Полезные ископаемые все о торф и нефть
Нефть — природная густая маслянистая горючая жидкость тёмного цвета со специфическим запахом. Большинство учёных считает, что нефть образовалась из органического вещества осадочных пород (остатков древних живых организмов).
Из нефти получают топливо (бензин, керосин, дизельное топливо, реактивное топливо), пластмассы, смазочные масла, химические волокна для производства тканей.
Нефть добывается с помощью специально пробуренных скважин и мощных насосов.
Нефть является главной статьёй российского экспорта. (Экспорт — это вывоз товаров в другие страны для их продажи.) Нефть поступает в различные районы России и за границу по нефтепроводам (длинные подземные трубы). Ещё нефть перевозят на нефтеналивных танкерах (специальных морских судах) и по железным дорогам в цистернах.
Природный газ не имеет цвета и запаха. Относится к горючим ископаемым. Используется как топливо для обогрева помещений, для приготовления пищи, на электростанциях, в котельных, на заводах, а также как сырьё для получения пластмасс, резины, волокна и других полезных веществ.
Россия — один из крупнейших экспортёров газа в мире. Природный газ поступает по газопроводам.
Торф — это горючее полезное ископаемое тёмно-коричневого цвета. Торф образуется из растительных остатков при их перегнивании в условиях недостатка кислорода. Как правило, основным местом формирования торфа являются болота.
Некоторое время назад торф практически повсеместно использовался в качестве топлива. Кроме этого, торф — отличное органическое удобрение, широко использующееся в сельском хозяйстве. На фермах торф служит подстилкой для животных.
Залежи торфа необходимо оберегать от пожаров, так как такие пожары очень трудно тушить.
Уголь — горная порода, которая образуется в недрах Земли из остатков древних растений. Сначала образовался торф, а со временем он превратился в уголь. Существует несколько разновидностей угля: бурый уголь, каменный уголь, антрацит.
Бурый уголь. Сорт образовался из остатков торфа позже всех, поэтому он считается самым молодым. Особенность его в том, что у него очень низкая температура сгорания.
Каменный уголь. Это самая распространённая разновидность угля в деятельности человека. Он используется как топливо, из него получают пластмассы, краски и другие полезные материалы. Добывается как открытым способом, так и закрытым, в шахтах.
Антрацит. По своей структуре этот вид очень твёрдый, имеет самую высокую температуру сгорания. Залежи этого угля находятся очень глубоко под землёй.
Железо — это прочный металл, использовать который люди начали ещё много веков назад. Но найти его в чистом виде невозможно. Железо содержится во многих горных породах в виде соединения с другими минералами. Самое большое содержание железа — в железной руде.
Самое главное свойство железной руды — плавкость. Из железной руды на металлургических заводах выплавляют чугун, а из чугуна — сталь.
На сегодняшний день чугун и сталь используются во многих сферах жизни и деятельности человека, в том числе и во всех видах промышленного производства. Сталь — основное сырьё для машиностроения.
Известняк — обычно белый, серый или желтоватый камень. Он образовался из остатков морских организмов. Их отпечатки можно хорошо рассмотреть в известняке-ракушечнике. Применяется при строительстве зданий и дорог. Из известняка получают известь для приготовления строительных растворов. Особая разновидность известняка — мел.
Песок и глина — одни из самых распространённых горных пород. Они образуются в природе при разрушении других горных пород, например гранита.
Глина бывает белая, красная, коричневая, жёлтая, серая. Она непрозрачная, твёрдая, плотная, негорючая. При намокании глина становится вязкой и пластичной, а при высыхании сохраняет свою форму. Из глины изготавливают кирпичи, черепицу, посуду. Изделия из обожжённой глины называются керамическими.
Песок — сыпучая горная порода жёлтого или белого цвета, непрозрачная. Используется в строительстве, при изготовлении стекла.
Гранит — горная порода, состоящая из зёрен полевого шпата, кварца и слюды. Гранит очень прочный. Хорошо полируется. Применяется в строительстве. Из него изготавливают лестницы, колонны, памятники. Многие станции метро облицованы гранитом. Красная площадь в Москве вымощена гранитной брусчаткой.
Гранит залегает глубоко в недрах Земли, но в некоторых местах глыбы горной породы выходят на поверхность. Здесь его и добывают.
