Все полезные ископаемые растворяются в воде
АиФ Детская Энциклопедия № 9. Полезные ископаемые 29/10/2004
Что такое обыкновенная вода? Пусть это вам не покажется странным, ребята, но пресная вода… тоже минерал с известной всем формулой H2O. При плюсовой температуре он находится в жидком агрегатном состоянии, а при нуле градусов превращается в кристаллы льда (или кристаллические агрегаты, массу мелких кристалликов). А вот морскую воду, вероятно, можно сравнить уже не с минералом, а с горной породой: в ней растворена и соль натрия, и окислы многих химических элементов – минералов, в том числе сотни тысяч тонн золота и других металлов. Сегодня использовать это “полезное ископаемое” мы еще не можем: извлечение, к примеру, золота из морской воды очень и очень дорого и, как говорится, не рентабельно. Но уже сегодня кое-где в засушливых странах Ближнего Востока морскую воду используют: там работают опреснительные установки, превращающие ее в дефицитную в тех краях воду питьевую.
Подземные воды. Этот понятие в геологии объединяет всю воду, которая находится в почвах, глубоких слоях земной коры и даже в горных породах. Причем эта вода может быть в любом состоянии – твердом, жидком или газообразном. Таким образом, ископаемый лед вечной мерзлоты (вы знаете, что огромная часть поверхности нашей страны так промерзла во время оледенения, что до сих пор оттаять не может!) тоже относится к подземным водам. Но когда мы говорим о воде как полезном ископаемом, то обычно имеем в виду “воду как воду”. Эта подземная вода может быть пресной или минеральной. Под землей иногда текут самые настоящие реки, плещутся огромные озера, запасов одного из которых хватит, чтобы напоить большой город. Пресная вода – настоящее полезное ископаемое. Даже словосочетание “месторождение вод” к большим подземным бассейнам вполне подходит. Многие предполагают, что напоить вдоволь, к примеру, Московскую область можно, используя воду нескольких подземных “морей”, находящихся в окрестностях столицы.
Изучением, поиском и разведкой подземных вод занимаются специалисты-гидрогеологи. Для поисков и добычи этого столь необходимого людям полезного ископаемого бурятся скважины. Скважины, по которым вода поступает на поверхность земли самотеком, под напором, называются артезианскими (по имени французской провинции Артуа, где это свойство подземных вод использовали еще несколько сотен лет назад).
К особому виду подземных вод относятся воды минеральные, насыщенные полезными микроэлементами. Они могут быть и лечебными. Около больших месторождений минеральных вод построены курорты, возникли поселки и целые города, в названии которых есть слово “вода”. Это и знаменитые Карловы Вары в Чехии, и наши Минеральные Воды, Кисловодск, Железноводск и другие. Некоторые минеральные воды содержат так много полезных веществ (бром, йод, калий, литий и др.), что их можно оттуда добывать, как из руды.
А еще в геологии есть понятие термальные воды. Обычно, их присутствие связано с вулканическими процессами, “подземным огнем”. Самые известные термальные источники в нашей стране находятся на Камчатке. Многие из них изливаются на поверхность в виде настоящих фонтанов – гейзеров. Особенно много их в знаменитой на весь мир Долине гейзеров. А среди других государств “страной гейзеров” можно назвать Исландию. Термальные воды уже сегодня с успехом используются в этой стране для отопления жилищ и сельскохозяйственных теплиц; начинают такое делать и жители Камчатки.
Смотрите также:
- Артезианские воды →
- Подземные воды →
- Улетай, туча? →
Самое интересное в соцсетях
Известняк – популярный в строительстве камень, подходящий для возведения стен, отделки фасадов, создания декоративных элементов и малых архитектурных форм.
История известняка в архитектуре, строительстве и зодчестве исчисляется тысячелетиями. Известно, что на территории современной Турции люди строили дома из известняка еще 14 000 лет назад. Пирамида Хеопса в Египте, Стена Плача в Иерусалиме, город Пальмира в Сирии – все это известняк. При строительстве Великой Китайской стены использовался известковый раствор, в Древнем Риме из камня научились делать мозаику.
