Тема 1. Недра Земли и их ресурсы.

План занятия:

1. Введение. Понятие недр. Минерально-сырьевые ресурсы и георесурсы.

2. Понятие о геологических телах. Классификация ресурсов недр.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты окружающей человека естественной среды, используемые в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Природные ресурсы выступают в качестве природных условий существования человечества, которое всё более активно использует природных ресурсов, формируя свои потребности, цели и методы их достижения. Бурное развитие производительных сил, вовлечение в переработку огромных масс природного сырья, увеличение выбросов нерециклируемых отходов производства и жизнедеятельности человека в биосферу делают особо актуальными вопросы природопользования при максимальном сохранении экологического равновесия на планете в целом и в её отдельных регионах. Вопросы защиты компонентов и природных ресурсов (см. Охрана окружающей среды) выходят за рамки возможностей отдельных государств и требуют согласованных действий различных стран в единой глобальной стратегии.

В современных условиях глобальные проблемы использования и защиты природных ресурсов связаны с решением таких важнейших проблем человечества, как предотвращение войн и гонки вооружений; сохранение среды обитания; обеспечение энергией, сырьём и продовольствием; преодоление отсталости развивающихся стран.

Классификация природных ресурсов и их значение. Совокупность природных ресурсов внешних геосфер Земли представлена взаимосвязанными компонентами, используемыми или намеченными к использованию; входящими в естественный кругооборот веществами или привнесёнными в процессе человеческой деятельности; постоянными или переменными по массе; возобновимыми (восполняемыми) и невозобновимыми по массе и качеству, с учётом фактора времени; постоянными, убывающими или прирастающими по видовому разнообразию.

Практически неисчерпаемый природный ресурс — солнечная энергия, источник "экологически чистой" энергии, составляющей около 5•10²⁰ кДж/год. В различных странах сооружаются первые гелиостанции, вырабатывающие тепло и электроэнергию, обсуждаются проекты космических электростанций и способы ретрансляции электроэнергии с орбиты на Землю. Солнечная энергия используется через продукты фотосинтеза (естественная растительность, продукция сельского хозяйства), биосферы или былых биосфер (торф, лигниты, каменный уголь, нефть, газ, битуминозные горные породы).

Атмосфера представляет сложную по структуре и динамике систему. Реально в недалёком будущем использование энергии атмосферных потоков в значительно больших масштабах, чем с помощью наземных ветродвигателей и парусов кораблей. Ставятся опыты по управлению осадками (борьба с градом, туманами, снегом, стимулирование дождей). Изучаются причины возникновения и пути движения ураганов, тайфунов, смерчей для предотвращения ущерба от этих разрушительных природных явлений. В прогнозировании атмосферных процессов применяются системы глобального мониторинга, искусственные спутники Земли и т.п.

Гидросфера — постоянная по массе, но переменная по качеству природных ресурсов, совокупность всех водных объектов Земли, её недр, океанов, морей, рек, озёр, водохранилищ, ледников и снежного покрова. Ежегодный сток всех рек планеты около 37 400 км³. Мировое потребление пресной воды составляет 600 км³, причём 3/4 этого объёма возвращается в биосферу в виде грязного стока и на его разбавление расходуется многократно больший объём речного стока. Гидросфера не только источник пресных и минерализованных вод, но среда обитания живых организмов в водной растительности; источник химических соединений, минералов и элементов для пищевых целей, медицины и промышленности; источник тепла за счёт гидротермальной энергии за счёт гидросферных потоков на суше и в океане, энергии волн, приливов и отливов, осмотической энергии барьеров пресных и солевых вод и т.п.

Если в 1966 добытое в океане сырьё оценивалось в 0,3 млрд. долларов, то к 1980 эта сумма достигла 70 млрд. долларов. По оценке ООН, вклад основных отраслей морского хозяйства в мировую экономику за 1960-80 увеличился почти в 10 раз. Гидросфера может быть загрязнена в относительно короткий период. В число важнейших охранных мероприятий входят гидромониторинг на суше, комплексный глобальный мониторинг Мирового океана, водосберегающие технологии в промышленности и в сельском хозяйстве, в т.ч. оборотное водоснабжение, внедрение безводных технологий, учёт затрат воды и т.п.

Наземная растительность (главным образом лес) — возобновимый природный ресурс, резко меняющийся по массе, качеству и видовому разнообразию в относительно короткий период. Ежегодная продукция фитомассы оценивается приблизительно в 50-280 млрд. т сухого органического вещества. Леса планеты занимают свыше 40 млн. км², а ежегодные заготовки древесины превышают 3 млрд. м³. Будучи средой обитания живых организмов, лес является главным продуцентом кислорода, источником продуктов питания людей и кормов для животных, источником сырья для промышленности, бытового и промышленных топлива. Лес — наиболее эффективное средство защиты пресных вод от истощения, ландшафтов и пахотных земель от ветровой и водной эрозии; незаменимая рекреационная среда, поглотитель аэрозолей и т.п.