Современному человеку трудно представить себе мир без нефти. Из нее получают топливо для автомобилей, ракет, самолетов, судов. После изобретения двигателя внутреннего сгорания нефть стали называть «черным золотом». В ХХ-ХХI веке мы не можем обойтись без нее, но до сих пор точно не знаем, как появилось это полезное ископаемое. Есть несколько популярных гипотез происхождения нефти, которые были предложены величайшими умами своего времени.
Полезное ископаемое – нефть
Нефть– это маслянистая жидкость, горючее вещество, которое считается полезным ископаемым. Несмотря на то, что ее называют «черным золотом», она может быть и другого цвета (коричневого, вишневого, изумрудного, янтарного) или же абсолютно прозрачным. Окраска зависит от смолистых веществ, которые в ней содержатся.
Ее находят на глубине до 6 км под поверхностью, но чаще всего – до 1-3 км. Ученые уверены, что процесс образования нефти занимает от 50 до 350 млн. лет. Ее состав довольно сложный, но примерно 84-87% – это углерод, кроме этого водород, азот, сера и другие составляющие.
О нефти люди знали давно. Около 6 тыс. лет до н.э. ее применяли при строительстве, как связующее вещество, а в Древнем Египте она была нужна для бальзамирования умерших. Египтяне придумали примитивные лампы, топливом для которых была нефть. Первую нефтяную вышку соорудили китайцы в 347 году, используя стволы бамбука. Они называли нефть «ши йоу», что означало «горное масло».
Первое время нефть добывали для производства керосина. Полученный во время переработки бензин считался побочным продуктом, дешевым и никому ненужным. При помощи бензина избавлялись от вшей или же оттирали жирные пятна на ткани. Многие нефтяные компании просто сбрасывали его в реку, это было дешевле, чем пытаться его продать.
Все изменилось после того, как стали популярны двигатели внутреннего сгорания, работающие на нефтяном топливе. Сейчас из нефти изготавливаются самые неожиданные вещи. Это и одежда из полиэстера, и нейлоновые колготки, и губная помада, подводка для глаз, и даже жевательная резинка. Пластмасса появился тоже благодаря нефти, а знакомые нам полиэтиленовые пакеты изготавливаются из продуктов переработки этого полезного ископаемого.
Как появилась нефть
Есть вопросы, на которые ученые до сих пор не нашли точного ответа. Они строят предположения, гипотезы, некоторые из которых становятся более популярными, другие же отвергаются научным сообществом. Так и с нефтью. Имеется ряд теорий ее происхождения, но основными считаются 3 из них.
Биогенная или органическая
Впервые ее смог четко сформулировать знаменитый ученый М.В. Ломоносов. Это одна из самых популярных и поддерживаемых учеными теорий. Согласно этой гипотезе нефть появилась из-за разложения на дне водоемов животных и растений.
Остатки скапливались и собирались, постепенно уплотнялись, потом частично разлагались, попадали на глубину 3-4,5 км. При температуре 140-160 градусов углероды отделялись от органической массы, получалась нефть, заполнявшая все подземные пустоты.
Немецкие ученые Энглер и Гефер смогли доказать верность этой теории. После перегонки рыбьего жира под давлением и высокими температурами они получили вещество, напоминающее нефть. Русский ученый Н.Д. Зелинский провел свои опыты, используя растительность с озера Балхаш. Он смог добыть из них керосин, бензин и метан.
Абиогенная или неорганическая
Эту теорию происхождения нефти, которую также называют карбидной, предложил Д.И. Менделеев. Она также популярна среди ученых. Менделеев был уверен, что наша планета состоит из расплавленного железа, а его спутниками являются карбиды. Нефть – это продукт, получившийся после реакции воды, попавшей в разломы горных пород, и карбидов железа.
Ученый провел эксперимент, подтвердивший его слова. Но у нее есть и свои противники. Если бы данная теория оказалось истинной, то можно было бы пробурить более глубокие скважины, и получить неограниченные запасы «черного золота». Те, кто придерживаются биогенной гипотезы, говорят, что запасы нефти не возобновляемы, то есть через какое-то время закончатся.
Космическая
Основоположником этой теории является В.Д. Соколов, который был уверен, что нефть появилась из-за того, что к нам из космоса попали неорганические компоненты. И, несмотря на то, что этот русский ученый жил в конце XIX века, современные исследования подтверждают его гипотезу, у нее все больше сторонников.
Получается, что мы до сих пор точно не знаем, как появилась нефть, хватит ли человечеству тех запасов, что у нас имеются. Не исключено, что уже через несколько веков люди придумают что-то новое, и «черное золото» обесценится, но пока без него мы не справляемся.
