Как используют полезные ископаемые. Полезные ископаемые (минеральное сырье)

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.

Природные минеральные вещества, используемые в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми, а их скопления в недрах или на поверхности Земли - месторождениями. Полезные ископаемые бывают твердые, жидкие и газообразные. По области использования их делят на пять групп. Первую группу составляют топливно-энергетические минеральные ресурсы (уголь, нефть, природный газ, торф, горючие сланцы, уран). Во вторую входят руды металлов: черных (железо), цветных (медь, алюминий, цинк, олово), редких и благородных (ванадий, германий и др.). Третья группа - химическое сырье: сера, калийные соли, апатиты, фосфориты и т. д. Четвертая - строительные материалы, поделочные и драгоценные камни (гранит, мрамор, огнеупорное сырье, яшма, агат, алмаз и др.). Пятая - гидроминеральные полезные ископаемые (подземные пресные и минерализованные воды).

В недрах Земли имеется очень большое количество каменного угля - его предполагаемые запасы составляют, по некоторым данным, 15 трлн. т. Очень велики в недрах залежи железных руд. Имеются большие запасы горючих сланцев, торфа и природного газа. О масштабах добычи полезных ископаемых говорит такой факт: на каждого жителя нашей планеты их ежегодно добывают в среднем около 5-6 т.

В последние годы потребности в различных видах полезных ископаемых все увеличиваются. Из разных мест геологи сообщают об открытии новых и новых месторождений полезных ископаемых. Достижения техники и технологии позволяют извлекать ценные вещества из самых бедных руд и самых труднодоступных месторождений.

Минеральные запасы недр не безграничны. И хотя природа может восстанавливать свои силы и в недрах Земли постоянно идет процесс образования, накопления минеральных богатств, темпы этого восстановления несоизмеримы, с сегодняшними темпами использования земных ресурсов.

Только за одни сутки в разнообразных печах и на электростанциях мира сжигают столько минерального топлива, сколько природа создавала в недрах за долгие, долгие годы. Сегодня подсчитаны общие запасы многих полезных ископаемых. С учетом темпов их добычи определены приблизительные сроки, в которые они могут быть исчерпаны.

По некоторым видам полезных ископаемых сроки эти невелики, поэтому отношение к минеральным богатствам должно быть очень бережным.

Необходимо повсеместно внедрять комплексное использование полезных ископаемых.

При таком способе использования полезных ископаемых всё, что поднято из недр Земли, подвергается комплексной переработке на горно-обогатительных и горно-металлургических комбинатах с помощью различных механических и физико-химических процессов. И на каждом этапе переработки извлекаются всё новые элементы. Отходы одного процесса служат ценным сырьем для другого.

В Советском Союзе есть уже много примеров этого комплексного метода добычи и переработки полезных ископаемых. На предприятиях цветной металлургии вместе с 12 основными цветными металлами из руды попутно извлекают еще 62 элемента. Так, вместе с медью и алюминием получают серебро, висмут, платину, платиноиды. Из месторождений природного газа начинают попутно добывать серу, гелий, а из угольных - редкие металлы. Даже пустую породу, которую приходится поднимать на поверхность, чтобы открыть доступ к ценным залежам, возможно использовать для изготовления строительных материалов.

Обогащение полезных ископаемых. Добытые из недр полезные ископаемые, как правило, нельзя сразу направить в металлургические печи или на тепловые электростанции. Уголь засорен кусками песчаника, известняка, глины; руды представляют собой твердую смесь минералов, самых разных веществ. Даже в богатой железной руде чистого железа редко бывает больше 50%, а в медных, свинцовых, оловянных, цинковых рудах - лишь считанные проценты или доли процентов этих важнейших металлов. Процесс выделения из полезных ископаемых наиболее ценного компонента, освобождение их от различных примесей называют обогащением.

Процесс обогащения руд начинается в мощных дробилках, где массивными стальными стержнями, конусами или шарами перемалывают, измельчают ископаемые, превращая крупные куски в мелкие.