Почва — очень трудно возобновимый или практически не возобновимый природный ресурс, среда особых биогеоценозов, основа сельскохозяйственного производства, кормовой базы животноводства. Общая площадь всех типов почв (подзолистые, серые лесные, чернозёмы, серозёмы и др.) оценивается в 3,18 млрд. га, но мировой фонд пашни составил 1,44 млрд. га (1976). Важнейшие качественные показатели почвы — содержание гумуса (в лучших чернозёмах 11-15%). Экстенсивное ведение сельского хозяйства с неоправданным применением глубокой пахоты ведёт к нарушению структуры почв, способствует ветровой и водной эрозии, а нерациональное использование ядохимикатов, дефолиантов и гербицидов резко нарушает почвенный гомеостазис. Разрушению почвенного покрова способствуют сведение лесов, осушение территорий и их заболачивание, переполив, неконтролируемый выпас стадных животных, прокладка временных грунтовых дорог, строительство трубопроводов, открытые горные работы. К устранению негативных явлений направлены научно обоснованные методы мелиорации и рекультивации почв.

Животный мир природных экологических систем — ресурс, трудно возобновимый по качеству и видовому разнообразию.

Ландшафт — рекреационный природный ресурсов, среда обитания живых организмов, человеческих поселений, промышленных сооружений, дорог, резерв биосферных заповедников, заказников и т.п. По программе ЮНЕСКО "Человек и биосфера" (1971) реализуется проект сохранения природных зон и содержащегося в них генетического материала. К 1984 в 62 странах мира создано 226 биосферных заповедников — эталонов природных ландшафтов.

Полезные ископаемые недр континентов и частей Мирового океана — принципиально не возобновимый природный ресурс. Растущие масштабы потребления полезных ископаемых требуют строгого их учёта, рационального использования, сбережения и охраны от истощения.

Помимо вышеприведённой принципиальной классификации природных ресурсов по утилитарному признаку выделяются энергетические, водные, земельные, минеральные, растительные и другие природные ресурсы, что отражено во множестве классификаций по одно- и многоцелевому использованию природных ресурсов различными отраслями общественного производства, здравоохранения и т.п. Отдельные виды природных ресурсов относятся к потенциальным, их использование в будущем зависит от достижений науки и техники, от уровня международного сотрудничества и экологического самосознания человечества.

Для достижения в будущем всем населением Земли уровня потребления, достигнутого наиболее развитыми странами, потребуется утроить суммарный объём добычи природных ресурсов. При этом для отдельных видов природных ресурсов (топливо, руды) нужно увеличить добычу в 10-15 раз. Рост населения и неизбежное повышение уровня потребления природных ресурсов на душу населения ещё более обостряет проблему. Всеобщее значение приобретает проблема мониторинга природных ресурсов, разработки системы управления природных ресурсов по видам и в целом. При этом основной упор делается на комплексное использование природных ресурсов, развитие безотходных и малоотходных производственных ресурсосберегающих технологий, оборотного водоснабжения, утилизации газопылевых выбросов заводов, тепло- и электростанций на минеральном топливе, контроль отвода тепла АЭС и т.п. Поскольку рост запасов, не возобновляемых природных ресурсов, имеет предел, важен поиск новых видов сырья, топлива, энергии (солнечной, получаемой на Земле или передаваемой с космических электростанций; термоядерной, тепла земных недр и т.п.). Неизбежно полное использование вторичных ресурсов, вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых природных ресурсов взамен остродефицитных видов сырья, внедрение новых методов добычи полезных ископаемых, гидропоники в сельском хозяйстве и т.п. Подобные проблемы сбережения и охраны природных ресурсов сохраняются и в отношении возобновимых ресурсов.

Недра, согласно действующему Федеральному закону «О недрах», - это верхняя часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя, а при его отсутствии - ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения.

В широком смысле недра — условно выделяемая верхняя часть земной коры, располагающаяся под поверхностью суши и дном Мирового океана и простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения современными техническими средствами.

Ресурсы земных недр по своему вещественному составу, месту нахождения и возможностям использования весьма многообразны (табл.). Первые три группы вместе составляют минеральные ресурсы недр: первая группа — природные ресурсы, вторая и третья — отходы их добычи и переработки. Значительные по запасам скопления последних, в частности отвалы, представляющие промышленных интерес, иногда называют техногенными месторождениями.

