в формировании нормальной производственной экономики любой страны.
Следует помнить, что полноценное использование многих ресурсов растительного происхождения возможно только в том случае, если человек хорошо знает нюансы их образования. Сначала мы рассмотрим уже не раз упомянутые нами угли, так как процесс их образования весьма интересен. Угли, как и другие основные полезные ископаемые растительного происхождения, были образованы различными растениями в процессе их отмирания.
Характеристика образования гумусовых углей
Очень давно, когда на Земле все еще бродили гигантские динозавры, на огромных пространствах произрастали красивые пышные леса. Для их роста и развития условия были идеальны: в почве много органики, а в атмосфере преобладает углекислый газ. Впрочем, эти же условия способствовали тому, что растения весьма бурно отмирали. Их части падали на землю, где быстро разлагались, так как ничем не были защищены от окислительного действия воздуха.
Совокупность всех этих факторов приводила к очень быстрому разложению целлюлозы. Гигантские массы растительности превращались в настоящий «коктейль» гуминовых веществ, разбавленный незначительными количествами примесей смол, восков и парафинов. Впрочем, вся эта масса довольно быстро разлагалась микроорганизмами, а потому особенно быстрого накопления органического вещества в ту пору не происходило. Основные запасы полезных ископаемых появились несколько позднее.
Так как образовывался непосредственно уголь?
Описанным выше способом происходило образование сухого торфа, которого и в нынешнее время на поверхности нашей планеты достаточно. Как правило, никаких дальнейших метаморфоз с ним не происходило, так как чаще всего его покрывал слой песка и земли, надежно консервируя органику от воздействия кислорода и микроорганизмов. Такая масса была крайне пластичной, а потому какого-то расслоения или перемешивания в дальнейшем не происходило.
Так как неразложившейся органики в толще торфа было очень мало, дальнейших процессов гниения не было. Таким образом, температура в толще пластов всегда оставалась на одном уровне.
Давление и время…
Впрочем, со временем слои постепенно уплотнялись по причине слеживания. Постепенно гуминовые кислоты превращались в гумиты, смолы подвергались процессу декарбоксилирования, и только лишь воски оставались неизменными на протяжении тысячелетий. Вот так происходило образование бурых гумусовых углей. Особенно их много в Красноярском крае. Это наиболее распространенные полезные ископаемые края (и важный источник доходов, конечно же).
Под воздействием целого спектра факторов внешней среды происходил постепенный их метаморфоз, в результате которого получались каменные гумусовые угли. Основная роль в этом процессе принадлежит высокому давлению и не менее высокой температуре. В этих условиях гуминовые кислоты начинали интенсивно разлагаться, смолы и воски подвергались естественной полимеризации.
Все это приводило к синтезу неплавких, совершенно нерастворимых соединений. Именно благодаря им этот сорт угля и сохранился до наших дней. Он залегает на сравнительно небольших глубинах, а потому при условии несколько иных физических и химических свойств он бы неизбежно подвергся вымыванию. А какие полезные ископаемые образовались из древних растений, помимо описанного выше гумусового угля?
О процессе образования смешанного типа углей
Следует отметить, что в природе процесс образования чистых гумусовых соединений протекал чрезвычайно редко. Куда чаще происходил смешанный процесс. Ученые предполагают, что шел он сразу по нескольким направлениям. Как правило, происходило все это на дне древних водоемов, на месте которых сейчас располагаются месторождения полезных ископаемых.
Гумусовые вещества постепенно приносились туда с дождевыми водами и медленно, в течение столетий, оседали на дне. Планктон, который активно развивался при таком обилии органических веществ, постепенно перемешивался со всей этой массой. Но все могло быть совершенно иначе.
После того как на сушу обрушивались мощные ураганы и ливневые дожди, в водоемы попадало огромное количество гумусовых веществ и разнообразных минеральных соединений. Сначала на дне оседали именно тяжелые минералы, а уж гумусовые кислоты действовали на них как мощные окислители. Постепенно вся эта масса подвергалась полимеризации. Так как кислорода на дне водоемов было очень мало, вещества со временем оказались под воздействием процесса дегидратации. Вот так и образовывался уголь смешанного состава.
