Происхождение полезных ископаемых. Как используют полезные ископаемые

Природные минеральные вещества, используемые в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми, а их скопления в недрах или на поверхности Земли - месторождениями. Полезные ископаемые бывают твердые, жидкие и газообразные. По области использования их делят на пять групп. Первую группу составляют топливно-энергетические минеральные ресурсы (уголь, нефть, природный газ, торф, горючие сланцы, уран). Во вторую входят руды металлов: черных (железо), цветных (медь, алюминий, цинк, олово), редких и благородных (ванадий, германий и др.). Третья группа - химическое сырье: сера, калийные соли, апатиты, фосфориты и т. д. Четвертая - строительные материалы, поделочные и драгоценные камни (гранит, мрамор, огнеупорное сырье, яшма, агат, алмаз и др.). Пятая - гидроминеральные полезные ископаемые (подземные пресные и минерализованные воды).

В недрах Земли имеется очень большое количество каменного угля - его предполагаемые запасы составляют, по некоторым данным, 15 трлн. т. Очень велики в недрах залежи железных руд. Имеются большие запасы горючих сланцев, торфа и природного газа. О масштабах добычи полезных ископаемых говорит такой факт: на каждого жителя нашей планеты их ежегодно добывают в среднем около 5-6 т.

В последние годы потребности в различных видах полезных ископаемых все увеличиваются.

Из разных мест геологи сообщают об открытии новых и новых месторождений полезных ископаемых. Достижения техники и технологии позволяют извлекать ценные вещества из самых бедных руд и самых труднодоступных месторождений.

Минеральные запасы недр не безграничны. И хотя природа может восстанавливать свои силы и в недрах Земли постоянно идет процесс образования, накопления минеральных богатств, темпы этого восстановления несоизмеримы, с сегодняшними темпами использования земных ресурсов.

Только за одни сутки в разнообразных печах и на электростанциях мира сжигают столько минерального топлива, сколько природа создавала в недрах за долгие, долгие годы. Сегодня подсчитаны общие запасы многих полезных ископаемых. С учетом темпов их добычи определены приблизительные сроки, в которые они могут быть исчерпаны.

По некоторым видам полезных ископаемых сроки эти невелики, поэтому отношение к минеральным богатствам должно быть очень бережным.

Необходимо повсеместно внедрять комплексное использование полезных ископаемых.

При таком способе использования полезных ископаемых всё, что поднято из недр Земли, подвергается комплексной переработке на горно-обогатительных и горно-металлургических комбинатах с помощью различных механических и физико-химических процессов. И на каждом этапе переработки извлекаются всё новые элементы. Отходы одного процесса служат ценным сырьем для другого.

В Советском Союзе есть уже много примеров этого комплексного метода добычи и переработки полезных ископаемых. На предприятиях цветной металлургии вместе с 12 основными цветными металлами из руды попутно извлекают еще 62 элемента. Так, вместе с медью и алюминием получают серебро, висмут, платину, платиноиды. Из месторождений природного газа начинают попутно добывать серу, гелий, а из угольных - редкие металлы. Даже пустую породу, которую приходится поднимать на поверхность, чтобы открыть доступ к ценным залежам, возможно использовать для изготовления строительных материалов.

Обогащение полезных ископаемых. Добытые из недр полезные ископаемые, как правило, нельзя сразу направить в металлургические печи или на тепловые электростанции. Уголь засорен кусками песчаника, известняка, глины; руды представляют собой твердую смесь минералов, самых разных веществ. Даже в богатой железной руде чистого железа редко бывает больше 50%, а в медных, свинцовых, оловянных, цинковых рудах - лишь считанные проценты или доли процентов этих важнейших металлов. Процесс выделения из полезных ископаемых наиболее ценного компонента, освобождение их от различных примесей называют обогащением.

Процесс обогащения руд начинается в мощных дробилках, где массивными стальными стержнями, конусами или шарами перемалывают, измельчают ископаемые, превращая крупные куски в мелкие.

Второй этап - сортировка перемолотых по-лезных ископаемых по крупности. Измельченную руду, уголь просеивают на вибрирующих решетах и ситах с «оконцами» разной величины. Крупные куски отправляют снова на дробление, остальное поступает на заключительную стадию обогащения.

На заключительной стадии крупинки ценных минералов отделяют благодаря их особым, только им присущим свойствам.

Если они тяжелее других, применяют так называемый гравитационный способ. Различные по плотности минералы разделяют также в центрифуге, например отделяют алмазы от их менее ценных спутников. Многие металлические руды обогащают магнитной сепарацией, используя способность металлов притягиваться к магниту. На различной способности минералов проводить электрический ток основана электрическая сепарация.

Каждый минерал обладает своим особым цветом, блеском, формой, коэффициентом трения, по-разному взаимодействует с кислотами и щелочами. Все это используют при обогащении различных полезных ископаемых.