Государственный фонд недр составляют используемые участки, представляющие собой геометризованные блоки недр, и неиспользуемые части недр в пределах территории РФ и ее континентального шельфа. Недра в границах территории РФ, включая подземное пространство и содержащиеся в недрах полезные ископаемые, энергетические и иные ресурсы являются государственной собственностью. Совокупность запасов полезных ископаемых, осваиваемых или предусмотренных к освоению, составляет минерально-сырьевую базу России.

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ - природные минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, которые могут быть эффективно использованы в сфере материального производства.

По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на твёрдые (угли ископаемые, горючие сланцы, торф, рудные и нерудные полезные ископаемые), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (газы природные горючие углеводородного состава и инертные газы: гелий, неон, аргон, криптон).

По промышленному использованию месторождения полезных ископаемых разделяются на рудные, или металлические; нерудные, или неметаллические полезные ископаемые; горючие, или каустобиолиты, и гидроминеральные. К твёрдым принадлежит большинство месторождений полезных ископаемых, используемых для извлечения из них ценных элементов, минералов, кристаллов и горной породы.

Учение о полезных ископаемых формировалось с нарастанием потребностей человеческого общества в минеральном сырье, в связи с развитием горного дела.

МЕСТОРОЖДЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ — скопление минерального вещества на поверхности или в недрах Земли, по количеству, качеству и условиям залегания пригодное для промышленного использования.

Количество минерального сырья и его качество в месторождениях полезных ископаемых должно быть достаточным для промышленной разработки. Минимальное количество полезного ископаемого и наиболее низкое качество, при которых возможна эксплуатация, называются промышленными кондициями. Месторождения полезных ископаемых могут обнажаться на земной поверхности и относиться к открытым или быть погребёнными в недрах Земли и квалифицироваться как закрытые, или "слепые".

По геологическим условиям образования месторождения полезных ископаемых подразделяются на серии, которые, в свою очередь, разделяются на группы, а эти, последние, распадаются на классы, подклассы и формации. Выделяются три серии месторождений полезных ископаемых: седиментогенные (поверхностные, экзогенные), магматогенные (глубинные, эндогенные), метаморфогенные.

Месторождения полезных ископаемых возникали на всём протяжении истории образования земной коры от древнейших её этапов до современности. В соответствии с принятым подразделением геологической истории выделяются месторождения полезных ископаемых архейского, протерозойского, рифейского, палеозойского, мезозойского и кайнозойского периодов.

По источникам вещества, слагающего месторождения полезных ископаемых, среди них выделяются месторождения с веществом подкоровых, мантийных или базальтовых магм, коровых или гранитных магм, а также осадочной оболочки Земли.

По месту формирования месторождения полезных ископаемых разделяются на геосинклинальные (или складчатых областей) и платформенные. Различают четыре уровня образования месторождений полезных ископаемых от поверхности Земли: ультраабиссальный (свыше 10-15 км), абиссальный (от 3-5 до 10-15 км), гипабиссальный (от 1-1,5 до 3-5 км), приповерхностный (от земной поверхности до глубины 1-1,5 км).

ЗАПАСЫ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ — количество полезных ископаемых в недрах Земли, установленное по данным геологоразведочных работ или в процессе разработки месторождений.

Запасы полезных ископаемых подсчитываются для месторождений, рудных полей, районов, бассейнов, регионов, стран, континентов, акваторий и Земли в целом.

Запасы полезных ископаемых измеряются в единицах объёма или массы:

• природный газ, нерудные п/и и строительные материалы - в м³,

• нефть, уголь, руды - в том числе благородные металлы, редкие элементы - в кг,

• алмазы — в каратах.

Достоверность запасов полезных ископаемых зависит от сложности геологических строений объектов подсчёта, объёмов выполненных геологоразведочных работ и их детальности. Запасы характеризуются различной рентабельностью их извлечения, переработки и использования, на которой отражаются местоположение месторождения, его размеры, концентрация полезных ископаемых и их технологические свойства, сложность горно-геологических условий разработки и другие природные и технико-экономические факторы.

Данные о запасах полезных ископаемых используются при разработке схем развития отраслей народного хозяйства, добывающих и использующих минеральное сырьё, составлении планов экономического и социального развития, планировании геологоразведочных работ, для проектирования горных предприятий. В целях единообразия в методологии оценки достоверности и промышленного значения запасов полезных ископаемых, создания единых систем терминов и определений, применяемых при их подсчёте и учёте, разрабатываются классификации запасов полезных ископаемых, которые позволяют однозначно обрабатывать и использовать имеющуюся и новую информацию о минеральных ресурсах страны, отдельных экономических районов, крупных геологических регионов. В классификациях запасов полезных ископаемых, устанавливаются единые принципы подсчёта и государственного учёта запасов всех видов полезных ископаемых. Для разработки долговременных планов развития минерально-сырьевой базы и установления возможностей удовлетворения перспективной потребности в минеральном сырье этими классификациями устанавливаются также основные принципы количественной оценки прогнозных ресурсов полезных ископаемых (для нефти и газа также перспективных ресурсов).