Данные полезные ископаемые России чрезвычайно распространены в Восточной части нашей страны.
О химическом составе углей
В общем-то, их состав не отличается особым разнообразием: углерод, водород, кислород, азот и сера. Отличие только в массовой доле всех этих веществ, так как именно по их процентному соотношению можно с уверенностью определить не только вид ископаемого растительного топлива, но даже регион его возникновения и добычи. Чтобы вы имели хотя бы приблизительное представление об этом вопросе, разберем состав среднестатистического бурого гумусового угля.
Классификация веществ, входящих в состав углей
Наиболее типичные вещества, которые входят в состав любого его сорта, называются углеобразователями. Вот их полный перечень:
- Как ни странно, белки. При гидролизе угля ученые обратили внимание, что в получаемой смеси имеется некоторое количество аминокислот. Нахождение этих веществ в толще пластов ископаемого топлива объясняется довольно просто: это законсервированные в давние времена простейшие, а также останки более высокоразвитых организмов. Во всяком случае многие месторождения полезных ископаемых зачастую могут похвастаться коллекцией, достойной палеонтологического музея.
- Конечно же, целлюлоза. Этот сложный углевод, являющийся основным строительным материалом любой растительной формы жизни, составляет немалую весовую часть как углей, так и горючих сланцев (о них мы поговорим ниже).
- Воски, о которых мы неоднократно упоминали. Представляют собой сложные эфиры некоторых карбоновых кислот и алифатических спиртов.
- Смолы. Это весьма сложная смесь из все тех же карбоновых кислот, а также омыляющихся и неомыляющихся веществ. В некоторых специфичных условиях легко поддаются декарбоксилированию и быстрой полимеризации. Являются своего рода «связующим звеном» для угля, так как скрепляют его компоненты на процессе первичного сжатия.
Именно практически идентичный состав всех ископаемых сортов топлива говорит об их растительном и частично животном происхождении. Поборникам абиотического появления той же нефти не удается найти достаточно убедительных доводов, при помощи которых можно было бы опровергнуть эти фактические данные. Во всяком случае любая карта полезных ископаемых (органических) покажет, что их залежи преимущественно находятся на местах древних морей, богатых органикой.
Основные сведения о добыче угля
Характеристики и способы этого процесса в полной мере зависят от глубины залегания пластов. Если таковая не превышает ста метров, то возможен открытый, карьерный способ разработки. Очень часто бывает так, что с увеличением глубины разреза экономически более целесообразным становится шахтовый метод.
На территории нашей страны уровень самой глубокой шахты равен приблизительно 1200 метрам. Любая карта полезных ископаемых России покажет, что больше всего их в Сибири. Край этот заслуженно считается настоящей кладовой, житницей природы.
Прочие важные вещества
Необходимо отметить, что в пластах каменного угля нередко встречаются скопления веществ, обладающих громадной промышленной ценностью. К ним относятся некоторые ценные геологические породы (мрамор, к примеру), огромное количество метана, а также редкие, рассеянные химические элементы. К примеру, некоторые сорта бурого угля содержат много германия, без которого немыслима современная радиоэлектронная промышленность, так как именно на его основе создаются многие виды полупроводников.
в современной промышленности
Давно прошли те времена, когда этот вид полезных ископаемых использовался исключительно в качестве топлива. Как мы уже отмечали, из него добываются некоторые редкие химические элементы, уголь служит сырьем для производства многих типов пластмасс. Еще со времен Второй мировой войны известно, что из него можно делать искусственный бензин.
Именно эти полезные ископаемые России во многом обеспечили интенсивный рост промышленности после революции. Они же позволяют поддерживать экономику на стабильно высоком уровне.
