Недра. Рациональное использование и охрана

1)Понятие о недрах. Классификация полезных ископаемых

Под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой осуществляется добыча полезных ископаемых.

Полезные ископаемые – горная порода, непосредственно используемая в народном хозяйстве, а также природные минеральные образования, из которых могут быть извлечены минералы, ценные для различных отраслей.

Для основных видов продукции горных предприятий природными ресурсами служат полезные ископаемые, которые делятся на горючие, металлические и неметаллические.

Классификация полезных ископаемых

Топливно-энергетические – нефть, газ, уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды и т.д.

Металлические – черные, цветные, легирующие, редкие, благородные металлы.

Рудные ресурсы – железная и марганцевая руда, бокситы, хромиты, медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и т.д.

Природные строительные и нерудные полезные ископаемые – известняк, доломит, глины, песок, мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и т.д.

Горно-химическое сырье – апатиты, фосфориты, поваренная, калийная соль, сера, барит, бром и йодсодержащие растворы и т.д.

Гидроминеральные ресурсы – подземные пресные и минерализованные воды.

Минеральные ресурсы океана – рудоносные жилы, пласты континентального шельфа и железомарганцевые конкреци на глубинах 3-6 км.

Минеральные ресурсы морской воды – железо, свинец, уран, золото, натрий, хлор, бром, магний, поваренная соль, марганец.

По характеру воздействия человека на природные ресурсы богатства недр относят к ИСЧЕРПАЕМЫМ и НЕВОЗОБНОВИМЫМ.

2)Добыча и использование полезных ископаемых

Минеральные ресурсы могут использоваться непосредственно, например мрамор, или из них извлекаются соответствующие химические соединения, например железо из железной руды.

Использование химических элементов, содержащихся в минералах, воде и воздухе, в ходе истории постепенно увеличивается. Подсчитано, что в древности находило применение лишь 18 элементов, в 18веке -29, 19веке-62. В конце 20 в. в горнопромышленном производстве использовалось свыше 250 разновидностей полезных ископаемых. Анализ динамики добычи полезных ископаемых в 20 столетии показывает общую тенденцию – прогрессирующий рост объема добычи. В каждом двадцатилетии темпы роста каждого полезного ископаемого постоянно возрастали.

В период с 1961 по 1980 гг. из недр планеты было извлечено свыше 40% всего количества добытого с начала столетия угля, около 55% железной руды, более 73% всей нефти, свыше 77% природного газа, 64% калийных солей, 66% фосфатов, почти 80% бокситного сырья.

Существует несколько способов добычи полезных ископаемых. Во-первых, это открытый способ, при котором горные породы добываются в карьерах. Он экономически более выгоден, так как способствует получению более дешевого продукта. Однако брошенный карьер может стать причиной образования широкой сети оврагов. Шахтный способ добычи угля требует больших затрат, поэтому является более дорогостоящим. Наиболее дешевый способ добычи нефти — фонтанный, когда нефть поднимается по скважине под давлением нефтяных газов. Распространен также насосный способ добычи. Существуют и особые способы добычи полезных ископаемых. Они называются геотехнологическими. С их помощью из недр Земли добывают руду. Делается это закачиванием горячей воды, растворов в пласты, содержащие необходимое полезное ископаемое. Другие скважины откачивают полученный раствор и отделяют ценный компонент. Потребность в полезных ископаемых постоянно растет, увеличивается добыча минерального сырья, но полезные ископаемые — это исчерпаемые природные ресурсы, поэтому необходимо более экономно и полно расходовать их. Для этого есть несколько путей: снижение потерь полезных ископаемых при их добыче; более полное извлечение из породы всех полезных компонентов; комплексное использование полезных ископаемых; поиск новых, более перспективных месторождений. Таким образом, основным направлением использования полезных ископаемых на ближайшие годы должно стать не увеличение объема их добычи, а более рациональное использование.

При современных поисках полезных ископаемых необходимо использовать не только новейшую технику и чувствительные приборы, но и научный прогноз поиска месторождений, который помогает целенаправленно, на научной основе вести разведку недр. Именно благодаря подобным методам были сначала научно предсказаны, а затем открыты месторождения алмазов в Якутии. Научный прогноз опирается на знание связей геологического строения и условий образования полезных ископаемых.

Краткая характеристика основных полезных ископаемых

Алмаз — самый твердый из всех минералов. По составу он — чистый углерод. Встречается в россыпях и в виде вкраплений в изверженных породах. Алмазы бывают бесцветные, но встречаются и окрашенные в различные цвета. Ограненный алмаз называется бриллиантом. Его вес принято измерять в каратах (1 карат = 0,2 г). Самый крупный алмаз найден в Южной Африке: он весил более 3000 карат. Большинство алмазов добывается в Африке (98% от добычи в капиталистическом мире). В России крупные месторождения алмазов расположены в Якутии. Прозрачные кристаллы используются для изготовления драгоценных камней. До 1430 года бриллианты считались обычными драгоценными камнями. Законодательницей моды на них стала француженка Агнесса Сорель. Непрозрачные алмазы благодаря своей твердости используются в промышленности для резания и гравировки, а также для шлифовки стекла и камня.

