Полезные ископаемые: типы, виды, месторождения и значение

Еще в глубокой древности люди осознавали ценность полезных ископаемых и использовали их для своих нужд. Некоторые ресурсы лежали практически на поверхности. Со временем этого стало мало, росли потребности, развивались технологии. Не за горами те времена, когда человечество отправится за ресурсами в космос.

Что такое полезные ископаемые

Полезными называют все природные компоненты, находящиеся в земной коре, которые могут быть использованы человеком. В отличие от ресурсов — более широкого и общего понятия, ископаемые были воспроизведены нашей планетой в процессе ее развития и находятся, соответственно, в ее недрах. А к ресурсам, например, можно отнести не только ископаемые, но и человеческий потенциал, к которому относятся наши умственные, физические и другие возможности.

Признаки

Со временем людям стало мало того, что находится на поверхности, на смену изделиям из дерева, кости и камня пришли медь, ляпис-лазурь и нефть. И как только человечество научилось использовать более сложные компоненты природных богатств, оно стало стремиться их целенаправленно разыскать. Это не так просто, как могло бы показаться, ведь многие из них в чистом состоянии практически не встречаются либо находятся глубоко под землей. Предположить их наличие можно не только по присутствию прямых самородков, но и по другим проявлениям. Прилагать усилия по раскопкам стоит в том случае, когда присутствуют или явные, или хотя бы косвенные признаки.

К явным относят присутствие компонентов ископаемого в обнажениях, выработках, обломках пород, валунах и тому подобное. То есть прямое его наличие в объемах, достаточных для его визуального определения.

Часто месторождениям сопутствуют те или иные косвенные признаки, например, для рудных это может быть наличие ярко выраженных минералов, присутствующих рядом в большом количестве. В частности, признаком рудного золота может являться присутствие большого количества кварца и пирита. Такие особенности присущи многим другим ископаемым.

Помимо этого, к более сложным методам определения относятся способы химического анализа, позволяющего выявить присутствие залежей на основании наличия так называемых элементов-индикаторов в окружающей среде, минеральных источниках, а также в растительности.

В чем заключается ценность

Сегодняшняя жизнь построена на технологиях, применение которых невозможно без использования ископаемых. Наши дома построены из природных материалов. Механизмы, с помощью которых производится строительство, созданы из природных материалов. Станки, на которых изготовлены эти механизмы, также были бы невозможны без использования материалов, добытых из недр земли. И так далее.

Большинство предметов, созданных человеком, от мелких элементов быта до образцов высоких технологий, изготовлены из или с помощью материалов, добытых в недрах земли. Помимо этого, подавляющее большинство энергии получено при сжигании природных материалов.

Таким образом, ценность ресурсов планеты заключается в том, что наш жизненный уклад, развитие и в большей мере существование зависят от них целиком и полностью.

От чего зависит размещение полезных ископаемых

Нашей планете несколько миллиардов лет, за это время и по сей день с ней происходят процессы, которые влияют на формирование земной коры. Именно они привели к тому, что оболочка земли неоднородна и слоиста, в одних местах наблюдаются так называемые платформы, в других преобладают складчатые области. Это влияет на состав содержащихся в них ископаемых.

Верхний ярус платформ, как правило, состоит из осадочных пород, поэтому здесь чаще встречаются такие ископаемые, как каменный уголь, нефть, природный газ, торф, различные соли.

Складчатые пояса расположены между платформами, здесь наблюдается высокая тектоническая активность, вследствие чего магма, проникая ближе к поверхности, образует горные породы, которые затем под воздействием высокого давления и температур преобразуются в руды.

Типы

Классифицировать земные богатства можно по разным признакам, начиная от размещения, структуры и образования до способов использования.

В общем смысле ископаемые можно сгруппировать в три основных типа:

• твердые,
• жидкие,
• газообразные.

К твердым можно отнести и осадочный уголь, и складочное железо. К жидким — и нефть, и источники минеральной воды. К газообразным — метан, этан, углекислый газ, азот и другие. Стоит отметить, что и воздух является газом и состоит в основном из смеси азота и кислорода.