Тип грунта, горная порода, натуральное удобрение, естественный фильтр, сырье для изготовления фармпрепаратов — это все про торф. Такое большое количество трактовок определяется многообразием разновидностей ископаемого, его богатым составом и вариативностью техник добычи. Но самое важное — это уникальные эксплуатационные характеристики, которые обусловили широту направлений его применения. Остановимся подробнее на описании ископаемого.
Что это такое?
Торф — тип полезных ископаемых из категории твердых каустобиолитов, то есть пород, имеющих органическое происхождение. В состав торфа входят остатки болотной флоры, подвергшиеся процессам разложения в специфической биологической среде. В большинстве случаев это кора, корневища деревьев и кустарников, фрагменты травянистых культур, а также сфагновые и гипновые мхи. Порода выглядит как землистая рыхлая масса, может быть коричневого, серого, рыжего или черного цвета. Залегает на поверхности земли, но может находиться и на глубине до нескольких десятков метров под слоем минеральных отложений. Является возобновляемым ресурсом, относится к полезным ископаемым.
С геологической точки зрения занимает место между бурым углём и почвой. От первого отличается высоким содержанием влаги, включением целлюлозы, углеводов и неразложившихся растительных остатков. От второго — присутствием органики, которая в пересчете на сухое вещество составляет 50%.
В недрах земли под действием давления и повышенной температуры со временем превращается в бурый уголь.
С химической точки зрения торф является сложной смесью органических и минеральных веществ, причем концентрация минеральных не превышает 50%. Все остальное — органика (перегной, гумус, продукты разложения растительных остатков), на долю углерода приходится около 50%. В природной среде торф содержит до 90-95% влаги. Химический состав напрямую зависит от ботанического состава растений, степени их разложения и типа торфа. В общем случае торф состоит из:
- углерода — 40-60%;
- кислорода — 20-40%;
- водорода — 4,5-7%;
- азота — 0,5-4%;
- серы — до 1,5%;
- кальция — до 5%.
В состав породы также входят оксиды кальция, кремния, алюминия и железа. Ископаемое содержит полезные минералы — цинк, медь, молибден, кобальт и марганец. В компонентном составе органической части до 17% занимают битумы, 10-60% приходится на долю легкогидролизуемых водорастворимых веществ, менее 10% составляет целлюлоза, 10-50% — гуминовые кислоты и до 20% доходит содержание лигнина.
Общемировые запасы торфа огромны. По приблизительным оценкам они составляют 200-500 млрд тонн, ископаемое покрывает не менее 3% суши земного шара.
При этом отмечено, то в Северном полушарии его намного больше, нежели в Южном. Именно поэтому в северном направлении увеличивается заторфованность грунтов.
Основные свойства
Торф относится к группе водопроницаемых пород, ископаемое в природных условиях всегда влажное. Является природным фильтром — по мере прохождения через него вода очищается, а все тяжелые металлы оседают в торфяной массе. В результате жидкость становится абсолютно безвредной для здоровья и пригодной для питья. От влажности торфа напрямую зависит его удельный вес и показатель плотности. Так, у водянистой породы он соответствует 200-1080 кг/м3.
Сухой торф гораздо плотнее, здесь на каждый кубический метр приходится порядка 1500-1700 кг. Если плотность будет выше — это уже уголь. К этапу перехода в это состояние в породе остается уже менее 50% органических компонентов, полностью вымываются целлюлоза и сахара.
Из-за присутствия минеральных компонентов любой вид торфа золен, различается только степень зольности. Ее определяют методом обжига породы — органическая часть выгорает, а оставшаяся зола показывает процент присутствия в породе металлов и минералов. Важной характеристикой является присутствие перегноя в торфе, под ним понимают сильно разложившиеся растительные остатки. Они придают торфяной массе темный цвет, порода с высокой концентрацией перегноя практически черная, ее широко используют в сельском хозяйстве.
Молодой неперегнивший торф имеет светлые оттенки, в нем органические компоненты еще не прошли цикл разложения. Содержание кальция в породе определяет кислотность торфа. Если его концентрация велика, ископаемое не закислено, оно имеет наибольшую ценность.
При минимальном содержании солей кальция торф считается кислым.
Образование и добыча
В природе порода формируется в заболоченной местности, в так называемых торфяных болотах. Они могут встречаться в долинах рек или водоразделах. Торф имеет биогенное происхождение. Растущие деревья, кустарники, мхи и травы, отмирая, опускаются на дно болота. Под действием высокой влажности в отсутствии кислорода они не разлагаются полностью, а превращаются в бесструктурное органическое вещество — торф. Все биохимические процессы обычно происходят в теплое время года. Процесс накопления торфа происходит постоянно, он никогда не заканчивается.
