- •Глава пятая
- •Ресурсы земной коры
- •Вулканизм и хозяйство
- •Землетрясения и хозяйство
- •Климат и хозяйство
- •Зоны и области климата и хозяйство
- •Климат города
- •Глава седьмая море и хозяйство
- •Море — источник солей
- •Море — источник энергии
- •Морское судоходство
- •Значение морских проливов
- •Морские каналы
- •Современный морской флот
- •Глава восьмая воды суши и хозяйство
- •Хозяйственное значение рек
- •Водоснабжение и сброс сточных вод
- •Речной транспорт
- •Реки — источник энергии
- •Ирригационное значение рек
- •Влияние человека на режим реки
- •Озера и хозяйство
- •Подземные воды и хозяйство
- •Лед и хозяйство
- •Глава девятая
- •Биосфера
- •Почвенный покров и хозяйство
- •Эрозия почв и борьба с ней
- •Леса земного шара и хозяйство
- •Использование пастбищ разных природных зон
- •Борьба с вредителями хозяйства
- •Литература для студентов
Глава пятая
ЗЕМНАЯ КОРА И ХОЗЯЙСТВО
У нас под ногами твердая земля — сформировавшаяся в течение длительного геологического времени земная кора, сложенная различными магматическими, осадочными и метаморфическими породами, обладающая сложным рельефом. Земная кора — основная сокровищница человечества. Именно в ней сосредоточены
главные ископаемые ресурсы, без добычи которых невозможно современное производство. На поверхности суши, на материнских породах сформировались почвы. На суше живет человечество, здесь люди распахивают и засевают свои поля, строят жилища, создают промышленность, прокладывают дороги. Именно поверхность суши является областью, где человек может одновременно использовать в производстве и энергию солнечного тепла, идущую от Солнца к Земле, и «концентрированную» энергию Солнца, сохранившуюся в недрах земной коры в течение многих сотен миллионов лет в виде угля, нефти и других видов ископаемого топлива. Поверхность суши — это область, где человек может одновременно использовать в производстве предметы современной жизнедеятельности организмов и результаты древней жизнедеятельности организмов — значительную часть осадочных и метаморфических пород, в том числе известняки, железные руды, по-видимому, бокситы и многие другие полезные ископаемые.
Возможность для человека поставить себе на службу не толь-
ко солнечную энергию, ресурсы растительного и животного мира, энергию рек, плодородие почв, но и природные энергию и сырье, таящиеся в недрах земной коры, имеет огромное значение в развитии производительных сил. С течением времени значение богатств земной коры все более увеличивается.
Ресурсы земной коры
Мощность земной коры очень велика. Лучше всего нам известна верхняя ее толща, которая успешно исследуется геофизическими методами разведки. Для подсчетов содержания в этой толще различных ресурсов ее мощность условно принимается в 16 км.
178
Основные элементы земной коры — кислород (47,2% по весу) и кремний (27,6%), т. е. только эти два элемента составляют 74,8% (т. е. почти три четверти!) веса литосферы (до глубины в 16 км). Почти четверть веса (24,84%) составляют: алюминий {8,80%), железо (5,10%), кальций (3,60%), натрий (2,64%), калий (2,60%) и магний (2,10%). Таким образом, лишь только 73 процента приходится на остальные химические элементы, играющие очень большую роль в современной промышленности, — углерод, фосфор, серу, марганец, хром, никель, медь, цинк, свинец и многие другие1.
В современной промышленности выделяют следующие 25 важнейших видов ископаемого сырья: нефть, природный газ, уголь, уран, торий, железо, марганец, хром, вольфрам, никель, молибден, ванадий, кобальт, медь, свинец, цинк, олово, сурьму, кадмий, ртуть, бокситы (алюминий), магний, титан, серу, алмазы. К этим видам сырья для промышленности надо добавить основные химические элементы, необходимые для сельского хозяйства,— азот, фосфор, калий, а также основные элементы, применяемые в строительстве, — кремний, кальций. Всего 30 важнейших видов сырья современного хозяйства2.
Если мы расположим первые 30 химических элементов, наиболее распространенных в литосфере (по порядку их весовых процентов) и служащих сырьем в хозяйстве, то получится следующая последовательность, частично уже нам знакомая: силиций, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний, титан, углерод, хлор, фосфор, сера, марганец, фтор, барий, азот, стронций, хром, цирконий, ванадий, никель, цинк, бор, медь, рубидий, литий, иттрий, бериллий, церий, кобальт.
Таким образом, сравнивая эти два ряда главных элементов — экономический и природный, — мы не увидим во втором ряду (природном) следующих важных видов сырья: урана и тория, вольфрама, молибдена, сурьмы, кадмия, ртути, свинца, олова, т. е. девяти элементов.
Можно сказать, что в основном хозяйство опирается на те элементы из ископаемых богатств, которые содержатся в литосфере в наибольшем количестве по сравнению с остальными: железо, алюминий, магний, кремний. Надо, однако, заметить, что соотношения между первыми и последними из перечисленных 30-ти элементов по содержанию их в земной коре достигают очень большой величины: первых в десятки тысяч и в тысячи раз больше, чем последних.
Алюминиевая и магниевая промышленность стала особенно сильно развиваться в последнюю четверть века. Сплавы железа, где это возможно, стали заменять дефицитные цветные металлы. Сильно развилась за последние десятилетия и. керамическая
1 См. В. И. Вернадский. Избр. соч., т. 1. М., Изд-во АН СССР, 1954, стр. 362.
