Как образуются полезные ископаемые на равнинах

Бóльшая часть всех химических элементов, в том числе и очень ценных, рассеяна в горных породах. Лишь очень незначительная часть их сосредоточена в месторождениях полезных ископаемых. Но хотя содержание элементов в горных породах низкое, их общее количество в земных недрах грандиозно.

Все полезные ископаемые по условиям их образования разделяются на глубинные и поверхностные. Глубинные месторождения называются эндогенными (от греческих слов «edo» — внутри, «geos» — происхождение), а поверхностные — экзогенными (греч. «ехо»— снаружи).

Глубинные, или эндогенные, месторождения формируются в результате внедрения в земную кору раскаленных подземных расплавов, или магм, и их застывания. Магма по трещинам проникает в горные породы. При этом только незначительная часть магмы в вулканах достигает поверхности Земли, образуя потоки лавы и скопления вулканического пепла. Большее количество магмы не доходит до земной поверхности и застывает на глубине, образуя глубинные кристаллические магматические породы, такие как гранит. Застывшие на глубине и на поверхности Земли магматические породы широко используют в качестве природных каменных строительных материалов.

Благодаря различию физических и химических свойств элементов в процессе остывания магматических расплавов в недрах Земли происходит их разделение и образуются скопления части химических элементов.

При остывании так называемых основных магм, содержащих в своем составе не более 50% окиси кремния, процесс разделения веществ в них идет подобно выплавке чугуна в домнах. При этом в скоплениях магмы, застывающих на глубине, кверху всплывают легкие породы, а на дно магматического резервуара опускаются тяжелые минералы. Эти тяжелые минералы образуют рудные магматические месторождения. Наиболее значительные из них — месторождения железа и титана, хрома и платины, меди и никеля. Близки к ним по своему происхождению и месторождения алмазов в кимберлитовых трубках Сибири и Южной Африки, но для их образования, кроме высокой температуры, необходимо огромное давление.

Совершенно иначе обособляются ценные минералы при застывании так называемых кислых магм, содержащих более 50% окиси кремния. В этих магмах повышенное содержание различных газов, в том числе паров воды. Газы растворяют многие химические соединения, особенно металлические, и не дают им выпадать в осадок на ранних стадиях остывания магмы. Поэтому условия для их концентрации создаются в самых поздних, не успевших полностью отвердеть остатках магматических расплавов. Часть таких остаточных расплавов магмы, насыщенных горячими газами и растворенными в них ценными элементами, внедряется по трещинам в горные породы и, остывая, образует так называемые пегматитовые жилы. Они состоят из кварца и полевого шпата, а иногда содержат накопления слюды, драгоценных камней (топаз, аквамарин и др.), минералов бериллия и лития, олова, вольфрама, урана.

Магматические газы с растворенными в них ценными соединениями не только накапливаются в остаточных очагах магмы, но также могут просачиваться через уже отвердевшие стенки. Так они проникают в окружающий остывающий магматический очаг породы. При этом между фильтрующимися раскаленными газами и окружающей породой могут возникнуть химические реакции. Особенно бурно они протекают между горячими магматическими газами и известковыми породами. В ходе таких реакций по периферии массивов остывающих магматических пород, в зоне соприкосновения их с известняками, возникают так называемые скарны. Они состоят из минералов, в состав которых входит известь, кремний и алюминий. Кроме того, в скарнах часто накапливаются минералы железа, меди, свинца, цинка, вольфрама, бора.

Но не все магматические газы реагируют на глубине с горными породами. Большая их часть вследствие высокого давления устремляется по трещинам и порам горных пород вверх, к поверхности Земли. При этом минерализованные пары постепенно охлаждаются, сжижаются и превращаются в горячие минеральные воды — гидротермы. Они продолжают подниматься по пористым водопроницаемым горным породам. По мере дальнейшего охлаждения горячих минеральных вод растворенные в них соединения ценных и других элементов выпадают в осадок. Заполняя трещины горных пород, они образуют жилы полезных ископаемых. Часть элементов гидротерм вступает в реакцию с минералами горных пород и отлагается, формируя залежи полезных ископаемых, замещающие эти горные породы. Такие месторождения, образованные отложениями горячих минеральных вод в недрах Земли, называются гидротермальными. С этой очень важной группой эндогенных месторождений полезных ископаемых связаны большие количества руд меди, свинца, цинка, олова, вольфрама и других ценных элементов.

