Полезные ископаемые и их свойства. Применение полезных ископаемых

«Чёрное золото», «жидкое золото»… сколько всего добывает человек из земных недр! Добыча достигла таких масштабов, что уже заходит речь об иссякании природных богатств в ближайшие столетия – но остановиться мы не можем: прекрати добычу полезных ископаемых, и цивилизация будет парализована, ничего другого пока что не придумано… как же возникли эти природные «клады», которые человечество не устаёт откапывать?

Начнём с самого главного полезного ископаемого, на котором держится экономика многих стран (нашей в том числе), из-за которого затевают войны, уничтожая мирных жителей, об истощении запасов которого более всего тревожатся. Разумеется, речь о нефти. Процесс её образования начался примерно 600 миллионов лет назад, когда большая часть поверхности нашей планеты находилась под водой. В воде обитали мелкие живые организмы. Умирая, они опускались на дно, покрываясь илом, и так слой за слоем. Накладываясь друг на друга, слои уплотнялись, опускались, температура и давление в них становились всё выше. А тут ещё взялись за дело анаэробные бактерии и разложили органические вещества на углеводороды. Образовывался при этом и газ. Углеводороды в виде жидкости и пузырьки газа под высоким давлением постепенно просачивались в пустоты, но рано или поздно достигали слоя такой породы, просочиться через которую было невозможно, там нефть или газ скапливалась. Тем временем Земля менялась, там, где когда-то был океан, теперь суша – и многие скопления нефти и газа, возникшие таким образом, оказались на суше.

Органическое происхождение имеет и каменный уголь. Организмы, точнее, растения, давшие ему начало, обитали на Земле в определённый исторический период, который так и называют: каменноугольный период (или карбон). В то время вся поверхность Земли «собралась» в два материка – Лавразию и Гондвану. Прибрежные низменные равнины обоих материков то и дело заливало водой, образовывались болота, занимающие огромные территории. Климат на всей территории этих материков был тропическим, и в таком климате очень хорошо чувствовали себя растения и развивались они бурно, размножались быстро. Это было время гигантских древовидных папоротников, достигавших высоты 45 метров. Животные попросту не успевали съесть всё это «великолепие», пока оно росло, когда же растения погибали естественным путём, их тоже оказывалось так много, что их не успевали переработать гнилостные бактерии, и вся эта растительная масса скапливалась в болотах. Правда, бактерии в болотах всё-таки были, растительную массу они перерабатывали, но на определённой стадии этого процесса начинали выделяться кислоты, и деятельность бактерий становилась невозможной. Так образовался торф. Он оказывался погребённым под новыми слоями, давление буквально «выжимало» из него газы и воду, и он постепенно превращался в каменный уголь. Некоторые залежи каменного угля оказались разрушены движениями земной коры, но там, где она постепенно опускалась, погребаемая под новыми наносами, мы и имеем месторождения угля.

Что касается месторождений металлов, к их происхождению причастна магма, внедряющаяся из мантии Земли в земную кору. Лишь малая её часть изливается на земную поверхность в виде вулканических извержений. В основном она застывает в виде огромных резервуаров. Когда такой резервуар остывает, лёгкие элементы всплывают, а тяжёлые опускаются на дно, так возникают месторождения железа, никеля, меди, платины, вольфрама.

Но так происходит только с т.н. основной магмой, которая содержит окись кремния в количестве не меньше 50% окиси кремния. Если же речь идёт о кислой магме (больше 50% окиси кремния), то процесс выглядит иначе. В такой магме много газов, которые разрушают соединения металлов, и выпасть в осадок сразу они не могут и концентрируются в остатках, которые остыть не успели. Эти остатки, насыщенные газами и растворёнными в них элементами, проникают сквозь трещины в земной коре, остывают, при этом образуются жилы, состоящие из полевого шпата и кварца, включающие в себя драгоценные камни, олово, уран, слюду.

Полезные ископаемые возникают и под воздействием процессов у поверхности Земли. Вода и воздух разрушают горные породы, их частицы вступают в химические реакции с кислородом, водой, углекислым газом, продукты этих реакций уносит вода, и они оседают на дне. Так образуются месторождения глины, гравия. Те металлы, которые не вступают в химические реакции (например, золото) остаются на речном дне в виде россыпей.

Словом, механизмы образования полезных ископаемых различны. Некоторые из них остановлены, например, с тех пор, как появились грибы, образование каменного угля стало невозможным: они в процессе своей жизнедеятельности разрушают лингин – вещество, содержащееся в древесине, без которого каменный уголь образоваться не может. Другие процессы идут и сейчас. Но даже эти процессы занимают миллионы лет! Так что человечеству действительно не лишне задуматься о том, что природные богатства могут закончиться!