2 Из этого перечня исключены кислород и водород. •
179
промышленность, которая основывается на использовании глин и песка. Керамические изделия (трубы, черепица и т. д.) заменяют более дефицитные металлы. Одновременно приобрели промышленное значение десятки относительно редких химических элементов, большая часть которых служит добавкой к самым распространенным в природе металлам (железу, алюминию и др.) и придает их сплавам новые ценные качества. Современная промышленность вступила в период создания сверхпрочных металлов (стали, чугуна, сплавов алюминия, магния, титана) и бетонов. Тонна этих новых материалов заменяет многие тонны металлов, производимых в начале нашего века.
Недра земной коры могут обеспечить на длительный срок население земного шара разнообразными ресурсами.
Люди еще относительно мало знают недра земной коры и по существу только начинают познавать их богатства.
Для того чтобы иметь возможность рационально использовать полезные ископаемые, необходимо определить их запасы. Различают запасы геохимические и геологические. Геохимические запасы — количество того или иного химического элемента в земной коре в целом и в пределах какой-либо большой ее области. Промышленность прежде всего интересуют геологические запасы, т. е. те, которые имеют непосредственное значение, могут быть добыты, вынуты на поверхность. В свою очередь, геологические запасы делятся на три категории: А — промышленные запасы; В — разведан-ные запасы; С — вероятные запасы.
Некоторые ученые капиталистических стран пишут об угрозе истощения земных недр. Но разведанные геологические запасы основных видов ископаемого сырья и топлива увеличиваются, как правило, значительно большими темпами, чем их добыча. За исключением хрома, вольфрама, кобальта, бокситов и серы с пири-тами, отношение добычи к геологическим запасам не увеличивается, а уменьшается. Человечество все более обеспечивается основными видами ископаемого сырья и нет признаков современного истощения земных недр.
Геологические запасы полезных ископаемых могли бы быть еще сильнее увеличены, если бы в капиталистических странах основные ресурсы земных недр не были захвачены небольшим числом крупных капиталистических монополий, заинтересованных в высоких ценах на ископаемое сырье и топливо. В связи с этим крупнейшие компании монополистов стремятся всячески тормозить новые геологические разведки и часто скрывают истинные разведанные запасы важнейших ресурсов земных недр.
Падение колониального режима и ослабление власти крупных монополий после второй мировой войны во многих странах Азии, Африки и Латинской Америки привело к усиленной геологической разведке и к открытию новых гигантских богатств: нефти, газа, железной, медной, марганцевой руд, редких металлов и т. д. Если сравнить карты полезных ископаемых предвоенных и последних
180
лет, то можно увидеть сильные изменения в сторону большей равномерности размещения крупнейших месторождений полезных ископаемых за счет исследования тех континентов и стран, ресурсы которых раньше не использовались основными капиталистическими странами.
Закономерности географического размещения минерального сырья
Полезные ископаемые размещены по поверхности суши относительно неравномерно.
Пространственное размещение полезных ископаемых обусловлено природными законами. Земная кора по своему составу неоднородна. В ней наблюдается закономерное изменение химического состава с глубиной. Схематически толщу земной коры (литосферу) можно разделить на три вертикальные зоны:
Поверхностная зона — гранитная, кислая, со следующими типическими элементами: водород, гелий, литий, бериллий, бор, кислород, фтор, натрий, алюминий, (фосфор), силиций, (хлор), калий, (титан), (марганец), рубидий, иттрий, цирконий, ниобий, молибден, олово, цезий, редкоземельные, тантал, вольфрам, (золо- то), радий, радон, торий, уран (в скобках — элементы менее типи ческие).
Средняя зона — базальтовая, основная, с рядом типических элементов: углерод, кислород, натрий, магний, алюминий, силиций, фосфор, сера, хлор, кальций, марганец, бром, иод, барий, строн ций.
Глубинная зона — перидотитовая, ультраосновная, с типиче скими элементами: титан, ванадий, хром, железо, кобальт, никель, рутений-палладий, осмий-платина.
Кроме того, выделяется типическая жильная группа химических элементов с преобладанием металлов. В жилах обычно концентрируются сера, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, мышьяк, селен, молибден, серебро, кадмий, индий, олово, сурьма, теллурий, золото, ртуть, свинец, висмут3.
По мере углубления в толщу земной коры уменьшается содержание кислорода, силиция, алюминия, натрия, калия, фосфора, бария, стронция, увеличивается доля магния, кальция, железа, титана4.
В очень глубоких шахтах нередко наблюдается изменение соотношения элементов по мере дальнейшего углубления. Например, в шахтах Рудных гор сверху вниз увеличивается содержание олова, в ряде районов вольфрам сменяется оловом, свинец — цинком и т. д.5.
3 См. А. Е. Ферсман. Избр. труды, т. 2. М„ Изд-во АН СССР, 1953, стр. 264.
4 См. там ж с, стр. 267-^268.
5 См. т ;1 м ж е, стр. 219.
181
Процессы горообразования нарушают идеальное расположение типических групп химических элементов (геохимических ассоциаций). В результате горообразования глубинные породы поднимаются к поверхности Земли. Чем больше амплитуда вертикальных смещений в литосфере, частично находящая отражение в амплитуде высот гор, тем больше различий в сочетании химических элементов. Там, где горы были сильно разрушены экзогенными силами природы, человеку открываются разнообразные богатства земных недр: все сокровища по таблице Менделеева.
Время образования различных полезных ископаемых не одинаково. Основные геологические эпохи сильно отличаются друг от друга по концентрации различных элементов. Существуют и большие различия концентрации полезных ископаемых в ту или иную эпоху по континентам.
Для докембрийской эпохи характерны железистые кварциты и богатые железные руды (68% достоверных запасов железных руд всех капиталистических стран), руды марганца (63%), хромитов (94%), меди (60%), никеля (72%), кобальта (93%), урана (66%), слюды (почти 100%), золота и платины.
Нижнепалеозойская эпоха сравнительно бедна крупными месторождениями полезных ископаемых. Эпоха дала горючие сланцы, некоторые месторождения нефти, фосфориты.