Запасы полезных ископаемых подсчитываются и учитываются по каждому виду полезных ископаемых и возможному направлению его использования в народном хозяйстве. По комплексным месторождениям подлежат обязательному подсчёту и учёту запасы основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых, а также содержащихся в них попутных компонентов, целесообразность промышленного использования которых определена утверждёнными Кондициями (твёрдые полезные ископаемые) или обоснована технологическими и технико-экономическими расчётами (месторождения нефти и газа). Подсчёт и учёт запасов полезных ископаемых и содержащихся в них компонентов, имеющих промышленное значение, производятся без учёта потерь и разубоживания при добыче и переработке. Запасы попутных компонентов подсчитываются и учитываются как в недрах, так и в извлекаемом полезном ископаемом.

Оценка качества полезных ископаемых производится в соответствии с требованиями действующих государственных, отраслевых стандартов, технических условий, а также с учётом технологии их добычи и переработки, обеспечивающей комплексное использование добытого минерального сырья в естественном виде или извлечение из него компонентов, имеющих промышленное значение; для твёрдых полезных ископаемых обязательным является соблюдение требований кондиций на минеральное сырьё, утверждённых по конкретным месторождениям.

П о степени изученности запасов полезных ископаемых подразделяются на разведанные запасы категорий А, В, С1 и предварительно оценённые — категория С2 (рис. 1).

Подразделение запасов полезных ископаемых на категории учитывает различия в достоверности определения, снижающейся последовательно от категории А к категории С2. Критериями установления категорий для твёрдых полезных ископаемых являются изученность форм, размеров и условий залегания тел полезных ископаемых, характера и закономерностей изменчивости их морфологии, внутреннего строения, качества и технологических свойств гидрогеологических, инженерно-геологических, геокриологических, горно-геологических и других природных условий месторождения; для нефти, природного газа и конденсата — форм и размеров залежей, эффективной нефте- или газонасыщенной толщины, типа коллектора, характера изменения коллекторских свойств и нефте- или газонасыщенности продуктивных пластов, качества и состава нефти (газа), основных особенностей залежей, определяющих условия их разработки.

Выделение и подсчёт запасов полезных ископаемых различных категорий, отвечающих по степени изученности требованиям соответствующих классификаций, производится раздельно по каждому обособленному телу полезного ископаемого (залежи, горизонту).

Запасы руд и содержащихся в них основных компонентов, нефти и растворённого в ней газа, газа и содержащегося в нём конденсата подсчитываются по одним и тем же категориям. На комплексных месторождениях твёрдых полезных ископаемых запасы попутных компонентов, имеющих промышленное значение, подсчитываются в контурах подсчёта запасов основных компонентов и оцениваются по категориям в соответствии со степенью их изученности, характером распределения, форм нахождения и технологией извлечения. Подсчёт запасов попутных компонентов, содержащихся в нефти, газе и конденсате, производится в контурах подсчёта запасов нефти и газа по тем же категориям.

Запасы категории А являются наиболее разведанными имеют точно определенные границы залегания и вполне подготовлены для добычи.

К категории В относятся предварительно разведанные запасы полезных ископаемых с примерно определенными границами залегания.

В категорию С₁ включают разведанные в общих чертах месторождения с запасами, подсчитанными с помощью экстраполяции геологических данных.

К категории С₂ — перспективные запасы, выявленные за пределами разведанных частей месторождений.

Как правило, данные о запасах полезных ископаемых категорий А и В используются при разработке текущих планов и прогнозов развития хозяйства. Остальные категории запасов (С₁ и С₂) учитываются при обосновании долгосрочных прогнозов, планировании геологоразведочных работ.

Запасы полезных ископаемых разделяют также по их пригодности для использования в народном хозяйстве на балансовые и забалансовые. К балансовым принадлежат такие запасы, которые целесообразно разрабатывать при современном уровне техники и экономики; к забалансовым — запасы, которые при имеющейся технике не могут быть эффективно использованы. Существует также категория прогнозных — геологических запасов, оцениваемых приближенно в качестве возможных.

Запасы полезных ископаемых и содержащихся в них полезных компонентов по их народно-хозяйственному значению подразделяются на две группы, подлежащие раздельному подсчёту и учёту, — балансовые запасы полезных ископаемых и забалансовые запасы. В балансовых запасах нефти, растворённого газа, конденсата и содержащихся в них полезных компонентов, имеющих промышленное значение, подсчитываются и учитываются извлекаемые запасы. Запасы полезных ископаемых, заключённые в охранных целиках (или в пределах охранных зон) крупных водоёмов и водотоков, населенных пунктов, капитальных сооружений и сельскохозяйственных объектов, заповедников, памятников природы, истории и культуры, относятся к балансовым или забалансовым на основании технико-экономических расчётов, в которых учитываются затраты на перенос сооружений или специальные способы отработки запасов.

