Что такое недра полезные ископаемые и их классификация
Недра, категории недр
Понятие «недра» имеет несколько толкований. В географии и геологии под недрами понимают:
- часть земной коры, которая расположена под почвенным покровом, или (при отсутствии почвы), ниже земной поверхности, дна водотоков и водоемов, доступных для геологического освоения и изучения;
- часть земли, в состав которой входят полезные ископаемые верхних участков земной коры, где возможна их разработка, добыча и другая человеческая деятельность.
Замечание 1
Недра – это источник минеральных и полезных ископаемых, запасов подземных и минеральных вод. Недра сохраняют глубинное тепло, выступают пространственной основой для размещения разных сооружений и объектов, захоронения радиоактивных веществ и промышленных отходов. Понятие «недра» включает горные породы, вышедшие на поверхность, все полезные свойства, энергетические ресурсы, полости и др.
Нижняя граница недр определяется двумя позициями: ограничение техническими возможностями освоения и продолжительность до центра земного сфероида.
Все недра подразделяются на категории: используемые участки недр и неиспользуемые части недр. В скрытой форме существует деление по различным категориям: участки недр, включающие полезные ископаемые; недра, используемые не с целью добычи полезных ископаемых; участки недр, которые представляют социальный и научный интерес и др.
Полезные ископаемые. Минеральные ресурсы. Топливно-энергетические ресурсы
Определение 1
Полезные ископаемые – органические и минеральные образования земной коры, физические свойства и химический состав которых позволяют активно использовать их в качестве сырья или топлива в сфере материального производства.
Полезные ископаемые могут быть газообразные, жидкие, твердые.
В земной коре полезные ископаемые находятся в виде разного рода скоплений (штоков, жил, пластов, россыпей, гнезд и др.). Скопления ископаемых образуют месторождения, при больших скоплениях формируются районы, провинции, бассейны.
Добыче полезных ископаемых посвящена отдельная область науки и технологии – горное дело.
Полезные ископаемые обладают рядом общих признаков:
- спутниками рудных месторождений являются минералы (для рудного золота – пирит и кварц, для алмазов – пироп, для платины – хромистый железняк и т.д.);
- присутствие минералов обнаруживается в валунах, перенесенных обломках, находящихся на склонах, в руслах водотоков, в ложбинах и пр.;
- прямое наличие в горных выработках, обнажениях, керне;
- более высокий уровень содержания их элементов-индикаторов в минеральных источниках и в растительности.
Определение 2
Минеральные ресурсы – совокупность полезных ископаемых, обнаруженных в недрах земли отдельных регионов, стран и материков, океанического дна, пригодных и доступных для промышленного использования, а также количественно оцененных геологической разведкой и исследованиями.
Минеральные ресурсы – это не возобновляемые природные ресурсы. Минерально-сырьевая база – это подготовленная к освоению часть минеральных ресурсов. Минеральные ресурсы могут рассматриваться с точки зрения горно-геологического аспекта, как совокупность полезных ископаемых, выявленных в недрах, где химические элементы и минералы находятся в высокой концентрации, обеспечивающей возможности их использования в промышленных целях, и с точки зрения экономического аспекта, как сырьевая база для развития важнейших отраслей промышленности (черная и цветная металлургия, топливная промышленность, энергетика, строительство, химическая промышленность).
В недрах Земли минеральные ресурсы распределены неравномерно. Например, более 80% запасов угля развитых и развивающихся стран сосредоточено всего в пяти странах – США, Великобритания, Германия, Австралия и ЮАР, 87% марганцевых руд – в Австралии и ЮАР, 86% калийных солей – в Канаде.
Топливно-энергетические ресурсы представляют собой запасы топлива и энергии в окружающей среде, которые могут быть использованы в практической деятельности человека при производстве материальных благ. К топливно-энергетическим ресурсам относятся: каменный и бурый уголь, горючие газы, нефть, горючие сланцы, дрова, торф, энергия морских приливов, падающей воды рек, ветра, атомная и солнечная энергия.