Зато в верхнепалеозойскую эпоху сформировались крупнейшие ресурсы каменных углей (50% мировых запасов), нефти, калийных и магниевых солей, полиметаллических руд (свинца и цинка), меди и крупные месторождения вольфрама, ртути, асбеста, фосфоритов.
В мезозойскую эпоху продолжается образование крупнейших месторождений нефти и угля, вольфрама и формируются новые — олова, молибдена, сурьмы, алмазов.
Наконец, кайнозойская эпоха дала миру основные запасы бокситов, серы, бора, полиметаллических руд, серебра. В эту эпоху продолжается накопление нефти, меди, никеля и кобальта, молибдена, сурьмы, олова, полиметаллических руд, алмазов, фосфоритов, калийных солей и других полезных ископаемых.
В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман и другие ученые выделили следующие типы областей залегания закономерно сочетающихся друг с другом полезных ископаемых: 1) геохимические пояса. 2) геохимические поля и 3) геохимические центры (узлы) сырья и топлива.
Применяются и несколько другие термины: металлогенические пояса; щиты и платформы; металлогенические провинции, что примерно соответствует перечисленным выше территориальным единицам
Металлогенические пояса вытягиваются на сотни и тысячи ки-лометров. Они окаймляют кристаллические щиты, которые оставались более или менее неизменными с древнейших геологических
эпох. С металлогеннческпми поясами связаны многие важные комплексы месторождений полезных ископаемых.
Величайший рудный пояс земного шара опоясывает Тихий океан. Протяжение Тихоокеанского пояса превышает 30 тыс. км. Этот пояс состоит из двух зон — внутренней (обращенной к океану) и внешней. Внутренняя зона полнее выражена на американском материке и слабее на азиатском, где она захватывает цепь островов (Японские, Тайвань, Филиппины). Во внутренней зоне концентрируются месторождения меди и золота, во внешней зоне — олова, полиметаллов (свинца, цинка и других металлов), сурьмы и висмута.
Средиземноморский рудный пояс включает горные цепи, окружающие Средиземное море, и идет далее через Закавказье, Иран, Северную Индию к Малакке, где соединяется с Тихоокеанским поясом. Протяжение Средиземноморского пояса — около 16 тыс. км.
Одним из крупнейших мировых металлогенических поясов является также Уральский пояс.
Для ряда горных систем характерно закономерное размещение полезных ископаемых в виде полос, параллельных оси горной системы. Таким образом, во многих случаях на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга расположены весьма различные сочетания руд. По оси поясов располагаются преимущественно наиболее глубинные образования (Сг, N1, Р1, V, Та, Nb), а по сторонам от этой оси: Sn , Аs. Аn,W;, еще дальше — Си, Zп, РЬ, еще далее —Ag Со, наконец—SЬ, Нg и другие элементы6. Примерно такое географическое размещение химических элементов наблюдается на Урале, полезные ископаемые которого группируются в пяти главных полосах: 1) западной, с преобладанием осадочных пород: медистых песчаников, нефти, поваренной и калийно-магние-вых солей, каменного угля; 2) центральной (осевой), с тяжелыми глубинными породами: платиной, молибденом, хромом, никелем; 3) метаморфической (залежи медных колчеданов); 4) восточной гранитной (железная руда, магнезиты и редкие металлы) и 5) восточной осадочной, с бурыми углями, бокситами.
Геохимические поля — это расположенные между поясами складчатых горных систем огромные пространства кристаллических щитов и платформ, перекрытых осадочными породами. Эти осадочные породы обязаны своим происхождением деятельности моря, рек, ветра, органической жизни, т. е. факторам, связанным с воздействием солнечной энергии.
С древними кристаллическими горными породами обширных пространств щитов и платформ связаны месторождения многих полезных ископаемых: железных руд, золота, никеля, урана, редких металлов и некоторых других. Обычно равнинный рельеф древних щитов и платформ, густая заселенность и хорошая обеспеченность многих из них железными дорогами привели к тому, что
месторождения щитов и платформ земного шара (без СССР) дают приблизительно около 2/з добычи железных руд, 3/4 добычи золота и платины, 9/10 добычи урана, никеля и кобальта, почти весь добываемый торий, бериллий, ниобий, цирконий, тантал, много марганца, хрома7.
В размещении полезных ископаемых осадочных пород про-, являются законы древней и современной климатической зональности. Чаще всего на географии осадочных пород сказывается зональность минувших эпох. Но и современные зональные природные процессы существенно сказываются на образовании и географичеcком распространении различных солей, торфа и других полезных ископаемых.
Закономерности размещения рудных и нерудных полезных ископаемых обусловлены тектоникой страны. Поэтому для эконо-мико-географа очень важно знание тектонической карты и умение читать ее и экономически оценивать особенности геологического развития разных тектонических районов страны.
Так, с областями глубокого погружения древних складчатых кристаллических участков земной коры связаны в большинстве случаев крупнейшие месторождения нефти и природного газа. Краевые прогибы платформы, межгорные впадины, котловины и соединяющие их своды, возникшие при смятии мощных осадочных пород жесткими глыбами, привлекают внимание поисковиков, так как с ними часто связаны месторождения нефти, природного газа, солей.
Так называемые каустобиолиты (горючие полезные ископаемые) имеют свои закономерности географического размещения, не совпадающие с закономерностями размещения металлов.
В последние годы достигнуты значительные успехи в установлении закономерностей географического размещения нефтеносных областей земного шара. В сводке О. А. Радченко8 выделены четыре огромных нефтеносных пояса: 1. Палеозойский (нефть в нем почти исключительно приурочена к палеозойским отложениям); 2. Широтный мезокайнозойский; 3. Западный Тихоокеанский кайнозойский и 4. Восточный Тихоокеанский мезокайнозойский.
