Полезные ископаемые

Недра Земли богаты органическими и неорганическими образованиями, которые используются в хозяйственной деятельности и производстве. Эти соединения называются полезными ископаемыми. Многие полезные ископаемые образованы минералами — природными соединениями одного или нескольких химических элементов.

Содержание

1. Виды полезных ископаемых
2. Топливные полезные ископаемые
3. Рудные полезные ископаемые

С полезными ископаемыми люди знакомы с древности. Сначала они освоили камень, который использовали для строительства жилищ и создания орудий труда. Затем наши предки начали применять более сложные в обработке вещества — металлы. Первым освоенным металлом стала медь. Примерно в X в. до н. э. люди начали добывать и использовать железные руды, а также разрабатывать месторождения драгоценных металлов (золота и серебра), что со временем привело к возникновению такой науки, как геология.

Виды полезных ископаемых

По физическому состоянию полезные ископаемые бывают жидкими, твердыми и газообразными. По условиям использования их принято делить на три группы:

• горючие, или топливные (нефть, природный газ, уголь, торф, горючие сланцы);
• металлические, или рудные (цветные, черные, благородные металлы);
• неметаллические, или нерудные (почти все строительные материалы, используемые человеком, — глина, песок, гравий, гранит, известняк и т. д.).

Также полезные ископаемые различаются по методу добычи. Она может проходить разными способами:

• открытым (создание карьеров);

Многотонные БелАЗы работают в карьере

• шахтным (добыча угля);

Вагонетки в шахте

• фонтанным (добыча нефти);

Танкер — судно для транспортировки нефти

• геотехнологическим и др.

Буровые установки. С их помощью добывают нефть в прибрежных шельфовых зонах

Топливные полезные ископаемые

Одно из ключевых топливных полезных ископаемых — нефть. Эта темная маслянистая жидкость со специфическим запахом представляет собой смесь углеводородов и незначительного количества других химических веществ (сернистых, азотистых, кислородных соединений, минеральных солей). Нефть называют черным золотом. Во всем мире наряду с природным газом она является важнейшим сырьевым ресурсом. Лидерами по запасам нефти являются Венесуэла, Саудовская Аравия, Иран, Ирак, Кувейт.

Станок-качалка на нефтяной скважине

Для того чтобы произошел процесс нефтеобразования, нужны миллионы лет. У ученых нет однозначной версии о происхождении нефти, но самой распространенной считается биогенная концепция. Согласно ей газ и нефть являются продуктами многовековой самопереработки органических останков живых существ, погребенных под давлением осадочных пород земной толщи на больших глубинах.

Принцип работы нефтяной скважины: в глубокие слои подается вода, давление которой заставляет нефть фонтаном устремляться вверх

Нефть может встречаться в природе самостоятельно, но чаще всего ее спутником является природный газ. Он также представляет собой смесь углеводородов, находящихся, соответственно, в газообразной форме. Основной его составляющей является метан (до 98 %), остальные газы (этан, пропан, бутан) присутствуют в крайне малых объемах. В природе эти газы не имеют запаха, и, для того чтобы в быту мы могли легко заметить их утечку, они проходят процесс искусственного придания запаха, называемый одоризацией.

Нефть и газ являются главным сырьем в производстве топлива, однако это далеко не единственная сфера их применения. Многие предметы домашнего обихода изготовлены с использованием продуктов нефтепереработки — пластиковые пакеты, нейлоновые колготки, игрушки, губная помада, жевательная резинка и даже продукты питания.

Уголь — древняя осадочная порода, возникшая из растительной массы торфяных болот девонского периода палеозойской эры.

Уголь известен человечеству с незапамятных времен как «горючий камень»

Торф, законсервированный в глубоких слоях земной коры без доступа кислорода, проходил процесс углефикации и в зависимости от степени переработки превращался в один из четырех возможных видов углей:

• Бурый уголь — самый молодой по степени метаморфизма. Отличается малой глубиной залегания (всего 1 км), большим процентным содержанием воды и высоким содержанием летучих веществ, а также низкой теплотой горения.
• Каменный уголь образуется из бурого и залегает на глубине около 3 км. Процентное содержание влаги и летучих соединений в нем гораздо ниже, а баланс этих характеристик при горении обусловливает высокие тепловые качества.
• Антрацит обладает большой степенью метаморфизма, образуется под высоким давлением на глубине примерно 6 км. Самый древний вид угля практически на 100 % состоит из углеводорода. Антрацит трудно поджечь, но если сделать это, то по теплоте сгорания он превзойдет своих собратьев.
• Графит является одной из нескольких аллотропных форм чистого углерода, образующейся под очень высоким давлением и температурой. Чаще всего его рассматривают не как вид угля, а как самостоятельный минерал.

Три аллотропные модификации одного химического вещества (углерода) с различными кристаллическими решетками

Еще одно ценное ископаемое топливо — горючий сланец — также образовалось из органических остатков растений и животных преимущественно благодаря отложению морского ила. В его химическом составе преобладает неорганическая составляющая, а на органическую приходится не более 35 %. Из горючего сланца путем перегонки получают нефть и газ, из сланцевой золы производят цемент, огнеупорный кирпич и другие строительные материалы.

Горючий сланец

Рудные полезные ископаемые

Рудные полезные ископаемые делят на руды черных и цветных металлов. К этой категории также относятся благородные металлы.

Черными металлами из-за их цвета называют хром, марганец, железо и его сплавы, ванадий. Руды черных металлов не похожи по свойствам на сами металлы, они не проводят тепло и электричество. Проходя мимо, в большинстве случаев вы даже не обратите на них внимания, поскольку попросту решите, что перед вами обычная земля.

Карьер, в котором осуществляется добыча железных руд

В промышленности железо почти никогда не используется в чистом виде. Все, что мы обычно принимаем за него, в действительности является сплавом. Дело в том, что железо само по себе — очень мягкий металл. Технологически выделить его в чистую форму трудно, да и незачем, ведь добавление даже небольшого (около 2 % от общей массы) количества углерода делает его крепче в 10 раз. Кроме того, сплаву железа с углеродом, именуемому сталью, производители научились придавать множество других полезных свойств: добавляя никель и хром, они делают сталь нержавеющей, а включая при выплавке цезий, защищают ее от хрупкости при низких температурах.

Так обычно выглядит в природе железная руда

Текстура железной руды крупным планом

К цветным металлам относят все, кроме тех, что были перечислены выше. По своим свойствам и назначению они делятся на легкие и тяжелые. К легким относятся алюминий, магний и титан. Получение данных металлов — серьезный и энергозатратный процесс, который обусловливает особое размещение предприятий по их переработке. Так, большинство алюминиевых заводов строится возле крупных гидроэлектростанций, ведь это удешевляет поставку электроэнергии. Тяжелые металлы (ртуть, медь, свинец, олово, никель и т. д.) не производятся в таких больших количествах, как остальные.

Благородные металлы получили такое название еще в древности благодаря красоте и химической стойкости, защищающей их от окисления при контакте с кислородом. В природе золото, серебро и платина встречаются в чистом виде как самородки, что не может не будоражить умы золотоискателей. Россыпные месторождения золота можно обнаружить вдоль русел рек. Вода выбивает драгоценный металл из коренных мест (жил) и уносит небольшие крупицы золота вместе с песком. В таких случаях для добычи людям приходится его буквально отмывать.

Золото встречается в природе в чистом (самородном) виде