Отношения

Какие твердые полезные ископаемые. Что такое полезные ископаемые

Россия среди других стран мира, занимает ведущее место по запасам полезных ископаемых. Какие полезные ископаемые добывают в недрах страны на данный момент? Всем известно, что в настоящее время уже на территории РФ обнаружено более 20 000 месторождение различных видов. Страна имеет крупные месторождения угля, золота, алюминиевого сырья, олова, платины, вольфрама, графита, никеля и других видов ископаемых. В данной статье мы с вами подробно рассмотрим, какие есть полезные ископаемые в России и их виды. Конечно, преобладающими полезными ископаемыми является твердые, которые располагаются практически на всей территории страны. Мы также подробно рассмотрим, какое полезное ископаемое является горючим, а также самым важным стратегическим сырьем, которое обеспечивает для своей страны энергетику – это уголь, нефть, природный газ и торф.

Жидкие полезные ископаемые

Многих интересует, какие жидкие полезные ископаемые имеются на территории России? Давайте попробуем ответить:

Нефть

Всем известно, что страна занимает пятое место по добычи нефти. Эти ресурсы в основном сосредоточенны в северных и восточных районах России, западной Сибири, а также в Арктических шельфах. На данный момент в разработку вовлечено не более половины всех обнаруженных запасов, начиная с начала XXI века. В среднем эксплуатируемые месторождения имеют выработанный запас не более чем 45%. Нефтяные залежи в основном находятся в горных осадочных породах, начиная от венда и до неогена, а также в палеозойских и мезозойских отложениях.

На данный момент в России выделены основные нефтегазоносные провинции: Волго-Уральская, Западно-Сибирская, Прикаспийская, Тимано-Печорская, Северо-Кавказко-Мангышлакская, Лено-Тунгусская, Охотская, Енисейско-Анабарская, Лено-Вилюйская, а также Балтийская, Восточно-Камчатская и Анадырская нефтегазовые области.

Грунтовые, артезианские и минеральные воды

На территории России известно порядка 3367 месторождений подземных вод. Из них в эксплуатации на данный момент находится менее 50%.

Твердые полезные ископаемые

Уголь

По запасам угля Россия уступает лишь США и Китаю. Разведанные месторождения угля установлены в отложениях девона и плиоцена. Главными угольными бассейнами считаются: Печорский, Кузнецкий, Южно-Якутский и часть Донецкого бассейна находящаяся на территории России.

В западной Сибири, в отрогах Кузнецкого Алатау находится один из крупнейших каменноугольных бассейнов. Именно он в настоящее время является наиболее используемым, среди всех остальных. Также ведется добыча угля в Донецкой области на юго-востоке и северо-востоке страны, где расположены Донецкий и Печерский каменноугольный бассейн.

В Средне-Сибирском плоскогорье и Якутии также имеются большие запасы каменного угля, но из-за слабой освоенности территории и сложных природно-климатических условий они практически не используются, считаясь перспективными. Наиболее известным и крупным месторождением бурого угля считается Канско-Аначинское, которое находится в Красноярском крае.

Торф

На территории России выявлено примерно 46 000 месторождений торфа, из них наибольший процент, а именно 76%, приходится на азиатскую часть республики, а остальное на европейскую. Наибольшие запасы этого полезного ископаемого находятся в северо-западных районах страны, а также в Сибири и на Урале. Самым крупным месторождением считается Васюганское, которое находится в Западной Сибири.

Железные руды

Многих интересует, какие полезные ископаемые в России стоят на первом месте в мире по подтвержденным общим запасам – это железняк – (264млрд т.). Залежи железной руды отличаются большой глубиной залегания, а также усиленной прочностью и сложным минеральным составом, который имеет в своем содержании 16-32% железа.

Месторождения в основном сосредоточены в Европейской части страны. Одним из крупнейших бассейнов в мире считается – Курская магнитная аномалия. Российские месторождения представлены всеми генетическими типами и характеризуются промышленным содержанием титана, железа и ванадия, а также низким содержанием фосфора и серы. Магматические месторождения расположены на Урале, в Карелии, Горном Алтае, в Забайкалье и восточных Саянах.

Золото

На данное время Россия занимает четвертое место в мире по запасам золота, разделяя его с Канадой. На территории страны имеется пять больших месторождений, а также более 200 коренных и более ста комплексных. Основная часть золотого запаса сосредоточена в Дальневосточном и Восточно-Сибирском регионе. Примерно 80% запасов находится в рудных месторождениях, а остальная часть в россыпных.

Титановые руды

Этот вид полезных ископаемых подразделяется на два основных вида: рассыпные и коренные. Коренные месторождения содержат диоксид титана в невысоком содержании, уступая Норвегии и Канаде. Добыча руды производится из древних прибрежно-морских пород, а также алюминиевых россыпей ильменита. Эти месторождения располагаются на Урале, на Восточно-Европейской платформе, в Забайкалье, а также в восточной и западной Сибири.