По данным 1960 г., в пределах Палеозойского пояса добывалось 29% мировой добычи нефти, в Широтном — 42,9, в Восточном Тихоокеанском — 24,5, в Западном Тихоокеанском — 2,8 и за пределами поясов — 0,8% 9-
Главные зоны угленакопления приурочены, как правило, к краевым и внутренним прогибам и к внутренним синеклизам древних и устойчивых платформ. Например, в СССР крупнейшие
7 См. П. М. Татаринов. Условия образования месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых. М., Госгеолтехиздат, 1955, стр. 268—269.
8 См. О. А. Радченко. Геохимические закономерности размещения неф теносных областей мира. Л., «Недра», 1965.
9 См. там же, стр. 280.
184
угольные бассейны приурочены к Донецкому прогибу Русской платформы, к Кузнецкому прогибу и т. д.
Закономерности размещения углей еще полностью не установлены, но все же некоторые из имеющихся интересны. Так, по данным Г. Ф. Крашенинникова, в СССР 48% запасов углей приурочено к краевым и внутренним прогибам, 43%—к древним устойчивым платформам; в США большая часть запасов углей находится на устойчивых платформах, а в Западной Европе почти все угли приурочены к краевым и внутренним прогибам. Крупнейшие угольные бассейны расположены в глубине континентов; великие же рядные поясы (Тихоокеанский, Средиземноморский и Уральский) относительно бедны углем.
Крупнейшие месторождения полезных ископаемых
Среди многих тысяч эксплуатируемых месторождений решающее значение имеют сравнительно немногие, особенно крупные и богатые. Открытие таких месторождений очень существенно для развития производительных сил и они сильно влияют на размещение промышленности и могут заметно изменить экономический профиль отдельных районов и даже стран.
Каменноугольные бассейны: Канско-Ачинский, Кузнецкий, Печорский, Донецкий (СССР), Аппалачский (США);
Железорудные бассейны: Курской магнитной аномалии, Криворожский (СССР), Минас-Жераис (Бразилия), Верхнего озера (США), Лабрадорский (Канада), Северо-Шведский (Швеция); Нефтеносные районы: Западно-Сибирский, Волго-Ураль-ский, Мангышлакский (СССР), Маракаидский (Венесуэла), Ближневосточный (Ирак, Иран, Кувейт, Саудовская Аравия), Сахарский (Алжир);
Марганцевые месторождения: Никопольское, Чиатурское (СССР), Франсвильское (Габон); Нагпур-Балагатское (Индия).
Хромитовые месторождения: Южно-Уральское (СССР), Великой дайки (Южная Родезия), Гулеманское (Турция), Транс-ваальское (ЮАР);
Никелевые месторождения: Норильское, Мончегорско-Пе-ченгское (СССР), Садбери (Канада), Майари-Бараконское (Куба); Медные месторождения: Катангско-Замбийское10 (Конго со столицей в Киншасе и Замбия), с запасами меди около 100 млн. т, Удоканское, Центрально-Казахстанские, Южно-УральскиеДСССР), Чукикамата (Чили);
Месторождения полиметаллических руд (свинец, цинк, серебро): Рудный Алтай в СССР, Пайн-Пойнт (12,3 млн. т цинка и свинца) и Сулливан (более 6 млн. т) в Канаде, Брокен-Хилл (более- 6 млн. т) в Австралии. Крупнейший, в мире источник серебра (с добычей около 500 т в год)—Кер д'Ален — в США (штат Айдахо).
10 Катангско-Замбийский медный пояс очень богат и кобальтом.
185
.
Месторождения бокситов (для производства алюминия): Гвинейское (Гвинейская республика), с запасами в 1500 млн. т, Вильямсфильд (Ямайка), с запасами в 600 млн. т, ряд месторождений Австралии, с гигантскими, еще достаточно неразведанными залежами, общий размер которых оценивается в 4000 млн. т.
Месторождения олова: Малаккская оловоносная провинция {Бирма, Таиланд, Малайзия, Индонезия), с гигантскими запасами «• олова в 3,8 млн. т, и Колумбия.
Месторождения золота: Витватерсранд (ЮАР), Северо-Восток СССР и Кзылкумы (СССР).
Месторождения фосфоритов: Севере-Африканская провинция (Марокко, Тунис, Алжир), Хибинский массив (СССР).
Месторождения калийных солей: Верхнекамское и При-пятское (СССР), Главная котловина (ГДР и ФРГ), Саскачеван-ское (Канада).
Месторождения а л м а з о в: Западно-Якутские (СССР), Кассаи (Конго со столицей в Киншасе).
Геологические, геофизические и геохимические поиски, размах которых все более усиливается, приводят и будут приводить в дальнейшем к открытию новых уникальных месторождений полезных ископаемых. Как велики могут быть эти открытия, показывает, например, факт установления в 1950—1960 гг. границ и запасов Западно-Сибирского нефтегазоносного района площадью перспективных участков 1770 тыс. км2, с высокой плотностью запасов нефти и газа. В ближайшие полтора-два десятилетия Западная Сибирь не только удовлетворит свои потребности собственной нефтью, но и будет в больших количествах поставлять нефть и газ как европейской части СССР, так и Сибири и странам Западной Европы.
Историческая последовательность использования ресурсов земной коры
В течение своей истории люди постепенно вовлекали в сферу своего производства все больше химических элементов, содержащихся в земной коре, используя, таким образом, все шире естественную основу развития производительных сил.