В основу зарубежных классификаций запасов полезных ископаемых также положены два основных принципа подразделения запасов (ресурсов): вероятность их существования, степень изученности; экономическая целесообразность (рентабельность) разработки залежи и использования полезных ископаемых в природном состоянии или для последующего извлечения ценных компонентов. Классификации запасов полезных ископаемых, используемые в странах СНГ, близки к классификациям, действующим в PФ.

МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ — совокупность полезных ископаемых, выявленных в недрах отдельных регионов, стран, континентов, дна океанов или Земли в целом, доступных и пригодных для промышленного использования и, как правило, количественно оценённых геологическими исследованиями и геологической разведкой.

Минеральные ресурсы являются невозобновляемыми природными ресурсами. Подготовленную к освоению часть минеральных ресурсов называют минерально-сырьевой базой.

Понятие минеральные ресурсы имеет несколько аспектов. В горно-геологическом аспекте минеральные ресурсы являются совокупностью выявленных в недрах скоплений (месторождений) различных полезных ископаемых, в которых химические элементы и образуемые ими минералы находятся в резко повышенной концентрации по сравнению с кларковыми содержаниями в земной коре, обеспечивающей возможность их промышленного использования. В экономическом аспекте минеральные ресурсы служат сырьевой основой для развития важнейших отраслей промышленного производства (энергетика, топливная промышленность, чёрная и цветная металлургия, химическая промышленность, строительство), а также возможным объектом международного сотрудничества.

По областям использования минеральные ресурсы подразделяются на:

• топливно-энергетические (нефть, природный газ, угли, горючие сланцы, торф, урановые руды);

• руды чёрных металлов (железные, марганцевые, хромовые и др.);

• руды цветных и легирующих металлов (алюминия, меди, свинца, цинка, никеля, кобальта, вольфрама, молибдена, олова, сурьмы, ртути и др.);

• руды редких и благородных металлов;

• горно-химические (фосфориты, апатиты, каменная, калийная и магнезиальная соли, сера и её соединения, борные руды, бром и йодсодержащие растворы, барит, флюорит и др.);

• драгоценные и поделочные камни;

• нерудное индустриальное сырьё (слюда, графит, асбест, тальк, кварц и др.);

• нерудные строительные материалы (цементное и стекольное сырьё, мраморы, шиферные сланцы, глины, туфы, базальт, гранит);

• гидроминеральные (подземные пресные и минерализованные воды, в т.ч. бальнеологические, термальные и др.).

Приведённая классификация является условной, т.к. области промышленного применения некоторых полезных ископаемых могут быть многообразными, например нефть и газ являются также сырьём для химической промышленности, известняк и другие карбонатные породы — сырьём для металлургического производства, химической промышленности и промышленности строительных материалов.

Понятие минеральные ресурсы изменяется во времени и зависит от уровня развития общества, от потребностей производства, а также от уровня техники и возможностей экономики. Природные минеральные вещества становятся минеральными ресурсами только после того, когда в них появляется потребность и появляются способы их практического использования. Чем выше техническая вооружённость, тем шире ассортимент полезных ископаемых и большее число новых видов минерального сырья вовлекается в промышленное производство. Например, каменный уголь стал полезным ископаемым, имеющим промышленное значение, только с конца 17 века, нефть — с середины 19 в.; руды алюминия, магния, хрома и редких элементов, калийные соли и другие — с конца 19 — начала 20 вв.; урановые руды — с середины 20 века.

Пространственное распределение минеральных ресурсов в недрах Земли в целом, а также отдельных континентов и стран характеризуется неравномерностью (см. карту). Свыше 80% разведанных запасов угля промышленно развитых и развивающихся стран сосредоточено в недрах пяти стран — США, ФРГ, Великобритании, Австралии и ЮАР, 87% марганцевых руд — в ЮАР и Австралии, 86% калийных солей — в Канаде. Значительная часть минеральных ресурсов многих важнейших видов полезных ископаемых сосредоточена в недрах развивающихся стран (рис. 1).

Как правило, минеральные ресурсы количественно оцениваются запасами полезных ископаемых и прогнозными ресурсами. В минерально-сырьевом балансе мира, а также в балансе отдельных стран свыше 70-80% запасов каждого вида полезных ископаемых приходится на сравнительно небольшое число крупных месторождений и месторождений-гигантов, остальные сосредоточены в средних и многочисленных мелких месторождениях. По промышленному значению и размерам запасов полезных ископаемых условно различают месторождения:

• уникальные, имеющие большое значение в мировых запасах планеты в целом;

• крупные — в запасах больших по территории и обеспеченных минеральными ресурсами стран;

• средние — в запасах средних и небольших стран или отдельных регионов крупных стран;

• небольшие и мелкие — в запасах небольших стран или отдельных районов и предприятий.