Серебро

Считается, что Россия занимает ведущее место в мире по запасам серебра. 73% месторождений сосредоточено в комплексных рудах золота и цветных металлов. Наибольшее количество серебра среди комплексных месторождений можно выделить: Узельское, Гайское и Подольское месторождения, где содержание серебра измеряется от 10-30 граммов. Около 98% основных запасов серебра в России находится в Восточно-Сихоте-Алинском и Охотско-Чукотском вулканических поясах, расположенных на территории республики. Все месторождения относятся к вулканно-гидротермальным образованиям и являются пост матичными.

Газообразные полезные ископаемые

Природный газ

Россия занимает первое место в мире по запасам природного газа. На балансе страны находится 867 месторождений имеющих запас свободного газа. Они сосредоточены в основном в Сибири и Восточных районах России. Здесь сосредоточенны наиболее крупнейшие газовые месторождения, такие как: Урегойское, Ямбургское, Балахнинское, Медвежье, Харасавэйское и другие.

В последние годы на территории России были открыты новые месторождения природного газа, а именно – Штокмановское, расположенное на шельфе Баренцева моря и Ленинградское газоконденсатное месторождение, расположенное на шельфе Красного моря.

Полезными ископаемыми называют минералы и горные породы, которые добывают из глубин земли для использования в производстве промышленной продукции.

По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на:

твердые;
жидкие;
газовые.

В зависимости от использования и состава, полезные ископаемые распределяют на:

рудные;
нерудные;
топливо.

Руды являются полезными ископаемыми, которые в своем составе имеют металл в объеме, необходимом для его промышленного получения. Полиметаллическими называют руды, в составе которых есть несколько полезных металлов.

К нерудным ископаемым относят минералы, используемые для промышленности (для металлургии - известняк , для строительной промышленности - известняк, гранит, песок и другое, для химической промышленности - апатиты, фосфориты, соль, слюда и др.).

К топливу относят:

бурый и каменный уголь;
горючие сланцы;
нефть,
газ и прочее.

Месторождение полезных ископаемых составляет естественное их скопление в слоях земной коры. По составу размещения в земной коре ископаемые распределяют на оседлые, пластовые и гнездовые.

Геологическими запасами называют те полезные ископаемые , которые обнаружены в земле расчетными методами.

Балансовыми называют те запасы полезных ископаемых , которые по качеству соответствуют требованиям промышленности, а по количеству их добычу можно считать экономически выгодным.

Промышленными запасами считают то количество полезных ископаемых , которые возможно получить в процессе их добычи.

Земная кора на 99,5 процентов состоит из 14 химических элементов: кислорода - 49,13%, кремния - 26,0%, алюминия - 7,45%, железа - 4,2%, кальция - 3,25%, натрия - 2,4%, магния - 2,35%, калия - 2,35%, водорода - 1,0% и др.

Наибольший интерес для промышленности составляет сырье, которое наиболее часто встречается в земной коре и которое однородно по составу и свойствам (руды, песок, известняк, глина, вода, топливо, газ и др.).

Рудное сырье по своему назначению делится на:

руды черных металлов;
руды цветных металлов;
руды редких металлов.

Руды черных металлов представляют собой магнитные, красные и бурые железняки.

Магнитный железняк содержит до 72% железа, остальное - силикаты. Эта руда обладает магнитными свойствами, очень плотная, трудно восстанавливается, черного цвета. Красный железняк содержит до 60% железа и такую же пустую породу. В буром железняке есть до 20 - 65% железа, все остальное - силикатная порода.

Руды цветных металлов отличаются наибольшим количеством полезного компонента. Так, медные руды делят на богатые и бедные. В богатых рудах количество меди более 6%, в бедных - от 4,5 до 2,0%.

Руды редких металлов , чаще всего, является монометаллами, в которых содержится хром, золото, платина и прочее, а также биметаллическими, такие как медно-молибденовые, свинцово-цинковые, или полиметаллическими, в которых есть свинец, цинк, медь, серебро, золото, никель, висмут, уран и т.д.

Нерудное сырье , либо минерально-химическое используется как для добычи различных неметаллов (серы, фосфора и др.), солей, минеральных удобрений, так и для строительных материалов. Наиболее важными видами нерудного сырья можно считать: самородную серу, апатиты, фосфориты, природные соли (калийные, поваренную соль, сода), а также алмаз, графит.

К строительным материалам можно отнести : гранит, диабаз, базальт, андезит, пемзу, туф, гипс, известняк, известь, глину, песок, щебень, песчаник и мрамор. Первое место в земной коре занимает кремний, второе - глина. В естественном виде, в строительстве, используются: мрамор, гранит, щебень, известняк, глина, гипс, базальт, диабаз. Другие материалы используют для производства цемента, бетона, кирпича, фарфора, фаянса, керамики, а также различных химических веществ.