В. И. Вернадский разделил химические элементы по времени начала их экономического использования человеком на ряд исторических этапов п:
использовались в древние века: азот, железо, золото, калий, кальций, кислород, силиций, медь, свинец, натрий, олово, ртуть, серебро, сера, сурьма, углерод, хлор;
прибавились до XVIII в.: мышьяк, магний, висмут, кобальт, бор, фосфор;
прибавились в XIX в.: барий, бром, цинк, ванадий, вольфрам, иридий, иод, кадмий, литий, марганец, молибден, осмий, палладий, радий, селен, стронций, тантал, фтор, торий, уран, хром, цирконии, редкоземельные;
прибавились в XX в.: все остальные химические элементы.
В настоящее время в производстве участвуют все химические элементы менделеевской таблицы. В лаборатории и на промышленных установках человек создал, пользуясь законами природы, такие новые элементы (сверхурановые), каких в настоящее время уже нет в толще земной коры.
Фактически сейчас нет элемента, который не имел бы в той или иной степени хозяйственного значения. Однако участие химических элементов в производстве далеко не одинаково.
Можно подразделить химические элементы в зависимости от их современного экономического использования на три группы 12:
элементы капитального значения в промышленности и сель ском хозяйстве: водород, углерод, азот, кислород, натрий, калий, алюминий, магний, силиций, фосфор, сера, хлор, кальций, железо, уран, торий;
основные элементы современной промышленности: хром, марганец, никель, медь, цинк, серебро, олово, сурьма, вольфрам, золото, ртуть, свинец, кобальт, молибден, ванадий, кадмий, ниобий, титан;
обычные элементы современной промышленности: бор, фтор, мышьяк, бром, стронций, цирконий, барий, тантал и др.
За время последних десятилетий сравнительное экономическое значение разных химических элементов земной коры сильно изменилось. Развитие крупной промышленности, основанной на энергии пара, вызвало необходимость сильнейшего роста добычи угля и железа. Электрификация хозяйства привела к колоссальному увеличению потребности в меди. Широкое распространение двигателей внутреннего сгорания вызвало гигантский рост добычи нефти. Появление автомобилей и увеличение скорости их движения предъявило спрос на качественный металл с примесью редких элементов, а самолетостроению понадобились сплавы сначала алюминия и магния с редкими металлами, а затем, при современных скоростях, и титана.
Наконец, современная внутриядерная энергетика предъявила огромный спрос на уран, торий и другие радиоактивные элементы и на свинец, необходимый для строительства атомных станций.
Даже за последние десятилетия темп роста добычи различных полезных ископаемых очень сильно менялся, и трудно предвидеть, добыча каких химических элементов будет расти сильнее всего в ближайшие десятилетия. Во всяком случае, развитие техники может привести к тому, что в отдельные периоды потребность в не-
11 См. В. И. Вернадский. И.чбр. соч., т. 1. М., Н.и-во АН СССР. 195!, стр. '112.
18С
12 См. А. Е. Ферсман. Геохимия, т. 4. Л., 1939, стр. 9 Внесены некото стр. 726.
187
которых редких элементах (необходимых для современной «гомеопатической металлургии»)13, цветных металлах, видах химического сырья вступит во временное противоречие с разведанными их запасами. Эти противоречия будут разрешаться путем использования других, более распространенных элементов (изменение промышленной технологии) и усиления поисков, в частности, на больших глубинах.
Геохимическая роль человека
Человек в настоящее время стал играть на Земле очень важную геохимическую роль. Он в процессе производства и потребления сначала, как правило, концентрирует, а затем рассеивает химические элементы. Он производит ряд химических соединений в такой форме, в какой они не встречаются в природе, в толще земной коры. Получает металлические алюминий и магний и другие металлы, в самородном виде не встречающиеся в природе. Он создает новые, неизвестные в природе виды органических, кремне-и металлоорганических соединений.
Человек сконцентрировал в своих руках золото и ряд других драгоценных металлов и редких элементов в количествах, не встречающихся в природе в одном каком-нибудь месте. С другой стороны, человек добывает железо в мощных месторождениях, концентрирует его, а затем распыляет по большей части поверхности суши в виде рельсов, кровельного железа, проволоки, машин, металлических изделий и т. д. Ещё сильнее распыляет человек нахо-. дящийся в земной коре углерод (уголь, нефть, сланцы, торф), в полном смысле слова выпуская его в трубу, увеличивая содер- жание углекислоты в воздухе.
А. Е. Ферсман подразделил все химические элементы по ха рактеру взаимоотношений природных и технологических процессов на шесть групп14, которые могут быть объединены в два больших отдела:
А. Согласное действие природы и человека.
Природа концентрирует и человек концентрирует (платина и металлы платиновой группы).
Природа рассеивает и человек рассеивает (бор, углерод, кислород, фтор, натрий, магний, силиций, фосфор, сера, калий, кальций, мышьяк, стронций, барий).
3.'Природа концентрирует, человек сначала концентрирует, чтобы потом рассеять (азот и частично цинк).
Б. Несогласное действие природы и человека. .
4. Природа концентрирует, человек рассеивает (редкий случай: частично водород, олово).
5. Природа рассеивает, человек концентрирует (гелий, алюми-ний, цирконий, серебро, золото, радий, торий, уран, неон, аргон).
13 См. Е. М. Савицкий. Редкие металлы. «Природа», 1956, № 4.
14 См. А. Е. Ферсман. Избр. труды, т. 3. М., Изд-во АН СССР, 1955, стр. 726.
188
6. Природа рассеивает, человек концентрирует, чтобы потом рассеять (литий, титан, ванадий, хром, железо, кобальт, никель, медь, селен, бром, ниобий, марганец, кадмий, сурьма, иод, тантал, вольфрам, свинец, висмут).