Твердые

Эта группа в настоящее время используется человечеством в наибольшей степени. К ней относятся почти все черные и цветные металлы за исключением ртути.

К черным относят железо и сплавы с ним. Цветные разделяют по тяжести, тугоплавкости, стойкости к химическим реакциям, редкости и даже радиоактивности. Помимо этого, существует категория неметаллических твердых материалов — строительного гипса, мрамора и даже песка. Далее это самоцветные камни, которые в свою очередь делятся на драгоценные, полудрагоценные и поделочные. Затем горно-рудные материалы, такие как асбест, известняк, слюда. И наконец, это химическое сырье, такое как соль, апатит, сера.

Еще одной отдельной группой являются твердые материалы, которые можно использовать в качестве топлива. К ним относятся уголь, торф, сланец.

Интересный факт: в древности из асбеста делали ткани. Для того чтобы отбелить такой материал, его не требовалось мыть — его бросали в огонь. Сегодня этот материал в основном используется как противопожарный.

Жидкие

К жидким природным материалам относят нефть и минеральные воды. Хотя вода — очень важный ресурс, она не является предметом добычи. Для получения же минеральных, артезианских, грунтовых вод необходимо бурение скважин.

По одной из версий нефть является продуктом разложения органики. То есть она формируется из останков животных и растений, которые трансформировались в нее в течение миллионов лет. В пользу этой версии говорит и то, что природный газ, зачастую сопутствующий нефти, также образуется в процессе распада живых организмов и растений. Для получения нефти и газа недостаточно просто наличия органических веществ, для этого нужны специальные условия, длительный период, определенные температура и давление.

По другой версии нефть образуется из воды, контактирующей с металлами и карбидами на большой глубине, в результате чего получаются углеводороды. Этот метод называется абиогенным. В его пользу говорит то, что крупные месторождения расположены вблизи трещин и разломов в земной коре. По ним вода попадает вглубь, и по ним же затем нефть поднимается к поверхности. Если эта теория получит подтверждение, человечество в некотором смысле сможет вздохнуть с облегчением, так как запасы нефти скоро подойдут к концу.

В случае правомерности органической версии воспроизведение нефти в природе занимает миллионы лет и происходит существенно медленнее, чем сжигаются запасы. Абиотический же способ предполагает, что процесс воспроизводства занимает всего около десятка лет.

Минеральные и артезианские воды получаются в процессе обогащения и насыщения подземных вод различными соединениями минералов и газами, что зачастую делает их целебными и полезными для человека. Эта трансформация также происходит долго и зависит от множества факторов. Во многом происхождение таких вод остается неясным, хотя общий процесс — это взаимодействие грунтовых вод с минералами.

Газообразные

Несмотря на общее название — природный газ, его состав может довольно сильно отличаться в разных месторождениях. Но наибольшую его часть занимает метан.

Помимо газообразного, газ может встречаться в растворенном и кристаллическом состояниях. Например, известно, что большая концентрация метана присутствует в нижних слоях Черного моря. Газовые кристаллы (они же газовые гидраты) образуются из соединений газа и воды при определенных условиях.

Если учитывать разведанные месторождения, Россия и США обладают наибольшими запасами природного газа, примерно в равных пропорциях. Газы залегают в микропорах земной коры и располагаются, как правило, ниже нефтеносных уровней.

Интересно, что природные газы не имеют ни цвета, ни запаха. Для того чтобы рядовой гражданин мог определить утечку, тот газ, что поступает в наши конфорки, специально насыщают пахучими примесями, что называется одорацией.

Уже около трети всей добычи газа производится в подводных шельфовых отложениях. То есть намечается тенденция к его разведке и добыче в более сложных условиях и труднодоступных местах.

Виды

Наиболее необходимыми и ценными являются топливное и энергетическое сырье. Без топлива сегодняшний мир невозможен. Начиная от бытовых потребностей в тепле и свете и заканчивая необходимостью развития технологий, все это требует энергии, основную массу которой человечество добывает из ископаемых.