Разновидности угля имеют следующую зольность:

витрен и кларен - до 2 %;
дюрен - 6 — 12 %;
фюзен - 15 — 25 %.

Кларен и витрен хорошо коксуются, дюрен слабо, а фюзен не коксуется. Наиболее прочной разновидностью является дюрен, а наиболее хрупкой — фюзен.

Знание петрографического состава углей необходимо для определения оптимальных пределов дробления, рационального предела их обогащения и способов технологической переработки. Угли состоят из органической (горючей) массы и негорючих компонентов (минеральных примесей и влаги). В состав органической массы входят следующие химические элементы: углерод (С), водород (И), кислород (О), азот (N), сера (S), фосфор (Р). Самый ценный элемент в углях — углерод, содержание которого возрастает с увеличением стадии метаморфизма. К минеральным примесям относятся: глинистый сланец (Al203-2Si02-2H20), песчанистый сланец (SiOj), пирит (FeSi), сульфаты (CaS04), карбонаты (MgC03, FeCO3 и др).

Минеральные примеси, перешедшие в уголь из растительных организмов, называются связанными, а примеси, попавшие в период накопления растительных остатков, - наносными. Минеральные примеси, которые попали в уголь при его добыче, называются свободными. При обогащении могут быть удалены только свободные минеральные примеси.

Промышленная классификация углей предусматривает деление углей на различные марки и группы в зависимости от их физико-химических свойств и возможности использования для технологических или энергетических целей.

Угли каждого бассейна разделяют на марки и группы, причем угли одноименных марок и групп различных бассейнов имеют неодинаковые пределы классификационных параметров. Поэтому угли разных бассейнов, характеризуемые одинаковыми классификационными параметрами, при технологическом использовании могут давать различный по физико-механическим свойствам продукт.

Все угли условно делят на две технологические группы:

коксующиеся;
энергетические .

Группа A3 — Металлические полезные ископаемые — руды черных, цветных, редких и благородных металлов.

Руда представляет собой агрегат минералов, из которого технологически возможно и экономически целесообразно извлекать металл или его соединения. Таковы, например, руды железа, марганца, свинца, цинка, молибдена, вольфрама и др. По качеству минерального сырья различают богатые (высокосортные), рядовые (средние по качеству) и бедные (низкосортные) руды.

Минералами называются природные химические соединения, образовавшиеся в результате естественных химических реакций,более или менее однородные химически и физически. В зависимости от химического состава минералы группируются по классам, из которых важнейшее значение имеют: самородные элементы; сульфиды (соединения металлов с серой); оксиды (соединения металлов и некоторых других элементов с кислородом); силикаты соединения металлов с кремнием и кислородом) иалюмосиликаты (силикаты, содержащие алюминий).

Различают коренные и россыпные месторождения полезных ископаемых. В коренных месторождениях руда залегает в общем массиве горных пород в месте своего первоначального образования. При этом полезные минералы находятся в массиве горных пород в виде вкрапленных зерен (включений) той или иной величины, часто в тесном прорастании с минералами пустой породы.

Россыпные месторождения образуются в результате разрушения коренных руд под воздействием воды, кислорода воздуха, температуры и других природных факторов.

В россыпях концентрируются минералы, устойчивые к воздействию природных факторов. Эти минералы, как правило, находятся в виде обособленных зерен, однако часто сцементированы глиной или другим материалом

По вещественному составу различают руды черных, цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов.

Руды разделяются также на монометаллические, содержащие только один металл, и сложные, полиметаллические, содержащие несколько металлов (например, руды, содержащие медь и цинк, свинец и цинк, молибден и вольфрам).

По размеру вкрапленности зерен полезных минералов различают руды с весьма крупной вкрапленностью (более 20 мм), крупновкрапленные (более 2 мм), мелковкрапленные (2—0,2 мм) и тонковкрапленные (менее 0,2 мм).

По физическим свойствам руды делят по плотности, влажности и др. По плотности различают руды тяжелые — плотностью выше 3500 кг/м, средние — 2500—3500 кг/м, легкие — ниже 2500 кг/м3.

По влажности различают руды сильно влажные, влажные и сухие.

В зависимости от физических свойств и химического состава руды подразделяют на трудно- и легкообогатимые.

Требования, предъявляемые промышленностью к рудному сырью, определены ГОСТами и техническими условиями, согласно которым рудное сырье разделяется по сортам в зависимости от содержания в нем полезных компонентов, вредных примесей и характера рудного агрегата. Имеются ограничения по содержанию влаги и гранулометрическому составу.