В. И. Вернадский писал 15, что человек стремится воспользоваться до конца химической энергией элемента и поэтому приводит его в свободное от соединений состояние (чистое железо, металлический алюминий). «Любопытным образом,— продолжал В. И. Вернадский, — здесь Ното sарiепs совершает совершенно ту же работу, которую в природе, в коре выветриваний, производят микроорганизмы, как мы знаем, являющиеся здесь источником образования самородных элементов».
В последние годы в технике выявляется все большая тенденция получения сверхчистых металлов, так что человек во все большей степени действует в направлении, отмеченном В. И. Вернадским. Таким образом, человек, используя природные богатства земной коры, действует как сама природа. Однако если микроорганизмы выделяют самородные элементы в процессе своей биологической жизнедеятельности, то человек делает это же своей производственной деятельностью. Человек, писал В. И. Вернадский, один коснулся в своей работе всех химических элементов, тогда как в жизнедеятельности микроорганизмов существует чрезвычайная специализация отдельных видов. Человек во все большей степени стал регулировать геохимическую работу микроорганизмов и переходит к практическому использованию ее.
В очень короткое время по сравнению с геологической историей Земли человек выполнил колоссальную геохимическую работу.
Особенно велика производственная деятельность человека в геохимических узлах с огромной горной промышленностью — в каменноугольных бассейнах, где кроме угля добываются и другие полезные ископаемые, в рудных районах и т. д.
За каждым человеком — многие тонны ежегодно добываемых руд угля, строительных материалов, нефти и других ископаемых. При современном уровне производства человечество извлекает из недр примерно в год 100 млрд. т разных горных пород. К концу нашего века эта величина дойдет примерно до 600 млрд. т.
А. Е. Ферсман писал: «Хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимой с процессами самой природы. Вещество и энергия не беспредельны в сравнении с растущими потребностями человека, их запасы по величине — одного порядка с потребностями человечества: природные геохимические законы распределения и концентрации элементов сравнимы с законами технохимии, т. е. с химическими преобразованиями, вносимыми промышленностью и народным хозяйством. Человек геохимически переделывает мир» 16.
15 См. В. И. Вернадский. Избр. соч., т. 1, стр. 411—413.
16 А. Е. Ф е р с м а н. Избр.-труды, т. 3, стр. 716.
189
Человек идет в глубь земных недр не только за полезными ископаемыми. В последние годы приобрели большое практическое значение естественные полости, образующиеся в легкорастворимых породах (известняках, гипсах, солях и др.), которые используют для размещения в них предприятий, складов. Вначале для этих целей использовались лишь естественные полости, но теперь производятся работы по созданию искусственных подземных полостей путем выщелачивания легкорастворимых пород там, где эти полости нужны и, конечно, где они могут быть образованы по природным условиям (в областях щитов они не могут быть созданы; наоборот, в областях с мощными пластами осадочных пород, включающих известняки, соли, гипсы, есть благоприятные условия для искусственного выщелачивания больших полостей).
Экономическое использование ресурсов земной коры
Полезные ископаемые можно разделить на несколько технико-экономических групп, исходя из их хозяйственного назначения:
1) топливная (энергетическая) группа; 2) химическая группа; 3) металлургическая группа; 4) строительная группа.
К первой группе обычно относят уголь, нефть, природный горючий газ, горючие сланцы, торф. Теперь к этой же энергетической группе минерального сырья надо отнести и сырье для извлечения внутриядерной энергии — уран и торий.
Все горючие полезные ископаемые одновременно являются, как правило, и ценнейшим химическим сырьем. Используя их лишь как топливо, человечество безвозвратно уничтожает ценное современное химическое сырье. Переход на внутриядерную энергию позволит в будущем использовать уголь, нефть, газ, торф, сланцы главным образом как химическое сырье.
В 1965 г. во всем мире действовали 62 атомных электростанции (АЭС) общей мощностью более 8,5 млн. кет. Они пока еще вырабатывают незначительную часть электроэнергии, получаемой во всех странах, но роль АЭС будет быстро расти.
К собственно химической группе полезных ископаемых относятся соли (поваренная соль, служащая важным сырьем для содовой промышленности, калийная соль для производства минеральных удобрений, глауберова соль, употребляемая в содовой промышленности, стекольном производстве и т. д.), серные колчеданы (для производства серной кислоты), фосфориты и апатиты (сырье для суперфосфатного производства и для электровозгонки фосфора). Важным сырьем служат глубинные воды, содержащие бром, под, гелий и другие элементы, необходимые современной химической промышленности.
Очень разнообразна металлургическая группа полезных ископаемых. Важнейшим ил них является железная руда. Железорудные месторождения земного шара очень сильно отличаются по запасам, содержанию, характеру примесей (вредных или пенных для
190
металлургического производства). Крупнейшее в мире месторождение железной руды (в виде главным образом железистых кварцитов) находится в центре европейской части СССР (Курская магнитная аномалия). У железа есть ряд «спутников», которые улучшают свойства черного металла: титан, марганец, хром, никель, кобальт, вольфрам, молибден, ванадий и ряд других редких в земной коре элементов.1*
Подгруппа цветных металлов включает медь, свинец, цинк, бокситы, нефелины и алуниты (сырье для производства глинозема— окиси алюминия, из которого уже затем в электролизных ваннах получается металлический алюминий), магниевые соли и магнезиты (сырье для производства металлического магния), олово, сурьму, ртуть и некоторые другие металлы.
Подгруппа благородных металлов — платины, золота, серебра— имеет большое значение в технике, особенно в приборостроении. Золото и серебро в настоящее время выполняют функцию денег.
Группа строительных материалов также разнообразна. Значение ее возрастает в связи с бурным строительством зданий, мостов, дорог, гидроузлов и других сооружений. Резко увеличивается площадь земной поверхности, покрытой теми или иными строительными и дорожными материалами. Важнейшие строительные материалы: мергель, известняк, мел (сырье для цементной промышленности и строительный камень), глина и пески (сырье для силикатной промышленности), магматические породы (гранит, базальт, туф и др.), используемые как строительный и дорожный материалы.