Неотъемлемой частью нашей жизни является и использование других разновидностей ресурсов. Даже те из них, что изначально использовались в качестве украшений, такие как золото или алмазы, находят свое применение в науке, промышленности, технологиях. Минеральные ресурсы, более сотни соединений которых известно современной науке, влияют практически на все области нашей жизнедеятельности.

Классификация по типам месторождений:

• горючие,
• рудные,
• нерудные,
• минеральные воды.

Горючие

Топливные ресурсы встречаются во всех трех состояниях: твердые, жидкие, газообразные (уголь, нефть, газ). По оценкам специалистов, разведанных запасов угля хватит примерно на 400 лет, нефти — на 55 лет, газа — на 70 лет. В атомной энергетике практикуется использование радиоактивных металлов, таких как уран. Запасы этого компонента также очень ограничены. Интересным материалом является горючий сланец, который образован частично из минеральных, частично из органических соединений.

Таким образом, к твердым горючим относятся:

• минералы: уголь, торф, антрацит,
• металл — уран,
• биоминерал — горючий сланец.

К жидким относится только нефть.

К газообразным относится природный газ, который может состоять из смеси метана, бутана, пропана, углекислого и других газов.

Использование угля, его производных и составляющих, таких как торф или антрацит, приводит к существенному загрязнению атмосферы, а следовательно, к увеличению заболеваний среди людей, и это очень дорогая цена. Напротив, атомная энергетика считается наиболее чистой, по крайне мере до тех пор, пока удается избежать аварий, которые могут привести к экологическим катастрофам в целых регионах. Примеры таких катастроф: Чернобыль в Европе и Фукусима на Японских островах. Похожие, но менее известные аварии происходили и в других странах.

К сожалению, альтернативные источники энергии, в том числе биологические, возобновляемые, на данный момент все же проигрывают по эффективности традиционным.

Рудные

К рудным относятся металлы, которые также можно разделить на несколько категорий:

• черные,
• цветные,
• драгоценные,
• редкие,
• радиоактивные.

К черным металлам в основном относят железо и сплавы на его основе, такие как сталь и чугун. Доля этого металла в мировой экономике достигает 90 %. Железо — самый распространенный металл на земле. Иногда к этой группе относят марганец и хром, так как они также используются при производстве сталей.

Все остальные металлы относятся к цветным. Их часто называют non-ferrous metal, что означает металлы, не содержащие железа.

Отличие благородных металлов заключается в их стойкости к коррозии и окислению, однако драгоценными их все же делает не столько устойчивость, сколько их редкость и блеск. К ним относятся серебро, золото, платина и металлы платиновой группы.

Помимо прочего, эти материалы обладают эстетическими характеристиками. В древности драгоценным металлам приписывались и лечебные свойства, некоторые из них впоследствии подтвердились. В настоящее время к группе так называемых валютных металлов относится только золото.

К редким относятся около 60 элементов, большинство из которых металлы. В далекие времена они не использовались вообще, так как их невозможно было ни выделить, ни определить, ни обнаружить. Собственно, в них не было и никакой особой потребности. В современных технологиях редкие металлы используются довольно активно, поскольку обладают уникальными отличными качествами. Например, многие знают об использовании в лампочках вольфрамовых нитей.

Редкие металлы делят на пять групп по свойствам:

• легкости (литий, бериллий, рубидий, цезий и другие),
• тугоплавкости (титан, вольфрам и другие),
• рассеянности (галлий, селен, теллур, гафний, рений и другие),
• редкоземельные (от церия до лутеция, 14 элементов),
• радиоактивные (полоний, радий, уран и другие).

железная руда

Нерудные

Синонимом нерудных являются неметаллические ресурсы. К ним относятся минералы и горные породы. Ископаемое топливо и минеральные воды к этому определению не подходят. Зачастую такие материалы добываются открытым способом.

Единой классификации для этих материалов не существует, так как они очень разнородны. Применяются несколько вариантов: по применению и по происхождению.