Самый распространенный способ обогащения - флотация (от французского flotation - плавание) - основан на различии в смачиваемости веществ водой. Хорошо смачивающиеся вещества называются гидрофильными, не смачивающиеся водой - гидрофобными. Гидрофобные вещества собирают вокруг себя пузырьки воздуха и поднимаются на поверхность. На этом их свойстве и основана работа флотационной машины. В ее больших резервуарах измельченную руду смешивают с водой, в которую добавляют особые вещества - пенообразователи. Сквозь эту смесь прогоняют воздух. Образуется огромное количество пены - мельчайших воздушных пузырьков. Они прилипают к частицам меди, серебра или свинца, но не прилипают к зернам примесей. Пустая порода тонет, а нужные частицы, хотя они и тяжелее, всплывают вместе с пеной. Главное достоинство флотации в том, что она позволяет выделить из руды любые содержащиеся в ней минералы.

И В.О.Смирновим полезных ископаемых называют природные минеральные вещества, которые при современном уровне развития техники могут с достаточной эффективностью использоваться в хозяйстве непосредственно или после предварительной обработки.

Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил , штоков , пластов , гнезд, россыпей и др.)..

Скопление полезных ископаемых образуют месторождения , а при больших площадях распространения - районы, провинции и бассейны. Различают твердые , жидкие и газообразные полезные ископаемые.

Добычей полезных ископаемых занимается горное дело .

1. Признаки полезных ископаемых

При исследованиях делают предварительные разведки, закладывают шурфы (колодцы), проводят канавы, разрезы, делают буровые скважины и др..

2. Классификация

По условиям образования различают полезные ископаемые эндогенные, экзогенные и метаморфогенные. Кроме того, по условиям образования различают полезные ископаемые органического и неорганического происхождения.

По физическому состоянию являются твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.

По условиям залегания - пластовые, жильные и др..

По промышленным использованием выделяют следующие группы полезных ископаемых: металлические (рудные), неметаллические (нерудные), горючие (топливные) и гидроминеральные.

По значению полезные ископаемые делятся на общегосударственного и местного значения. В Украине отнесения полезных ископаемых к общегосударственного и местного значения осуществляется Кабинетом Министров Украины по представлению Государственного комитета Украины по геологии и использованию недр.

Эндогенные полезные ископаемые - вещества, образовавшиеся в недрах земли в результате кристаллизации, затвердевания магмы и деятельности магматических растворов. К ним относятся:

Экзогенные полезные ископаемые - вещества, которые образовались на поверхности земли или в верхней части земной коры под влиянием процессов выветривания - физического, химического, биогенного разрушения, например, при воздействии потоков воды и живых организмов.

Экзогенные полезные ископаемые образуются, в частности, на дне болот, озер, рек, морей и океанов. Они формируются в результате механического и биохимического преобразования и дифференциации минеральных веществ эндогенного происхождения. Различают четыре генетические группы этих ископаемых: остаточные, инфильтрационные, россыпные и осадочные.

• Остаточные формируются в результате вынесения растворимых минеральных соединений из зоны выветривания и накопления труднорастворимого минерального остатка, образующий руды железа, никеля, марганца, алюминия.
• Инфильтрационные возникают при осаждении из подземных вод поверхностного происхождения растворенных в них минеральных веществ с образованием залежей руд урана, меди, серебра, золота, самородной серы.
• Россыпные образуются при накоплении в рыхлых отложениях на дне рек и морского побережья тяжелых ценных минералов, к числу которых относятся золото, платина, минералы титана, вольфрама, олова.
• Осадочные образуются в процессе осадонакопичення на дне морей и континентальных водоемов, формирует залежи угля, горючих сланцев, нефти, горючего газа, солей, фосфоритов, руд железа, марганца, бокситов, урана, меди, а также строительных материалов (щебень, песок, глина, известняк, цементное сырье).

Метаморфогенные полезные ископаемые - экзогенные и (или) эндогенные полезные ископаемые, структура и текстура которых существенно изменена под действием температуры, давления, глубинных растворов и других факторов в недрах земли. Метаморфизм обычно происходит при изменении температуры в диапазоне 300-1100 С и давлении в диапазоне 1-6000 атм. Изменения включают перекристаллизацию, минералогические и химические превращения горных пород.

К полезных ископаемых органического происхождения относятся вещества всех трех агрегатных состояний: газообразные (природный газ), жидкие (нефть) и твердые (уголь, сланцы, торф). К неорганическим относятся твердые ископаемые трех видов: нерудного минерального сырья, содержащего неметаллические породы (асбест, графит, гранит, гипс, известняк, каменная соль, кварц, мрамор, сера, слюда и др.); агрономические руды (апатиты, фосфориты) руды черных, цветных, благородных и редких металлов.

Руды разделяются на металлические и неметаллические. В металлических относятся руды, которая является сырьем для получения черных, цветных, редких, драгоценных и других металлов (железные, медные, урановые и другие). К неметаллических относятся руды, которая является сырьем для химической, пищевой и другой промышленности (асбестовые, графитовые, фосфоритовые т.д.).