Экзогенные месторождения образуются под действием геологических процессов у поверхности Земли. Они формируются в ходе длительных изменений горных пород по мере их перемещения из недр к поверхности Земли. Такие медленные или внезапные катастрофические подъемы отдельных участков земной коры происходили во все геологические эпохи и продолжаются в наши дни. У поверхности Земли горные породы под действием колебаний температуры и водных потоков механически разрушаются на мелкие и мельчайшие обломки. Под влиянием воды, кислорода и углекислоты они химически разлагаются, меняя свой состав. Продукты такого разрушения уносятся водными потоками в реки и, оседая на их дне, образуют хорошо известные речные месторождения гравия, песков и глин. При этом некоторые химически стойкие, неокисляющиеся, твердые и тяжелые минералы накапливаются в нижней донной части речных отложений, образуя россыпи. В россыпях могут концентрироваться только тяжелые минералы с удельным весом более 3. Поэтому именно в виде россыпей известны месторождения золота, платины, оловянного камня, вольфрамита и т. д.

Значительная часть минеральной массы, находящейся в речной воде в виде ила или в растворенном состоянии, выносится в моря и океаны. Масштабы такого выноса огромны. Так, Волга за год выносит в Каспийское море 25,5 миллионов тонн взвешенного в воде материала, Амударья в Аральское море — 215 миллионов тонн, Амазонка в Атлантический океан — около 1000 миллионов тонн. В океанах и морях минеральные вещества осаждаются и накапливаются на дне. Эти минеральные вещества поступают с континентов, под влиянием силы тяжести, в результате химического воздействия соленой морской воды или в связи с жизнедеятельностью морских организмов. Так создаются толщи пород осадочного происхождения, среди которых находятся пласты осадочных полезных ископаемых. Кроме таких общеизвестных осадочных пород, как пески, глины, известняки, распространены месторождения руд железа, марганца, алюминия, фосфоритов, угля и нефти.

На поверхности Земли образуются месторождения полезных ископаемых также в результате растворения и выноса части вещества грунтовыми водами, причем в остатке накапливаются трудно растворимые ценные минеральные соединения. Например, в породе, состоящей из соединений кальция и алюминия, кальциевые минералы могут растворяться и удаляться с водой, а в остатке накопятся соединения алюминия — бокситы — ценная руда для производства этого металла. Такие месторождения называются остаточными. Среди них, помимо бокситов, известны залежи железной руды, никелевой руды, фосфорных соединений.

Часть растворенного вещества может снова отложиться под землей из грунтовых вод, при их проникновении по проницаемым породам. Возникающие при этом месторождения так и называются инфильтрационными. Среди инфильтрационных известны месторождения никеля, меди, золота, урана.

Если горные породы и заключенные среди них месторождения полезных ископаемых погружаются в глубь Земли, на них действует давление залегающих на них толщ и внутренний жар Земли. Под их влиянием горные породы и полезные ископаемые изменяются, преобразуются в метаморфические, такие, как гнейс или кристаллический сланец. При этом могут возникнуть метаморфические месторождения полезных ископаемых («метаморфоза» — изменение). К ним относятся как ранее существовавшие, но подвергшиеся интенсивному изменению тела, так и возникшие вновь из-за метаморфизма. К таким принадлежат, например, месторождения мрамора, кровельных сланцев, слюды, графита, гранатов.

Определение и классификация полезных ископаемых

Хозяйство России тесно связано с минеральными ресурсами, оцененными, по геологическим данным, запасом полезных ископаемых. Наличие минеральных ресурсов, которые зависят от строения земной коры, во многом формируют картину хозяйства территории. Недра нашей страны богаты полезными ископаемыми (рис. 1).

Рис. 1. Карта минеральных ресурсов России (Источник)

Полезные ископаемые – это минеральные образования земной коры, которые используются или могут эффективно использоваться в хозяйстве.

Скопление полезных ископаемых образуют месторождения, а скопления большого количества месторождений образуют бассейны или районы. По происхождению полезные ископаемые, так же, как и горные породы, бывают: метаморфические, магматические и осадочные. Полезные ископаемые формируются в ходе геологической истории под воздействием внутренних сил (эндогенных) и внешних (экзогенных). Все полезные ископаемые можно классифицировать по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные. Большая часть минеральных ресурсов представляет собой твердые неорганические образования, а горючее – полезное ископаемое органического происхождения – лишь условно относится к минеральным ресурсам. За последние годы все большее значение приобретают минерализованные источники, в которых растворено огромное количество полезных веществ. Можно классифицировать полезные ископаемые и по использованию: рудные, нерудные, горючие.