По применению и использованию выделяют:

• строительные (песок, глина, гранит известняк и другие),
• сырье для минеральных удобрений (калийные соли и другие),
• для общехимического использования (сера, пирит и другие),
• для металлургии (кварцит, доломит, огнеупорная глина),
• для минеральных красок (охра, киноварь),
• технические кристаллы (алмазы),
• драгоценные и поделочные камни (малахит, бирюза и другие),
• абразивные материалы (корунд и другие).

Подземные воды

Различают минеральные, артезианские и грунтовые воды. По сути, это почти синонимы, однако отличия все же присутствуют. Все они являются грунтовыми, а артезианская в большей мере означает способ добычи. В некоторых случаях минеральные воды могут быть поверхностными.

В то же время не все минеральные воды являются питьевыми и лечебными. В общем смысле минеральными называют воды с общей минерализацией свыше 1 г/л. Некоторые из них можно использовать в лечебных целях как для наружного, так и для внутреннего применения.

Питьевые воды в зависимости от уровня минерализации делят на:

• столовые (до 1 г/дм3),
• лечебно-столовые (от 1 до 10 г/дм3),
• лечебные (от 10 до 15 г/дм3).

В промышленных целях используются воды с большой концентрацией и содержанием в ней элементов, которые можно из нее извлекать. Например, это может быть йод, бром, бор, а также металлы: литий, германий, медь, цинк, алюминий и вольфрам.

Добыча

Существует много технологических способов добычи тех или иных элементов, при этом важное значение имеет экологическая составляющая, особенно когда дело касается ядовитых веществ.

К основным способам относятся:

• открытый (карьер),
• подземный (шахта, скважина),
• комбинированный способ.

Месторождения делятся по количеству запасов, некоторые из них ввиду малочисленности не разрабатываются вовсе, так как это нецелесообразно экономически. Класс месторождения определяется по его объему.

Выделяют супергигантские, гигантские, крупные, средние и мелкие месторождения.

Помимо этого, существуют геологические причины, осложняющие добычу, например вечная мерзлота. В связи с этим район добычи может быть существенно ограничен.

Уголь

Считается, что Российское государство стоит на первом месте по общим запасам угля, однако на втором — по доказанным разведанным. Эта метаморфоза как раз и связана с тем, что часть залежей на территории России на данный момент являются неизвлекаемыми.

Крупнейшие угольные бассейны, млрд тонн (за исключением первых двух) :

1. Тунгусский бассейн, Россия (2,299 трлн тонн).
2. Ленский бассейн, Россия (1,647 трлн тонн).
3. Канско-Ачинский бассейн, Россия (638,0).
4. Кузбасс, Россия (635,0).
5. Иллинойсский бассейн, США (365,0).
6. Рурский бассейн, Германия (287,0).
7. Аппалачский бассейн, США (284,0).
8. Печорский бассейн, Россия (265,0).
9. Таймырский бассейн, Россия (217,0).
10. Донбасс — Украина, РФ, ДНР и ЛНР (141,0).

В скобках указан предполагаемый объем.

Несмотря на несопоставимо огромные залежи в России, по разведанным данным она находится не на первом месте

Список лидеров (млрд тонн) :

1. США (237,3).
2. Россия (157,0).
3. КНР (114,5).
4. Австралия (76.4).
5. Индия (50,6).
6. Германия (40,6).
7. Украина (33,9).
8. Казахстан (33,6).
9. ЮАР (30,2).
10. Индонезия (28,0).

Помимо объема угля, важно также его содержание. Наиболее калорийным является антрацит, который на 95 % состоит из углеводорода, каменный уголь — на 75—95 %, а бурый — на 65—70 %. Российские запасы на 70 % состоят из бурого, наименее калорийного из них.

Природный газ

Иначе обстоят дела с газовыми запасами, из двадцати крупных месторождений девять находятся на территории России.

