Запасы ресурсов недр

Тема 1.2 ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА РЕСУРСОВ НЕДР

Характеристика недр как природного ресурса

Недра как природный объект имеют специфические особенности, являясь основным средством производства (при добыче полезных ископаемых), пространственным операционным базисом (при использовании пространства недр для размещения подземных складов, сооружения газовых и нефтяных трубопроводов, газовых и нефтяных хранилищ, прокладки линий метрополитена, для захоронения вредных веществ, подземного сброса сточных вод). В экологическом аспекте недра служат естественным фундаментом земной поверхности, естественной «кладовой» земли. Эксплуатация недр связана с возможностью нанесения ущерба другим природным богатствам, окружающей природной среде в целом, здоровью человека. Полезные ископаемые не поддаются восстановлению, в процессе потребления могут вообще исчезнуть, их месторождения распределены неравномерно в территориальном отношении, доступны лишь в ограниченной степени.

Ресурсы недр, используемые в хозяйственной деятельности человека, называются полезными ископаемыми. Полезные ископаемые подразделяются на две группы:

А) топливно-энергетические ресурсы

- ископаемое органическое топливо (нефть, газ, сланцы, уголь, торф)

- урановые руды

Б ) минеральные ресурсы

- руды (железные, цветные и т.д.)

- нерудные материалы (сырье для производства минеральных

удобрений, сырье для производства строительных материалов,

драгоценные ископаемые)

По распространенности все полезные ископаемые делятся на общераспространенные (глина, известняк, доломит, суглинок, галька, гравий, торф, песок и т.п.) и не общераспространенные (прочие рудные и нерудные ископаемые: железная руда, уголь, нефть, платина, уран, золото и пр.).

Большое значение имеет деление запасов полезных ископаемых на балансовые и забалансовые. Балансовыми запасами полезных ископаемых признаются такие запасы, использование которых в настоящее время экономически целесообразно и которые должны удовлетворять определенным кондициям. Забалансовые — это такие запасы полезных ископаемых, использование которых в настоящее время экономически нецелесообразно из-за низкого содержания ценных компонентов, небольшой мощности залежей, малого количества полезных ископаемых, нахождения их в трудных горнотехнических условиях и т.п., но которые в дальнейшем могут быть использованы для промышленного освоения.

Запасы ресурсов недр

Разведанные запасы топливно-энергетических полезных ископаемых (ископаемого топлива) и их количества, которые могут быть добыты из недр при совре­менных технологиях, почти на два порядка меньше геологической оценки их суммарного содержания в земной коре. Преобладающая масса ископаемого топлива содержится в рассеянных месторождениях горючих сланцев, где концентрация углеводородов ниже 3%. Реальные эксплуатаци­онные запасы в два-три раза меньше разведанных. Доступные за­пасы нефти и газа примерно на два порядка превышают их совре­менное годовое извлечение, запасы угля — на три порядка. Решающее влияние на объем добычи топлива оказывает пока еще не конечность запасов, а растущий спрос и политика цен.

Таблица 2. Потенциальные и используемые ресурсы горючих топливно-энергетических ископаемых мира (млрд. т условного топлива)

	Оценка количест	Разведанные	Потребление
Горючие ископаемые	ва в недрах	запасы
Твердое топливо			3,96
Нефть подвижная			4,72
Тяжелая нефть			0,27
Доступный природный газ			2,48
Горючие сланцы			0,08
Всего			11,55

Месторождения ископаемых топлив расположены неравно­мерно, но 1/3 потенциальных мировых запасов угля и газа и более 20% нефти находятся в России. Еще не полностью оцененные большие поля месторождений нефти и газа расположены в районах континен­тального шельфа Северного Ледовитого океана.

Следует помнить, что запасы угля, нефти и газа сложились минимум за 200—250 млн. лет. По­этому топливо, на образование которого в палеозое уходило не­сколько тысяч лет, в наше время сжигается за год.

На втором месте по значению в энергоресурсах техносферы стоит ядерное топливо, главный источник которого — ископаемый уран. Большая часть урана в литосфере сильно рассеяна. Общие геологические рудные запасы урана составляют 20,4 млн. т, в том числе разведанные — 3,3 млн. т. Содержание урана в породах большинства месторождений, имеющих перспективное коммерче­ское значение, колеблется от 0,001 до 0,03%. Поэтому приходится производить значительное рудное обогащение. Природный уран на 99,3% состоит из изотопа U₂₃₈ и содержит только 0,7% изотопа U₂₃₅, в котором возможна самопроизвольная цепная реакция. Для промышленных целей производят изотопное обогащение ура­на с доведением содержания U₂₃₅ до 3%. Такой уран (в основ­ном в виде UO₂) используется в большинстве современных реак­торов. При расходовании 1 кг урана в активной зоне реактора выде­ляется в зависимости от физических условий до 65 ТДж теплоты. Это соответствует сжиганию 2300 т угля. Если в качестве перспек­тивного ресурса принять разведанные запасы, то общее количест­во энергии, которое можно получить в реакторах в 2,5 раза превысит сумму разведанных запасов ор­ганических топлив.

Минеральные ресурсы также распространены неравномерно. Только кислород, кремний и еще семь химических эле­ментов (алюминий, магний, натрий, калий, кальций, железо, титан) составляют 99% массы континентальной земной коры. Средняя концентрация остальных 79 элементов очень мала, но некоторые из них образуют скопления в виде рудных ме­сторождений. К распространенным металлам (больше 0,1 % средней концентрации), необходимым в первую очередь для металлургии, относятся только алюминий, железо, магний, титан и марганец. Остальные металлы считаются геохимически редкими.

Руда - минеральное сырье, содержащее достаточную концентрацию металлов для их извлечения и переработки в конечный продукт.

Сырьем для производства черных металлов является железная руда, запасы которой в России составляют 55,6 млрд.т., из них 57% приходится на Курскую магнитную аномалию (КМА). Протяженность месторождения 600 км по территории Белгородской, Курской, Воронежской, орловской областей, ширина от 2 до 40 км, глубина залегания пластов 60-700 м. Цветные металлы (медь, свинец, никель, олово, вольфрам, молибден) содержатся в рудах в небольшом количестве – до 1%. Месторождения сосредоточены на Урале и в Сибири. Легкие металлы (алюминий, магний) добывают при разработке месторождений бокситов и магнезитов соответственно. Распространенность редких металлов в земной коре настолько мала, что для рентабельной добычи необходимо многократное превышение их концентрации в месторождениях над средним со­держанием. Для ряда редких металлов существует реальная опас­ность исчерпания наиболее рентабельных месторождений, по­скольку их добыча лежит у верхней границы полосы геохимиче­ской пропорциональности. Многие из этих элементов и их соединений являются сильными ядами. Про­изводство металлов сопровождается значительным загрязнением окружающей среды. Предприятия металлургии выплавляют около 1 млрд. т различных металлов в год, но этой массе соответствует почти семикратное количество необогащенных руд, для добычи которых приходится извлекать еще на порядок большую массу горных пород и грунтов. К этому добавляется большая энергоем­кость добывающих и металлургических производств.

Запасы алмазов в Якутии и в Архангельской области составляют 200 млн. карат (1карат = 200 мг), около 40 т.

Неметаллические полезные ископаемые и нерудное минераль­ное сырье составляет еще большую массу веществ и материалов, используемых в производстве. Примерно 1/3 их — сырье для хими­ческой промышленности и производства минеральных удобрений, а 2/3 - строительные материалы.

Потребление минеральных удобрений (фосфорных, калийных и азотных) составляет 230 млн. т в год. Источником фосфатов являются месторождения апатитов, фосфоритов и других фосфатных минералов, большая часть которых представляет собой преобразованные морские от­ложения. Меньшее количество концентрируется в апатитах извер­женных горных пород на Кольском полуострове. Рас­пространенность фосфора в литосфере довольно велика: около 0,08%. Сумма разведанных мировых запасов фосфора близка к 45 млрд.т. Из обогащенного апатита по сравнительно простой техно­логии с применением серной кислоты производится главное фос­форное удобрение — суперфосфат.

Калий является широко распространенным элементом (1,7% в земной коре) и концентрируется в месторождениях калийных со­лей морского происхождения, в основном в виде КС1 или в смеси с хлоридами натрия и магния. Эксплуатационные запасы калия в РФ превышают 60 млрд. т. (16 % от уровня мировых запасов), они сосредоточены в Пермской области (г. Березники).

Важным сырьем для ряда процессов крупнотоннажной химии, в частности для производства минеральных удобрений и пести­цидов, является сера. Распространенность серы в земной коре равна 0,09%. Приблизительно 30% потребности в сере покрывает­ся за счет месторождений самородной (элементарной) серы вул­канического происхождения или скоплений, возникших в резуль­тате деятельности серобактерий. Эти запасы невелики по сравне­нию темпом их исчерпания. Из других источников наиболее важ­ны: природный газ с высоким содержанием H₂S; сульфидные руды и колчеданы, из которых серу получают в качестве побочного продукта; огромные запасы сульфатов морского происхождения. Мировое производство серы из всех источников приближается к 70 млн. т в год. Из других видов минерального сырья для неорга­нической химии важны большие запасы хлоридов и сульфатов на­трия, магния и кальция.

Строительные материалы — это самая большая по массе и объ­ему группа веществ, извлекаемых для нужд хозяйства. Часть из них используется в том виде, в каком добывается, подвергаясь лишь механической обработке. Это бутовый и дробленый строи­тельный камень, песок, гравий. Вторую группу составляют мате­риалы, подвергаемые химической и термической обработке, — глины для производства кирпича и керамики, известняки, доло­миты, гипс и другие нерудные материалы для производства це­мента, штукатурки, бетонов, стекла, а также слюда и асбест. Ме­сторождения этих материалов широко распространены, запасы ве­лики, ежегодная мировая добыча близка к 4 млрд.т. Производство цемента во всем мире достигло 1,1 млрд. т/год. К нерудным полезным ископаемым относятся асбест, графит, слюда, корунд.