Второй этап - сортировка перемолотых полезных ископаемых по крупности. Измельченную руду, уголь просеивают на вибрирующих решетах и ситах с «оконцами» разной величины. Крупные куски отправляют снова на дробление, остальное поступает на заключительную стадию обогащения.

На заключительной стадии крупинки ценных минералов отделяют благодаря их особым, только им присущим свойствам. Если они тяжелее других, применяют так называемый гравитационный способ. Различные по плотности минералы разделяют также в центрифуге, например отделяют алмазы от их менее ценных спутников. Многие металлические руды обогащают магнитной сепарацией, используя способность металлов притягиваться к магниту. На различной способности минералов проводить электрический ток основана электрическая сепарация.

Каждый минерал обладает своим особым цветом, блеском, формой, коэффициентом трения, по-разному взаимодействует с кислотами и щелочами. Все это используют при обогащении различных полезных ископаемых.

Самый распространенный способ обогащения - флотация (от французского flotation - плавание) - основан на различии в смачиваемости веществ водой. Хорошо смачивающиеся вещества называются гидрофильными, не смачивающиеся водой - гидрофобными. Гидрофобные вещества собирают вокруг себя пузырьки воздуха и поднимаются на поверхность. На этом их свойстве и основана работа флотационной машины. В ее больших резервуарах измельченную руду смешивают с водой, в которую добавляют особые вещества - пенообразователи. Сквозь эту смесь прогоняют воздух. Образуется огромное количество пены - мельчайших воздушных пузырьков. Они прилипают к частицам меди, серебра или свинца, но не прилипают к зернам примесей. Пустая порода тонет, а нужные частицы, хотя они и тяжелее, всплывают вместе с пеной. Главное достоинство флотации в том, что она позволяет выделить из руды любые содержащиеся в ней минералы.

Природные минеральные вещества, которые используются в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми, а их скопления в недрах или на поверхности земли - их месторождениями. Полезные ископаемые бывают твердые, жидкие и газообразные. По области использования их делят на 5 групп. Первую группу составляют топливно-энергетические минеральные ресурсы (уголь, нефть, газы природные, торф, горючие сланцы, уран). Во вторую группу входят руды металлов: черных (железо), цветных (медь, алюминий, цинк, олово), редких и благородных (ванадий, германий и др.). Третья группа - химическое сырье - сера, калийные соли, апатиты, фосфориты и т. д. Четвертая - строительные материалы, поделочные и драгоценные камни (гранит, мрамор, огнеупорное сырье, яшма, агат, алмаз и др.). Пятая - гидроминеральные полезные ископаемые (подземные пресные и минерализованные воды).

В недрах земли имеется очень большое количество каменного угля - его предполагаемые запасы составляют, по некоторым данным, 15 триллионов т. Очень велики в недрах залежи железных руд. Имеются большие запасы горючих сланцевдорфа и природного газа. О масштабах добычи полезных ископаемых говорит такой факт: на каждого жителя нашей планеты их ежегодно добывают около 5-6 т.

В последние годы потребности в различных видах полезных ископаемых все увеличиваются.

Из разных мест геологи сообщают об открытии новых и новых месторождений полезных ископаемых. Достижения техники и технологии позволяют извлекать ценные вещества из самых бедных руд и самых труднодоступных месторождений.

Минеральные запасы недр не безграничны. И хотя природа может восстанавливать свои силы и в недрах Земли постоянно идет процесс образования, накопления минеральных богатств, темпы этого восстановления несоизмеримы с сегодняшними темпами использования земных ресурсов.

Необходимо повсеместно внедрять комплексное использование полезных ископаемых.

При таком способе использования полезных ископаемых все, что поднято из недр земли, подвергается комплексной переработке на горно-обогатительных и горно-металлургических комбинатах с помощью различных механических и физико-химических процессов. И на каждом этапе переработки извлекаются все новые элементы.