Крупнейшие бассейны, трлн м3:

1. Южный Парс/Северное, Катар/Иран (28,0).
2. Галканыш (Южный Иолотань), Туркмения (21,4).
3. Уренгойское, Россия (10,2).
4. Хейнсвиль, США (7,0).
5. Ямбургское, Россия (5,2).
6. Бованенковское, Россия (4,9).

Помимо крупнейших, существует также довольно большое количество месторождений с меньшими объемами запасов. По разведанным ископаемым Россия занимает первое место — на ее долю приходится около трети всех мировых запасов. В то же время по добыче первенство принадлежит США, где добывают в общей сложности около 25 % мирового газа.

Разведанные запасы, трлн м3:

1. Россия (47,6).
2. Иран (26,6).
3. Катар (25,8).
4. Саудовская Аравия (6,7),.
5. ОАЭ (6,0).
6. США (5,4).
7. Нигерия (5,0).
8. Алжир (4,6).
9. Венесуэла (4,3).

Нефть

Газовые месторождения часто сопутствуют нефтяным, но глубина залегания у них разная, поэтому добыча одного не всегда означает добычу другого.

Крупнейшие нефтегазоносные бассейны мира, млрд тонн:

1. Персидский, Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Катар, Иран, Ирак, (111,4).
2. Западная Сибирь, Россия (23,7).
3. Мексиканский залив, Мексика, США (14,8).
4. Прикаспийская впадина (10,6).
5. Озеро Маракайбо, Венесуэла (9,3).
6. Сунляо, КНР (5,7).
7. Сантус, Бразилия (5,5).
8. Поволжье, Россия (5).
9. Аляска, США (4,5).
10. Кампус, Бразилия (4,3).

Богатейшим нефтеносным регионом является Персидский залив, но разработки в регионе ведут несколько стран.

Распределение запасов нефти по странам, млрд тонн:

1. Саудовская Аравия (33,1).
2. Россия (29,9).
3. Иран (27).
4. Ирак (21,3).
5. ОАЭ (14,2).
6. Кувейт (13,7).
7. Казахстан (11,7).
8. Венесуэла (11,3).
9. США (10,1).
10. Бразилия (9,8).
11. Мексика (9,6).
12. КНР (7,6).
13. Ливия (3,8).
14. Катар (3,5).
15. Алжир (2,4).

Также выделяют в отдельную категорию тяжелую нефть и битумные пески.

В этой категории добычу ведут всего четыре страны, млрд тонн:

1. Венесуэла (58,0).
2. Канада (26,8).
3. Мадагаскар (2,6).
4. США (1,2).

Руды

Запасы железных руд планеты составляют около 160 млрд тонн.

По содержанию железа первенство держат Россия и Бразилия, у каждой примерно по 18 % от общих запасов, около 14 % у Австралии, 11 % у Украины. Крупными месторождениями обладают Китай, Индия, США.

Интенсивность использования и добычи металлов неоднородна. По некоторым оценкам, таких металлов, как железо и алюминий, нашей планете хватит на 250 лет, а меди — всего на 50—60.

К нерудным запасам в основном относят химическое сырье, серу, калийные соли, фосфориты, а также строительные материалы. Калийные соли и фосфаты используются для создания удобрений, от чего в существенной мере зависит сельскохозяйственная отрасль.

Крупные месторождения серы имеются в Северной Америке (США, Мексика), в ряде европейских стран (Польша, Украина, Франция Германия), а также в Японии и Туркменистане. Калийные соли имеются в Канаде, России, Беларуси, Украине, Германии, Франции, США.

Самые дорогие

Из металлов это — серебро, золото, платина. Из минералов — алмазы, корунды, бериллы, гранаты, турмалины и их производные, всего чуть более сорока наименований. Любителям украшений больше известны такие обозначения, как рубин, сапфир (корунды), аквамарин, изумруд (бериллы) и так далее.

Эксперты по-разному оценивают вероятный объем запасов, поэтому в разных источниках список может различаться. Более того, существует более тридцати золотосодержащих минералов, более пятидесяти серебросодержащих, а также комплексные руды, в которых золото или серебро присутствуют в качестве сопутствующего металла.