Вопрос 1. Из чего состоит земная кора?

Она состоит из нескольких слоев. Верхний - слой осадочных горных пород. Мощность этого слоя до 10-15 км. Под ним залегает гранитный слой. Горные породы, которые его слагают, по своим физическим свойствам сходны с гранитом. Толщина этого слоя от 5 до 15 км. Под гранитным слоем располагается базальтовый слой, состоящий из базальта и горных пород, физические свойства которых напоминают базальт. Толщина этого слоя от 10 до 35 км.

Вопрос 2. Что такое горные породы и минералы?

Горными породами называют тела, состоящие из нескольких минералов. По происхождению выделяют магматические, осадочные и метаморфические горные породы. Минералы - это тела, имеющие однородный состав.

Вопрос 3. Какие существуют виды горных пород и минералов?

По происхождению горные породы делятся на три группы: Магматические, Осадочные, Метаморфические.

Вопрос 4. Меняется ли количество и разнообразие полезных ископаемых в процессе развития человеческого общества?

Да, количество и разнообразие полезных ископаемых в процессе развития человеческого общества меняется. Это связано с тем, что человек добывает полезные ископаемые и их становится все меньше и меньше.

Вопрос 5. Какие горные породы называют полезными ископаемыми?

Породы, которые человек использует в повседневной жизни и хозяйственной деятельности называют полезными ископаемыми.

Вопрос 6. На какие группы делятся полезные ископаемые?

В зависимости от характера использования выделяют топливные, рудные и нерудные полезные ископаемые.

Вопрос 7. Что такое геологическая разведка?

При поиске полезных ископаемых знание особенностей рельефа, геологической истории территории даёт основание для предположений о том, могут ли в этом месте находиться полезные вещества или нет. Этот процесс называют геологической разведкой.

Вопрос 8. Какие металлы называют чёрными, какие - цветными, а какие - драгоценными?

Чёрные металлы - железо и его сплавы (стали, ферросплавы, чугуны). Цветные металлы по физическим свойствам и назначению условно делятся на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан). Драгоценные металлы - золото, серебро, платина и металлы платиновой группы.

Вопрос 9. Каковы основные закономерности размещения полезных ископаемых?

Полезные ископаемые осадочного происхождения чаще всего добываются на равнинах, а магматического и метаморфического происхождения - в невысоких горах.

Вопрос 10. Приведите примеры использования полезных ископаемых в повседневной жизни, в хозяйственной деятельности человека.

Выплавка различных изделий, переплавка различных руд, изготовление различных украшений, производство бензина, использование природного газа для бытовых нужд, использование угля в качестве топлива для котельных и т. д.

Теория неомобилизма

Любой участок к каменной оболочки Земли – литосферы– постоянно перемещается по горизонтали, хотя и очень медленно, со скоростью не превышающей нескольких десятков сантиметров в год.

Долгое время считалось, что литосфера образовалась при остывании огненно-жидкой плазмы. По этой причине ученые считали, что она как-бы плавает на подстилающем расплавленном веществе. При этом, оказалось, что под земной корой вещество находится в твердом состоянии, вплоть до границы с ядром Земли, а очаги магмы, время от времени изливающейся в вулканических областях, образуются среди твердых пород лишь время от времени. Существует теория (Баррел, 1914) что в мантии существует астеносфера, ᴛ.ᴇ. ʼʼослабленная оболочкаʼʼ разогретых и относительно пластичных горных пород. Полвека спустя эта теория подтвердилась. Астеносфера обнаружила себя как проводник сейсмических волн и электрических токов.

Итак, литосфера плавает на астеносфере; при этом, она поднимается, опускается и скользит в горизонтальном направлении относительно нижней мантии и ядра Земли. Земная кора участвует во всœех движениях как составная часть литосферы.

Каменная оболочка Земли не представляет собой единого целого. Она делится на части, называемые литосферными плитами. Сейчас на земле 7 больших и несколько более мелких плит. Именно на границах литосферных плит происходят землетрясения, так как там накапливаются напряжения, происходят смещения одной плиты относительно другой. Плиты могут расходиться (дивергентность), сходиться (конвергентность), а также двигаться (как бы скользить) горизонтально одна относительно другой (трансформный разлом).