Горючий сланец
Это твердое растительного происхождения из группы твёрдых каустобиолитов. Основной чертой сланцев, которая обеспечила им столь высокую популярность в последние годы, является смола, входящая в их состав. Ее получают при перегонке. Ценность ее в том, что по своим физико-химическим свойствам она очень близка к нефти, но при этом стоимость ее добычи куда ниже нефтяного промысла.
Дифференциальный состав
Главным отличием сланца от все того же угля является то, что в его составе содержится больше минеральных веществ. Органическая его часть - кероген. Только в сланцах наивысшего качества его доля доходит до 70%, тогда как во всех прочих случаях содержание органики не превышает 30%. Кероген представляет собой ископаемые остатки древнейших одноклеточных водорослей.
Та их часть, которая за века не потеряла следов клеточного строения, - это талломоальгинит. Соответственно, полностью деградировавшие получили название коллоальгинит. Помимо этого, в сланцах довольно часто можно отыскать даже части высших растений, которые были на нашей планете в незапамятные времена.
Вот какие полезные ископаемые образовались из древних растений. Надеемся, что из этой статьи вы получили все интересовавшие вас сведения.
Поскольку мы уже имеем общее представление о том, как формировалась земная кора и гидросфера, то естественным будет такой вопрос: а как происходило формирование во времени полезных ископаемых? Это не только интересная, но и
важна для нас информация, поскольку без изучения, добычи и использования полезных ископаемых человечество пока не может существовать. Возраст полезных ископаемых в некоторых случаях является определяющим для их прогнозирования и поисков. Мы должны знать, когда и где они образовались, где их следует искать.
Сразу же следует уточнить, что понятие о полезных ископаемых очень широк, представление о них менялись во времени. Это учение представляет интерес не только для геологии, которая считает его одним из основных направлений своей деятельности, но и географии и других наук, которые занимаются вопросами территориального размещения полезных ископаемых, условий добычи и рационального их использования. Полезные ископаемые принято подразделять на три основные группы: рудные, нерудные и горючие. Попробуем рассмотреть особенности развития во времени только полезных ископаемых.
Типичным примером рудных полезных ископаемых являются железные руды, которые человек начал осваивать практически с начала своего развития. Они различаются по составу, условиям образования и возрасту. Формирование таких руд происходило уже в древней истории земной коры. Мы говорили о грандиозном их накопления в докембрии, около 2,3 млрд лет назад. Они известны в Криворожском бассейне, в пределах Курской магнитной аномалии (КМА), на Балтийском и Канадском щитах. Такие скопления связаны с породами, получившие название железистых кварцитов или джеспилитов. Предполагается, что они сформировались в своеобразных водных бассейнах раннепротерозойского возраста, возможно, за счет космического поступления соответствующего вещества (железные метеориты).
Еще одна группа железных руд формировалась под влиянием гранитов, сталкиваются с карбонатными породами. В результате термального воздействия и привнесение определенных компонентов их накопления на грани магматических пород и карбонатов образуются своеобразные жа-ны, с которыми чаще всего связаны месторождения железа, меди, полиметаллов. Активно такое рудообразования происходило в позднем палеозое, в течение герцинского горообразования (325-250 млн лет назад). В частности, значительные скопления таких руд известны в пределах Урала, Алтая, Центральной Европы, Казахстана, в других регионах.
В конце концов, существование железорудных бассейнов происходило и в совсем недалеком прошлом. В частности, в пределах Украины известна неогеновая железорудное формация Азово-Причерноморской провинции. Она включает рудоносных площади Керченского полуострова, при-сивашшя, Херсонской и др.. Здесь сформированы железные руды имеют осадочного хемогенным происхождения и накопленные в больших лагунах. Предполагается, что это происходило за счет жизнедеятельности своеобразных бактерий. В месторождениях Керченского п-ова содержание железа в руде достигает 37-40%, а мощность рудных слоев составляет 10-12 м. Процесс протекал около 3,5 млн лет назад, о чем свидетельствует многообразие процессов железорудного накопления.