Золото

Всего по миру насчитываются около шестисот месторождений золота: около двухсот — в Северной Америке, примерно по сотне — в Южной Америке, Африке, России, Китае. Около семидесяти месторождений обнаружены в Австралии. Около пятнадцати — в европейских странах без учета России.

К крупнейшим золотым приискам относят:

1. Мурунтау, Узбекистан.
2. Гасберг, Индонезия.
3. Голдстрайк, США.
4. Кортез, США.
5. Пуэбло-Вьехо, Доминиканская Республика.
6. Янакоча, Перу.
7. Карлин, США.
8. Пеньяскинто, Мексика.
9. Лихир, Папуа Новая Гвинея.
10. Боддингтон, Австралия.

Из стран-золотодобытчиков Россия занимает третье место после Китая и Австралии, а по золотому резерву — второе, после США.

Российские месторождения в основном находятся на Урале, в районах северной и восточной Сибири.

Платина и серебро

Страны и бассейны по добыче платины:

1. Бушвельдский комплекс, ЮАР.
2. Урал, Россия.
3. Таймырский и Кольский полуострова, Россия.
4. Садбэри, Канада.
5. Стилвотер, США.
6. Ист Булдер, США.

Несмотря на массу положительных качеств, серебро котируется ниже золота. Связано это с тем, что запасов серебра в пять-шесть раз больше, чем золота. Серебряных рудников достаточно много, на данный момент этим ресурсом обладают более чем двадцать стран.

В тройке стран с самыми большими запасами:

1. Перу.
2. Польша.
3. Австралия.

Алмазы

Драгоценные металлы в силу своих уникальных качеств используются в технике, медицине, ювелирном деле, а также в качестве денежных знаков.

Пожалуй, самым известным и для многих желанным драгоценным камнем является бриллиант — обработанный алмаз. Это стопроцентный углеводород, очень прочный и устойчивый минерал. Месторождения этого минерала присутствуют на всех континентах, кроме Антарктиды.

Рейтинг стран по объему добычи алмазов:

1. Россия.
2. Ботсвана.
3. Канада.
4. Ангола.
5. ЮАР.
6. Австралия.

Время от времени очередность в списке может меняться.

Из-за своей прочности алмазы применяются не только в качестве драгоценностей, но довольно широко и в технических целях. Более того, еще в середине прошлого столетия в лабораторных условиях были получены искусственные алмазы, полностью повторяющие структуру настоящих.

Остальные камни в большинстве своем используются в качестве украшений, а также в приборостроении, медицине, радиоэлектронике и других областях.

За исключением стран, где добываются алмазы, наиболее богатыми разнообразными драгоценными минералами странами будут:

• Австралия,
• Бразилия,
• Конго,
• Шри-Ланка,
• Мадагаскар,
• Индия,
• ЮАР,
• Колумбия,
• Мьянма,
• Пакистан,
• Афганистан.

На Шри-Ланке добываются практически все типы драгоценных камней, кроме алмазов.

Значение

Ископаемые нашей планеты ограничены, и если все оставить так, как есть, то уже через несколько поколений человечество столкнется с серьезным ресурсным голодом. Это может привести к катастрофическим последствиям.

Можно прожить без компьютеров, но если запасов калийных солей хватит всего на 70 лет и не будет найдена альтернатива, то последует существенное снижение производства удобрений, урожайности и стремительное уменьшение населения планеты вследствие невозможности всех прокормить.

Существующие ресурсы не должны тратиться бездумно и расточительно. Пока не израсходован весь потенциал планеты, одним из основных направлений деятельности человека должен стать поиск новых источников энергии, разумного баланса потребления, производства и воспроизводства. Существующая ситуация ставит перед человечеством интересную, но сложную и опасную задачу, от решения которой зависит жизнь, возможно, единственной цивилизации во Вселенной. И наличие доступных ресурсов играет в этом ключевое значение.

Видео

Интересный ролик о значении полезных ископаемых представлен ниже.