К чему приурочены топливные полезные ископаемые
Вспоминаем. Что такое платформа, и
какое она имеет строение?
Какая тектоническая структур
называется складчатым поясом, и чем она характеризуется?
Какие группы горных
пород выделяют по происхождению?
Узнаем. О географии размещения основных видов
минеральных ресурсов.
Как размещение месторождений минеральных ресурсов связано с тектоническим строением
Земли.
Размышляем.Могут ли быть найдены
новые крупные месторождения полезных ископаемых на
Земле?
Земная кора богата полезными ископаемыми.
В настоящее время в своей хозяйственной деятельности человек использует более 200 видов минеральных ресурсов. Однако
следует помнить, что минеральные
ресурсы обладают некоторыми
особенностями. Во-первых, как вы уже знаете, все минеральные
ресурсы относятся к категории исчерпаемых
и невозобновляемых, а потребление
их человеком с каждым годом увеличивается.
Во-вторых, их разнообразие и запасы в
различных регионах мира
неодинаковы. Это объясняется зависимостью
размещения месторождений
различных видов минеральных ресурсов от тектонического
строения Земли (рис.1).
Рис.1. Виды минеральных ресурсов по использованию и их связь с
тектоническим строением.
10.1. География месторождений
топливных ресурсов. Наиболее значимыми топливными минеральными ресурсам являются уголь, нефть и газ. Они имеют
осадочное происхождение, поэтому их месторождения приурочены к осадочным чехлам платформ.
Бассейн – это область
непрерывного или почти
непрерывного распространения
осадочных
полезных ископаемых.
В составе бассейна может
быть несколько месторождений .
Уголь – первое из полезных
ископаемых, используемых человеком в качестве топлива.
Его формирование происходило в тектонических прогибах из накопленной растительности (древовидных папоротников, хвощей
и плаунов, а также первых голосеменных растений) на протяжении длительного геологического времени при высоком
давлении и температуре. Уголь занимает
наибольшую долю среди топливных ресурсов. Так, примерно 15% суши занято под угольными бассейнами, а их количество составляет более 3 600.
Большая часть угольных
бассейнов расположена
в северном полушарии (рис. 2).
Рис.
2. География месторождений угля.
В Азии, Северной Америке
и Европе сконцентрированы
10 самых крупных
угольных бассейнах мира (таблица 1).
Десять крупнейших угольных бассейнов мира. Таблица 2
Лидерами по запасам этого полезного ископаемого являются США, Россия, Китай. На долю этих стран приходится половина мировых
запасов угля. Кроме этого, значительными запасами этого топливного ресурса обладают: Австралия, Индия, Германия, Украина, Казахстан.
Вплоть до 60-х годов уголь оставался самым используемым источником энергии. Лишь в конце
прошлого века его заменили другие энергоносители. Однако и сейчас он
активно используется в металлургической
промышленности при выплавке чугуна.
Важнейшем видом топлива
в настоящее время является
нефть. Это достаточно распространенное полезное ископаемое
и добывается на всех материках (рис. 3). Нефтегазоносных бассейнов
в мире насчитывается около 600, а общее количество нефтяных месторождений составляет более 50 тысяч.
Нефтегазоносные
провинции обычно приурочены к платформам,
а также они часто расположены в межгорных прогибах и впадинах. В последние десятилетия месторождения нефти
открыты в прибрежных зонах морей. В настоящее время почти треть
добываемой нефти и газа извлекается с шельфа океана.
Нефтегазоносными провинциями называют территории, которые объединяют
собой несколько
нефтегазоносных областей
и относятся к одной
или нескольким крупнейшим тектоническим
структурам.
Самые большие запасы
нефти сосредоточены в Азии. Крупнейшими в мире нефтегазоносными провинциями являются район Персидского залива (Саудовская Аравия, Кувейт, Ирак, Иран, Объединенные Арабские Эмираты), а также Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция (Россия).
Рис. 3. География месторождений нефти и газа.
В Европе огромные запасы нефти были открыты на дне Северного моря. Главными нефтедобывающими странами этого региона является Великобритания и Норвегия.
Два крупных нефтяных
района находятся в Африке.
На побережье
Гвинейского залива в Западно-Африканской провинции добывают нефть Нигерия и Габон, а в северной части Сахары – Алжир, Ливия, Египет.