Очень интересным и показательным является процесс вугленакопичення, формирования во времени угленосных отложений. Для него характерно не только неравномерность накопления углей, но и четко выраженное территориальное перемещение угленосных бассейнов в разные интервалы геологической истории. Следует отметить, что этот процесс начался только из среднего палеозоя. Более древних угленосных отложений практически нет, поскольку в древние интервалы времени растительного мира на земной поверхности в значительных масштабах еще не существовало. Уголь среднего палеозоя образует незначительные скопления в разных районах Европы: Приуралья, Прикаспия, Западного Донбасса, Воронежской возвышенности и др.. Еще раз напомню, что средний палеозой (интервал времени - 400-325 млн лет назад) характеризовался тем, что в то время сошлись материки Северной Америки и Лавразия, а на месте бывшего океана Япетус сформировались многочисленные широкие лагуны, в которых начала накапливаться растительное органика. Кстати, именно тогда на земную поверхность в значительных масштабах начали выходить и морские организмы.
Порой наиболее активного вугленакопичення стал поздний палеозой (325-250 млн лет назад). В этот интервал истории накопилось более половины всех известных запасов угля. Пизнепалеозойским угленосные отложения образуют два четко разграничены пояса. В течение среднего карбона вугленакопичення происходило на территориях Центрального Казахстана (Карагандинский бассейн), Донбасса, в бассейнах Западной Европы, южной части Англии, в Аппалачах Северной Америки. Структурный план середньоперм-ского угленосного пояса Евразии резко отличается от более древнего каменноугольного. Он образует трансматериковий пояс угольных бассейнов, простирающаяся от Печоры и Таймыра через Тунгусський и другие бассейны Сибирской платформы, а также Кузбасс и тянется на северо-восток Индостана. Интересно, что территориального сочетания этих двух поясов не зафиксировано.
Мезозойская и кайнозойской вугленакопичення характеризуется резким снижением своих масштабов. Оно связано в основном с азиатской частью материка. Для него, как и для предыдущих этапов, характерна неравномерность развития этого процесса во времени, чередование эпох угасание или активизации накопления угля, а также скачкообразное перемещение разновозрастных угленосных бассейнов. Из больших бассейнов этого времени можно назвать лишь Юго-Якутский и Вилюйский. Конечно же, это мелкие и рассеянные угленосные депрессии. Кроме этого, наиболее активное пизнепалеозойским вугленакопичення совпадает по времени с гер-цинским горообразования. Этот интервал времени характеризовался наиболее резкой дифференциацией рельефов, создавало благоприятные условия для интенсивного вугленакопичення.
К полезным ископаемым следовало бы отнести подземные воды. Мы привыкли к их почти повсеместное распространение, считаем, что это и полезное ископаемое, которая формируется уже на наших глазах, запасы ее могут непрерывно восстанавливаться и нам не грозит ее дефицит. Об этом свидетельствуют условия накопления грунтовых вод, верхнего водоносного горизонта. Вместе с тем многие специалисты уже сегодня прогнозируют, что в ближайшие десятилетия она может стать одной из самых важных и востребованных полезных ископаемых. Следовательно, есть смысл уточнить, как происходит ее накопление во времени.
Вместе с грунтовыми водами, которые формируются сегодня, существуют и более древние разновидности, которые получили название седиментационных или седиментогенних. Это воды древних морских бассейнов, которые сохранились в накопленных осадках, а затем в процессе дальнейшего преобразования, диагенеза, уплотнения и перемещения оказались в породах, содержащих их. Частично они могут использоваться. Более распространенными являются воды артезианских бассейнов, находящихся на значительной глубине и обычно под большим давлением. Примером одной из таких крупнейших структур у нас может быть Днепровско-Донецкий артезианский бассейн. его верхние водоносные горизонты содержат пресные воды, активно используются.