По мере того, как две плиты расходятся, зияние между ними заполняется веществом, вышедшим из глубины, при этом происходит образование новой коры. В другом месте одна плита пододвигается под встречную и затягивается мантией на глубину, где под высоким давлением уплотняется и начинает погружаться, ʼʼтонутьʼʼ в вязкой астеносфере, опускаясь на поверхность нижней мантии. Вместе с литосферой движутся и континœенты, при столкновении двух континœентов (коллизия) происходит нагромождение высочайших гор, к примеру Памир, Альпы, Гималаи.

Месторождения полезных ископаемых образуются только во внешней оболочке Земли – рудосфере. В ней происходит постоянный круговорот веществ. Породы и руды, возникающие на больших глубинах, поднимаются наверх и образуют горные хребты и возвышенности. Далее Солнце, вода и ветер разрушают их и в виде обломков и растворов переносят в моря и озера. Постепенно там накапливаются 1000-метровые толщи песков, глин, солей и других осадочных пород, которые погружаются в глубинные части Земли. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, завершается цикл круговорота вещества.

Месторождения образуются на любом этапе круговорота вещества. Вначале на больших глубинах при высоких температурах (800 0 С) и давлении (1000 кг/см 2) твердое вещество превращается в магму. Она под давлением устремляется вверх. По пути часть расплава застывает, а часть, вырвавшись наружу, изливается в виде лавы, пепла и застывших обломков (туфов).

По мере остывания магмы сначала выделяются минœералы, которые образуют руды никеля, меди, хрома, титана, алмазов и др.
Размещено на реф.рф
После затвердевания расплава от только что застывшей, но еще горячей массы отделяются газы и вода с растворенными в ней рудными элементами. Горячие растворы проникают по трещинам за пределы рудного тела, и далее кристаллизуются в разнообразные минœералы, образующие месторождения золота͵ платины, желœеза, свинца, цинка и т.д. Эти месторождения обычно залегают в виде жил в трещинах и пустотах твердых горных пород.

Внутри вулканов, на небольших глубинах, из низкотемпературных растворов образуются богатые золото-серебрянные месторождения.

Из застывшей на глубинœе магмы образуются такие породы, как медные и никелœевые руды, хром, титан, платина и др.

Самая большая и разнообразная по составу руд группа месторождений образуется из растворов, циркулирующих по трещинам. Эти растворы возникают при застывании магмы, содержащей много оксидов кремния. Из такой магмы образуются граниты. Как в самих гранитах, так и во вмещающих их породах отлагаются руды серебра, цинка, висмута и мн. др.
Размещено на реф.рф
элементов.

Руды образуются повсœеместно: на суше, в реках, озерах, морях и океанах. Наиболее активны эти процессы в горах и на плоскогорьях в жарком и влажном климате. Горы разрушаются ветром, водой, суточными колебаниями температуры и движущимися ледниками. В результате образуется большая масса обломков, которая перемещается по планете в направлении более низких ее участков. Реки активно переносят большее количество обломков, при этом наиболее прочные, тяжелые и химически инœертные частицы накапливаются в понижениях и излучинах рек.

Свою лепту в разрушение прибрежных скал вносят моря и океаны. В прибрежно-морских участках скапливаются запасы руд циркония, титана, олова и др.
Размещено на реф.рф
В морских галечниках сосредоточены основные запасы сапфиров, аметистов, агатов и мн. др.

В изолированных бассейнах, расположенных в жарких пустынных областях при интенсивном испарении выпадают в осадок различные соли; поваренные, калийные, а также соединœения, из которых добывают магний, калий, йод, бром и мн. др.

Бурная органическая жизнь в воде также участвует в образовании месторождений. Из скелœетов отмирающих организмов накапливаются огромные массы известняка и фосфора, который активно усваивают морские организмы.

Медленно и неумолимо вздымаются горные хребты, рядом с ними крупные участки земной коры погружаются в пучину океана и покрываются обломками, сносимыми речными потоками с разрушающихся горных кряжей. Накопившиеся осадочные толщи в конце концов оказываются на глубинах в несколько десятков километров, где под действием высоких температур (более 500 о С) и давления (более 1000 кг/см 2) полностью преобразуются. Глины превращаются в прочные горные породы – сланцы, легко раскалывающиеся на тонкие пластинки. Из пористых и легких известняков образуются разнообразные по рисунку и расцветке мраморы, обычные каменные угли превращаются в графит. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, происходит круговорот веществ в земной коре.

Происхождение полезных ископаемых - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Происхождение полезных ископаемых" 2017, 2018.