Что такое известняк
Известняк это осадочная порода, в ходе образования которой формируется пористый камень различной плотности и оттенка с обилием в составе кальцитов (известковых шпатов). В структуру материала также входят другие минералы, которые снижают его пористость и повышают прочность. Известняки отлагаются преимущественно в соленых морских бассейнах, реже – при испарении лагун и озер. Цвет известняков преимущественно светло-серый, бежевый, желтоватый. Присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.
Как правило, происхождение известняка связано с жизнедеятельностью организмов, которые выделяют из соленой воды карбонат кальция для формирования скелетов и раковин. Реже материал имеет хемогенное происхождение. Оседание породы длится миллионы лет (современные пласты остались после высыхания древних морей). Мощность толщ известняковых отложений кардинально отличается: от нескольких сантиметров до пяти километров. Чем меньше возраст отложений, тем более рыхлыми получаются породы.
Виды известняков
По структуре камень делится на такие виды:
- Кристаллический – плотный минерал, по своей структуре близкий к мрамору. Хорошо полируется за счет мелких пор, морозоустойчив.
- Органогенно-обломочный – это всем известный ракушечник, состоящий из остатков морских организмов. Хорошо обрабатывается (пилится, обтесывается), имеет большую пористость. К этому виду также относят рифовый известняк, крайне богатый на остатки морской фауны, и обычный мел – слабосцементированную карбонатную породу (фактически, затвердевший ил теплых морей).
- Обломочно-кристаллический – органогенный детрит, образованный из фрагментов растений, раковин и скелетов животных. Несмотря на мелкие поры, имеет малую прочность и высокую степень водопоглощения.
- Натечный (известковый туф) – формируется в стоячих и проточных подземных водоемах из нерастворимой соли, которая под давлением уплотняется. Камень из стоячих водоемов более плотный, из проточных – пористый и хрупкий.
По происхождению камень делится на:
- Биогенный – это отложения карбонатных остатков морских организмов с небольшой долей карбонатного цемента.
- Хемогенный – образуется в соленой воде или подземных источниках (тот самый туф) путем осаждения извести.
- Обломочный – образуется из угловато-окатанных обломков известняковых пород в ходе их раздробления и смыва.
- Смешанный – следствие одновременного протекания нескольких процессов, в ходе которых формируются карбонатные материалы.
Под воздействием высоких температур и давлений известковая порода постепенно уплотняется и становится более твердой, а ее зернистость уменьшается. В результате получается мрамор – по сути, метаморфизированный известняк с плотной кристаллической структурой. Резкого фазового перехода не происходит, мрамор формируется постепенно, поэтому в природе встречаются промежуточные варианты (например, мраморизированный известняк, одновременно плотный и легко поддающийся резке).
Свойства известняка
Свойства камня разнятся в зависимости от источника происхождения и напрямую зависят от структуры материала. Даже в одном месторождении могут встречаться залежи с различной плотностью, объемной массой и прочностью. Более плотные кристаллические породы хорошо полируются, пористые (например, ракушечник) – легко пилятся и обтесываются.
Физические характеристики материала:
- Плотность – 2700-2900 кг/м³.
- Объемная масса – от 800 кг/м³ (ракушечник) до 2800 кг/м³ (мраморизированные породы).
- Твердость по шкале Мооса – 3.
- Предел прочности при сжатии – от 0,4 МПа (ракушечник) до 300 МПа (кристаллический).
Основа известняка – карбонат кальция (50-95%). Остальное – это кварц, доломит, полевой шпат и другие минералы (5-50%). Именно из-за наличия в составе минералов камень имеет различные оттенки. Цвет известняка преимущественно белый, но в природе в обилии встречаются породы светло-серого, светло-желтого, красноватого, зеленого, бурого оттенка. Существует даже черный известняк – в его составе в обилии присутствуют нефтепродукты. В целом камень известен мягкими, пастельными тонами и ненавязчивыми цветовыми сочетаниями.
Физически и химически камень-известняк не слишком устойчив. Он растворяется в воде (пусть и медленно), поэтому при использовании камня в отделочных работах он обрабатывается водоотталкивающими составами. Особенно уязвим минерал к воздействию кислот (в частности, уксусной, серной, соляной), причем реакция протекает бурно и быстро, с образованием углекислого газа. В природных условиях это чревато образованием карстовых пустот, зачастую внушительных размеров. Морозостойкость камня существенно меняется в зависимости от пористости и наличия трещин. Наибольшую морозостойкость (до 400 циклов) имеют мраморизированные породы с плотной кристаллической структурой.