Промышленные кондиции на руду — это система показателей, в которой приняты минимально допустимые содержания металла в руде и запасы металла в данном месторождении.

Минимальным промышленным содержанием считается такое содержание ценного компонента, стоимость которого при извлечении его из недр и обогащении обеспечивает возврат всех затрат на эти процессы. Например, минимальное промышленное содержание меди в руде должно быть не менее 0,5 % (в зависимости от типа руды и способа переработки), свинца — 1 %, цинка— 1,5 %, вольфрама — 0,15 %.

Кондициями также определяется бортовое содержание металла в руде, которое необходимо для оконтуривания промышленных балансовых запасов месторождения.

Бортовое содержание — это наименьшее содержание металла в краевых пробах. Верхним пределом бортового содержания является минимальное промышленное содержание, нижний предел бортового содержания должен несколько превышать содержание металла в хвостах обогатительных фабрик..1

Группа А4 — Естественные строительные материалы и камни и группа А5 — Неметаллические полезные ископаемые — используются для химической промышленности (сера, калийные соли, барит и др.), сельского хозяйства (апатит, фосфорит и др.), абразивной (алмаз, корунд, пемза и др.) и ювелирной промышленности и промышленности точных приборов (алмаз, рубин, изумруд и др.). Они служат наполнителями для бумажной, резиновой, пищевой и других отраслей промышленности (тальк, каолин, мел, глины и др.), изоляционными материалами (асбест, слюда и др.), естественными огне- и кислотоупорными материалами (магнезит, кислотоупорные глины, амфиболы и др.), каменными строительными и дорожными материалами (известняк, кварцит, гравий, песок), сырьем для вяжущих строительных керамических и огнеупорных материалов (мергель, гипс, каолин, полевой шпат, кварц, графит и др.).

Количественная оценка полезных ископаемых выражается их запасами (балансовыми и забалансовыми).

Балансовыми являются запасы полезных ископаемых, использование которых технически возможно и экономически целесообразно.

Забалансовыми — запасы полезных ископаемых, использование которых при данном уровне техники экономически нецелесообразно (малая мощность, глубокое залегание, низкое содержание ценных компонентов и др.).

Природный газ – смесь газов, которая образуется в недрах земли при разложении органических веществ. Он относится к горючим полезным ископаемым и используется в качестве топлива и в химической промышленности. Иногда природный газ также называют «голубым топливом» - именно такой цвет имеет пламя, образующееся при его сжигании.

Природный газ может находиться в недрах в газовом состоянии в виде отдельных скоплений или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений. Он также может быть растворён в нефти или воде.

Природный газ состоит в основном из метана (до 98%). Помимо него в состав природного газа входят другие углеводородные соединения (этан, пропан, бутан), а также водород, сероводород, азот, гелий и углекислый газ. Сам по себе природный газ не имеет цвета и запаха. Так как в больших концентрациях он смертельно опасен для человека, то в него добавляют вещества, имеющие сильный неприятный запах.

Метан широко распространен в космосе: третий по количеству после водорода и гелия. Он является одной из составляющих планет и астероидов, но так как практического применения это не имеет, то в природные запасы газа эта часть не включается. По причине невозможности добычи не принимается во внимание и большое количество углеводородов, содержащихся в земной мантии.

Залежи добываемого природного газа сосредоточены в осадочной оболочке земной коры. Считается, что образуются он в результате разложения останков живых организмов. Природный газ образуется при больших температурах и давлениях, чем нефть, поэтому обычно залегает глубже (от одного до нескольких километров от поверхности земли). Наибольшими запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), США, Канада.

В недрах газ располагается в микроскопических пустотах, которые называют порами. Они соединены между собой микроскопическими каналами, по которым газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением. Природный газ добывают из недр земли с помощью скважин, которые размещаются равномерно по всей территории месторождения. Это создаёт равномерное падение пластового давления в залежи. Перед использованием газа из него необходимо удалить примеси, что делается на специальном газоперерабатывающем предприятии. Далее газ отправляют потребителям по специальным трубопроводам.

Минералами называются однородные по своему составу и строению части горных пород и руд. Это химические соединения, образовавшиеся в результате определённых геологических процессов. Минералов на Земле огромное количество, поэтому их объединяют в однородные группы по химическому составу и физическим свойствам. Большинство минералов находятся в твердом состоянии, но иногда встречаются жидкие (например, ртуть) и даже газообразные (углекислый газ, сероводород). Одни минералы прозрачны, другие полупрозрачны или совершенно не пропускают свет.

Профессионалы легко могут различить минералы по их окраске. Так, киноварь имеет красный цвет, а малахит ярко-зеленый, а некоторые минералы бывают разных цветов. Существенно отличаются минералы и по своей форме. Кристаллические минералы могут иметь форму куба, призмы, многогранника. Однако подавляющее большинство минералов могут иметь разную неопределённую форму.