Одним из наиболее ценных источников энергии для мировой промышленности в настоящее время являются твердые Человечество без них уже вряд ли сможет обойтись. Кроме прочего, еще гениальный Дмитрий Иванович Менделеев говорил: «Топить можно и ассигнациями». Ученый подразумевал, что эти ресурсы было бы полезнее использовать для синтеза требуемых человеку веществ.

Современная наука постоянно подтверждает его правоту. Как ни странно, но во многом тем богатствам, которые залегают глубоко под землей, мы обязаны древней флоре. Именно древние папоротники и деревья образовали со временем многие полезные ресурсы. Кстати, а какие полезные ископаемые образовались из древних растений? Что ж, давайте узнаем!

Общая характеристика видов топлива

Все эти виды топлива содержат огромное количество углерода. Образовались все они из растительных остатков, на которые в течение миллионов лет действовало повышенное давление и высокая температура. Возраст некоторых видов древнего растительного топлива значительно превышает отметку в 650 миллионов лет. Приблизительно 80% этих ископаемых образовалось в третичный период. Именно этим временам мы обязаны тем, что ресурсы полезных ископаемых до сих пор обеспечивают нас всем необходимым.

Основной особенностью их образования следует считать то обстоятельство, что в те времена на планете было еще мало кислорода, который в настоящее время очень быстро окисляет органику, зато много углерода и соединений на его основе. Осадочные породы быстро консервировали огромные массы веществ в толще земли.

Чтобы вы лучше ориентировались в этом вопросе, нами была подготовлена таблица. Полезные ископаемые далеко не бессистемно располагаются в недрах земли.

Впрочем, в среде некоторых ученых популярна теория абиогенного происхождения многих горючих ископаемых, которая объясняет их возникновение сочетанием разнообразных факторов, которые привели к появлению сложных углеродных соединений из простых неорганических веществ.

Эта точка зрения также имеет свое право на жизнь, но большинство ученых все же уверены, что подавляющее число месторождений имеет именно биологическую природу возникновения. Ну так какие полезные ископаемые образовались из древних растений? Об этом мы сейчас и расскажем.

Важность для промышленности и человека

Как мы уже и говорили, многие из этих веществ - настоящий кладезь для современной химической промышленности. Тот же уголь содержит в себе множество соединений, которые в иных случаях можно получить только в результате сложного и дорогого синтеза. К примеру, гуминовые кислоты, которые в природе встречаются не так уж и часто и довольно сложны для искусственного синтеза, человек массово получает из дешевого и распространенного бурого угля.

В принципе, обо всем этом вам расскажет экономическая география. Полезные ископаемые играют важнейшую роль в формировании нормальной производственной экономики любой страны.

Следует помнить, что полноценное использование многих ресурсов растительного происхождения возможно только в том случае, если человек хорошо знает нюансы их образования. Сначала мы рассмотрим уже не раз упомянутые нами угли, так как процесс их образования весьма интересен. Угли, как и другие основные полезные ископаемые растительного происхождения, были образованы различными растениями в процессе их отмирания.

Характеристика образования гумусовых углей

Очень давно, когда на Земле все еще бродили гигантские динозавры, на огромных пространствах произрастали красивые пышные леса. Для их роста и развития условия были идеальны: в почве много органики, а в атмосфере преобладает углекислый газ. Впрочем, эти же условия способствовали тому, что растения весьма бурно отмирали. Их части падали на землю, где быстро разлагались, так как ничем не были защищены от окислительного действия воздуха.

Совокупность всех этих факторов приводила к очень быстрому разложению целлюлозы. Гигантские массы растительности превращались в настоящий «коктейль» гуминовых веществ, разбавленный незначительными количествами примесей смол, восков и парафинов. Впрочем, вся эта масса довольно быстро разлагалась микроорганизмами, а потому особенно быстрого накопления органического вещества в ту пору не происходило. Основные запасы полезных ископаемых появились несколько позднее.

Так как образовывался непосредственно уголь?

Описанным выше способом происходило образование сухого торфа, которого и в нынешнее время на поверхности нашей планеты достаточно. Как правило, никаких дальнейших метаморфоз с ним не происходило, так как чаще всего его покрывал слой песка и земли, надежно консервируя органику от воздействия кислорода и микроорганизмов. Такая масса была крайне пластичной, а потому какого-то расслоения или перемешивания в дальнейшем не происходило.

Так как неразложившейся органики в толще торфа было очень мало, дальнейших процессов гниения не было. Таким образом, температура в толще пластов всегда оставалась на одном уровне.