Такие воды содержат полезные компоненты, которые делают их более привлекательными, чем грунтовые. Они пока не загрязнены. Изучение скорости перемещения подземных вод и размеров артезианских бассейнов позволяет специалистам утверждать, что сформировались они около 15 тыс. лет назад - в эпоху последнего похолодания. Вместе чрезмерно активный отбор таких вод не позволит компенсировать их поступления и теоретически возобновляемая полезное ископаемое не будет успевать удовлетворять наш спрос. Такое явление обязательно следует учитывать нашим экологам.
Мы привыкли к тому, что почти все полезные ископаемые, кроме грунтовых вод, не могут быть отнесены к возобновляемых и требуют осторожного использования. А могут существовать рудные полезные ископаемые, которые в достаточно больших объемах формируются сейчас? Самое интересное, что такие есть! Речь идет о железорудные и марганцевые конкреции, образующиеся на дне Мирового океана. Их начали изучать сравнительно недавно, но они сразу заинтересовали специалистов. На глубине более 4 км такие скопления образуют почти сплошной слой. Эти конкреции содержат до 36% марганца, а также железо, Ку-Прум, Никель, Кобальт, Титан, молибден и другие элементы (более двадцати). В США, Японии, ФРГ уже разработаны технические приемы их добычи. Главной проблемой их использования является только экономические показатели такого процесса, а также экологические последствия подобных разработок. И поскольку мы заговорили о скорости формирования полезных ископаемых, следует отметить, что темп современной роста подобных образований на дне океана вполне может удовлетворить насущные потребности человечества.
Как пример мы рассмотрели особенности формирования во времени лишь нескольких полезных ископаемых, показали лишь отдельные закономерности пространственно-временного развития этого процесса. Таких примеров можно привести немало. Это предмет изучения ряда наук и учений, среди которых можно назвать металлогении (наука о рождении металлов), минерагения, учение о горючие полезные ископаемые и др.. Очень сложным является установление закономерностей формирования нефтегазовых скоплений, которые непрерывно перемещаются, образуются в результате как преобразование в недрах каких-то органических веществ, так и глубинного поступления углеводородов. И, конечно же, демонстрируют многообразие истории развития земной коры.
Самая большая страна в мире занимает одно из лидирующих мест по запасам полезных ископаемых.
Наиболее ярко это можно представить в цифрах. На территории России сейчас открыто более 200 тысяч месторождений, а совокупная стоимость всех ископаемых составляет около 30 трлн. долларов.
Вот доля России в мировых запасах отдельных видов ископаемых:
- Нефть — 12%
- Природный газ — 32%
- Уголь — 30 %
- Калийные соли — 31%
- Кобальт — 21%
- Железо — 25%
- Никель — 15%.
Особенности рельефа России
Россия занимают самую обширную территорию в мире, а потому имеет разнообразный и сложный рельеф. Среди особенностей рельефа выделяют:
1. Преобладание равнин в европейской части страны и центральных областях.
2. Горы расположены, в основном на юге, востоке и северо-востоке (не считая Уральского хребта, который пересекает Россию с севера на юг).
3. Рельеф имеет общий уклон к северу, поэтому большинство рек впадает в воды морей Арктики.
Эти характерные черты рельефа влияют на распространение залежей полезных ископаемых. Горные породы добывают на Кавказе и в Восточной Сибири, торф — в лесных массивах, бокситы и железные руды — на равнинах.
Виды полезных ископаемых
Полезные ископаемые — это минералы и породы, которые используются человеком. Существует несколько классификаций полезных ископаемых, но чаще всего их разделяют по виду использования.
Горючие
- Каменный уголь — осадочная порода, залегает пластами. Важнейший вид топлива, используется в металлургии. Важнейшие запасы России — Кузбасс, Печорское, Тунгусское месторождения.
- Торф образуется в болотах из гниющих остатков растений. Содержит до 60% углерода. Используется как дешевое топливо, для удобрений и для добычи уксусной кислоты.
- Нефть — маслянистая жидкость черного цвета, прекрасно горит. Залегает между осадочными породами на разных глубинах. Это важнейшее ископаемое топливо. В РФ крупнейшие месторождения — Западно-Сибирский бассейн, бассейны Северного Кавказа и Поволжья.