Вопросы добычи и использования разных видов энергии изучает энергетика.
Принципы классификации полезных ископаемых и топливно-энергетических ресурсов
Минеральные ресурсы по областям использования подразделяются на:
- топливно-энергетические (нефть, природный газ, уголь, торф, горючие сланцы, урановые руды);
- руды черных металлов (марганцевые, железные, хромовые и т.д.);
- руды цветных и легирующих металлов (меди, свинца, алюминия, цинка, кобальта, никеля, молибдена, вольфрама, сурьмы, ртути, олова и т.д.);
- руды редких и благородных металлов;
- гидроминеральные (подземные пресные и минеральные воды – бальнеологические, термальные и др.);
- нерудное индустриальное сырье (графит, слюда, тальк, асбест, кварц и т.д.);
- нерудные строительные ископаемые (строительные камни – гранит, мрамор, базальт, строительные материалы – песок, известняк, глина, шиферные сланцы, стекольное и цементное сырье и др.);
- камнесамоцветное сырье (родонит, яшма, агат, халцедон, оникс, нефрит, чароит и др.) и драгоценные камни (изумруд, алмаз, сапфир, рубин);
- горнохимическое сырье (фосфаты, апатиты, минеральные соли (калийная, каменная, магнезиальная), бораты, барит, сера и ее соединения, флюорит и др.).
Нерудные полезные ископаемые, драгоценные камни, камнесамоцветное и горное сырье могут в совокупности рассматриваться как неметаллические (нерудные) полезные ископаемые.
Среди топливно-энергетических ресурсов выделяют первичные и вторичные ресурсы. Первичные энергетические ресурсы получают непосредственно из природных источников, после чего преобразуют их в другие виды энергии. Среди первичных ресурсов выделяют возобновляемые и невозобновляемые ресурсы.
Вторичные энергетические ресурсы получают в виде побочных продуктов основного производства. Выделяют следующие группы: топливные (горючие) ресурсы – включают энергию технологических процессов термохимической и химической переработки сырья (твердые и жидкие топливные ресурсы, горючие газы, непригодные для дальнейших технологических процессов; тепловые ресурсы представляют собой тепло газов, отходящих при сжигании топлива, тепло воздуха или воды, которые использовали для охлаждения различных агрегатов и установок, а также тепловых отходов производства; ресурсы избыточного напора (давления) – это энергия жидкостей, газов, сыпучих материалов, которые с избыточным давлением покидают технологические агрегаты и которое нужно снижать перед следующим этапом их использования. Энергетические ресурсы преобразуются в механическую энергию.
Источник
Под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой осуществляется добыча полезных ископаемых.
Недра Земли богаты полезными ископаемыми, которые издавна используются человеком. Полезными ископаемыми называют минеральные образования недр, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно применять их в сфере материального производства. Длительные периоды человеческой истории называются в зависимости от того вида полезного ископаемого, который в то время находился в широком употреблении: каменный, бронзовый и железный века.
До сих пор полезные ископаемые служат основой современного производства, обеспечивающей научно-технический прогресс общества. Извлеченные полезные ископаемые и продукты их переработки поставляют подавляющую часть энергии, 90% продукции тяжелой индустрии и около одной пятой всех предметов потребления.
Полезные ископаемые, вовлеченные в сферу общественного производства, называют в настоящее время минеральным и топливно-энергетическим сырьем. Минеральные ресурсы подразделяются на горючие, металлические и неметаллические. Строго говоря, к минеральным ресурсам принадлежит и вода. Минеральные ресурсы относят к категории невозобновляемых природных ресурсов. Горючие ископаемые иногда считают восстановимыми ресурсами, поскольку в течение длительного геологического времени они способны возобновляться. Однако скорость их восстановления несоизмеримо мала по сравнению со скоростью их извлечения из недр и интенсивностью использования человеком.
По физическим свойствам минеральное сырье бывает твердым (уголь, рудные и нерудные полезные ископаемые), жидким (нефть, минеральные воды), газообразным (горючие и инертные газы).