Большими запасами нефти обладают Северная
и Южная Америка. Одним из крупнейших месторождений этого региона является нефтегазоносный бассейн
Мексиканского залива.
Главные нефтедобывающие страны здесь
США, Венесуэла,
Бразилия, Эквадор. На побережье Северного Ледовитого океана, а также во
внутренних частях
материка добывают нефть США и Канада.
Странами-лидерами по разведанным запасам
нефти в мире являются Саудовская
Аравия, Венесуэла, Канада, Иран,
Ирак.
Природный газ имеет родственное происхождение с нефтью, поэтому очень часто их месторождения расположены рядом
и называются нефтегазоносными.
Наиболее крупные месторождения сосредоточены в 15 странах
мира. Среди них
лидерами по разведанным запасам газа
являются Россия, Иран, Катар, Туркменистан, Саудовская Аравия.
10.2.
География месторожденийрудных ресурсов. Железо – одиз из
наиболее распространенных
элементов в составе земной коры, поэтому месторождений железнных руд много. Основные
месторождения железных руд приурочены
к кристаллическому фундаменту древних платформ, а также к складчатым областям.
Например, месторождения железных руд в Хибинах
расположены в местах выхода на поверхность Балтийского кристаллического щита
Восточно-Европейской платформы. В районе Воронежского кристаллического щита этой же платформы на Средне-Русской возвышенности находитсяКурская магнитная аномалия. В Уральских горах, возраст которых более
300 млн лет, месторождения встречаются в районах тектонических разломов. Поэтому отдельные
месторождения занимают
сотни квадратных километров.
Содержагние железа в руде колеблется от 16 до 72 %. Железные
руды делятся на богатые (60-65 % железа), средние
(45-60 %) и бедные – менее 45 % содержания железа. По составу рудных минералов,
железные руды делятся на магнетитовые (магнитный железняк), гематитовые (красный железняк), лимонитовые (бурый железняк), сидерытовые (шпатовый железняк). Наиболее богатые железом
магнетитовые железняки. В Беларуси лимонитовые руды известны
как болотная руда.
Наиболее известные
месторождения железных руд размещены равномерно по земному шару. Крупные месторождения железных руд Европы:
Курская магнитная аномалия (Россия), Криворожское
месторождение (Украина), Кирунавара
(Швеция), Латарингский железно-рудный бассейн (Франция,
Люксембург, Бельгия). В Северной Америке крупнейшими являются Лабрадор-Сити, Ньюфаундлендское
месторождение (Канада),
Верхнего озера (США), а в Южной – месторождения
Каражас и Итабира (Бразилия). Большие
запасы железной руды разведаны в Индии,
Китае и на территории
Австралии.
Страны-лидеры по запасам железных руд:
Австралия, Бразилия, Россия, Китай,
Индия.
С глубокой
древности человеком используется медь. В мире известно около 200 горных пород, в которых сордержится медь. Однако целесообразно
добывать медь только в 17 из них. Медные руды
содержат медь от 1 % и выше. Одновременно
из медных руд добывают и другие металлы, например никель.
В природе известны также и
местрождения самородной меди
(Чили, США, Канада, Конго,
Перу).
Месторождения меди образуют два «медных пояса».
Первый, «медный пояс»
находится на территории
Африки (Демократическая Республика
Конго, Замбия).
Второй «медный пояс»
протянулся вдоль тихоокеанского побережья Америки в
Кордильерах и Андах (Чили,
Перу, США, Мексика, Канада).
Страны-лидеры по запасам медных
руд: Чили, Австралия, Перу, Мексика,
США.
Алюминий – самый
распространенный металл в земной коре. К алюминевым рудам относят
несколько горных
пород: бакситы, алуниты и нифелины. Самое
высокое содержание алюминия в
бокситах (40-45 %).
Основные месторождения алюминиевых руд расположены в тропических широтах. Через Бразилию, Суринам, Гайану и Ямайку протянулся «алюминиевый пояс» Страны-лидеры
по запасам алюминиевых руд: Гвинея, Австралия, Бразилия, Вьетнам, Ямайка.