- Природный газ — образуется в пустотах горных пород. Иногда его скопления могут составлять миллионы кубометров. Это самое дешевое и удобное топливо.
- Горючие сланцы — осадочные породы, представляющие собой смесь из кремнистой глины и остатков органических веществ. При перегонке сланцев получается смола, близкая по своему составу и свойствам нефти.
Рудные
- Горные породы (мрамор, слюда, асфальт, туф, калийная соль, фосфориты). Имеют различное происхождение и используются практически во всех промышленных отраслях.
Так, туфы и мрамор применяют в строительстве, слюды — в электро и радиопромышленности, асбест — для теплоизоляции и противопожарной изоляции, асфальт — для покрытия дорог.
- Металлические руды (железные, медные, никелевые, цветные металлы) — это горные скопления, содержащие металлы. Например, алюминий добывают из бокситов, нефелинов и алунитов, железо — из железных руд, бурого, красного и магнитного железняка.
- Неметаллические руды (песок, асбест).
Нерудные
- Драгоценные камни — природные камни органического или минерального происхождения. Используются в ювелирном деле, медицине, химической промышленности.
- Песок, гравий, глина, мел, соли — твердые горные породы, используемые практически во всем областях промышленности.
Ресурсы и месторождения
На территории России представлено около 30 видов ископаемых. Вот описание главных месторождений и запасов лишь некоторых из них.
Нефть и газ
Нефть добывают в основном в восточных и северных частях страны, а также на шельфах морях Арктики и Дальнего Востока. В настоящее время активно осваиваются 2152 нефтяных месторождения. Ежегодно добывают до 600 млн. тонн, а прогнозируемые запасы исчисляются 50 млрд. тонн.
По запасам природного газа Россия занимает первое место в мире. В год добывается около 650 млрд. кубометров газа. Разведано более 10 месторождений, которые называют уникальными, так как прогнозируемые запасы в них превышают отметку в 1 трлн. кубометров.
Уголь
По добыче угля Россия занимает третье место в мире. Только разведанных запасов хватит стране на 400 лет. Угольные бассейны сосредоточены, в основном, на востоке страны — за Уральскими горами. Крупнейшими месторождениями являются Тунгусский (более 2200 млрд. тонн) и Ленский бассейны (1647 млрд. тонн).
Горючие сланцы
Основные месторождения сосредоточены на европейской части страны. Самым крупным является Прибалтийский сланцевый бассейн.
Торф
Основные запасы торфа находятся на азиатской части России. Всего разведано более 46 тыс. месторождений. Крупнейшее — Васюганское, где добывают 15% запасов торфа в РФ.
Железные руды
По залежам железных руд Россия занимает первое место в мире. Самые крупные месторождения сосредоточены на европейской части (Курская магнитная аномалия, Балтийский щит на Кольском полуострове, Бассейн КМА).
Марганец
В РФ добывают марганец в основном карбонатного типа. На сегодня разведано 14 месторождений на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке. Общее количество запасов — около 150 млн. тонн. Крупнейшие месторождения — Юркинское, Березовское, Полуночное.
Алюминий
Россия имеет достаточное количество запасов бокситов и нефелинов — на Урале и в Западной Сибири. Но проблема в том, что руды низкого качества, и добыча алюминия представляется затратной. Наиболее перспективны в этом отношении запасы бокситов Северо-уральского района.
Цветные металлы
По запасам руд цветных металлов Россия занимает 1 место в мире, а общая стоимость разведанных запасов — более 1, 8 трлн. долларов. Самые богатые залежи руд обнаружены в Восточной Сибири и на Таймыре. Так, например, доля России в мировом объеме добычи алмазов — 25%. Больше добывают только в ЮАР.