Добыча известняка
В России минерал добывается и разрабатывается преимущественно посредством буровзрывных работ (БВР). Предварительно проводятся вскрышные работы – верхний слой почвы снимается с помощью бульдозера и в дальнейшем используется для рекультивации. В твердом слое известковой породы бурятся шурфы глубиной до 24 метров, в них закладываются промышленные взрывчатые материалы и детонаторы (тротиловые шашки). Для одного подрыва обычно требуется 2-3 десятка скважин и порядка 5 тонн взрывчатки. Скважины взрываются не одновременно, а с задержкой в доли секунды.
Существует альтернативная европейская технология добычи известняка под названием Rip&Load (рыхление и погрузка), позволяющая работать без применения БВР. Массив забоя разрушается с помощью специального рыхлителя на тяжелом экскаваторе, после чего оператор не выходя из кабины меняет рыхлитель на ковш и грузит разрушенную горную массу в самосвал. Далее операция повторяется. Преимущество такой технологии – селективная выемка известковой породы в месторождениях со слоистой структурой. В обоих случаях используется тяжелая промышленная техника. Например, эксплуатационная масса экскаваторов в карьерах может достигать 240 тонн, а их производительность – 800 т/ч.
Образовавшиеся обломки породы грузятся тяжелым экскаватором в карьерные самосвалы и вывозятся на дробильно-обогатительную фабрику (ДОФ). В результате чаша карьера перемещается в сторону известковых пород, а выработанное пространство постепенно засыпается отсевом и вскрышными породами.
На дробильно-обогатительной фабрике известняк последовательно подвергается крупному, среднему и мелкому дроблению. Мелкие частицы камня (до 1 см) вывозятся обратно в карьер. Готовый продукт (дробленый камень) грузится в ж/д вагоны или автотранспорт и отправляется потребителям. В местах малых залежей известняк просто пилят на прямоугольники нужных размеров и вывозят грузовиками на завод.
В России основные месторождения минерала находятся в Московской и Тульской области. В Туле (помимо обычного) добывается ценный мраморизованный известняк, в Подмосковье – редкую породу кремового оттенка. Известняк встречается практически в любом регионе Земли, а некоторые карьеры используются на протяжении тысяч лет.
Использование известняка
Известняк – универсальный материал, нашедший применение в производстве, сельском хозяйстве, строительстве, дизайне помещений. Сфера применения камня различается в зависимости от его происхождения, физических характеристик, состава. Основные области использования известкового камня:
- Строительство. Прочности некоторых сортов известняка хватает, чтобы возводить из них малоэтажные здания, но в большинстве случаев материал используется в качестве облицовки. Из него делают стеновые панели, облицовочные плиты, декоративные элементы – колонны, пилястры, барельефы. Камень мелких фракций используют в качестве щебня при производстве бетона, крупных – для обустройства оснований автомобильных дорог и гидротехнических сооружений. Бутовый камень (крупные обломки размером до 500 мм) подходит для фундаментных работ.
- Отделка и облицовка. Известняк – популярный фасадный материал, хорошо противостоящий российским климатическим условиям. Тонкие срезы износостойкого камня – готовый материал для укладки садовых дорожек и тротуаров.
- Дизайн помещений. Мраморизированный известняк редких оттенков используется для отделки стен, лестниц, пола, изготовления кухонных столешниц, подоконников, барных стоек. Камень изысканных цветов подходит для создания каминных порталов, журнальных столиков, декоративных колонн. В среде дизайнеров особенно ценится слоистый камень с ярко-выраженным рельефом.
- Производство отделочных материалов. На основе известняка делают белила, краску, шпатлевку.
- Изготовление цемента. Карбонатные компоненты в сырьевой смеси при производстве цемента могут достигать 80% от общего объема сырья. Наряду с известняком в цемент добавляют глину, шлак, корректирующие добавки.
- Химическая промышленность. Материал используется в технологиях производства пластика, резины, фармацевтических препаратов.
- Производство сахара, стекла, соды. Здесь минерал используется в качестве дополнительного сырья. Например, в производстве сахара используется известь, получаемая путем обжига карбонатных пород.