Отходы одного процесса служат ценным сырьем для другого.

Проводится с целью выяснения их генезиса и промышленной ценности. Оно осуществляется полевыми и лабораторными методами. Полевыми исследованиями определяют; положение тел полезных ископаемых в стратиграфическом разрезе , связь их с изверженными породами, отношение к составу вмещающих пород и геологической структуре; форму, строение и минеральный состав залежей. Основной метод полевых исследований — геологическое картирование, составление геологических карт и разрезов масштабов 1:500 — 1:50000. Лабораторные исследования связаны с изучением вещества полезных ископаемых и разделяются на изучение минерального состава, химического состава и физико-технических свойств полезных ископаемых.

Полезные ископаемые минеральных агрегатов , которые формировались на всём протяжении истории развития земной коры при свойственных ей процессах и физико-химических обстановках. Вещества, необходимые для образования таких минеральных агрегатов, поступали в магматических расплавах, в жидких и газообразных водных и иных растворах из верхней мантии , из пород Земной коры или сносились с поверхности Земли . Они отлагались при изменении геологических, географических и физико-химических условий, благоприятствующих накоплению полезных ископаемых. Возникновение различных полезных ископаемых зависело от благоприятного сочетания многих факторов — геологических, физико-химических, а для тех из них, которые формировались на поверхности Земли, также от физико-географических условий. Скопления полезных ископаемых в и на поверхности Земли образуют месторождения полезных ископаемых. Геологическая структура месторождений полезных ископаемых, морфология тел полезных ископаемых, их строение и состав, а также их общее количество и запасы определяются в результате геологической разведки (см. ).

Полезные ископаемые формировались вследствие эндогенных и метаморфогенных процессов в недрах Земли, а также благодаря экзогенным процессам на её поверхности (рис.).

При экзогенных процессах на поверхности Земли возникали осадочные, россыпные и остаточные месторождения полезных ископаемых. Осадочные полезные ископаемые накапливались на дне древних морей, озёр, рек и болот , образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных породах (см. Осадочные месторождения). Среди них выделяются механические, химические и биохимические (органогенные) осадки. К механическим осадкам относятся гравий , и глина . К химическим осадкам — некоторые известняки, доломиты , соли (см. Калийные соли , Каменная соль), а также руды алюминия (бокситы), железа, марганцевые руды , местами руды меди и других цветных металлов. К биохимическим осадочным отложениям принадлежат, по мнению большинства учёных, нефти и горючего газа, а также угля, горючих сланцев, диатомитов , некоторых разновидностей известняков и других полезных ископаемых. Россыпи формировались при накоплении в прибрежных океанических, морских и озёрных, а также речных песках химически устойчивых тяжёлых ценных минералов ( , платины , алмазов , оловянных и вольфрамовых минералов).

Остаточные полезные ископаемые сосредоточены в древней и современной коре выветривания (см. ) при выщелачивании из них грунтовыми водами легкорастворимых соединений и накопления в остатке ценных минералов, а также за счёт происходящего при этом переотложения некоторой части минеральной массы. Их представителями могут служить залежи серы самородной , гипса , каолина , магнезита , тальковых руд , руд никеля, железа, марганца, алюминия (бокситы), меди и урана. При процессах метаморфизма возникают метаморфизованные и метаморфические полезные ископаемые. Метаморфизованные месторождения полезных ископаемых образуются за счёт изменения ранее существовавших эндогенных и экзогенных скоплений полезных ископаемых. К ним принадлежат имеющие крупнейшее промышленное значение месторождения железных руд докембрийского возраста (например, Криворожский железорудный бассейн , Курская магнитная аномалия в , озеро Верхнее в и др.), а также месторождения марганца Индии и других стран. Метаморфические месторождения полезных ископаемых возникают при метаморфизме различных горных пород за счёт перегруппировки и концентрации некоторых компонентов, входящих в состав этих горных пород (некоторые месторождения графита и высокоглинозёмистых минералов — кианита , силлиманита).

Закономерности формирования и размещения полезных ископаемых во времени и пространстве. На последовательных этапах развития земной коры возникали строго определённые формации горных пород и ассоциированных с ними комплексов полезных ископаемых. Повторяемость таких формаций в истории развития земной коры привела к повторяемости в образовании сходных групп полезных ископаемых от древнейших до самых юных этапов геологической истории, отмечаемой металлогеническими (или минерагеническими) эпохами. Последовательное закономерное размещение формаций горных пород и связанных с ними комплексов полезных ископаемых определило их закономерное распределение в составе земной коры, наметив металлогенические (или минерагенические) провинции. В пределах рудных провинций выделяются рудные области, которые подразделяются на рудные районы . На территории рудных районов обособляются рудные поля или рудные узлы с совокупностью месторождений, объединяемых общностью происхождения и геологической структуры. Рудные поля состоят из рудных месторождений , охватывающих одно или несколько рудных тел .

Определение условий образования и геологических закономерностей размещения полезных ископаемых — научная основа для их поисков и разведки (см.

Все ископаемые подразделяются на множество групп и подгрупп, исходя из разных критериев. Каждая группа соответственно имеет свою ценность для народного хозяйства. Экономический потенциал страны во многом зависит от количества разного рода ископаемых и умения страны разумно ими распорядится, продать или переработать. Важно знать, какие бывают виды полезных ископаемых и хотя бы несколько критериев их классификации.

Основные группы полезных ископаемых

Богатство земных недр настолько огромно и разнообразно, что классификация может быть нереальной для запоминания, поэтому стоит выделить три основные группы раздела полезных ископаемых:

руды металлов;
горючие подземные ископаемые;
строительные полезные ископаемые.

Руды металлов

Самую многочисленную группу в перечне того, какие бывают виды полезных ископаемых, занимают руды металлов. По своему разнообразию эта группа уникальна: состоит она из разного рода руды, в состав которой обязательно входит металл, в том числе золото, серебро, цинк, железо и медь. Естественно каждая руда имеет в своем составе разное количество металла, поэтому разделяют руды на бедные и богатые.

Железная руда — один из важнейших источников железа. Богатая железная руда содержит огромное количества этого вещества и его извлечение очень выгодно. Эта руда является основой в производстве стали. Залежи ее находятся преимущественно среди вулканических пород, благодаря извержениям и движению тектонических плит формируются новые залежи железной руды.

Никелевая руда, добывание и переработка которой, тоже немаловажная часть народного хозяйства. Добыча никеля необходима, поскольку его широко используют для производства нержавеющих, жаропрочных сталей.

Горючие полезные ископаемые

Тут все просто, это всем известные нефть и газ. Месторождения их часто находятся под водой, особенно богато нефтью Каспийское море. Эти ископаемые используются человеком в наибольших масштабах, и хотя на нашем земном шаре много месторождений нефти и газа, ученные уже активно ищут альтернативу, так как через несколько десятилетий человечество рискует исчерпать все земные запасы. Горючие полезные ископаемые – это еще и торф, каменный и бурый уголь. Уголь активно используют для работ энергетических станций.

Строительные полезные ископаемые

Группа очень разнообразна по своему составу и не менее важна, чем две предыдущие. К ней относится и дешевый известняк-ракушечник, который был основным строительным материалом на протяжении многих столетий, и дорогие гранит и мрамор (стоимость редких разновидностей последних может быть баснословной). Сюда также относится глина и песок. Глина – это материал, который человек использует уже не одну тысячу лет, именно по остаткам глиняных предметов быта ученые изучали древние цивилизации.

Невозможно выучить, какие бывают виды полезных ископаемых, не упомянув драгоценные камни. Их добыча ведется по всему миру, а количество самоцветов, которые человечество использует как в ювелирном деле, так и в других отраслях неизмеримо.