Давление и время…

Впрочем, со временем слои постепенно уплотнялись по причине слеживания. Постепенно гуминовые кислоты превращались в гумиты, смолы подвергались процессу декарбоксилирования, и только лишь воски оставались неизменными на протяжении тысячелетий. Вот так происходило образование бурых гумусовых углей. Особенно их много в Красноярском крае. Это наиболее распространенные полезные ископаемые края (и важный источник доходов, конечно же).

Под воздействием целого спектра факторов внешней среды происходил постепенный их метаморфоз, в результате которого получались каменные гумусовые угли. Основная роль в этом процессе принадлежит высокому давлению и не менее высокой температуре. В этих условиях гуминовые кислоты начинали интенсивно разлагаться, смолы и воски подвергались естественной полимеризации.

Все это приводило к синтезу неплавких, совершенно нерастворимых соединений. Именно благодаря им этот сорт угля и сохранился до наших дней. Он залегает на сравнительно небольших глубинах, а потому при условии несколько иных физических и химических свойств он бы неизбежно подвергся вымыванию. А какие полезные ископаемые образовались из древних растений, помимо описанного выше гумусового угля?

О процессе образования смешанного типа углей

Следует отметить, что в природе процесс образования чистых гумусовых соединений протекал чрезвычайно редко. Куда чаще происходил смешанный процесс. Ученые предполагают, что шел он сразу по нескольким направлениям. Как правило, происходило все это на дне древних водоемов, на месте которых сейчас располагаются месторождения полезных ископаемых.

Гумусовые вещества постепенно приносились туда с дождевыми водами и медленно, в течение столетий, оседали на дне. Планктон, который активно развивался при таком обилии органических веществ, постепенно перемешивался со всей этой массой. Но все могло быть совершенно иначе.

После того как на сушу обрушивались мощные ураганы и ливневые дожди, в водоемы попадало огромное количество гумусовых веществ и разнообразных минеральных соединений. Сначала на дне оседали именно тяжелые минералы, а уж гумусовые кислоты действовали на них как мощные окислители. Постепенно вся эта масса подвергалась полимеризации. Так как кислорода на дне водоемов было очень мало, вещества со временем оказались под воздействием процесса дегидратации. Вот так и образовывался уголь смешанного состава.

Данные полезные ископаемые России чрезвычайно распространены в Восточной части нашей страны.

О химическом составе углей

В общем-то, их состав не отличается особым разнообразием: углерод, водород, кислород, азот и сера. Отличие только в массовой доле всех этих веществ, так как именно по их процентному соотношению можно с уверенностью определить не только вид ископаемого растительного топлива, но даже регион его возникновения и добычи. Чтобы вы имели хотя бы приблизительное представление об этом вопросе, разберем состав среднестатистического бурого гумусового угля.

Классификация веществ, входящих в состав углей

Наиболее типичные вещества, которые входят в состав любого его сорта, называются углеобразователями. Вот их полный перечень:

• Как ни странно, белки. При гидролизе угля ученые обратили внимание, что в получаемой смеси имеется некоторое количество аминокислот. Нахождение этих веществ в толще пластов ископаемого топлива объясняется довольно просто: это законсервированные в давние времена простейшие, а также останки более высокоразвитых организмов. Во всяком случае многие месторождения полезных ископаемых зачастую могут похвастаться коллекцией, достойной палеонтологического музея.
• Конечно же, целлюлоза. Этот сложный углевод, являющийся основным строительным материалом любой растительной формы жизни, составляет немалую весовую часть как углей, так и горючих сланцев (о них мы поговорим ниже).
• Воски, о которых мы неоднократно упоминали. Представляют собой сложные эфиры некоторых карбоновых кислот и алифатических спиртов.
• Смолы. Это весьма сложная смесь из все тех же карбоновых кислот, а также омыляющихся и неомыляющихся веществ. В некоторых специфичных условиях легко поддаются декарбоксилированию и быстрой полимеризации. Являются своего рода «связующим звеном» для угля, так как скрепляют его компоненты на процессе первичного сжатия.

Именно практически идентичный состав всех ископаемых сортов топлива говорит об их растительном и частично животном происхождении. Поборникам абиотического появления той же нефти не удается найти достаточно убедительных доводов, при помощи которых можно было бы опровергнуть эти фактические данные. Во всяком случае любая карта полезных ископаемых (органических) покажет, что их залежи преимущественно находятся на местах древних морей, богатых органикой.

Основные сведения о добыче угля

Характеристики и способы этого процесса в полной мере зависят от глубины залегания пластов. Если таковая не превышает ста метров, то возможен открытый, карьерный способ разработки. Очень часто бывает так, что с увеличением глубины разреза экономически более целесообразным становится шахтовый метод.