Существенно различаются минералы по твёрдости. Для оценки этого параметра используется шкала Мооса. В неё входит десять элементов, каждому из которых соответствует определённый уровень твёрдости: тальк -1, гипс – 2, кальцит – 3, флюорит - 4, апатит – 5, ортоклаз – 6, кварц – 7, топаз – 8, корунд -9, алмаз - 10. Каждый последующий минерал царапает все предыдущие. Для определения твёрдости другого минерала необходимо выяснить, какой из входящих в шкалу Мооса он царапает, а каким царапается сам.

Свойства минералов зависят от их химического состава, кристаллической структуры – то есть характеру связи мельчайших частиц (атомов), из которых состоит кристалл. В зависимости от этого параметра выделяют кальциты, кварцы, полевые шпаты слюду и другие минералы.

Кальцит – один из наиболее распространенных минералов. Он в основном бесцветен или обладает молочно-белым цветом. Иногда встречается кальцит, окрашенный в различные оттенки серого, желтого, красного, бурого и черного цвета. Если на этот минерал воздействовать соляной кислотой, будет происходить бурное выделение углекислого газа.
Кальцит образуются в морских бассейнах, а со временем превращаются в горную породу - известняк или мрамор.

Кварц также относится к числу наиболее распространенных минералов. Кристаллы кварца могут достигать огромных размеров и весить до 40 тонн. Цвет кварца молочно-белый или серый. Прозрачные кристаллы кварца называют горным хрусталем, фиолетовые - аметистом, черные - морионом. Кварц обычно входит в состав кислых магматических горных пород - гранитов, гранитных пегматитов и других.

Полевые шпаты составляют примерно 50% по весу от всех силикатов, входящих в состав земной коры. Они являются основной составной частью большинства горных, многих метаморфических и некоторых осадочных пород. Слюды обладают довольно сложным химическим составом и существенно отличаются набором элементов, окраской и другими свойствами.

Распространённые минералы встречаются на Земле достаточно часто и поэтому не являются особо ценными видами полезных ископаемых. Они используются в разных областях промышленности и сельского хозяйства: для получения минеральных удобрений, некоторых химических элементов и соединений, в производстве строительных материалов и других сферах.

Одними из важнейших полезных ископаемых, наряду с горючими, являются так называемые рудные полезные ископаемые. Рудой называют горную породу, которая в больших количествах содержит определённые элементы или их соединения (вещества). Наиболее используемыми типами руд являются железные, медные и никелевые.

Железной рудой называются руда, которая содержат железо в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение возможно и экономически выгодно. Важнейшими минералами являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит, гематит и другие. Железные руды различаются по минеральному составу, содержанию железа, полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам.

Железные руды разделяют на богатые (более 50% железа), рядовые (50-25%) и бедные (менее 25% железа) В зависимости от химического состава их применяют для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения. Железные руды, использующиеся для производства стали, должны содержать определённые вещества в необходимых пропорциях. От этого зависит качество получаемого продукта. Некоторые химические элементы (помимо железа) могут извлекаться из руды и использоваться для других целей.

Месторождения железной руды разделяют по происхождению. Обычно выделяют 3 группы: магматогенные, экзогенные и метаморфогенные. Они могут подразделяться ещё на несколько групп. Магматогенные образуются в основном при воздействии на различные соединения высоких температур. Экзогенные месторождения возникли в долинах рек при отложении осадков и выветривании горных пород. Метаморфогенные месторождения - ранее существовавшие осадочные месторождения, преобразовавшиеся в условиях высоких давлений и температур. Наибольшее количество железной руды сосредоточено на территории России.

Курская магнитная аномалия самый мощный в мире железорудный бассейн. Залежи руды на её территории оцениваются в 200-210 миллиардов тонн, что составляет около 50 % железорудных запасов на планете. Она располагается в основном на территории Курской, Белгородской и Орловской областей.

Никелевая руда – руда, содержащая химический элемент никель в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение является не только возможным, но и экономически выгодным. Обычно таковыми являются месторождения сульфидных (содержание никеля 1-2%) и силикатных (содержание никеля 1-1,5%) руд. К наиболее важным относят часто встречающиеся минералы: сульфиды, водные силикаты и никелевые хлориты.

Медными рудами называются природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически выгодной добычи этого металла. Из множества известных содержащих медь минералов используются в промышленных масштабах около 17: медь самородная, борнит, халькопирит (медный колчедан) и другие. Промышленное значение имеют такие типы месторождений: медноколчеданные, скарновые медно-магенетитовые, медно-титаномагнетитовые и медно-порфировые.