Золото — мягкий ковкий металл желтого цвета, тяжелый, на воздухе не окисляется. В природе встречается главным образом в чистом виде (самородки). Самый крупный самородок, весом в 69,7 кг, был найден в Австралии. Золото встречается и в виде россыпи — это результат выветривания и размыва месторождения, когда крупинки золота освобождаются и уносятся в реки, образуя россыпи. Золото испрльзуют при производстве точных приборов и различных украшений. В России золото залегает на Урале и в Восточной Сибири. За рубежом — в Канаде, Южной Африке, Австралии. Так как в природе золото встречается в небольших количествах и добыча его связана с большими затратами, то оно и считается драгоценным металлом.

Каменный уголь — это горючая осадочная горная порода растительного происхождения с содержанием углерода до 97%. Залегает пластами, мощность которых достигает иногда нескольких десятков метров. Уголь — один из важнейших видов ископаемого топлива. Он используется в металлургии для производства чугуна, в качестве сырья для химической промышленности, как топливо. Разновидностью каменного угля являются коксующиеся угли, которые легко спекаются и используются в черной металлургии. Каменный уголь с высокой теплотворной способностью (8000 ккал/кг) называется антрацитом. По цвету он черный, имеет металлический блеск. Залегает между слоями осадочных пород. Антрацит используется как высококачественное топливо. Основные месторождения каменного угля в России: Кузбасс, Печорское, Тунгусское, Иркутское, Ленское, Южно-Якутское, Зырянское. За рубежом: Аппалачское (США), Верхнесилезское (Польша), Рурское (Германия). Ведущее место по добыче угля в мире занимает Китай. Добыча каменного угля ведется в Великобритании, во Франции и в других странах.

Нефть — горючая маслянистая жидкость, обычно темного цвета, залегает среди пористых осадочных пород, пропитывая пески и известняки. Она состоит из разнообразных углеводородов. Большинство ученых предполагают, что нефть — продукт изменения органических остатков. Нефть широко используется как высококачественное топливо (теплотворная способность ее 11000 ккал/кг), сырье для получения бензина, керосина, парафина, смазочных масел, также она является сырьем для химической промышленности. В России нефть добывается в Западно-Сибирском бассейне (почти 2/3 всей добычи России), на Северном Кавказе, в Поволжье, на севере острова Сахалин. За рубежом: в странах Персидского залива, Алжире, Ливии, Индонезии, Венесуэле, США, Мексике и других странах.

Природный газ — газы, способные гореть; встречаются в пустотах горных пород, образуя иногда большие газовые скопления. Большинство промышленных газовых месторождений связано с нефтяными, однако встречаются и самостоятельные месторождения. Запасы природных газов достигают иногда сотен миллиардов кубометров. Наиболее богаты залежами природных газов Россия, Украина, Саудовская Аравия. Природный газ — самое дешевое и удобное топливо.

Мрамор — кристаллическая горная порода, образовавшаяся в результате метаморфизма известняков. Он бывает различного цвета. Применяется мрамор как строительный материал для облицовки стен, в архитектуре и скульптуре. В России много его месторождений на Урале и Кавказе. За рубежом наибольшей известностью пользуется мрамор, добываемый в Италии.

Алюминиевые руды — минералы и горные породы, используемые для получения алюминия. Главные алюминиевые руды — это бокситы, нефелины и алуниты.

Железные руды — природные минеральные скопления, содержащие железо. Они разнообразны по минералогическому составу, количеству в них железа и различным примесям. Примеси могут быть ценными (марганцевый хром, кобальт, никель) и вредными (сера, фосфор, мышьяк). Главными железными рудами являются бурый железняк, красный железняк, магнитный железняк.

Медные руды — минеральные скопления, содержащие медь в количестве, пригодном для промышленного использования. Обычно перерабатываются руды, содержащие медь от 1% и выше. Большинство медных руд требуют обогащения — отделения пустой породы от ценного компонента. Около 90% мировых запасов меди сосредоточено в месторождениях, руды которых кроме меди включают в себя еще какой-либо металл. Чаще всего это бывает никель. Медь широко применяется в промышленности, особенно в электропромышленности и в машиностроении. Медь идет на производство сплавов, имеющих широкое применение как в быту, так и в промышленности: сплава меди с оловом (бронза), сплава меди с никелем (мельхиор), сплава меди с цинком (латунь), сплава меди с алюминием (дюралюминий). В России медные руды залегают на Урале, в Восточной Сибири, на Кольском полуострове. Богатые месторождения руд имеются в Казахстане, Узбекистане, Армении. Среди зарубежных стран добычу медной руды ведут Чили, Перу, Заир, Замбия, Конго, Канада, США, Польша.

Никелевые руды — минеральные соединения, содержащие никель. Он не окисляется на воздухе. Добавка никеля к сталям сильно повышает их упругость. Чистый никель применяется в машиностроении. В России его добывают на Кольском полуострове, на Урале, в Восточной Сибири; за рубежом — в Канаде, на Кубе, в Бразилии.

Урано-радиевые руды — минеральные скопления, содержащие уран. Радий — продукт радиоактивного распада урана. Содержание радия в рудах урана ничтожно мало — до 300 мг на 1 тонну руды. Урановые руды имеют большое значение, так как деление ядер каждого грамма урана может дать в 2 миллиона раз больше энергии, чем сжигание 1 грамма топлива, поэтому они используются в качестве топлива на АЭС для получения дешевой электроэнергии. Урано-радиевые руды добывают в России, США, Китае, Канаде, Конго, ЮАР и в других странах мира.