На территории нашей страны уровень самой глубокой шахты равен приблизительно 1200 метрам. Любая карта полезных ископаемых России покажет, что больше всего их в Сибири. Край этот заслуженно считается настоящей кладовой, житницей природы.

Прочие важные вещества

Необходимо отметить, что в пластах каменного угля нередко встречаются скопления веществ, обладающих громадной промышленной ценностью. К ним относятся некоторые ценные геологические породы (мрамор, к примеру), огромное количество метана, а также редкие, рассеянные химические элементы. К примеру, некоторые сорта бурого угля содержат много германия, без которого немыслима современная радиоэлектронная промышленность, так как именно на его основе создаются многие виды полупроводников.

в современной промышленности

Давно прошли те времена, когда этот вид полезных ископаемых использовался исключительно в качестве топлива. Как мы уже отмечали, из него добываются некоторые редкие химические элементы, уголь служит сырьем для производства многих типов пластмасс. Еще со времен Второй мировой войны известно, что из него можно делать искусственный бензин.

Именно эти полезные ископаемые России во многом обеспечили интенсивный рост промышленности после революции. Они же позволяют поддерживать экономику на стабильно высоком уровне.

Горючий сланец

Это твердое растительного происхождения из группы твёрдых каустобиолитов. Основной чертой сланцев, которая обеспечила им столь высокую популярность в последние годы, является смола, входящая в их состав. Ее получают при перегонке. Ценность ее в том, что по своим физико-химическим свойствам она очень близка к нефти, но при этом стоимость ее добычи куда ниже нефтяного промысла.

Дифференциальный состав

Главным отличием сланца от все того же угля является то, что в его составе содержится больше минеральных веществ. Органическая его часть - кероген. Только в сланцах наивысшего качества его доля доходит до 70%, тогда как во всех прочих случаях содержание органики не превышает 30%. Кероген представляет собой ископаемые остатки древнейших одноклеточных водорослей.

Та их часть, которая за века не потеряла следов клеточного строения, - это талломоальгинит. Соответственно, полностью деградировавшие получили название коллоальгинит. Помимо этого, в сланцах довольно часто можно отыскать даже части высших растений, которые были на нашей планете в незапамятные времена.

Вот какие полезные ископаемые образовались из древних растений. Надеемся, что из этой статьи вы получили все интересовавшие вас сведения.

Полезные ископаемые – это образования земной коры, состоящие из минералов, химические и физические свойства которых позволяют применять их в производственно-бытовой сфере. Без многообразия веществ, которыми богата Земля, наш мир бы не был таким разнообразным и развитым. Технический прогресс был бы недостижим и непомерно сложен. Рассмотрим понятие, виды полезных ископаемых и их характеристику.

Понятия и термины, относящиеся к теме

Прежде чем разбирать виды полезных ископаемых, необходимо знать специфические определения, касающиеся этой темы. Так будет легче и проще со всем разобраться. Итак, полезные ископаемые – это минеральное сырье или образования земной коры, которые могут иметь органическое или неорганическое происхождение и применяться в производстве материально-вещественных предметов.

Месторождением полезных ископаемых называют скопление некоторого количества минерального вещества на поверхности или в недрах Земли, которые разделяют на категории в зависимости от области применения в промышленности.

Рудой называют минеральное образование, возникшее в природных условиях и состоящее из таких компонентов и в таком соотношении, что ее использование возможно и целесообразно для промышленно-технической сферы.

Когда начали добывать полезные ископаемые?

Доподлинно неизвестно, когда именно произошла первая добыча ископаемых. По данным историков, открыли завесу древние египтяне. Экспедиция была отправлена на Синайский полуостров в 2600 году до нашей эры. Предполагалось, что они добудут слюду. Однако произошел прорыв в знаниях древних жителей о сырье и материалах: была найдена медь. О добыче и обработке серебра известно из истории Греции. Римляне узнали о такие металлах, как цинк, железо, олово и свинец. Основав шахты от Африки до Британии, Римская империя осуществляла их добычу, а затем использовала для изготовления орудий.

В XVIII веке после промышленной революции полезные ископаемые стали остро необходимы. В связи с чем их добыча развивалась быстрыми темпами. Современные технологии основываются на открытиях именно того периода. В XIX веке произошла знаменитая «золотая лихорадка», в ходе которой было добыто огромное количество драгоценного металла – золота. В тех же местах (Южной Африке) открыли несколько месторождений алмазов.