Нерудные полезные ископаемые - те, которые не содержат металлов и является сырьем для производства строительных материалов (глина, песок, гравий, известняк и др.)..

Ископаемое представлены углем, торфом, горючими сланцами, нефтью, природным газом, кристаллогидраты. Полезные ископаемые состоят из минералов - природных химических соединений или самородных элементов, примерно однородных по химическому составу и физическим свойствам. В широком смысле к минералам относят газообразные вещества (природный газ), жидкости (нефть, ртуть, минеральную воду) и твердые минералы. Количественно преобладают твердые минералы. В природе минералы распространены в виде кристаллов или зерен, из которых состоят моно-или полиминеральные агрегаты. Насчитывается от 2000 до 3000 основных разновидностей минералов (Фрей К.), всего - до 14000 (за Лазаренко Е.К. и Виноделам О.М.). В земной коре распространенные минералы класса силикатов и класса оксидов и гидроксидов.

Украина, которая занимает 0,4% земной суши, где проживает только 0,8% населения планеты, имеет в своих недрах 5% минерального потенциала мира.

3. Генезис

Генезис (условия образования полезных ископаемых) определяют строение полезных ископаемых, характер кристаллизации , изоморфизм , скорость и степень окисления и электронные свойства минералов. Например сульфидные руды , которые образуются в результате кристаллизации расплавленных магм или осаждения сульфидных минералов из горячих водных растворов, отличаются плотностью, крупнокристаллической строением и не имеют пор. Окисленные же руды, образовавшиеся в процессе окисления и выщелачивания сульфидных руд, характеризуются обычно мелкокристаллический строением и большим количеством пор заполненных охристо-глинистым материалом. При измельчении окисленных руд охристо-глинистый материал образует большое количество первичных шламов, которые вредно влияют на флотацию.

Генезисом определяется содержание изоморфной примеси в минералах. Широкая изменение содержания изоморфного железа в сфалерит и пентландит , молибдена в шеелита , марганца в вольфрамита существенно влияет на необходимые условия активации и депрессии изоморфных разновидностей минералов. Изоморфизм является основной причиной наличия в рудах легко-и трудно флотованих разновидностей одного и того же минерала.

От генезиса зависит соотношение концентраций электронов и дырок и характер изменения уровня Ферми в полупроводниковых минералах. Изменение концентрации электронов в поверхностном слое не требует изменения установленных ранее соотношений концентраций реагентов, но может значительно повлиять на максимально возможное извлечение минералов в концентрат. Повысить извлечение минерала при высокой концентрации электронов можно, например, применением реагента-окислителя, а при высокой концентрации дырок - реагента-восстановителя, которые по-нижують их концентрацию в поверхностном слое до оптимальных значений.

Вторичным изменениям могут быть подвергнуты как рудные минералы, так и минералы вмещающих пород. Важнейшие изменения минералов пустой породы связаны с окременинням , каолинизациею, хлоритизациею и серицитизациею их поверхности. Каолинизация и серицитизация, например, являются основными процессами изменения полевых шпатов, тогда как для зализомагнезиальних минералов наиболее характерна хлоритизация. В процессе вторичных изменений происходит унификация поверхностных свойств различных породных минералов при росте их общего степени гидрофобности.

4. Добыча полезных ископаемых

Использование человеком минерального сырья началось в палеолите (см. горное дело). На протяжении всей истории развития общества к.к. были важнейшим сырьем, потребность в которой резко увеличилось в период становления и совершенствования промышленности и рост объемов пром. производства. Мировая экономика ХХ века. базируется на использовании огромных количеств различных к.к. - Ежегодно в последние десятилетия ХХ в. из недр 3. изымалось ок. 20-25 млрд. т минерального сырья и десятки млрд. т пустой породы. Самым резервом минеральных богатств являются недра Мирового ок., Прежде морских и океанич. шельфов. Большие перспективы увеличения ресурсов рудного сырья в обозримом будущем связываются с железо-марганцевыми конкрециями, залегающих на дне Тихого, Индийского и Атлантич. ок. Наряду с железом и марганцем конкреции содержат медь, никель, кобальт и др.. ценные элементы. В ост. десятилетия ХХ в. ок. 1/3 мирового потребления каменной соли, 1/5 часть потребления магния, значительное количество брома полученные из морской воды. Все большее внимание привлекают минеральные рассолы и минерализованные воды лагун, озер, мор. заливов, рифтовых зон, которые являются не только поставщиками брома, йода, каменной соли, мирабилита, но могут стать также источником лития, рубидия, цезия, бора, стронция и др..

Большим резервом ближайшего будущего является синтез минерального сырья. В ряде стран в крупных пром. масштабах производятся синтетические алмазы, синтезируются пьезокварц, рубин, ведутся эксперименты по получению синтетической слюды, кристаллов оптич. кварца и др..