Обобщим
и запомним. Размещение минеральных ресурсов зависит от
тектонического строения
Земли. Топливные ресурсы имеют осадочное происхождение, поэтому их месторождения приурочены к осадочным
чехлам платформ. Месторождения рудных ресурсов приурочены к кристаллическому фундаменту древних платформ, а также к складчатым областям. Лидерами по разведанным запасам
топливных ресурсов являются: угля – США, Россия,
Китай, нефти – Саудовская Аравия, Венесуэла, Канада, газа – Россия,
Иран, Катар.
Лидерами по разведанным запасам
рудных ресурсов являются:
железных руд –
Австралия, Бразилия, Россия,
медных руд Чили, Австралия,
Перу; алюминиевых руд
– Гвинея, Австралия, Бразилия.
Проверим себя:1. Приведите примеры топливных, рудных и нерудных минеральных ресурсов. 2. К каким тектоническим структурам приурочены
топливные полезные ископаемые,
а к каким – рудные? 3. Почему большая часть угольных
бассейнов расположена в северном полушарии? 4. В каких районах Земли открыты новые
нефтегазоносные месторождения. 5) Почему крупнейшие рудные
месторождения образуют «пояса»?
От теории
к практике. 1. Назовите
и покажите на карте: 1) крупнейшие угольные бассейны; 2) крупнейшие нефтегазоносные провнции; 3) крупнейшие месторождения железных руд. Приведите примеры
стран-лидеров по разведанным запасам
топливных и рудрых полезных ископаемых, покажите их на карте.
Обсудим: Почему нефть называют «черным золотом»?
Для любознательных: Почему некоторые страны мира, обладая собственными запасами минеральных ресурсов, покупают
их у других стран.
Источник
Споры о форме Земли не умаляют значения ее содержимого. Самым главным ископаемым всегда были подземные воды. Они обеспечивают первоочередную потребность человеческого организма. Однако без ископаемого топлива, которое является основным поставщиком энергии для цивилизации людей, жизнь человека представляется совершенно другой.
Топливо – источник энергии
Среди всех ископаемых, сокрытых в недрах Земли, топливо относится к горючему (или осадочному) виду.
Виды ископаемых недр Земли | |||
Горючие (осадочные) | Подземные воды | Рудные (магматические) | Нерудные (неметаллические) |
Нефть Уголь Горючие сланцы Природный газ Газовые гидраты торф | Верховодный слой Грунтовые воды Артезианский слой Минеральные источники | Железная руда Медная руда Никелевые руды Золото Серебро | Алмазы Асбест Графит Каменная соль Кварц Фосфориты |
Основа горючих веществ углеводородная, поэтому одним из эффектов реакции горения является выделение энергии, которую легко можно использовать для улучшения комфортности жизни человека. За последнее десятилетие около 90% всей используемой на Земле энергии было произведено при помощи ископаемого топлива. Этот факт заставляет о многом задуматься, если учесть, что богатства недр планеты относятся к невозобновляемым источниками энергии и со временем истощаются.
Виды топлива
Основные виды топлива | |||
твердые | жидкие | газообразные | дисперсные |
Горючие сланцы | Нефтяные | Пропан | Аэрозоли |
Торф | Масла | Бутан | Суспензии |
Уголь: бурый, каменный, антрациты, графиты | Спирты | Метан | Пены |
Сапропель | Эфиры | Сланцевый газ | |
Битумные пески | Эмульсии | Рудный газ | |
Жидкое ракетное топливо | Болотный газ | ||
Синтетические топлива, производимые на основе процесса Фишера-Тропша | Биогаз | ||
Гидрат метана | |||
Водород | |||
Сжатый газ | |||
Продукты газификации твердого топлива | |||
Смеси | |||
Поставщиком всех видов ископаемого топлива являются нефть, уголь и природный газ.
Краткая характеристика полезных ископаемых, используемых как топливо
Сырьем для производства энергоносителей являются нефть, уголь, горючие сланцы, природный газ, газовые гидраты, торф.
Нефть – жидкость, относящаяся к горючим (осадочным) ископаемым. Состоит из углеводородов и иных химических элементов. Цвет жидкости, в зависимости от состава, варьируется между светло-коричневым, темно-коричневым и черным цветами. Редко встречаются составы желто-зеленого и бесцветного окраса. Наличие в нефти азота, серы и кислородосодержащих элементов определяют ее цвет и запах.