Скорость образования породы во многом зависит от исходных растительных групп, особенностей климатической и географической зональности, гидрологического режима и многих других условий. В среднем накопления породы составляют 0,3-0,4 мм в болотистых районах лесотундры и 1 мм в широколиственной и хвойной подзонах. Торфяные залежи, добываемые в наши дни, формировались в течение 10-12 тысяч лет. Лидерами отрасли являются Канада, Ирландия, Швейцария и Латвия. Россия входит в топ-10 по добыче торфа. Самые богатые месторождения находятся во Владимирской, Московской, Нижегородской и Архангельской областях, а также в Пермском крае.
Обзор видов
Классификация торфа происходит на основании различных критериев.
По степени гумификации
Гумификация определяется как отношение органических компонентов породы к ее общему объему. В зависимости от этого показателя торф может быть:
- разложившимся – разложение захватило более 30% тканей растительных остатков;
- среднеразложившимся — от 20 до 35%;
- слаборазложившимся — менее 20%.
По характеру залегания
Ход торфообразования никогда не заканчивается. В результате нижняя часть растительных остатков переработалась еще несколько столетий назад, в то время как верхние еще пребывают на разных этапах разложения. Именно поэтому торфяные породы подразделяются на верховые, низинные, а также переходные. Верховой торф формируется как результат разложения вереска, багульника, пушицы, сфагнума, а также хвойных пород. Он представляет собой недоразложивушуюся массу с крупными волокнами, в ней еще идут активные трансформации. Зольность этих ископаемых составляет 2%, в них мало кальция и, соответственно, кислая реакция. В таком торфе много влаги, содержание которой поддерживается снегом и обильными дождями. Его используют, чтобы мульчировать грунт.
Низинный торф включает преимущественно ольху, а также осоку и некоторые разновидности мха. Это целиком разложившаяся растительная масса с нейтральным показателем рН. В отдельных случаях реакция может быть слабокислой. Зольность такого торфа высока — 6-20%, на долю органики приходится порядка 70%. Такие виды торфа формируются возле русел рек и в оврагах. Переходный торф — несформированная низинная порода. Представляет собой некую переходную стадию между базовыми разновидностями. Зольность варьируется в пределах 3-6%.
По способу добычи
Наши давние предки при добыче торфа пользовались только лопатой. В настоящее время породу поднимают при помощи всевозможных технических устройств. Гидроторф добывают методом размывания водной струей под повышенным давлением. Разбитую в результате массу пропускают через торфосос. Это один из самых дорогостоящих и трудоемких способов, он финансово оправдан исключительно в условиях крупных хозяйств.
Фрезоторф получается при использовании фрезерного барабана. Им срезают слои породы на открытых территориях. Эта технология получила наибольшее распространение, на ее долю приходится до 80% всей добычи полезного ископаемого во всем мире. Экскаваторный торф извлекают с применением дискового экскаватора, а резьбовую породу – разрезанием вручную.
Вне зависимости от метода добычи, полученный торф высушивают. Для этого его оставляют на открытых территориях и держат под солнцем до полного испарения всей воды.
По показателю зольности
Зольность отражает концентрацию минеральных компонентов в сухом веществе. В зависимости от этого показателя торф может быть:
- малозольным – до 5%;
- среднезольным – от 5 до 10%;
- высокозольным – от 10%.
Где применяется?
Главное направление использования ископаемого — это земледелие (как промышленное, так и на дачных хозяйствах). В его состав входят уникальные аминокислоты, поэтому ископаемое вводят в состав органических удобрений. Торф используется для посадки рассады, на нем высаживают смородину, голубику и другие плодово-ягодные культуры. Внесение вещества улучшает структуру субстрата, за счет способности поглощать газы и впитывать жидкости повышает водо- и воздухопроницаемость земли. Торф — уникальный материал, который можно использовать на грунтах самых разных типов.
Так, кокосовый торф нашел свое применение как основа для выращивания газонов. Он подстраивается под нужды самых разных растений и регулирует объем влаги в зависимости от температуры и других внешних факторов. Такой торф повсеместно используется для защиты земли от эрозии, которая часто возникает в результате воздействия воды и ветра. Именно поэтому породу используют для укрепления откосов около магистралей и ливневых склонов. Для парников и теплиц лучше взять верховой торф. Он не содержит семян растений, в нем нет патогенных бактерий и насекомых. За счет способности впитывать жидкости и подавлять рост патогенной микрофлоры может выполнять роль фильтра.