Данные о запасах отдельных видов полезных ископаемых по континентам приведены в табл., а их распределение по странам — в статьях об отдельных видах полезных ископаемых и государствах.

Несмотря на истощение давно эксплуатируемых отдельных месторождений и сокращение разведанных запасов полезных ископаемых в некоторых странах, уровни добычи, достигнутые в мире в начале 80-х гг., обеспечиваются на длительные сроки (рис. 2). Однако значительная часть выявленных полезных ископаемых сосредоточена в месторождениях с относительно бедными рудами или залегающими на больших глубинах и в сложных горно-геологических условиях.

Промышленное освоение минеральных ресурсов включает их оценку (научно-исследовательские, поисковые и геологоразведочные работы) и собственно освоение (добыча, обогащение и переработка), масштабы и интенсивность которого определяются особенностями промышленного и социально-экономического развития общества, ролью минерально-сырьевого сектора хозяйства в экономике страны. Невозобновляемость минеральных ресурсов обусловливает необходимость их рационального использования, сокращения потерь при добыче, переработке и транспортировке, а также утилизации вторичного сырья и соблюдения эколого-экономического подхода при эксплуатации минеральных ресурсов.

МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЁ — товарная продукция горного производства. К минеральному сырью относятся полезные ископаемые, извлечённые из недр в процессе освоения минеральных ресурсов и подвергнутые обработке, необходимой для их хозяйственного использования.

Для получения товарного продукта некоторые виды добываемых полезных ископаемых (например, нефть, газ, бокситы, нерудные строительные материалы, минеральные воды, марганцевые и хромовые руды) требуют незначительной обработки (обессоливание, обезвоживание, очистка, сушка, фильтрование, дробление и пр.).

Для других видов полезных ископаемых из-за невысокой концентрации полезных компонентов, физических и других особенностей для получения технологически ценных товарных продуктов, удовлетворяющих требованиям промышленности к сырью, необходима глубокая переработка (см. Обогащение ПИ). В некоторых случаях товарным продуктом являются металл (например, золото, платина), минерал (асбест, драгоценные камни).

Подготовка к производству (добыче) минерального сырья включает создание минерально-сырьевой базы горной промышленности путём проведения геологоразведочных работ с целью определения промышленных запасов полезных ископаемых на известных природных объектах и учёта в качестве источника минерального сырья техногенных месторождений (отвалов, хвостов обогащения и т.п.), а также создание в этих районах горных предприятий по добыче и переработке.

Как правило, затраты на поисково-разведочные работы от стоимости получаемого металла составляют 1,5-5% (чёрные и цветные металлы), реже 20-30% (некоторые цветные и редкие металлы); затраты на добычу и обогащение минерального сырья в общей стоимости продукта — от 6-10% (для железа или алюминия) до 70-80% (для некоторых цветных и легирующих металлов).

Производство минерального сырья всё время увеличивается, особенно больших масштабов оно достигло в 20 веке. На период 1901-80 гг приходится 99% всей добытой нефти, 90% угля, 90-95% руд олова, свинца, цинка, серебра, ртути, сурьмы, алмазов, 87% железной руды, 85% руд меди и 70% золота. В это же время значительно возросло число видов минерального сырья, началось промышленное производство бокситов, титановых, молибденовых, ванадиевых, кобальтовых, танталовых, ниобиевых и других руд.

Конец 19 — начало 20 вв. и середина 50-х — середина 70-х гг. выделяются как периоды высоких темпов увеличения добычи многих видов полезных ископаемых. Например, в 1950-75 гг. производство ниобиевых концентратов возросло более чем в 20 раз, бокситов — в 11, концентратов никеля и титана — в 5-5,5, марганцевых руд, нефти и природного газа — в 4-4,5, железных руд — в 2,5 раза. Рост производства многих видов минерального сырья в основном обеспечивался за счёт разработки крупных и крупнейших месторождений. Например, ежегодная добыча нефти на месторождении Гавар (Саудовская Аравия) составляет 200-300 млн. т (больше, чем добывают Ливия и Нигерия вместе взятые), производство золота в районе Витватерсранд (ЮАР) — 600-800 т (65% добычи всех капиталистических и развивающихся стран).