Они залегают среди вулканических пород древнего периода. В этот период действовали многочисленные наземные и подводные вулканы. Вулканы выделяли сернистые газы и горячие воды, насыщенные металлами – железом, медью, цинком и другими. Из них на морском дне и в подстилающих породах отлагались руды, состоящие из сульфидов железа, меди и цинка, получившие название колчеданов. Основным минералом колчеданных руд является пирит, или серный колчедан, который составляет преобладающую часть (50–90%) объема колчеданных руд.

Большая часть добываемого никеля используется для производства жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов. Небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для промышленности, а также в авиации, ракетостроении, при производстве оборудования для атомных электростанций, изготовлении радиолокационных приборов. В промышленности сплавы никеля с медью, цинком, алюминием, хромом и другими металлами.

Уголь - первое из полезных ископаемых, используемых человеком в качестве топлива. Лишь в конце прошлого века его заменили другие энергоносители, а вплоть до 60-х годов он оставался самым используемым источником энергии. Однако и сейчас он активно используется в металлургической промышленности при выплавке чугуна. Уголь, также как и другие основные энергоносители, представляет собой изменившееся за длительный промежуток времени и под действием различных процессов органическое вещество.

Уголь отличается соотношением составляющих его элементов. Это соотношение определяет и основной параметр добываемого угля – количество теплоты, выделяющееся при его сгорании.

Каменный уголь – это осадочная порода, образовавшаяся при разложении остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Основная часть добываемых в настоящее время каменных углей образовалась примерно 300-350 миллионов лет тому назад.

Существует также бурый уголь. Это более молодой вид угля, обладающей меньшей теплотой сгорания. В качестве топлива его используют реже, а основной целью добычи является получение некоторых химических соединений. Особо качественным видом угля является антрацит, обладающий наибольшей теплотой сгорания. Однако и он имеет свой недостаток – плохо воспламеняется.

Для образования угля необходимо накопление большого количества растительной массы, без доступа кислорода. Такие условия выполнялись в древних торфяных болотах. Сначала образуется торф, который затем оказывается под слоем наносов и постепенно, испытывая сжатие, превращается в уголь. Чем глубже залегают пласты торфа, тем более высокого качества получается уголь. Однако это не значит, что хороший уголь обязательно залегает на большой глубине: многие слои, лежавшие поверх него, со временем разрушились, и пласты угля оказались на глубине около километра.

В зависимости от глубины залегания уголь добывают открытым способом, снимая верхний слой земли над пластами, или шахтовым (подземным) – сооружением специальных подземных ходов (шахт). Чаще всего качественный уголь добывается шахтовым методом. Несколько угольных месторождений составляют угольный бассейн. Один из крупнейших подобных бассейнов в мире – Кузнецкий – расположен в России. Ещё один крупный угольный бассейн – Донбасский – находится на территории Украины.

Нефтью называют горючую маслянистую жидкость красно-коричневого или чёрного цвета со специфическим запахом. Нефть является одним из важнейших полезных ископаемых на Земле, так как из неё получают наиболее используемые в настоящее время виды топлива. Обычно нефть образуется вместе с другим, не менее важным полезным ископаемым - природным газом. Поэтому очень часто эти два вида полезных ископаемых добываются в одном и том же месте. Нефть может залегать на глубине от нескольких десятков метров до 6 километров, но чаще всего она располагается на глубине 1-3 км.

Нефть состоит из различных углеводородов и соединений, содержащих, помимо углерода и водорода кислород, серу и азот. Нефть может значительно отличаться не только по составу, но и по цвету: от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти чёрной.

Происхождение этого полезного ископаемого долго вызывало множество споров. Первоначально учёные считали, что нефть – это уголь на ранней стадией в жидком состоянии. Позднее выдвигались гипотезы об образовании нефти при воздействии проникающей в глубь земли воды на другие вещества. Лишь в прошлом веке учёные определили, что нефть образуется в результате сложного и длительного процесса разложения органического вещества глубоко под землёй.

Сейчас почти вся добываемая в мире нефть извлекается из глубины посредством так называемых буровых скважин. Раньше применялись более примитивные способы добычи: нефть собирали с поверхности водоёмов, обрабатывали нефтесодержащие породы песчаника или известняка, сооружали колодцы.

После добычи нефть перерабатывают на специальных предприятиях, получая необходимое топливо (бензин, дизельное топливо и другие). Нефть активно используется не только для получения топлива, но и различных элементов, применяемых в химической промышленности.

Нефть относится к невосполняемым полезным ископаемым, то есть в настоящее время уже не образуется. Необходимость в большом количестве топлива в современном мире, приводит к огромным масштабам добычи. По расчётам специалистов, запасы нефти, которые известны к настоящему времени и доступны для добычи, должны истощиться в течение ближайших 100 лет. В дальнейшем человечеству придётся либо искать новые способы добычи, либо получать топливо другим путём. Наибольшие запасы нефти сосредоточены на территории Саудовской Аравии, России и США, которые являются лидерами мировой нефтедобычи.