Нейтрализованный торф часто идет в ход для мульчирования грядок весной.
Торф используют в качестве подкормок при выращивании садовых культур, овощей и цветов на дачном участке. Однако в этом случае следует придерживаться нескольких правил.
- Перед применением на огородах торфяное удобрение следует тщательно проветрить несколько дней на открытом воздухе — это избавит его от всех ненужных примесей. Если этого не сделать, то такая подкормка принесет растениям намного больше вреда, нежели пользы.
- При использовании удобрения необходимо следить за параметрами влажности — они не должны опускаться ниже отметки в 50%. Иначе торф будет задерживать в себе влагу. Это существенно замедляет его разложение.
- Важно понимать, что концентрация микро- и макроэлементов в торфе велика, поэтому вносить его нужно дозировано. Торф вносят в землю из расчета 10 кг удобрения на каждый квадратный метр.
- Следует учитывать, что полезные микроэлементы в породе находятся в труднодоступном состоянии, поэтому вместе с торфом следует вводить минеральные добавки и перегной.
- Для удобрения садово-огородных культур лучше использовать низинный торф. В верховые породы можно сажать щавель, а также гортензию, фиалку и другие растения, предпочитающие кислую биосферу.
- Длительное пребывание торфа на открытом воздухе вызывает утрату питательных свойств. Чтобы этого не произошло, грунт перед внесением удобрений необходимо взрыхлить, чтобы добиться максимального перемешивания с торфом, и хорошенько увлажнить.
- Торфяное удобрение вносят только в песчаные и глинистые почвы, при высаживании растений на черноземах в нем нет необходимости.
Подкормка сохраняет эффективность в течение 2-3-х лет. Спрессованный торф используют и в животноводстве — из него делают прочные утепленные подстилки для сельскохозяйственных животных и птиц. Такой материал содержит минимум бактерией и обладает выраженными антисептическими свойствами. Использование торфяных подстилок позволяет предотвратить болезни питомцев в зимнее время и сдержать эпидемии. Однако переработанная порода имеет высокую стоимость, а самостоятельная добыча и высушивание сопряжены с техническими трудностями.
Торф можно использовать не только в приусадебном хозяйстве — он приносит пользу в аквариумистике. Его используют для раскисления и смягчения воды. Его добавление подавляет жизнедеятельность болезнетворных микроорганизмов и обогащает воду питательными веществами. Торф выступает как топливо, теплоизоляционный материал, сырье для химической отрасли. Он нашел свое применение в фармакологии и многих других сферах.
Порода обладает выраженными восстановительными функциями, она обогащает истощенные и очищает загрязненные грунты. Торф поглощает нитраты и тяжелые металлы, впитывает другие токсичные примеси. Именно поэтому его часто используют как природные фильтры, способные уменьшить действие ядохимикатов. Торф является химическим сырьем и служит основой для создания сотен веществ, в первую очередь медицинских препаратов.
В теории ископаемое может выполнять роль топлива. Однако его доля в топливно-энергетическом балансе нашей страны не превышает 1%. Это объясняется тем, что торф хорошо горит, но тепла выделяет мало. Для сравнения, чтобы получить одно и то же количество тепловой энергии, потребуются разные объемы ископаемых:
- 1 т каменного угля = 2,3 т фрезерного торфа = 1,6 т кускового торфа;
- 1 т мазута = 4,4 т фрезерного торфа = 3,0 т кускового торфа;
- 1000 м3 природного газа = 3,7 т фрезерного торфа = 2,5 т кускового.
Кроме того, из-за способности торфа гореть без присутствия кислорода в торфяниках часто возникают пожары, потушить которые бывает очень сложно. Каким бы ни было месторождение породы, люди обязательно найдут направление в промышленности, где каждая конкретная разновидность торфа принесет максимальную пользу. Это экологичное биологическое топливо, безвредная для культурных растений подкормка, материал для изготовления медикаментов, теплоизоляционный материал для зданий и сооружений.
Сфера применения торфяной породы велика, при этом в каждой из них можно применить такие определения, как «безвредный», «экологичный», «натуральный». Особенно востребовано использование торфа как натурального фильтра.
В наши дни, когда все доступное сплошь и рядом «напичкано» химией, применение этой породы выигрышно отличается от всех остальных техник.