Увеличение темпов добычи вызывает необходимость вовлечения в разработку месторождений с более бедными рудами и новых геолого-промышленных типов. Так, в конце 19 века большая часть добываемых медных руд содержала 5-8% металла, в 1925 — 0,7-3% и в конце 70-х гг. — 0,4-1,5%. В 50-60-х гг. началась интенсивная разработка ранее не использовавшихся крупных месторождений медно-порфирового типа, с 1950 — железорудных месторождений в кварцитах, содержание металла в которых 30-40% (в добываемых ранее рудах 50-60%).

Увеличение объёмов добычи минерального сырья привело к отработке близповерхностных месторождений и увеличению глубины разработки, которая для руд чёрных и цветных металлов возросла в среднем с нескольких десятков и сотен метров до 1000 м (на отдельных предприятиях до 2-3,9 км), нефти — с 1-2 до 5-6 км. Вовлекаются в разработку месторождения, расположенные в труднодоступных районах, например в арктических широтах, на морском шельфе. Усложнение горно-геологических условий, рост энерго- и капиталоёмкости процесса производства минерального сырья приводит к объективному увеличению затрат на разведку, добычу и первичную переработку полезных ископаемых. Однако тенденция к росту удельных затрат в значительной степени компенсируется увеличением объёмов производства и относительным удорожанием других товаров. Так, удельные затраты на извлечение меди из руд с содержанием 0,5% в 70-х гг., выраженные в ценах других товаров и услуг, не выше аналогично подсчитанных затрат 1850-х гг., когда содержание меди в рудах составляло 5-8%.

Объективным процессом является возрастание затрат на охрану окружающей среды (в развитых 8-20% всех инвестиций в горную промышленность).

География производства минерального сырья определяется неравномерностью распределения запасов полезных ископаемых в недрах, различиями в уровне развития производительных сил в различных странах, потребностями мировой экономики в минеральном сырье и другими факторами. Распад колониальной системы, увеличение темпов мирового промышленного производства привели к существенному расширению добычи минерального сырья в 50-70-х гг. в развивающихся странах и значительному росту их роли в мировом минерально-сырьевом хозяйстве (табл. 1, карта 1).

Прочные позиции они заняли по добыче нефти (страны Ближнего и Среднего Востока, Мексика, Венесуэла, Нигерия, Ливия и др.), бокситов (Гвинея, Гайана и др.), алмазов (Заир, Ботсвана и др.), производству медных (Чили, Замбия, Заир, Перу и др.), кобальтовых (Заир, Замбия и др.), оловянных (страны юго-восточной Азии, Бразилия и др.) и ниобиевых концентратов (Бразилия и др.). Значительна их роль также в добыче железных и марганцевых руд, фосфоритов, флюорита и некоторых других видов полезных ископаемых. Развитые страны продолжают играть важную роль в производстве многих видов минерального сырья и являются крупнейшими производителями природного газа (США, Западная Европа), каменного (США, Австралия, ЮАР и др.) и бурого (ФРГ и др.) угля, хромитов и платины (ЮАР), золота (ЮАР, США и др.), концентратов полиметаллов (Канада, США, Австралия и др.) и ванадия (ЮАР), калийных солей (Канада, ФРГ и др.). СНГ занимает передовые позиции в мире по добыче нефти, природного газа, угля, железных, марганцевых, хромовых и других руд, многих видов нерудного сырья. Среди других стран значительный уровень производства минерального сырья достигнут в Германии (бурый уголь, калийные соли), Bенгрии (бокситы), Польше (каменный уголь, медные концентраты, сера), KHP (нефть, каменный уголь, концентраты олова, вольфрама и сурьмы), Албании (хромиты), Республика бывш. Югославии (концентраты полиметаллов, бокситы).

Потребление минерального сырья увеличивается с повышением уровня развития производительных сил и в значительной степени определяется научно-техническим прогрессом (табл. 2). Крупнейшие потребители среди стран — СНГ и США. Так, в США в 1980 потреблялось (% от мирового производства): железных руд 19, хромитов 15, бокситов 14, никеля 37, молибдена 31. Наиболее быстрыми темпами растёт потребление минерального сырья в Японии.

Роль развивающихся стран в потреблении минерального сырья невелика. Однако в 50-80-х гг. темпы прироста потребления первичных источников энергии в развивающихся странах были в 1,5 раза, меди и свинца в 2 раза, цинка и алюминия в 5 раз выше, чем в развитых странах капитализма. Потребление минерального сырья в мировом капиталистическом хозяйстве характеризуются неустойчивостью и цикличностью (табл. 3). Географическая удалённость районов производства от центров потребления минерального сырья определяет широкое использование для транспортировки минерального сырья крупнотоннажных судов, трубопроводного и железнодорожного транспорта.

 

ПОЛЕЗНЫЙ КОМПОНЕНТ — составная часть полезного ископаемого, извлечение которой с целью промышленного использования технологически возможно и экономически целесообразно.