- Металлургия. Известняк – незаменимый компонент при выплавке металлов. Известняковый флюс снижает температуру плавления и облегчает отделение металла от пустой породы. Используется с рудами, богатыми кремнеземом и глиноземом.
Кроме этого, известняк активно используется в качестве компонента зубных паст и кремов для обуви, в производстве фильтров и минеральных удобрений. Минерал также применяется в производстве бумаги – из одной тонны материала можно получить порядка 800 кг готовой продукции. Некоторые виды известняка применяются в производстве абразивных материалов для тонкой шлифовки, а в сельском хозяйстве его используют в качестве минеральной добавки для скота и птицы.
Известняк важен не только для отделки зданий и интерьеров. Он незаменим в создании цемента, а также находит применение в других отраслях промышленности, таких как очистка сахара, производство стекла. Когда известняк нагрет, он используется в производстве железа и стали, а также глинозема и магнезии. Также известняк помогает очистить питьевую воду. Фермеры часто используют удобрение, которое содержит дробленый известняк на зерновых культурах. Известняк в смеси – источник питательных веществ и нейтрализатор кислотности почвы. Порошкообразный известняк используется, чтобы удалить примеси из литых металлов. Известняк используется в качестве наполнителя во множестве изделий, включая бумагу, пластмассу и краску. Самый чистый известняк даже используется в продуктах питания и лекарствах, таких как таблетки кальция и хлопья для завтрака.
Известняк в архитектуре и дизайне
Известняк является очень популярным материалом для строительства и облицовки зданий. Подходит для облицовки фасада, а также для создания декоративных элементов экстерьера – барельефов, колонн и пилястр, кронштейнов. Область дизайнерских решений для интерьера довольно широка: изготовление колонн, арок, каминных порталов, отделка известняком полов и стен, дверных и оконных проемов. Некоторые виды известняка подходят для помещений с повышенной влажностью (ванные комнаты, бассейны).
В ландшафтном дизайне известняк используется при оформлении дорожек, террас, декоративных стенок, оград и сооружения альпийских горок (сохраняет тепло, пропускает воду и воздух, нормализует почвенный состав).
В нашей стране популярны отечественные известняки, Испанские известняки и Немецкие мраморизованные известняки. Благодаря относительно низкой цене (по сравнению с другими натуральными камнями) и устойчивости к перепадам температур (количество циклов зима/лето) известняк является самым популярным материалом для отделки фасадов жилых комплексов и коммерческих зданий и сооружений.
Самые популярные известняки:
Jura Beige
Jura Grey
Jura Rahmweis
Branco Valongo
Branco do Mar
Фотографии известняка
Ниже вы можете посмотреть несколько фотографий известняка в различном применении. Фасады, отделка стен, мощение и тд.
полезный ископаемое морской месторождение
Полезные ископаемые представляют собой образования минерального характера, находящиеся в земной коре. Химические и физические свойства этих образований дают возможность применять их в различных сферах промышленности и жизнедеятельности. Полезные ископаемые представлены твердыми, жидкими и газообразными типами.
В наши дни известно около 250 видов полезных ископаемых и почти 200 видов поделочных и драгоценных камней. Однако вовлечение их в хозяйственный оборот происходило постепенно на протяжении всей человеческой цивилизации.
Полезные ископаемые в виде минеральных образований залегают в земной коре скоплениями различного типа – это могут быть жилы, пласты, россыпи, штоки и т.д. Территории, где присутствует скопление полезных ископаемых, называют месторождениями. Территории, где имеется скопление полезных ископаемых в больших количествах, образуют районы, провинции, бассейны.
Полезные ископаемые по своим техническим и практическим свойствам могут иметь различное назначение в промышленности. Виды полезных ископаемых по назначению:
1. Полезные ископаемые горючего типа – к этим минеральным образованиям относят такие полезные ископаемые, как уголь, нефть, природный газ, сланцы, торф, то есть те полезные ископаемые, переработка которых позволяет получать тепловую энергию.
2. Полезные ископаемые нерудного типа – это всевозможные минеральные образования, которые используются в строительной отрасли. К ним относятся песок, известняк, глина и тому подобное.
3. Руды – это черные, цветные руды, а также руды благородных металлов.