Уголь – название латинского происхождения. Carbō – международное название углерода. В составе присутствуют битумные массы и остатки растений. Это органическое соединение, ставшее объектом медленного разложения под действием внешних факторов (геологических и биологических).
Горючие сланцы, как и уголь, являются представителем группы твердых горючих ископаемых, или каустобиолитов (что в дословном переводе с греческого языка звучит как «горючий жизненный камень»). При сухой перегонке (под воздействием высоких температур) образовывает смолы, близкие по своему химическому составу к нефти. В составе сланцев преобладают минеральные вещества (кальцид, доломит, кварц, пирит и др.), но присутствуют и органические (кероген), которые только в породах высокого качества достигают 50% всего состава.
Природный газ – газообразное вещество, образовывающееся при разложении органических веществ. В недрах Земли встречаются три вида накопления смесей газов: отдельные скопления, газовые шапки нефтяных месторождений и в составе нефти или воды. При оптимальных климатических условиях вещество находится только в газообразном состоянии. Возможно нахождение в земных недрах в виде кристаллов (естественные газогидраты).
Газовые гидраты – кристаллические образования, образующиеся из воды и газа при определенных условиях. Относятся к группе соединений переменного состава.
Торф – рыхлая порода, используемая как топливо, теплоизоляционный материал, удобрение. Является газоносным полезным ископаемым, применяется в качестве топлива во многих регионах.
Происхождение
Все, что современный человек добывает в недрах земли, относится к невозобновляемым природным ресурсам. Для их появления потребовались миллионы лет и особые геологические условия. Большое количество ископаемого топлива образовалось в мезозое.
Нефть – согласно биогенной теории ее происхождения, образование длилось на протяжении сотен миллионов лет из органических веществ осадочных пород.
Уголь – образовывается при условии, что разлагающийся растительный материал пополняется быстрее, чем происходит его разложение. Подходящим местом для такого процесса являются болота. Стоячая вода предохраняет пласт растительной массы от полного разрушения бактериями посредством малого содержания в ней кислорода. Уголь делится на гумусовый (происходит из остатков древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовый (образован в основном из водорослей).
Сырьем для образования угля можно назвать торф. При условии погружения его под слои наносов происходит потеря воды и газов под воздействием сжатия и образование угля.
Горючие сланцы – органическая составляющая образована при помощи биохимических преобразований простейших водорослей. Делится на два вида: талломоальгинит (содержит водоросли с сохранной клеточной структурой) и коллоальгинит (водоросли с потерей клеточной структуры).
Природный газ – согласно все той же теории биогенного происхождения ископаемых, природный газ образуется при больших показаниях давления и температуры, нежели нефть, что доказывается более глубоким залеганием месторождений. Образовываются же они из одинакового природного материала (останки живых организмов).
Газовые гидраты – это такие образования, для появления которых необходимы специальные термобарические условия. Поэтому образовываются они в основном на морских донных осадках и мерзлых породах. Также могут образовываться на стенках труб при добыче газа, в связи с чем ископаемое подогревают до температуры выше гидратообразования.
Торф – образовывается в условиях болот из не полностью разложившихся органических остатков растений. Откладывается на поверхности почвы.
Добыча
Каменный уголь и природный газ различаются не только способами подъема на поверхность. Глубже остальных расположены месторождения газа – от одного до нескольких километров вглубь. Находится вещество в порах коллекторов (пласт, содержащий природный газ). Силой, заставляющей подниматься вещество вверх, является разность давления в подземных пластах и системе сбора. Добыча происходит при помощи скважин, которые стараются распределить равномерно на протяжении всего месторождения. Добыча топлива, таким образом, позволяет избежать перетоков газа между участками и несвоевременного обводнения залежей.
Технологии добычи нефти и газа имеют некоторые сходства. Виды нефтедобычи различают по способам поднятия вещества на поверхность:
- фонтан (технология, схожая с газовой, основана на разности давления под землей и в системе доставки жидкости);
- газлифт;
- при помощи электроцентробежного насоса;
- с установкой электровинтового насоса;
- штанговые насосы (иногда соединенные с наземным станком-качалкой).
Способ добычи зависит от глубины залегания вещества. Вариантов поднятия нефти на поверхность огромное множество.