Различают основные и сопутствующие (попутные) полезные компоненты. Основная полезные компоненты содержится в полезных ископаемых в промышленных концентрациях, определяя их основную ценность, назначение и название. При наличии двух или нескольких основных полезных компонентов полезное ископаемое характеризуется как комплексное (например, медно-молибденовые, медно-свинцово-цинковые руды). Попутные полезные компоненты (полезные горные породы, полезные минералы и рассеянные элементы) — составные части полезных ископаемых, извлечение которых экономически целесообразно лишь совместно с основным полезным компонентом.

Полезные горные породы (минеральные агрегаты) распространены или обособлены в контурах развития основного полезного компонента (например, вмещающие породы рудных залежей, используемые как строительные материалы).

Полезные минералы входят в состав полезных ископаемых в низких концентрациях и могут извлекаться в селективные концентраты или накапливаться в продуктах обогащения основных полезных компонентов.

Рассеянные элементы входят в состав основных или сопутствующих полезных компонентов в виде изоморфных, тонкодисперсных и других примесей (обычно в малых концентрациях) и поддаются извлечению лишь при металлургическом, химическом и других переделах концентратов.

Полное комплексное извлечение и использование всех полезных компонентов является обязательным условием эффективного использования недр. Понятие о полезных компонентах не является постоянным, оно изменяется в связи с изменением потребностей промышленности и развитием техники и технологии добычи, обогащения и переработки минерального сырья.

Т.О. недра являются главным вместилищем минерально-сырьевых ресурсов — совокупности полезных ископаемых, содержащихся в недрах земли, являющихся основой для развития отраслей народного хозяйства. В составе минерально-сырьевых ресурсов выделяют: цветные и редкие металлы, благородные металлы, энергетическое сырье, нерудные полезные ископаемые, сырье для строительной индустрии, лечебные источники и грязи.

Вместе с тем, весь накопленный обществом опыт дает основания рассматривать недра и с другой, более предметной и актуальной позиции, а именно, в отношении возможности жизнеобеспечения. Тогда они предстают в качестве многофункционального ресурса, находящегося в процессе постоянного техногенного преобразования. Различное функциональное назначение недр объясняется многообразием их свойств, которые могут быть использованы обществом при наличии непременных условий: общественной потребности в них, а также имеющихся на данное время технических, экономических и экологических возможностей. Полезные свойства недр, используемые обществом, являются георесурсами, подразумевая под ресурсами все условия, возможности или источники удовлетворения потребностей человека.

Говоря о ресурсах, необходимо иметь в виду, что человечество не располагает иным первичным источником удовлетворения своих базовых жизненных потребностей, кроме природной среды. В обозримой перспективе вряд ли можно рассчитывать на появление столь же многообразных источников обеспечения жизнедеятельности человеческого сообщества, способных в массовом порядке заменить биосферные источники. Поэтому у человечества пока; нет иного решения проблемы обеспечения себя природными ресурсами, кроме как углублять и расширять свои знания о полезных свойствах окружающей среды, а в части георесурсов - знания о полезных свойствах недр.

Широко известна классификация, предложенная акад. М.И. Агошковым, в которой ресурсы недр рассматриваются с точки зрения на них, как на предметы труда (см. выше). Однако по мере изучения и освоения недр их свойства могут стать объектами эксплуатации не только как предметы труда. Так, есть все основания отнести к георесурсам массивы горных пород, используемые в качестве литосферного базиса территории для обустройства на земной поверхности. Такие массивы обнаруживают все большее значение именно в этом качестве в мегаполисах, отличающихся высокой плотностью застройки, а также в районах, где эксплуатация месторождений производится длительный период времени. К этому следует добавить, что в последнее десятилетие в различных отраслях знаний в системе наук о Земле получены новые результаты, раскрывающие многообразное значение верхней части литосферы в поддержании устойчивости биосферы и сохранении тем самым экологических условий жизнедеятельности общества.

В результате, представление о недрах Земли с позиций их освоения развивается от их понимания лишь как «вместилища» отдельных месторождений полезных ископаемых к осознанию недр, содержащих в себе различного рода полезные, жизнеобеспечивающие свойства. На этой базе становится возможным оценивать недра еще по их экологическим характеристикам, в которых выражается способность недр выполнять свою экологическую функцию, состоящую в том, чтобы поддерживать своим строением, веществом и физическими полями устойчивость биосферных процессов. Недра предстают, таким образом, в качестве компонента окружающей человека среды, находящейся в природном, а при их освоении - техногенном взаимодействии с другими компонентами этой среды. В указанном контексте жизнеобеспечивающие свойства недр выступают как различного вида георесурсы. К ним следует отнести также исходящий от недр поток биогенных веществ и энергии, которые составляет физическую основу экологического потенциала недр.