Нерудные строительные материалы
Специалисты отмечают главные проблемы, которые мешают России в полной мере использовать потенциал в сфере запасов полезных ископаемых — это недостаточное финансирование геологических изысканий, проблемы с налогообложением, нехватка обрабатывающих предприятий и невозможность обеспечить достаточный рынок сбыта.
Бóльшая часть всех химических элементов, в том числе и очень ценных, рассеяна в горных породах. Лишь очень незначительная часть их сосредоточена в месторождениях полезных ископаемых. Но хотя содержание элементов в горных породах низкое, их общее количество в земных недрах грандиозно.
Все полезные ископаемые по условиям их образования разделяются на глубинные и поверхностные. Глубинные месторождения называются эндогенными (от греческих слов «edo» - внутри, «geos» - происхождение), а поверхностные - экзогенными (греч. «ехо»- снаружи).
Глубинные, или эндогенные, месторождения формируются в результате внедрения в земную кору раскаленных подземных расплавов, или магм, и их застывания. Магма по трещинам проникает в горные породы. При этом только незначительная часть магмы в вулканах достигает поверхности Земли, образуя потоки лавы и скопления вулканического пепла. Большее количество магмы не доходит до земной поверхности и застывает на глубине, образуя глубинные кристаллические магматические породы, такие как гранит . Застывшие на глубине и на поверхности Земли магматические породы широко используют в качестве природных каменных строительных материалов.
Благодаря различию физических и химических свойств элементов в процессе остывания магматических расплавов в недрах Земли происходит их разделение и образуются скопления части химических элементов.
При остывании так называемых основных магм, содержащих в своем составе не более 50% окиси кремния, процесс разделения веществ в них идет подобно выплавке чугуна в домнах. При этом в скоплениях магмы, застывающих на глубине, кверху всплывают легкие породы, а на дно магматического резервуара опускаются тяжелые минералы. Эти тяжелые минералы образуют рудные магматические месторождения. Наиболее значительные из них - месторождения железа и титана, хрома и платины, меди и никеля . Близки к ним по своему происхождению и месторождения алмазов в кимберлитовых трубках Сибири и Южной Африки, но для их образования, кроме высокой температуры, необходимо огромное давление.
Совершенно иначе обособляются ценные минералы при застывании так называемых кислых магм, содержащих более 50% окиси кремния. В этих магмах повышенное содержание различных газов, в том числе паров воды. Газы растворяют многие химические соединения, особенно металлические, и не дают им выпадать в осадок на ранних стадиях остывания магмы. Поэтому условия для их концентрации создаются в самых поздних, не успевших полностью отвердеть остатках магматических расплавов. Часть таких остаточных расплавов магмы, насыщенных горячими газами и растворенными в них ценными элементами, внедряется по трещинам в горные породы и, остывая, образует так называемые пегматитовые жилы . Они состоят из кварца и полевого шпата , а иногда содержат накопления слюды, драгоценных камней (топаз, аквамарин и др.), минералов бериллия и лития, олова, вольфрама, урана .
Магматические газы с растворенными в них ценными соединениями не только накапливаются в остаточных очагах магмы, но также могут просачиваться через уже отвердевшие стенки. Так они проникают в окружающий остывающий магматический очаг породы. При этом между фильтрующимися раскаленными газами и окружающей породой могут возникнуть химические реакции. Особенно бурно они протекают между горячими магматическими газами и известковыми породами. В ходе таких реакций по периферии массивов остывающих магматических пород, в зоне соприкосновения их с известняками, возникают так называемые скарны . Они состоят из минералов, в состав которых входит известь, кремний и алюминий . Кроме того, в скарнах часто накапливаются минералы железа, меди, свинца, цинка, вольфрама, бора .
Но не все магматические газы реагируют на глубине с горными породами. Большая их часть вследствие высокого давления устремляется по трещинам и порам горных пород вверх, к поверхности Земли. При этом минерализованные пары постепенно охлаждаются, сжижаются и превращаются в горячие минеральные воды - гидротермы . Они продолжают подниматься по пористым водопроницаемым горным породам. По мере дальнейшего охлаждения горячих минеральных вод растворенные в них соединения ценных и других элементов выпадают в осадок. Заполняя трещины горных пород, они образуют жилы полезных ископаемых. Часть элементов гидротерм вступает в реакцию с минералами горных пород и отлагается, формируя залежи полезных ископаемых, замещающие эти горные породы. Такие месторождения, образованные отложениями горячих минеральных вод в недрах Земли, называются гидротермальными . С этой очень важной группой эндогенных месторождений полезных ископаемых связаны большие количества руд меди, свинца, цинка, олова, вольфрама и других ценных элементов.
Экзогенные месторождения образуются под действием геологических процессов у поверхности Земли. Они формируются в ходе длительных изменений горных пород по мере их перемещения из недр к поверхности Земли. Такие медленные или внезапные катастрофические подъемы отдельных участков земной коры происходили во все геологические эпохи и продолжаются в наши дни. У поверхности Земли горные породы под действием колебаний температуры и водных потоков механически разрушаются на мелкие и мельчайшие обломки. Под влиянием воды, кислорода и углекислоты они химически разлагаются, меняя свой состав. Продукты такого разрушения уносятся водными потоками в реки и, оседая на их дне, образуют хорошо известные речные месторождения гравия, песков и глин . При этом некоторые химически стойкие, неокисляющиеся, твердые и тяжелые минералы накапливаются в нижней донной части речных отложений, образуя россыпи . В россыпях могут концентрироваться только тяжелые минералы с удельным весом более 3. Поэтому именно в виде россыпей известны месторождения золота, платины, оловянного камня, вольфрамита и т. д.
Значительная часть минеральной массы, находящейся в речной воде в виде ила или в растворенном состоянии, выносится в моря и океаны. Масштабы такого выноса огромны. Так, Волга за год выносит в Каспийское море 25,5 миллионов тонн взвешенного в воде материала, Амударья в Аральское море - 215 миллионов тонн, Амазонка в Атлантический океан - около 1000 миллионов тонн. В океанах и морях минеральные вещества осаждаются и накапливаются на дне. Эти минеральные вещества поступают с континентов, под влиянием силы тяжести, в результате химического воздействия соленой морской воды или в связи с жизнедеятельностью морских организмов. Так создаются толщи пород осадочного происхождения , среди которых находятся пласты осадочных полезных ископаемых. Кроме таких общеизвестных осадочных пород, как пески, глины, известняки , распространены месторождения руд железа, марганца, алюминия, фосфоритов, угля и нефти .
На поверхности Земли образуются месторождения полезных ископаемых также в результате растворения и выноса части вещества грунтовыми водами, причем в остатке накапливаются трудно растворимые ценные минеральные соединения. Например, в породе, состоящей из соединений кальция и алюминия, кальциевые минералы могут растворяться и удаляться с водой, а в остатке накопятся соединения алюминия - бокситы - ценная руда для производства этого металла. Такие месторождения называются остаточными. Среди них, помимо бокситов, известны залежи железной руды, никелевой руды, фосфорных соединений .
Часть растворенного вещества может снова отложиться под землей из грунтовых вод, при их проникновении по проницаемым породам. Возникающие при этом месторождения так и называются инфильтрационными . Среди инфильтрационных известны месторождения никеля, меди, золота, урана .
Если горные породы и заключенные среди них месторождения полезных ископаемых погружаются в глубь Земли, на них действует давление залегающих на них толщ и внутренний жар Земли. Под их влиянием горные породы и полезные ископаемые изменяются, преобразуются в метаморфические , такие, как гнейс или кристаллический сланец . При этом могут возникнуть метаморфические месторождения полезных ископаемых («метаморфоза» - изменение). К ним относятся как ранее существовавшие, но подвергшиеся интенсивному изменению тела, так и возникшие вновь из-за метаморфизма. К таким принадлежат, например, месторождения мрамора, кровельных сланцев, слюды, графита, гранатов .
Loading...