Степень промышленной концентрации металла в руде сильно изменяется во времени, так как зависит от уровня техники производства.
Помимо абсолютных запасов и степени концентрации того или иного химического элемента имеет большое значение для оценки такой синтетический показатель, как коэффициент рудонос-ности (угленосности), показывающий запасы руды (угля) к общему объему рудоносной (угленосной) толщи в процентах.
Кроме того, для экономико-географа важно знать глубину залегания полезных ископаемых, мощность, частоту и характер пластов (пологие, крутопадающие, нарушенные сбросами), наличие примесей, затрудняющих или облегчающих обогащение руд и углей, степень газонасыщенности, обилия грунтовых вод и другие стороны природных условий толщи земной коры, в которую углубляется человек своими шахтами и проникает далеко от них расходящимися в стороны длинными штольнями, или же огромными карьерами открытых разработок.
Весьма благоприятно для промышленности, когда полезные ископаемые можно добывать в открытых разработках — карьерах. В частности, в открытых угольных разрезах СССР добывается дешевый уголь в угольных бассейнах Караганды, Кузбасса, Эки-
191
бастузского, Канско-Ачинского, Черемховского бассейнов и ряда других районов СССР.
Вопросы комплексного экономического использования полезных ископаемых становятся все более областью экономической географии, которая должна быть тесно связана с геохимией и геологией и широко использовать их данные.
А. Е. Ферсман следующим образом оценивал содружество географии и геохимии:
«Как результат взаимодействия тектонических сил и созданных ими цепей, влияния изостазии, стремящейся уравновесить материковые массивы, влияния водной эрозии, речных систем и общего распределения воды и суши — создается целый цикл явлений, которые влияют на хозяйственную жизнь, создают запасы гидроэнергии, видоизменяют законы распространения химических элементов и географически направляют ход развития страны. Их можно было бы, по Пенку, объединить термином географических факторов, подразумевая под этим словом не только чисто пространственные взаимоотношения, но и их генетическую связь, не только морфологию объектов, но и их динамику и самую химическую сущность, и если в последние годы понятие географии в значительной степени расширилось, охватив самые разнообразные стороны жизни и природы, и создало важнейшую отрасль этой науки — экономическую географию, то столь же справедливо введение и термина геохимической географии...» 17.
Чрезвычайно важным является экономико-географическое, наряду с геологическим и технологическим, изучение районов полезных ископаемых. При проведении географических работ в геохимических узлах, как об этом писал А. Е. Ферсман, необходимо определить:
точное географическое положение района месторождения и взаимоотношение его с путями сообщения, железнодорожными пунктами, крупными населенными центрами;
общие климатические условия района (температура и ее колебания, осадки, ветры и их направления и т. д.);
выяснение возможностей транспорта и наиболее выгодные направления как для вывоза полезных ископаемых, так и для связи с центральными хозяйственными районами;
обеспеченность рабочей силой, возможности для хозяйст венного освоения данных районов и для организации рабочих поселков (и их снабжения);
вопросы водоснабжения как самого предприятия, так и рабочих поселков;
вопросы энергетики, наличие местных источников топлива или других видов энергии; возможность связей с крупными линиями электропередач;
7) наличие строительных и дорожных материалов, нужных для организации выработок и для жилого и промышленного строительства.
Самое же главное, что может дать экономико-географ,— это совместно с технологами и экономистами определить и обосновать экономически пути комплексного использования ископаемого сырья в определенных геохимических поясах, участках геохимических полей, геохимических узлах, или обычно сочетаниях того, другого и третьего.
В капиталистических странах в комплексных по своей природе металлогенических (рудных, геохимических) поясах и узлах извлекаются преимущественно только те полезные ископаемые, которые приносят максимальную прибыль. Те же «спутники» ценнейших полезных ископаемых, которые сегодня не сулят максимальной прибыли, идут в отвал или выпускаются в воздух (газы).
В социалистическом обществе новые общественные отношения, высшая техника и бережное использование земных недр позволяют комбинированно использовать сырье и топливо. «...Комбинированное использование полезных ископаемых не есть арифметическое сложение отдельных различных производств — это технико-экономическая задача огромного значения, это хозяйственно-организующий принцип отдельных территорий Союза»18, — писал .А. Е. Ферсман.
Рудные (геохимические) пояса, зоны и наиболее богатые участки щитов и платформ и особенно геохимические узлы являются в ряде случаев «ядрами» (базами) экономических районов разных стран. Вместе с тем надо подчеркнуть, что производительные силы горнопромышленных экономических районов нельзя рассматривать как простое отражение («слепок») комплексов их полезных ископаемых. Полезные ископаемые открываются и используются в промышленности обычно не сразу все, а постепенно, во многих случаях в течение длительного времени, в зависимости от тех или иных экономических требований общества, от развития техники, исторической последовательности заселения района, строительства путей сообщения и т. д. Сначала возникают одни производственные звенья экономического района на базе местного сырья и топлива, затем другие, причем история хозяйственного развития горнопромышленных районов говорит, что во многих капиталистических странах появление новых звеньев на основе вновь открытых полезных ископаемых происходило в жестокой борьбе со старыми отраслями промышленности.
При современном уровне развития производительных сил социалистического общества возможно рождение «на пустом месте» сразу крупного производственного комплекса, использующего не отдельные виды природных ресурсов, а их сложное сочетание. Примеры многочисленны в восточных районах СССР.
192
А. Е. Ф с р с м а н. Избр. труды, т. 2, стр. 215.
А. Е. Ф с р с м я и. Избр. труды, т. 2, стр. 569.
7 Зак. 573
При рассмотрении проблем комплексного использования минерального сырья и топлива той или иной целостной в геохимическом отношении территории надо также иметь в виду, что природные пропорции различных полезных ископаемых часто не удовлетворяют потребностям общества, сдерживают развитие отдельных промышленных производств. Для развития промышленности в большинстве случаев нужны иные — экономические (производственные) пропорции сырья и топлива. Конечно, весьма благоприятно для развития индустрии, когда на том или ином его этапе экономические потребности полностью удовлетворяются природными пропорциями минерального сырья и топлива. В противном случае нужны дополнительные средства на преодоление трудностей, связанных с особенностями сочетаний природных ресурсов, в частности на доставку недостающих ресурсов из других геохимических поясов и узлов.
В качестве примера комплексного использования ископаемых ресурсов горнопромышленного экономического района можно назвать Донецкий бассейн, где добывают каменный уголь, поваренную соль, известняки, огне- и кислотоупорные глины, ртуть, кварцевый песок. Однако этих ресурсов недостаточно для развития современного индустриального Донбасса. В Донбасс ввозятся: криворожская железная руда, никопольский марганец и другие «спутники» железа для развития черной металлургии. На дешевом топливе Донбасса выплавляется цинк из привозного цинкового концентрата, а отходящие сернистые газы и привозные уральские колчеданы служат сырьем для получения серной кислоты. В свою очередь, эта кислота необходима для производства минеральных удобрений на базе отходов коксования угля и привозных Кольских апатитов. Индустриальный Донбасс имеет определенную экономическую структуру взаимосвязанных производств, структуру развивающуюся, в которой одно звено вызывает необходимость появления других, все более сложных.
С комплексным использованием минеральных ресурсов неразрывно связан вопрос о включении в производство низкосортных (бедных) видов ископаемого сырья и топлива. Далеко не всегда экономически целесообразно привозить издалека богатое сырье и
394
топливо; в очень многих случаях выгоднее использовать более бедное, но местное сырье и топливо. Особенно большое значение имеет использование местного топлива для электрификации. В. И. Ленин в «Наброске плана научно-технических работ» (апрель 1918 г.) придал этому большое значение: «Использование непервоклассных сортов топлива (торф, уголь худших сортов) для получения электрической энергии с наименьшими затратами на добычу и перевоз горючего» 19.
Богатое сырье и первоклассное топливо есть в недрах далеко не всегда там, где оно нужно для производства. Низкосортное же сырье и непервоклассное топливо можно найти и использовать для хозяйства более или менее повсеместно и избежать дальних дорогих перевозок более богатого сырья и топлива. Непервоклассное топливо может быть весьма дешевым, особенно если его запасы велики и топливо залегает близко к поверхности (бурые угли, сланцы) или на поверхности (торф). Поэтому его выгодно добывать и использовать на месте добычи в топках электростанций и для производства химических продуктов, а электроэнергию передавать по проводам в центры ее крупного потребления. Особо надо отметить, что развитие химической промышленности позволяет превращать многие виды бедного сырья в богатые, когда она находит в нем ценные для себя компоненты.
Далее, богатых источников сырья и топлива имеется не всегда много; надо смотреть далеко вперед и вовлекать в производство уже теперь низкосортные источники сырья и топлива, во многих случаях по абсолютным запасам очень большие. Современная промышленность является крупным потребителем полезных ископаемых, и если бы она основывалась только на одних богатых месторождениях, то не смогла остаться столь крупной и увеличивать свою продукцию. Вот почему проблема использования неперво-классных сортов топлива и бедных источников сырья имеет большое практическое значение.
Вместе с тем, конечно, богатые источники сырья и топлива имеют очень большое экономическое значение. В настоящее время, когда происходит экономическое соревнование стран социализма с капиталистическими странами, когда выигрыш во времени приобретает огромное значение, становится весьма важным самое широкое использование первостепенных, богатых источников сырья и топлива. Не случайно, что планы развития народного хозяйства СССР предусматривают создание новых промышленных центров и районов на базе наиболее богатых месторождений сырья и дешевого топлива. Социализм приближает свою промышленность к источникам сырья и топлива, решительным образом географически перераспределяя производство и тем самым, добиваясь более высокой производительности общественного труда. В отдаленных от мест основного производства центрах добычи руд л других ви- В. И. Лепи л. Поли. собр. соч., т. 36, стр.
195
дов сырья трудно рассчитывать на комплексное использование этого сырья. Напротив, когда промышленность, в том числе и обрабатывающую, приближают к природным базам сырья и топлива, возможности комплексного использования ресурсов сильно возрастают.
Комплексное использование всех минеральных ресурсов страны (экономического района) увеличивает общую производительность общественного труда, сокращает потребности в капитальных вложениях для достижения запланированного объема производства, позволяет ликвидировать нерациональные перевозки сырья и топлива.
Комплексное использование ресурсов земных недр в социалистических странах выступает не только в качестве орудия всестороннего освоения естественных богатств, но и правильного размещения производительных сил по территории страны, обеспечивающего быстрейшее расширенное социалистическое воспроизводство. А. Е. Ферсман правильно писал: «География промышленности есть в значительной степени география комбинированного использования местного сырья... Комплексная идея есть идея в корне экономическая, создающая максимальные ценности с наименьшей затратой средств и энергии, но это идея не только сегодняшнего дня, это идея охраны наших природных богатств от их хищнического расточения, идея использования сырья до конца, идея возможного сохранения наших природных запасов на будущее»20.
Таким образом, комплексное использование сырья и топлива является одним из законов развития социалистической промышленности. Наука, открыв этот закон и глубоко разработав его, должна уметь применить его на практике, т. е. бороться за комплексное использование богатств земной коры и других природных ресурсов, доказать и обеспечить его экономическую целесообразность.