Характеристика полезных ископаемых по физическому состоянию

Из уроков физики известно, что вещества способны находиться в одном из четырех агрегатных состояний: жидком, твердом, газообразном и плазматическом. В обычной жизни каждый без труда может пронаблюдать первые три. Полезные ископаемые, как и любые другие химические соединения, могут быть обнаружены на поверхности Земли или в ее недрах в одном из трех состояний. Таким образом, виды полезных ископаемых в первую очередь делятся на:

• жидкие (минеральные воды, нефть);
• твердые (металлы, угли, руды);
• газообразные (природный газ, инертный газ).

Каждая из групп – важная и неотъемлемая часть промышленной жизни. Многообразие ресурсов позволяет странам развиваться в технической и экономической сфере. Количество залежей полезных ископаемых – показатель богатства и благополучия страны.

Промышленные виды, классификация полезных ископаемых

После обнаружения первых минеральных пород, человек серьезно задумался о том, какую пользу они могут принести в его жизнь. С зарождением и развитием промышленности была сформирована классификация месторождений полезных ископаемых на основе их использования в технической сфере. Рассмотрим эти виды полезных ископаемых. Таблица содержит полную информацию об их характеристике:

Рассмотренные виды полезных ископаемых вместе с запасами пресной воды являются главной характеристикой богатств земли или отдельной страны. Это типовая градация минерально-сырьевых ресурсов, при помощи которой все природные вещества, используемые в промышленно-бытовой сфере, сгруппированы в зависимости от физических и химических свойств. Познакомимся с каждой категорией отдельно.

Горючие ископаемые

К какому виду полезных ископаемых относится нефть? А газ? Полезное ископаемое чаще представляется твердым металлом, нежели непонятной жидкостью или газом. С металлом знакомы с раннего детства, тогда как понимание, что такое нефть или даже бытовой газ, приходит немного позже. Итак, к какому виду, согласно уже изученных классификаций, стоит отнести нефть и газ? Нефть – к группе жидких веществ, газ – к газообразным. Исходя из их применения, однозначно, к горючим или, по-другому, топливным полезным ископаемым. Ведь нефть и газ используются в первую очередь в виде источника энергии и тепла: на них работают двигатели машин, ими отапливаются жилые помещения, с их помощью готовят еду. Сама энергия высвобождается за счет горения топлива. А если посмотреть еще глубже, то этому способствует углерод, который входит во все горючие ископаемые. К какому виду полезных ископаемых относится нефть, разобрались.

Какие еще вещества сюда относятся? Это твердые топливные соединения, образующиеся в природе: каменный и бурый уголь, торф, антрацит, горючий сланец. Рассмотрим краткую их характеристику. Виды полезных ископаемых (горючие):

• уголь – первое горючее, которое начал использовать человек. Основной источник энергии, используемый в масштабных размерах на производстве, именно благодаря этому ископаемому произошла промышленная революция. Образуется он за счет остатков растений без доступа воздуха. В зависимости от удельной массы углерода в угле различают его разновидности: антрациты, бурый и каменный уголь, графиты;
• горючий сланец был образован на дне морском около 450 млн лет назад из остатков растительности и животных. Состоит из минеральной и органической части. При сухой перегонке образует смолу, которая близка к нефти;
• торф – скопление не полностью разложившихся остатков растений в условиях болот, более половины его состава – углерод. Используется в качестве горючего, удобрения, теплоизоляции.

Горючие природные вещества являются важнейшими видами полезных ископаемых. Благодаря им человечество научилось вырабатывать и использовать энергию, а также создало множество отраслей промышленности. В настоящее время потребность в топливных ископаемых стоит очень остро для большинства государств. Это крупный сегмент мировой экономики, от которого зависит благополучие стран всего мира.

Металлические полезные ископаемые: виды, характеристика

Нам известны виды полезных ископаемых: топливные, рудные, нерудные. Первая группа успешно изучена. Продвигаемся дальше – рудные, или металлические, ископаемые – то, ради чего вообще зарождалась и развивалась промышленность. Еще с древних времен человек понял, что металл дает в повседневной жизни гораздо больше возможностей, чем его отсутствие. В современном мире уже невозможно представить жизнь без какого-либо металла. В бытовой технике и электронике, в домах, в ванной комнате, даже в маленькой лампочке – он повсюду.

Как добывают? Лишь благородные металлы, которые из-за своих химических свойств не вступают в реакцию с другими простыми и сложными веществами, можно найти в чистом виде. Остальные же активно взаимодействуют друг с другом, превращаясь в руду. Смесь металлов при необходимости разделяют или оставляют без изменений. Сплавы, образованные природой, «прижились» благодаря смешанным свойствам. Железо, например, можно сделать более твердым, если добавить к металлу углерод, получится сталь – прочное соединение, выдерживающее большие нагрузки.