Рудные полезные ископаемые

Рудные полезные ископаемые сформировались в результате излияния магмы и в местах её контакта с другими горными породами. Магматическими и метаморфическими горными породами слагаются складчатые области и фундаменты древних пород. Поэтому рудные полезные ископаемые встречаются в горах и на щитах. Наиболее богат рудами Урал. Здесь залегают железные, медно-цинковые, никелевые, марганцевые, хромитовые руды, золото, платина (рис. 2).

Рис. 2. Карта полезных ископаемых Урала (Источник)

Кроме этого, на Урале встречаются драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. На Алтае открыты месторождения полиметаллических, свинцовых, цинковых руд, серебра, ртути и др. (рис. 3). В горной Шории – железных руд, в Кузнецком Алатау – марганцевых. Вольфраммолибденовые руды имеются в Прибайкалье, а в Забайкалье – урановые руды и золото.

Рис. 3. Карта минеральных ресурсов Алтайского края (Источник)

Основными полезными ископаемыми мезозойской складчатой структуры востока России являются оловянные руды. На Кавказе представлены полиметаллические и вольфраммолибденовые руды. Следует обратить внимание на то, что большая часть рудных полезных ископаемых сосредоточена не в молодых складчатых горах, а в возрожденных складчато-глыбовых. Это связано с тем, что рудные тела залегают в осевых частях гор и перекрыты мощными складками осадочных пород. В результате разрушения эти складки исчезают, поэтому там легко находить и добывать полезные ископаемые. Поэтому Урал и богат рудными полезными ископаемыеми.

Магматические и метаморфические полезные ископаемые

Магматические и метаморфические полезные ископаемые, кроме складчатых областей, встречаются и на щитах – выступах древних кристаллических фундаментных пород. Так, на севере Восточноевропейской равнины, в районе Кольского полуострова, где имеется выход Балтийского щита, встречаются медные, никелевые металлы, найдены апатиты (сырье для фосфорных удобрений). На Тиманском кряже обнаружены алюминиевые руды, а в районе Воронежской антиклизы находится самое крупное месторождение железных руд – Курская магнитная аномалия (рис. 4).

Рис. 4. Тектоническая карта России (Источник)

Тем не менее для платформ наиболее характерны полезные ископаемые осадочного происхождения, в том числе горючее. Так, в осадочном чехле Восточноевропейской равнины сосредоточено огромное количество угля, нефти и газа. Но наиболее крупные запасы нефти, угля и газа России находятся в мощном осадочном чехле молодой Западносибирской платформы. Также на Древнесибирской платформе располагается крупнейший Тунгусский угольный бассейн. Помимо топлива с осадочными породами связаны месторождения солей, которые приурочены к югу Западной Сибири, Предуралью и Прикаспийской низменности.

О добыче алмазов в Якутии

Первые алмазы в мире были обнаружены на юге Африки. Коренные месторождения алмазов были найдены в местечке Кимберли (ЮАР), после чего коренные месторождения алмазов были названы кимберлитовыми трубками (рис. 9).

Рис. 9. Кимберлитовая трубка в Якутии (Источник)

Считается, что первооткрывателем алмазов в России стал 14-летний мальчик, сын крепостного крестьянина Крестовоздвиженского прииска на Урале. Именно он обнаружил твердые камни, а оказавшийся рядом минеролог определил, что эти камни – алмазы.

Поиск алмазов на территории России начался после Великой Отечественной войны.

Рис. 10. В.С. Соболев (Источник)

В результате кропотливой работы ученого В.С. Соболева (рис. 10) было выдвинуто предположение, что алмазы следует искать в таких же по условиям местах, как и в Южной Африке, а это Западная Якутия. В 1947 г. на реку Вилюй в Якутию была отправлена первая экспедиция в поисках алмазов. Одна кимберлитовая трубка может снабжать алмазами реки и их притоки на многие десятки и сотни километров. Чтобы определить, есть ли в ключе золото, достаточно промыть несколько небольших ковшей галечника, но чтобы найти алмазы, приходится промывать несколько кубических метров. Геологам пришлось прошагать много сотен километров, преодолевая болота, буреломы, спасаясь от туч комаров и мошкары. Радостную весть после долгих поисков принес коллектор вместе с пиропами и кристаллом алмазов в 4 карата. Пиропы, или «слезы алмазов», – это минералы красного цвета, которые являются спутниками алмазов. Нашел пиропы – нашел алмазы, но главное – найти кимберлит – зеленоватую породу, в которой встречаются алмазы. Найти кимберлит – значит, найти коренное месторождение алмазов.