Вдумайся в словосочетание «полезные ископаемые». «Ископаемые» - значит, речь идет о чем-то, что извлекают из земных недр. Оно может быть твердым (например, это может быть минерал), но может быть жидким и даже газообразным. «Полезные» - значит, речь идет о чем-то нужном для людей, о том, что приносит пользу.

Вроде бы все понятно. Но есть тут тонкость, связанная с пониманием того, что именно представляется человеку полезным. Прошло много веков, прежде чем наши далекие предки начали осознавать полезность подобранного на берегу реки камня и научились обрабатывать эту свою находку. В течение столетий росло понимание человеком того, какая богатейшая кладовая находится у него под ногами. По большому счету нет «неполезных» ископаемых. Фактически все, что находится в земной коре, может стать полезным для человека. Если не сегодня, то в будущем.

И здесь возникает весьма непростая проблема. Извлекая из земных недр всевозможные полезные ископаемые, люди истощают эти недра, нарушают геологическую структуру недр, перегружают земную поверхность как продуктами переработки полезных ископаемых, так и отходами, которые образуются при переработке. Понятно, что эта экологическая проблема все сильнее обостряется по мере увеличения добычи полезных ископаемых и расширения ассортимента ископаемых, которые человек включает в разряд «полезных».

Горючие ископаемые

Ты, наверное, догадываешься, какие ископаемые относят к горючим. Это торф, бурые и каменные угли, нефть, природные газы, горючие сланцы. Впрочем, термин «горючие» не очень удачный. Он наводит на мысль, что эти ископаемые используются только как топливо. Топливо для промышленных предприятий, электростанций, различных двигателей и т.д. Это правда, но далеко не вся правда. Так называемые горючие ископаемые широко используются и для многих других целей, особенно в химической промышленности. В особенности это справедливо в отношении нефти. Нередко говорят, что «топить нефтью - все равно что топить денежными ассигнациями».

Торф, бурые угли, горючие сланцы образовались на месте озер, которые со временем превратились сначала в болота, а потом в равнины (так называемые озерные равнины). На дне озера в течение многих лет происходило отложение остатков растений и других организмов. Все это постепенно сгнивало и превращалось в так называемый сапропель. «Сапрос» -по-гречески «гнилой», а «пелос» - «грязь». Так что сапропель - это «грязь» из сгнивших остатков живых организмов. Постепенно, по мере того как озеро превращалось в болото, а болото в озерную равнину, сапропели становились торфяниками или превращались в бурые угли или горючие сланцы. Кстати, горючие сланцы называют также сапропелитами.

Заметим, что процессы формирования горючих ископаемых из сапро-пелей - это очень сложные процессы, требующие к тому же значительного времени. Торфяники, например, формируются тысячелетиями. Это, кстати говоря, следовало бы помнить всем любителям осушения болот. Первые месторождения горючих сланцев образовались еще в протерозое - им более миллиарда лет. Около 40% всех горючих сланцев образовалось в палеозойскую эру.

Что касается каменного угля, то его пласты практически все сформировались 350-250 млн. лет назад - в каменноугольном и пермском периодах палеозоя. В те времена Земля была покрыта пышными зарослями гигантских древовидных папоротников, плаунов, хвощей. Почва не успевала «переваривать» всю эту древесную массу. Отмирая, деревья падали в воду, заносились песком и глиной и не разлагались (не сгнивали), а постепенно превращались в каменный уголь. Возьми в руки кусочек каменного угля и представь себе, что перед тобой «пришелец» из времени, которое завершилось примерно 300 млн. лет тому назад.

Происхождение угля, торфа, горючих сланцев сегодня достаточно хорошо понятно. Этого, однако, нельзя сказать о нефти. Примерно пять тысячлет назад жители берегов Тигра и Евфрата (там теперь находятся государства Ирак и Кувейт) обратили внимание на извергающиеся из-под земли фонтаны темной маслянистой жидкости, которая хорошо горела. Они назвали ее «нафата», что в переводе с арабского означает «извергающийся». И вот прошли тысячелетия, но до сих пор ведутся дискуссии по поводу происхождения «нафаты».

Существуют две основных гипотезы. Согласно одной гипотезе нефть образовалась органическим путем, т.е. из остатков растений и животных, живших много миллионов лет назад (подобно тому, как образовались торф, угли, горючие сланцы). По другой гипотезе нефть имеет неорганическое происхождение.

Органическую гипотезу происхождения нефти выдвинул в свое время знаменитый российский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765). В своем труде «О слоях земных» он так писал о нефти: «Выгоняется подземным жаром из приуготовляющихся каменных углей оная бурая и черная масляная материя и выступает в разные расселины и полости сухие и влажные, водами наполненные...».