В зависимости от индивидуальных характеристик, а также области применения рудные полезные ископаемые делятся на группы: черные, цветные, благородные, редкие и радиоактивные металлы.

Черные металлы

Черные металлы - это железо и его разнообразные сплавы: сталь, чугун и другие ферросплавы. Применяется в производстве самого различного направления: военном, судостроении, авиастроении, машиностроении.

Многие изделия из железа используются в повседневной жизни: из стали изготавливают кухонную утварь, ею покрывают многие элементы сантехники.

Цветные металлы

В группу цветных металлов входит большое количество полезных ископаемых. Название группы произошло от того, что многие металлы имеют специфический цвет. Например, медь - красная, алюминий - серебристый. Оставшиеся 3 вида полезных ископаемых (благородные, редкие, радиоактивные), по сути, являются подвидом цветных металлов. Многие из них смешивают в сплавы, т. к. в таком виде они обладают лучшими свойствами.

Цветные металлы классифицируют на:

• тяжелые – высокотоксичные с большим атомным весом: свинец, олово, медь, цинк;
• легкие, обладающие малой плотностью и весом: магний, титан, алюминий, кальций, литий, натрий, рубидий, стронций, цезий, бериллий, барий, калий;
• благородные в связи с высокой стойкостью практически не вступают в химические реакции, красивы на вид: платина, серебро, золото, родий, палладий, рутений, осмий;
• малые (редкие) – сурьма, ртуть, кобальт, кадмий, мышьяк, висмут;
• тугоплавкие обладают высокой температурой плавления и стойкостью к износу: молибден, тантал, ванадий, вольфрам, марганец, хром, цирконий, ниобий;
• редкоземельные – группу составляют 17 элементов: самарий, неодим, лантан, церий, европий, тербий, гадолиний, диспрозий, эрбий, гольмий, иттербий, лютеций, скандий, иттрий, тулий, прометий, тербий;
• рассеянные встречаются в природе только в виде примесей: теллур, таллий, индий, германий, ренний, гафний, селен;
• радиоактивные самостоятельно излучают поток радиоактивных частиц: радий, плутоний, уран, протактиний, калифорний, фермий, америций и другие.

Особое значение для человечества представляют алюминий, никель и медь. Развитые страны стремятся к увеличению их производства, т. к. количество этих цветных металлов напрямую влияет на технический прогресс в авиастроении, космонавтике, атомных и микроскопических приборов, электротехнике.

Неметаллические природные элементы

Подведем небольшой итог. Основные категории из таблицы «Виды полезных ископаемых» (топливные, рудные, нерудные) изучены. Какие же элементы относят к нерудным, т. е. неметаллическим? Это группа твердых или мягких полезных ископаемых, встречающихся в виде отдельных минералов или горных пород. Современной науке известно более сотни таких химических соединений, являющихся ничем иным, как продуктом природных процессов.

По масштабам их добычи и использования нерудные ископаемые опережают только топливные виды полезных ископаемых. Таблица ниже содержит основные породы и минералы, составляющие неметаллическую группу природных недр, и их краткую характеристику.

Нерудные виды полезных ископаемых очень важны для разных отраслей производства, строительства, а также необходимы в повседневной жизни.

Классификация ресурсов по исчерпаемости

Помимо градации полезных ископаемых по их физическому состоянию и характеристикам, рассматривают показатели их исчерпаемости и возобновляемости. Основные виды полезных ископаемых подразделяют на:

• исчерпаемые, которые в определенный момент могут закончиться и будут недоступны к добыче;
• неисчерпаемые – относительно неиссякаемые источники природных ресурсов, например, солнечная и ветровая энергия, океаны, моря;
• возобновимые – ископаемые, которые на определенном уровне исчерпаемости могут быть частично или полностью восстановлены, например, леса, почва, вода;
• невозобновимые – если ресурсы были полностью исчерпаны, возобновить их, как правило, не удается;
• заменимые – ископаемые, которые можно при необходимости заменить, например, топливные виды.
• незаменимые – те, без которых жизнь будет невозможной (воздух).

Природные ресурсы требуют бережного отношения и рационального использования, так как большинство из них имеют исчерпываемый предел, а если и будут возобновимы, то очень нескоро.

Полезные ископаемые играют важную роль в жизни человека. Без них не было бы технических и научных открытий, да и привычной жизни в целом. Результаты их добычи и переработки окружают нас повсюду: здания, транспорт, коммунально-бытовые блага, медикаменты.