4.1. Способы добычи

См.. также

Последствия добычи

Наибольшая опасность подстерегает на экосистемы в гидротермальных карстовых пещерах. Источники горячей минеральной воды богаты такие рудные полезные ископаемые, как медь, кадмий, никель или платину. Во время экспериментальных промышленных проектов предприятия и ученые исследуют возможности и методы добычи полезных ископаемых из морских глубин в будущем. По прогнозам участников проекта "Census", в сочетании с изменениями климата эти меры могут иметь негативные последствия: "Мы получили результаты этих исследований весьма своевременно, учитывая рост интереса к использованию ресурсов морских глубин". Существуют попытки минимизировать экологическое воздействие такой деятельности. Однако проблема заключается в том, что сейчас у нас недостаточно сведений о разнообразии видов в экосистемах морских глубин, чтобы реально оценить возможные последствия.

Месторождением полезных ископаемых называется участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования. Полезные ископаемые бывают газообразными, жидкими и твердыми. К газообразным полезным ископаемым относятся горючие и благородные газы, к жидким принадлежат нефть, подземные и поверхностные воды. Основная масса полезных ископаемых относится к твердым, которые используются в «сыром» виде гранит, мрамор, глина, для извлечения из них ценных компонентов металлы, в таком случае они называются рудой, могут использоваться целиком, но для дальнейшей переработки соли, могут применяться кристаллы пьезокварц, исландский шпат.

По промышленному использованию и применению месторождения подразделяют на рудные или металлические, нерудные или неметаллические, горючие и гидроминеральные. Каждая из этих групп делится на подгруппы. Так, рудные месторождения подразделяются на месторождения черных, цветных, легких, благородный, радиоактивных, редких и рассеянных металлов. Среди нерудных полезных ископаемых выделяют месторождения химического, агрономического, металлургического, технического и строительного минерального сырья. К горючим полезным ископаемым относятся месторождения нефтяные, горючих газов, углей, горючих сланцев и торфа. Гидроминеральные месторождения разделяют на месторождения питьевых вод, технических, бальнеологических и минеральных.

Количество минерального сырья в недрах называется его запасами или ресурсами. Качество минерального сырья определяется содержанием в нем ценных и вредных компонентов. Качество многих неметаллических соединений связано с их физическими и химическими свойствами. Качество горючих полезных ископаемых определяется теплотворной способностью. Минимальные запасы и содержание ценных компонентов, а также максимально допустимое содержание вредных примесей, при которых возможна эксплуатация месторождения, называют промышленными кондициями. Понятия о месторождении полезных ископаемых, о кондициях не являются строго определенными, раз и навсегда заданными.

Они изменяются по следующим причинам: исторически, по мере изменения потребностей человечества в минеральном сырье: развитие цивилизации сопровождается неуклонным ростом потребления полезных ископаемых, что приводит к тому, что со временем разрабатываются месторождения с более бедными рудами; совершенствование техники добычи и технологии переработки минерального сырья; промышленные кондиции неодинаковы для разных природных условий и каждый раз определяются при помощи экономических расчетов.

В зависимости от масштабов проявления месторождений полезных ископаемых выделяются следующие категории рудоносных площадей: провинция, область пояс, бассейн, район узел, поле, месторождение, рудное тело. К провинциям относят крупные структурные элементы земной коры, относящиеся к платформам, складчатому поясу, дну морей и океанов с размещенными в их пределах свойственными им месторождениями.

Область полезных ископаемых входит составным элементом в провинцию, она характеризуется набором определенных по составу и происхождению месторождений полезных ископаемых, приуроченных к тектоническим элементам первого порядка. Вытянутые линейные области, приуроченные к прогибам, глубинным разломам, рифовым системам, называют рудными поясами. Бассейны полезных ископаемых представляют собой области непрерывного или почти непрерывного распространения пластовых полезных ископаемых.

Рудным районом называют местное скопление месторождений в пределах более крупных таксонов провинций, областей, поясов и бассейнов, приуроченное к определенным тектономагматическим и литолого-фациальным обстановкам. В случае концентрации серии месторождений определенных видов полезных ископаемых к местам пересечения разломов, такой район называют рудным узлом. Рудное поле представляет собой небольшой участок земной коры, в пределах которого располагаются одновременно образовавшиеся, генетически родственные месторождения и объединяемые единством геологической структуры. Рудным телом называется локальное скопление природного минерального сырья, приуроченное к определенному структурно-геологическому элементу или их комбинации.

Рудные тела чрезвычайно разнообразны: по форме. Можно выделить лишь главные типы рудных тел: пласты, линзы, жилы, трубы или столбы, штокверки, штоки, тела неправильной формы, гнезда, комбинированные залежи. Пластами называют плоские тела полезных ископаемых, образующиеся в водных бассейнах синхронно с вмещающими осадочными породами. Метасоматические тела, развивающиеся по отдельным пластам осадочных пород, приобретают характер пастообразных залежей. Различают пласты простые без прослоев породы и сложные с прослоями породы, крутопадающие, с углами падения более 45 о, и полого падающие, с углами падения менее 45 о. Линзы представляют собой плоские тела доскообразной или лентообразной формы.

Жилы - это трещины в горных породах, выполненные минеральных веществом, но имеются и метасоматические жилообразные тела. Выделяют следующие элементы жил: зальбанды - контакты жилы с вмещающими породами; апофизы - ответвления, отходящие от жил в боковые породы. В пределах жил обособляются участки с повышенным содержанием полезных компонентов, их называют рудными столбами. По особенностям морфологии среди жил выделяются четко видные, камерные, седло видные, лестничные и оперенные. Трубы, трубки и трубообразные и столбообразные залежи представляют собой удлиненные по одной оси рудные тела. Они часто имеют форму удлиненных, опрокинутых вершиной на глубину конусов.

Время формирования месторождений вполне соизмеримо с продолжительностью геологических процессов и, прежде всего, временем образования горных пород. Непосредственные определения абсолютного возраста указывают на то, что рудообразование может протекать в зависимости от генетической природы и стабильности рудно-металлогенических процессов от тысяч до десятков миллионов лет. В короткие отрезки времени до десятков тысяч лет возникают жильные и штокверковые месторождения, ассоциирующие с гранитоидным и магматизмом. Более длительные эпохи 5 - 10 млн. лет необходимы для формирования осадочные железорудные пластов или рудных комплексов расслоенных ультраосновных массивов.

Выделяются четыре уровня глубины формирования месторождений полезных ископаемые: приповерхностный 0 - 1,5 км, гипабиссальный 1,5 - 3,5 км, абиссальный 3,5 - 10 км и ультраабиссальный больше 10 км. Приповерхностные месторождения представлены: всеми типами экзогенных накоплений, вулканогенными и осадочными рудами. Их формирование протекало в обстановке обилия кислорода, низких давлений и температур. Для руд характерны голоморфные и мелкозернистые агрегаты. Гипабиссальный уровень наиболее богат разнообразием рудных образований. Здесь локализуются практически все промышленно-генетические типы эндогенных месторождений. Эта область преимущественного развития гидротермальных, скарбовых и магматических в расслоенные интрузия скоплений полезных ископаемые.

Абиссальная зона бедна рудными образованиями. Здесь формируются главным образом альбитит-грейзеновые, карбонатитовые, пегматитовые и часть магматических месторождений, ассоциирующих с крупными гранитоидными, основными и ультраосновными полутонами. В ультраабиссальной зоне образуется небольшая группа метаморфических месторождений дистеновые, силлиманитовые и андалузитовые сланцы, рутил, корунд. Кроме того, здесь испытывают значительные преобразования руды, сформировавшиеся на вышерасположенные в уровнях, прежде всего метаморфизованные месторождения железа и марганца.

Таким образом, в верхней оболочке земной коры мощностью около 15км рудной сфере концентрация полезные ископаемые наиболее значительна на приповерхностном и гипабиссальном уровнях. Ниже интенсивность рудообразования уменьшается и в ультраабиссальной зоне практически прекращается. Месторождения полезных ископаемых классифицируются по применению в народном хозяйстве по технологии использования. Применяется также генетическая классификация, в основу которой положены возраст и особенности происхождения; при этом обычно выделяют ресурсы докембрийской, нижнепалеозойской, верхнепалеозойской, мезозойской и кайнозойской геологических эпох.

Классификация по технологии использования

Месторождения полезных ископаемых классифицируются по технологии использования:

1. Топливно-энергетическое сырье нефть, уголь, газ, уран, торф, горючие сланцы.

2. Черные, лимитирующие и тугоплавкие металлы железо, хром, марганец, кобальт, никель, вольфрам.

3. Цветные металлы - цинк, алюминий, медь, свинец.

4. Благородные металлы - серебро, золото, металлы платиновой группы.

5. Химическое и агрономическое сырье - фосфориты, апатиты.

Топливные ресурсы. Их принято учитывать по двум главным категориям - обще геологических и разведанных ресурсов. В целом в мире на долю угля приходится 70-75% всех топливных ресурсов, а остальная часть примерно поровну распределяется между нефтью и природным газом. Уголь широко распространен в земной коре: известно более 3,6 тыс. его бассейнов и месторождений, которые в совокупности занимают 15% земной суши. Нефть распространена в земной коре еще более чем уголь: геологи выявили примерно 600 нефтегазоносных бассейнов и обследовали около 400 из них. В результате реально перспективные на нефть и природный газ территории занимают, по разным оценкам, от 15 до 50 млн. км 2 . Однако мировые ресурсы нефти значительно меньше угольных.

Это относится к обще геологическим ресурсам, оценки которых обычно колеблются в пределах от 250 до 500 млрд. т. Иногда, правда, они поднимаются до 800 млрд. т. Природный газ распространен в природе в свободном состоянии - в виде газовых залежей и месторождений, а также в виде газовых шапок над нефтяными месторождениями. Используются также газы нефтяных и угольных месторождений. Обще геологические ресурсы природного газа в различных источниках оцениваются от 300 трлн. м 3 до 600 трлн. и выше, но наиболее распространена оценка в 400 трлн. м 3 .

Металлические ресурсы рудные также широко распространены в земной коре. В отличие от топливных, генетически всегда связанных с осадочными отложениями, рудные залежи встречаются в отложениях как осадочного, так и в еще большей мере кристаллического происхождения. Территориально они также нередко образуют целые пояса рудо накопления, иногда такие гигантские, как Альпийско-Гималайский или Тихоокеанский. Наиболее широко представлены в земной коре руды железа и алюминия.

Бокситы - главное алюминиево содержащее сырье, состоящее в основном из гидроокислов алюминия. Месторождения их находятся в осадочных породах и большей частью связаны с участками коры выветривания, причем расположенными в пределах тропического и субтропического климатических поясов. Обще геологические ресурсы бокситов обычно оценивают примерно в 250 млрд. т, а разведанные их запасы в 20-30 млрд. т. Содержание глинозема в бокситах примерно такое же, как железа в железных рудах, поэтому запасы бокситов, как и запасы железных руд всегда оценивают по руде, а не по ее полезному компоненту.

Технические ресурсы, строительные материалы. Песок, глина, щебень. Полезные ископаемые это богатство природы, которые человечество использует для удовлетворения своих потребностей. Ресурсы расположены неравномерно, и запасы их неодинаковы, поэтому отдельные страны имеют различную ресурсо-обеспеченность. В мире существует различные классификации полезных ископаемых: по времени образования; по техническому использованию и один и тот же компонент может одновременно входить в разные классификации.

Проводится с целью выяснения их генезиса и промышленной ценности. Оно осуществляется полевыми и лабораторными методами. Полевыми исследованиями определяют; положение тел полезных ископаемых в стратиграфическом разрезе , связь их с изверженными породами, отношение к составу вмещающих пород и геологической структуре; форму, строение и минеральный состав залежей. Основной метод полевых исследований — геологическое картирование, составление геологических карт и разрезов масштабов 1:500 — 1:50000. Лабораторные исследования связаны с изучением вещества полезных ископаемых и разделяются на изучение минерального состава, химического состава и физико-технических свойств полезных ископаемых.

Полезные ископаемые минеральных агрегатов , которые формировались на всём протяжении истории развития земной коры при свойственных ей процессах и физико-химических обстановках. Вещества, необходимые для образования таких минеральных агрегатов, поступали в магматических расплавах, в жидких и газообразных водных и иных растворах из верхней мантии , из пород Земной коры или сносились с поверхности Земли . Они отлагались при изменении геологических, географических и физико-химических условий, благоприятствующих накоплению полезных ископаемых. Возникновение различных полезных ископаемых зависело от благоприятного сочетания многих факторов — геологических, физико-химических, а для тех из них, которые формировались на поверхности Земли, также от физико-географических условий. Скопления полезных ископаемых в и на поверхности Земли образуют месторождения полезных ископаемых. Геологическая структура месторождений полезных ископаемых, морфология тел полезных ископаемых, их строение и состав, а также их общее количество и запасы определяются в результате геологической разведки (см. ).

Полезные ископаемые формировались вследствие эндогенных и метаморфогенных процессов в недрах Земли, а также благодаря экзогенным процессам на её поверхности (рис.).

При экзогенных процессах на поверхности Земли возникали осадочные, россыпные и остаточные месторождения полезных ископаемых. Осадочные полезные ископаемые накапливались на дне древних морей, озёр, рек и болот , образуя пластовые залежи во вмещающих их осадочных породах (см. Осадочные месторождения). Среди них выделяются механические, химические и биохимические (органогенные) осадки. К механическим осадкам относятся гравий , и глина . К химическим осадкам — некоторые известняки, доломиты , соли (см. Калийные соли , Каменная соль), а также руды алюминия (бокситы), железа, марганцевые руды , местами руды меди и других цветных металлов. К биохимическим осадочным отложениям принадлежат, по мнению большинства учёных, нефти и горючего газа, а также угля, горючих сланцев, диатомитов , некоторых разновидностей известняков и других полезных ископаемых. Россыпи формировались при накоплении в прибрежных океанических, морских и озёрных, а также речных песках химически устойчивых тяжёлых ценных минералов ( , платины , алмазов , оловянных и вольфрамовых минералов).

Остаточные полезные ископаемые сосредоточены в древней и современной коре выветривания (см. ) при выщелачивании из них грунтовыми водами легкорастворимых соединений и накопления в остатке ценных минералов, а также за счёт происходящего при этом переотложения некоторой части минеральной массы. Их представителями могут служить залежи серы самородной , гипса , каолина , магнезита , тальковых руд , руд никеля, железа, марганца, алюминия (бокситы), меди и урана. При процессах метаморфизма возникают метаморфизованные и метаморфические полезные ископаемые. Метаморфизованные месторождения полезных ископаемых образуются за счёт изменения ранее существовавших эндогенных и экзогенных скоплений полезных ископаемых. К ним принадлежат имеющие крупнейшее промышленное значение месторождения железных руд докембрийского возраста (например, Криворожский железорудный бассейн , Курская магнитная аномалия в , озеро Верхнее в и др.), а также месторождения марганца Индии и других стран. Метаморфические месторождения полезных ископаемых возникают при метаморфизме различных горных пород за счёт перегруппировки и концентрации некоторых компонентов, входящих в состав этих горных пород (некоторые месторождения графита и высокоглинозёмистых минералов — кианита , силлиманита).

Закономерности формирования и размещения полезных ископаемых во времени и пространстве. На последовательных этапах развития земной коры возникали строго определённые формации горных пород и ассоциированных с ними комплексов полезных ископаемых. Повторяемость таких формаций в истории развития земной коры привела к повторяемости в образовании сходных групп полезных ископаемых от древнейших до самых юных этапов геологической истории, отмечаемой металлогеническими (или минерагеническими) эпохами. Последовательное закономерное размещение формаций горных пород и связанных с ними комплексов полезных ископаемых определило их закономерное распределение в составе земной коры, наметив металлогенические (или минерагенические) провинции. В пределах рудных провинций выделяются рудные области, которые подразделяются на рудные районы . На территории рудных районов обособляются рудные поля или рудные узлы с совокупностью месторождений, объединяемых общностью происхождения и геологической структуры. Рудные поля состоят из рудных месторождений , охватывающих одно или несколько рудных тел .

Определение условий образования и геологических закономерностей размещения полезных ископаемых — научная основа для их поисков и разведки (см.

Существует множество природных месторождений важных для человека веществ. Это ресурсы, которые являются исчерпаемыми и которые следует беречь. Без их разработки и добычи многие стороны жизни людей были бы крайне затруднительными.

Полезные ископаемые и их свойства - это объект и предмет изучения геологии горного дела. Результаты, полученные ей, используются в дальнейшем для переработки и производства многих вещей.

Полезные ископаемые и их свойства

Что вообще называют полезными ископаемыми? Это такие горные породы или минеральные структуры, которые имеют большое народно-хозяйственное значение и широко используются в промышленности.

Разнообразие их велико, поэтому свойства для каждого вида специфичны. Можно выделить несколько основных вариантов скоплений рассматриваемых веществ в природе:

• россыпи;
• пласты;
• жилы;
• штоки;
• гнезда.

Если же говорить об общем распространении ископаемых, то можно выделить:

• провинции;
• районы;
• бассейны;
• месторождения.

Полезные ископаемые и их свойства зависят от конкретного вида сырья. Именно этим определяется и область их использования человеком, а также способ добычи и переработки.

Виды полезных ископаемых

Существует не одна классификация рассматриваемого сырья. Так, если в основу положены признаки агрегатного состояния, то выделяют такие разновидности.

1. Полезное ископаемое твердое. Примеры: мрамор, соли, гранит, металлические руды, неметаллические.
2. Жидкое - подземные минеральные воды и нефть.
3. Газовое - природный газ, гелий.

Если же в основе подразделения на виды применение полезных ископаемых, тогда классификация принимает следующий вид.

1. Горючие. Примеры: нефть, горючие сланцы, каменный уголь, метан и другие.
2. Рудные или магматические. Примеры: все металлсодержащее рудное сырье, а также асбест и графит.
3. Нерудные. Примеры: все сырье, не содержащее металлов (глина, песок, мел, гравий и прочие), а также различные соли.
4. Камнесамоцветные. Примеры: драгоценные и полудрагоценные, а также (алмазы, сапфиры, рубины, изумруды, яшма, халцедон, опал, сердолик и прочие).

По представленному разнообразию очевидно, что полезные ископаемые и их свойства - это целый мир, который исследуется огромным количеством специалистов геологов и горняков.

Основные месторождения

Различные минеральные ресурсы (полезные ископаемые) распространены по планете достаточно равномерно согласно геологическим особенностям. Ведь значительная часть из них образуется за счет платформенных подвижек и тектонических извержений. Можно назвать несколько основных континентов, которые наиболее богаты практически всеми видами сырья. Это:

• Северная и Южная Америка.
• Евразия.
• Африка.

Все страны, которые расположены на обозначенных территориях, широко используют полезные ископаемые и их свойства. В те же области, где своего сырья нет, проходят экспортные поставки.

Вообще, конечно, сложно определить общий план месторождений минеральных ресурсов. Ведь все зависит от конкретного вида сырья. Одними из самых дорогих являются драгоценные (содержащие полезные ископаемые. Золото, например, есть везде, кроме Европы (из перечисленных выше континентов плюс Австралия). Оно ценится очень высоко, а его добыча - одно из самых распространенных явлений в горном деле.

Самой богатой на горючие ресурсы является Евразия. Горные полезные ископаемые (тальк, барит, каолин, известняки, кварциты, апатиты, соли) распространены практически повсеместно в большом количестве.

Добыча полезных ископаемых

Для того чтобы минеральное сырье извлечь и подготовить для использования, применяются разные методы.

1. Открытый путь. Необходимое сырье добывается прямо из карьеров. Со временем это приводит к образованию обширных оврагов, поэтому является не щадящим для природы.
2. Шахтный способ - более правильный, но дорогостоящий.
3. Фонтанный метод выкачивания нефти.
4. Насосный способ.
5. Геотехнологические методы обработки руды.

Разработка месторождений полезных ископаемых - это важный и необходимый процесс, однако приводящий к весьма плачевным последствиям. Ведь ресурсы исчерпаемы. Поэтому в последние годы особый упор делается не на больших объемах добычи минеральных ресурсов, а именно на их более правильном и рациональном использовании человеком.

Рудные (магматические) породы

К данной группе относятся самые важные и большие по объемам добычи полезные ископаемые. Руда - это такое образование минеральной природы, в котором содержится в большом количестве тот или иной нужный металл (другой компонент).

Места добычи и обработки такого сырья называются рудники. Классифицировать магматические породы можно на четыре группы:

• цветных;
• благородных;
• неметаллических компонентов.

Приведем примеры некоторых рудных минеральных ресурсов.

1. Железные.
2. Никелевые.
3. Аргентит.
4. Касситерит.
5. Берилл.
6. Борнит.
7. Халькопирит.
8. Уранинит.
9. Асбест.
10. Графит и другие.

Золото - рудное ископаемое

Есть среди рудных и особые полезные ископаемые. Золото, например. Его добыча была актуальна издревле, ведь оно всегда высоко ценилось людьми. Сегодня золото добывают и отмывают практически в каждой стране, на территории которой есть хотя бы небольшие его месторождения.

В природе золото встречается в виде самородных частиц. Самым крупным слитком стал найденный в Австралии весом почти в 70 кг пласт. Часто из-за выветривания месторождений и их размывов образуются россыпи в виде песчаных крупинок из этого драгоценного металла.

Из таких смесей его извлекают отмыванием и просеиванием. В целом, это не слишком распространенные и объемные по содержанию полезные ископаемые. Золото поэтому и называют драгоценным и благородным металлом.

Центрами по добыче данного рудного ископаемого являются:

• Россия.
• Канада.
• Южная Африка.
• Австралия.

Горючие ископаемые

К данной группе относятся такие минеральные ресурсы, как:

• нефть;
• газ (метан, гелий);
• каменный уголь.

Применение полезных ископаемых такого рода - это топливо и сырье для получения различных химических соединений и веществ.

Уголь - это такое ископаемое, которое залегает на сравнительно небольшой глубине широкими пластами. Его количество ограничено в одном конкретном месторождении. Поэтому, исчерпав один бассейн, люди переходят на другой. В целом уголь содержит до 97% углерода в чистом виде. Сформировался он исторически, в результате отмирания и утрамбовывания растительных органических остатков. Процессы эти длились миллионы лет, поэтому сейчас запасов угля огромное количество по всей планете.

Нефть по-другому называют жидкое золото, что подчеркивает, насколько важным минеральным ресурсом она является. Ведь это основной источник высококачественного горючего топлива, а также различные ее составляющие - основа, сырье для химических синтезов. Лидерами по добыче нефти являются такие страны, как:

• Россия.
• Алжир;
• Мексика.
• Индонезия.
• Венесуэла.
• Ливия.

Который представляет собой смесь газообразных углеводородов, это также важное промышленное топливо. Относится к самому дешевому сырью, поэтому особенно масштабно используется. Страны-лидеры по добыче - Россия и Саудовская Аравия.

Неметаллические или нерудные виды

К данной группе относятся такие минералы и горные породы, как:

• глина;
• песок;
• галька;
• гравий;
• щебень;
• тальк;
• каолин;
• барит;
• графит;
• алмазы;
• кварц;
• апатиты;
• фосфорит и прочие.

Все разновидности можно объединить в несколько групп по области использования.

1. Горно-химические минералы.
2. Металлургическое сырье.
3. Технические кристаллы.
4. Строительные материалы.

К этой же группе часто относят и камнесамоцветные ископаемые. Области использования полезных ископаемых нерудной природы многогранны и обширны. Это сельское хозяйство (удобрения), строительство (материалы), стекловарение, ювелирное дело, техника, общехимическое производство, производство краски и так далее.