В 1919году российский академик Николай Дмитриевич Зелинский (1861-1953) выполнил двойную перегонку сапропеля, взятого из озера Балхаш, и получил бензин. В настоящее время ученые установили, что органические соединения в самом деле способны превращаться в нефть и что лучше всего это происходит при температурах 100-200 "С. А ведь именно такие температуры характерны для глубин 3-5 км, которые считаются главной зоной нефтеобразования. Тогда как глубины с большей температурой относят к зоне образования природных газов.

Один из вариантов неорганической гипотезы происхождения нефти предполагает образование нефти на больших глубинах из магматических пород. Впервые такое предположение высказал в 1805 году немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольдт. Во время путешествия по Южной Америке он наблюдал, как нефть сочилась из таких пород. В 1877 году знаменитый российский ученый Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) высказался за минеральное происхождение нефти в глубине земных недр. И в наши дни некоторые ученые продолжают отстаивать «магматическую версию» образования нефти на больших глубинах в земной мантии, где при достаточно высоких температурах углерод и водород образуют различные углеводородные соединения.

Споры о происхождении нефти продолжаются по сей день. Высказывается предположение, что существуют разные виды нефти, различные по происхождению.

Руды металлов

Наверняка тебе приходилось слышать о черных металлах и цветных металлах. Надеюсь, ты понимаешь, что «черные металлы» не обязательно должны быть черными по цвету. Так называют металлы, используемые при выплавке чугунов и сталей. Это серебристо-белые (отнюдь не черные!) железо, марганец, титан, ванадий, а также голубовато-серый хром. А так называемые цветные металлы - это серебристо-белые алюминий, олово, никель, серебро, платина, цинк, красная медь, желтое золото, синевато-серый свинец и ряд других металлов.

Большинство металлов образовалось в глубинных магматических породах. Они поднимались к земной поверхности вместе с расплавленной магмой, которая, застывая, создавала возвышенности и горные хребты в виде интрузивных магматических пород (главным образом в виде гранитов). Затем природные воздействия (солнце, вода, воздух) разрушали горы, и в осадочных породах появлялись месторождения металлов.

Не надо думать, что, когда говорят об образовании металлов и их месторождений, то речь идет непременно о металлах в чистом, самородном виде. Некоторые металлы, как тебе известно, в таком виде действительно встречаются. Однако металлы добывают главным образом из соответствующих металлических руд. Так что месторождения металлов - это, как правило, месторождения соответствующих руд. Недаром добычу металлов называют горнорудным производством.

Среди руд железа надо отметить магнитный железняк (магнетит), красный железняк (гематит) и бурый железняк (лимонит). Магнетит получил название благодаря своим магнитным свойствам. Эта руда наиболее богата железом (до 70%). Но большее значение для черной металлургии имеет гематит - наиболее распространенная в земной коре железная руда. Ее химический состав: Ее 2 0 3 плюс примеси марганца (до 17%), алюминия (до 14%), титана (до 11%). Большие месторождения гематита находятся в Украине в районе Кривого Рога и в России в Курской области (так называемая Курская магнитная аномалия).

Алюминий получают главным образом из бокситовых руд, в которых содержатся глинозем, кремнезем, оксиды железа. Глинозем представляет собой оксид алюминия (А1 2 0 3); его содержание в бокситах доходит до 70% . Помимо бокситов сырьем для получения алюминия служат также нефелины - серые и красноватые минералы класса силикатов (КМа 3 [А18Ю 4 ] 4) и алуниты - минералы класса сульфатов (КА1 3 2). Алунитовые руды используют для получения не только алюминия, но также серной кислоты, ванадия, галлия. Еще отметим каолин - глину

белого цвета, сырье для получения алюминия, фарфора, фаянса. Она содержит минерал каолинит (А1 4 ).

Важнейшая медная руда - красно-желтый халькопирит, или медный колчедан (СиГе8 2). Для получения меди используют также темный, медно-красный борнит (Си 5 Ге8 4). Главные титановые руды - рутил (ТЮ 2) и ильменит, или титанистый железняк (название «железняк» объясняется его химической формулой: ГеТЮ 3). В известняковых породах добывают свинцовую руду галенит, или свинцовый блеск (РЪ8). Далее отметим оловянную руду касситерит, или оловянный камень (8п0 2), цинковую руду сфалерит, или цинковую обманку (2п8), медно-красную никелевую руду никелин (ШАз), красную ядовитую ртутную руду киноварь (Н&8).

Ты, надеюсь, понимаешь, что все эти названия и тем более химические формулы не надо специально запоминать. Они приводятся здесь, что называется, для полноты картины. К тому же не помешает постепенно привыкать к химическим формулам. Тем более, если они рассматриваются не в химической лаборатории, а непосредственно в природе.