Способ разработки угольного месторождения также зависит от особенностей залегания угля в грунте. Открытым способом ведут разработку при нахождении ископаемого на уровне ста метров от поверхности. Часто производится смешанный тип добычи: вначале открытым способом, затем – подземным (при помощи забоев). Угольные залежи богаты иными ресурсами потребительской значимости: это ценные металлы, метан, редкие металлы, подземные воды.
Сланцевые месторождения разрабатываются или шахтным способом (считается низкоэффективным) или добычей в пласте, при нагревании породы под землей. В связи со сложностью технологии добыча ведется в очень ограниченных количествах.
Добыча торфа ведется при помощи осушения болот. Вследствие появления кислорода активизируются аэробные микроорганизмы, разлагающие его органическое вещество, что приводит к выделению углекислого газа с огромной скоростью. Торф – самый дешевый вид топлива, его добыча ведется постоянно с соблюдением определенных правил.
Извлекаемые запасы
Одна из оценок благосостояния общества производится по потреблению топлива на душу населения: чем больше потребление, тем комфортнее живут люди. Этот факт (и не только) заставляет человечество увеличивать объемы добычи топлива, влияя на ценообразование. Стоимость нефти сегодня определяется таким экономическим термином как «нетбэк». Этот термин подразумевает цену для нефтеперерабатывающего завода, в которую включены средневзвешенная стоимость нефтепродуктов (вырабатываемых из покупаемого вещества) и доставка сырья до предприятия.
Торговые биржи реализуют нефть по ценам СИФ, что в дословном переводе звучит как «стоимость, страхование и фрахт». Из этого можно сделать вывод, что стоимость нефти сегодня по котировкам сделок включает в себя цену сырья, транспортные расходы по его доставке.
Темпы потребления
С учетом возрастающих темпов потребления природных ресурсов дать однозначную оценку обеспеченности топливом на продолжительный период сложно. При существующей динамике добыча нефти в 2018 году составит 3 миллиарда тонн, что приведет к истощению мировых запасов на 80% уже к 2030 году. Обеспеченность черным золотом прогнозируется в пределах 55 – 50 лет. Природный газ может быть исчерпан через 60 лет при современных темпах потребления.
Запасов угля на Земле гораздо больше, нежели нефти, газа. Однако за последнее десятилетие его добыча увеличилась, и если темпы не спадут, то из запланированных 420 лет (существующие прогнозы) запасы истощатся за 200.
Влияние на окружающую среду
Активное использование ископаемого топлива приводит к увеличению выброса в атмосферу диоксида углерода (CO2), пагубное влияние на климат планеты которого подтверждено международными экологическими организациями. Если не сократить выбросы CO2, неизбежна экологическая катастрофа, начало которой могут наблюдать современники. По предварительным подсчетам, от 60% до 80% всех ископаемых запасов топлива должны остаться нетронутыми для стабилизации обстановки на Земле. Однако это не единственный побочный эффект использования ископаемого топлива. Сама добыча, транспортировка, переработка на НПЗ способствуют загрязнению окружающей среды куда более токсичными веществами. Примером может служить авария в Мексиканском заливе, приведшая к приостановке Гольфстрима.
Ограничения и альтернативы
Добыча горючих ископаемых – выгодный бизнес для компаний, главным ограничителем деятельности которых является истощаемость природных запасов. Обычно забывают упомянуть о том, что пустоты, образованные деятельностью человека в недрах земли, способствуют исчезновению пресной воды на поверхности и ее уходу в более глубокие слои. Исчезновение питьевой воды на Земле нельзя оправдать никакими преимуществами добычи горючих ископаемых. А оно произойдет, если человечество не займется рационализацией своего пребывания на планете.
Еще пять лет назад в Китае появились мотоциклы и автомобили с двигателями нового поколения (бестопливные). Но выпущены они были в строго ограниченном количестве (для определенного круга людей), а технология стала засекреченной. Это говорит лишь о недальновидности человеческой жадности, ведь если можно «делать деньги» на нефти и газе, никто не помешает нефтяным магнатам этим заниматься.
Заключение
Наряду с известными альтернативными (возобновляемыми) источниками энергии, существуют менее затратные, но засекреченные технологии. Все же их применение неизбежно должно войти в жизнь человека, иначе будущее станет не таким продолжительным и безоблачным, как его представляют себе «бизнесмены».
Источник