Принято различать несколько групп минеральных ресурсов:
– Топливно-энергетические: нефть, природный газ, уголь, горючие сланцы, урановые руды;
– Металлические:
– рудные черные металлы: железные, марганцевые, хромовые, ; медные, свинцово-цинковые, никелевые, вольфрамовые, молибденовые, оловянные, сурьмяные руды, руды благородных металлов и т.д.
– цветные и редкие металлы: медь, свинец, цинк, никель и т.д.; алмазы и благородные металлы: золото, серебро, платиноиды;
– Неметаллические полезные ископаемые: апатиты, фосфориты, калийные и поваренные соли (их еще относят к горно-химическим полезным ископаемым), плавиковый шпат, слюда-мусковит, тальк, графит, барит, пьезооптическое сырье, драгоценные и поделочные камни;
– Природные строительные материалы – известняк, доломит, глины, песок, мрамор, гранит, яшма, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и т.д.;
– Гидроминеральные: пресные подземные и минеральные воды, промышленные и термальные воды глубоких структурных горизонтов.
– Горно-химическое сырье – апатиты, фосфориты, поваренная, калийная соль, сера, барит, бром и йодсодержащие растворы и т.д.
– 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.
Основные направления рационального использования и охраны недр.
По прогнозам специалистов, при сохранении современных тенденций добычи, потребления и использования новых месторождений запасы их истощатся через 70—140 лет.
Перспектива нехватки сырьевых ресурсов — реальная опасность для человечества, а энергетический голод не выдумка скептиков:
некоторые страны уже сейчас испытывают недостаток энергетических ресурсов. Поэтому важнейшей проблемой становится охрана недр. Она достигается несколькими путями. Кроме поисков новых энергоносителей генеральным направлением следует считать охра ну минеральных и энергетических ресурсов от истощения и охрану недр в целом. Истощаются недра в результате потерь газов: метана, оксидов углерода, оксидов азота, соединений серы. Этот процесс инициирован добычей минерального сырья и сопровождает ее. Так, за год из недр Донбасса выделяется примерно 2,5 млрд. м метана при средней концентрации его в газовой смеси около 32%.
Значительные потери полезных ископаемых и ущерб окружающей среде происходят при разработке месторождений подземным способом. При этом угля теряется (остается в недрах) 20—45%, руд цветных и черных металлов — 15—25, горно-химического сырья — 20—60%. При открытом способе разработки полезных ископаемых потери снижаются в среднем до 12%. Исключительно открытым способом добываются стройматериалы (песок, глина, щебень, гравий) и россыпные ископаемые. Однако обратной стороной открытого способа разработки полезных ископаемых являются нарушения естественных природных ландшафтов. Например, при извлечении 1 млн. т угля шахтным способом отвалы занимают 8 га земли, а при открытом способе — 30 га и более.
Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несовершенства технологии извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50—60%. Потери попутного газа составляют 20 млрд. т в год, он сжигается в факелах. Часто в месторождениях полезных ископаемых кроме основного компонента содержится целый ряд попутных включений, и ценные компоненты могут оказаться в отвалах, представляя опасность как потенциальные источники загрязнения окружающей среды. Неполнота геохимической изученности месторождений также приводит к тому, что из месторождения не извлекаются полезные компоненты, о наличии которых долгое время даже не подозревали. Показательно в этом отношении месторождение хибинских апатитов, которые содержат комплекс ценных компонентов. Из добываемой руды извлекался лишь апатит, все остальное сбрасывалось в отвалы, где скопились миллионы тонн нефелина (это сотни тысяч тонн алюминия, соды и цемента), тысячи тонн сфена (это тысячи тонн титана), титано-магнезита и других компонентов (это стронций, ванадий и др.). В самом апатите из 33 элементов, входящих в его состав, используется пока лишь один фосфор. Ранее при разработке месторождений железной руды в отвалы шло ценное фосфорсодержащее сырье, так как не была разработана технология получения из отходов концентратов апатита, бадделеита, редких металлов и некоторых других полезных компонентов.
Источник
Недра.
Рациональное использование и охрана
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.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник