Полезные ископаемые - виды, способы добычи, обозначения

Понятие и разновидности

Термин «полезные ископаемые» подразумевает природные вещества, которые применяются в хозяйственной деятельности человека. Существует несколько классификаций этих материалов:

1. По физическому состоянию все ресурсы делят на твердые, жидкие и газовые. Примерами первой группы являются руды, уголь, мрамор, соли. Во вторую входят нефть и минеральная вода, а в третью — горючие газы (пропан, метан).
2. В зависимости от применения выделяют горючие вещества (природный газ, нефть, уголь, торф, сланцы), рудные (металлы) и нерудные (песок, мел, глина, известняк). Драгоценные и полудрагоценные камни выделяют в отдельную группу.
3. По происхождению ископаемые бывают магматические, осадочные и метаморфические.
4. По количеству различают исчерпаемые и неисчерпаемые виды полезных ископаемых. К первой группе относятся те, которые рано или поздно закончатся. К неисчерпаемым относятся океанские воды.
5. По возможности восстанавливаться ресурсы бывают возобновляемыми и невозобновляемыми.

Горючие полезные ископаемые

Эту разновидность называют еще осадочной или ископаемым топливом. Материалы из категории горючих добываются открытым способом или из земных недр. Поскольку для их образования требуются миллионы лет, они относятся к невозобновляемым.

Каменный уголь

Эта горная порода образуется и залегает между земными пластами. В народном хозяйстве уголь применяется как превосходное топливо, человечество пользуется им уже несколько тысяч лет. Чтобы эта порода образовалась, необходимо колоссальное количество растительного сырья. Идеальное место для формирования угля — болото. Здесь растения накапливаются и не успевают полностью разложиться. В таких местах содержание кислорода в воде снижено, поэтому химические процессы замедляются.

Растительные скопления не успевают сгнить, поверх них образуются напластования почвы. В результате высокого давления и отсутствия кислорода образуется торф. Дальнейшие химические превращения приводят к образованию каменного угля.

Основные запасы этого ископаемого, которое на 97% состоит из углерода, образовались более 300 млн лет назад. Толщина пластов достигает нескольких десятков метров. Наиболее теплотворную разновидность называют антрацитом.

Уголь нашел применение в металлургической и химической промышленности. Его используют в качестве топлива и сырья для производства чугуна. В производстве черных металлов применяют коксующийся уголь.

Основные месторождения породы:

1. В России — Печерское, Тунгусское, Иркутское, Южно-Якутское и пр.
2. В США — Аппалачское.
3. В Польше — Верхнесилезское.
4. В Германии — Рурское.

Кроме того, добыча ископаемого ведется в Китае, Франции, Великобритании.

Бурый уголь — разновидность, состоящая из углерода на 78%. Он образовался из остатков ископаемых растений и сформировал пласты, которые залегают среди осадочных пород. Если на срезе пласта хорошо различимы остатки древесины, такой вид называется лигнитом. Он обычно встречается в молодых геологических образованиях и используется для работы тепловых электростанций.

За счет содержащихся в буром угле глинистых примесей зольность его повышена. Порода склонна к самовозгоранию, но тепловая способность по описанию ниже, чем у антрацита. Тем не менее полезное ископаемое нашло широкое применение в качестве топлива и сырья для химической промышленности.

Нефть и ее производные

Нефть представляет собой жидкую легковоспламеняющуюся породу с маслянистой консистенцией. Месторождения располагаются среди известняковых и песчаных наслоений. Жидкость пропитывает рыхлые пористые вещества. В ее состав входит несколько разных органических веществ. Вероятнее всего, нефть — это продукт химической переработки органических остатков.

Применяется как сырье для получения керосина и бензина, парафина и смазочных материалов. В химической промышленности используется для производства полимерных материалов. Наиболее крупные месторождения:

1. В России — Западная Сибирь, Поволжье, Северный Кавказ, Поволжье, Сахалин.
2. Алжир.
3. Страны Персидского залива.
4. Индонезия.
5. Северная и Южная Америка.

Природный газ и торф

Этот вид природного топлива образует значительные скопления в пустотах горных пород. Чаще всего месторождения горючих газов располагаются вместе с нефтяными, однако встречаются и отдельные залежи. Запасы могут достигать миллиардов кубических метров. Такое топливо наиболее дешевое и удобное для промышленных и бытовых целей. Основные страны, где добываются эти полезные ископаемые — Россия, Украина, Саудовская Аравия.

Еще одна разновидность горючего — торф. Порода имеет растительное происхождение и образуется в болотах. На территории России торфяники имеются в зонах лесов. Углерода в торфе содержится примерно 60%. Торф — один из наиболее дешевых видов топлива. Кроме того, его применяют для изготовления уксусной кислоты, термоизоляционных материалов и в сельском хозяйстве для обогащения почвы органическими веществами.

Рудные или металлические породы

В природе все металлы, за исключением благородных, не встречаются в чистом виде. В силу своих химических особенностей они постоянно вступают в реакции с другими веществами. В результате образуются соединения — руды. Эти ископаемые добывают и используют в чистом виде или разделяют на составляющие элементы.

Некоторые сплавы обладают уникальными свойствами и нашли широкое применение в промышленности. К примеру, железо становится более твердым, если его смешивают с углеродом. Такая смесь отличается высокой прочностью и выдерживает большие физические нагрузки. В зависимости от своих физических и химических свойств, все руды делятся на несколько разновидностей:

• цветные;
• черные;
• благородные;
• радиоактивные;
• редкие.

К черным металлам относят железные сплавы — сталь, чугун и другие. Их применяют во многих отраслях тяжелой промышленности.

Цветные металлы — особая группа, в состав которой входит большое количество пород. Свое название они получили оттого, что некоторые металлы имеют характерный цвет: серебристо-белый у алюминия, красноватый у меди и пр. Эти металлы применяются в чистом виде в форме сплавов. Обладая высокой способностью к проведению тепла и электричества, они используются в промышленных целях. В свою очередь, цветные металлы делятся на несколько групп:

1. Тяжелые — цинк, медь, свинец, олово. Они отличаются большой атомной массой и высокой степенью токсичности.
2. Легкие — алюминий, щелочные металлы. Эта группа имеет малую атомную массу и низкую плотность.
3. Благородные — золото, серебро, платина, родий, палладий, рутений, осмий. Эта категория не имеет свободных химических связей и не вступает в реакции. Металлы отличаются красивым внешним видом и применяются в ювелирном деле и радиоэлектронной промышленности.
4. Редкие металлы — ртуть, кобальт, висмут, мышьяк, сурьма. Характерной особенностью является их токсичность.
5. Тугоплавкие — молибден, вольфрам, тантал и другие. Обладают высокой тугоплавкостью и устойчивостью к механическому износу.
6. Редкоземельные — 17 элементов таблицы Менделеева. В естественных условиях они не встречаются в чистом виде, а только в смеси с другими веществами.
7. Радиоактивные — уран, радий, плутоний и пр. Эта группа отличается неустойчивостью химических связей и способна к самостоятельному радиоактивному излучению.

Нерудное минеральное сырье

В эту группу полезных ископаемых входит природное сырье, в составе которого не содержится металлов. Их используют больше всего в строительных целях. К нерудному минеральному сырью относятся более 100 разновидностей горных пород и других неорганических веществ. Добыча этих природных ресурсов имеет довольно большие объемы.

Общепринятой классификации этой категории не разработано. Однако, исходя и практических целей, принято выделять:

• сырье для химического производства — фосфориты, калийная соль, самородная сера и пр.;
• горно-технические породы — графит, асбест, тальк;
• строительные материалы — мрамор, гранит, песок, известняк, туф, глина и многие другие;
• сырье для пьезооптического производства — кварц, флюорит, исландский шпат.

Драгоценные камни

Особую группу составляют драгоценные и поделочные камни. Они отличаются высокой стоимостью и привлекательным внешним видом. Наиболее широкое применение они нашли в ювелирном деле. Одна из природных форм углерода — алмаз. Он отличается высокой твердостью и теплопроводностью. После ювелирной обработки алмаз получает название бриллианта. Этот драгоценный камень — один из самых дорогостоящих в мире. Помимо ювелирных украшений, он имеет важное значение в электронной и авиакосмической промышленности. Поскольку порода отличается высокой прочностью, из нее изготавливают сверла и резцы.

Крупные месторождения алмазов обнаружены в африканских странах — Ботсване, Намибии, Танзании и ЮАР. На эти страны приходится половина всей мировой добычи драгоценных камней. Другие государства, где имеются богатые залежи — Ангола, Индия, Канада. В России минерал добывается на территории Якутии, Архангельской области и Красноярского края.

Поваренная соль

Еще одно востребованное ископаемое — хлорид натрия или каменная соль. Этот минерал имеется в каждом доме и играет важную роль в физиологии людей и животных. Недостаток хлорида натрия в организме проявляется слабостью, тошнотой и даже снижением интеллекта.

В природе выглядит как бесцветные кристаллы. Добывается в соляных шахтах или путем выпаривания солевых растворов. Наиболее крупные месторождения находятся в нескольких странах мира:

• в Америке — Канада, США, Чили;
• в Европе — Франция, Германия, Украина, Россия;
• в Азии — Индия и Китай.

Распространенность и добыча

Все полезные ископаемые имеют свои особенности и в природе накапливаются в разных видах. Различают следующие формы:

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

Если говорить о распространенности в мире, выделяют районы, бассейны и месторождения. В зависимости от типа скоплений различают несколько видов добычи природных ресурсов:

1. Извлечение из карьеров открытым способом — применяется при добыче песка, цемента, асбеста и других строительных материалов. Такой метод наименее щадящий для природы, поскольку по окончании добычи образуются глубокие овраги. Это способствует вымыванию почвы и ухудшению ее качества.
2. Шахтный способ — более экологичный, но при этом дорогостоящий.
3. Фонтанный метод — применяется при добыче нефти.
4. Насосный — используется в добыче жидких и газообразных ресурсов.

Залежи ископаемых в природе не бесконечны. Поэтому в последнее время упор делается на более экономичное использование и извлечение максимальной пользы из добытых ископаемых.