4. Самоцветные и драгоценные камни
5. Воды гидроминерального характера – это полезные ископаемые в виде подземных минеральных и пресных вод.
6. Полезные ископаемые горно-химического вида: к ним относятся минеральные соли, фосфаты, бораты и другие вещества, используемые в горно-химической промышленности.
Добыча полезных ископаемых на сегодняшний день является приоритетной отраслью человеческой жизнедеятельности, поскольку полезные ископаемые являются необходимым сырьевым материалом для обеспечения функционирования различного рода систем, которые прочно вошли в современную жизнь и являются незаменимыми. Полезные ископаемые находятся в различных частях света. Добыча полезных ископаемых ведется при помощи специализированной техники и опытных квалифицированных специалистов.
Около 90% полезных ископаемых – осадочные, морского происхождения. Полезные ископаемые содержатся в самой морской воде, на морских побережьях (россыпи и рыхлые отложения), в морских осадках и залегающих под ними коренных породах. Морская вода, по сути, богатейшая жидкая руда. В воде океанов и морей растворено до 70 различных химических элементов. По подсчетам ученых, в Мировом океане хранится свыше 10 млрд. т золота, около 3 млрд. т никеля, 164 млн. т серебра, 800 млн. т молибдена, 1 млрд. т свинца и цинка, 20 тыс. т радия, 4 млрд. т урана и т.д. Если извлечь золото из морской воды и распределить среди населения земного шара, то на каждого придется почти 3 т. Из морской воды извлекают пищевую соль, йод, бром, магний, сульфат натрия и другие химические соединения.
Морские прибрежные россыпи содержат золото, платину, алмазы, оловянный камень, вольфрамит, титанистый железняк и др. Здесь же добывают строительные материалы: песок, гравий, галечник, известняк-ракушечник и др. В прибрежных областях морей и океанов добывают нефть и газ. Добыча нефти со дна моря в крупных масштабах ведется в Мексиканском и Персидском заливах, в Каспийском море. Потенциальные запасы нефти на дне океанов и морей превосходят разведанные нефтяные запасы суши примерно в 3 раза. На морском дне больше полезных ископаемых, чем на всех континентах. Некоторые морские илы представляют собой цементное сырье.
Одним из основных ископаемых, которые добывают из морской воды, является магний – лёгкий металл, используемый в автомобилестроении и самолётостроении, пиротехнике, медицине и производстве стали. Кроме того, из морской воды извлекают бром, который используют в фотографии, производстве красителей и медицине. Добычей этих ископаемых занимаются американские фирмы.
В морской воде содержится также калий и кальций, но при огромных запасах этих металлов на суше добывать их из моря нет смысла. Более серьёзно рассматривается перспектива добычи золота и урана. Пока что с морского дна поднимают главным образом песок и гравий для строительной промышленности. Добыча производится на мелководье с помощью землесосных снарядов. Таким же способом разрабатываются меловые отложения, образовавшиеся из раковин доисторических морских животных, главным образом у берегов Исландии и Багамских островов. Используется мел в производстве цемента и бетона.
На многих побережьях находят алмазы и драгоценные металлы. Они часто образуют россыпные месторождения.
Наиболее известными являются россыпи зернистого и самородного золота, встречающиеся на речном дне в золотоносных районах. Эти месторождения – результат выветривания пород на протяжении 65 млн. лет. Проложив себе вместе с реками путь к морю, россыпи оседают на морских побережьях – на суше и под водой.
Из подводных россыпей добывают хром, железо и такие редкие металлы, как цирконий, использующийся в стержнях ядерных реакторов.
Разработка глубинных месторождений находится пока на ранней стадии, хотя до этого богатого источника полезных ископаемых может дойти очередь, когда их запасы на суше исчерпаются. На дне моря встречается марганец, использующийся в производстве твёрдых сплавов со сталью, алюминием и медью. Марганец применяется также в производстве удобрений.
Наибольшие скопления конкреций находятся в северной и южной частях Тихого океана. Пока единственный район, где успешно ведётся их добыча, расположен на западе от Центральной Америки, между разломами Кларион и Клиппертон. Конкреции залегают на глубинах до 4 км от поверхности океана и в этом районе имеют высокое содержание металлов.