Рис. 11. Л.А. Попугаева (Источник)

Первая кимберлитовая трубка в Якутии была найдена экспедицией Л.А. Попугаевой (рис. 11) в 1954 г. Найти вторую кимберлитовую трубку помогла лиса. Члены экспедиции наткнулись на лисью нору, возле которой лежала небольшая кучка зеленоватой земли. Это и был кимберлит. На высокой лиственнице, стоявшей почти в самом центре трубки, геологи сделали топором большую зарубку и вывели надпись: «Трубка мира». В Москву полетела зашифрованная телеграмма: «Закурили трубку мира. Табак отличный». Потом были найдены другие кимберлитовые трубки, а вскоре был заложен поселок алмазодобытчиков Мирный. Через несколько десятков лет месторождения алмазов были обнаружены на другой древней платформе – Русской, в Архангельской области.

Добыча полезных ископаемых

Добыча полезных ископаемых осуществляется по-разному. В зависимости от глубины и мощности залегания полезного ископаемого добыча осуществляется либо открытым (карьерным) (рис. 5),

Рис. 5. Добыча полезных ископаемых в карьере (Источник)

либо закрытым (шахтным) способом (рис. 6).

Рис. 6. Добыча полезных ископаемых в шахте (Источник)

Жидкие полезные ископаемые добываются методом бурения скважин (рис. 7). Открытый способ добычи полезных ископаемых наиболее простой и дешевый, однако именно он наносит самый большой урон природе.

Рис. 7. Бурение скважины (Источник)

Из-за лишения территории растительного покрова, на ней образуются индустриальные пустыни, от которых поднимаются пыльные бури, а из-за осушения земли понижается уровень грунтовых вод. Открытым способом в России добывается более 90 % руд, более 50 % углей и практически все строительные материалы. Самый большой в России карьер находится на Урале – это Качканарский карьер (рис. 8), глубина которого свыше 700 м. Глубина шахт в России достигает примерно 1 км.

Рис. 8. Качканарский карьер (Источник)

Россия – самая богатая минеральными ресурсами страна мира.

О нефти и газе Западной Сибири

Институт нефти и газа носит имя И.М. Губкина (рис. 12).

Рис. 12. Памятная доска И.М. Губкину (Источник)

Именно при его непосредственном участии началось исследование и исследование Западно-Сибирской равнины. В 1953 г. было открыто и начало действовать первое месторождение газа, а через 7 лет забил первый нефтяной фонтан Шаима. Но этому предшествовали длительная работа, научные споры и подвиг первопроходцев. Западно-Сибирская равнина – огромная низменность площадью 3 млн км2 (рис. 13).

Рис. 13. Западно-Сибирская равнина (Источник)

Лежит равнина на плите. Толщина осадочного чехла достигает мощности в 6 км. Это благоприятные условия для залегания нефти. На поверхности сотни километров топких болот и темнохвойной неосвоенной тайги. Как определить точку для буровой? Это сродни поиску иголки в стоге сена. И.М. Губкин считал: надо искать. У него было множество противников. В 1934 г. в Среднее Приобье была послана поисковая партия, которая открыла невиданные запасы нефти: Усть-Балыкское и нефтяную жемчужину, месторождение Самотлор. Поиски нефти и газа велись в северных районах и были открыты в тундре. В Заполярье открыли газовое месторождение Ямбург, Медвежье, Заполярное, а у Северного полярного круга Уренгойское – газовую жемчужину России (рис. 14).

Рис. 14. Уренгойское месторождение газа (Источник)

Сегодня Россия занимает первое место по добыче природного газа. В Северной Сибири в европейскую часть России проложены крупные газопроводы, по которым газ – экологически чистое и калорийное топливо – идет не только в европейскую часть России, но и в Западную Европу. Открытие месторождения нефти и газа дали мощный толчок в освоении Западной Сибири. Здесь построены новые города.

Рис. 15. Город Сургут (Источник)

Столица нефтяников – Сургут (рис. 15), столица газовиков – Новый Уренгой (рис. 16).

Рис. 16. Город Новый Уренгой (Источник)

Западная Сибирь стала главной нефтегазоносной территорией России.

Домашнее задание

1. Дайте определение и классификацию полезных ископаемых.
2. Подготовьте доклад о рудных полезных ископаемых на территории России. Приведите примеры.
3. Подготовьте доклад о магматических и метаморфических полезных ископаемых на территории России. Приведите примеры.

Список литературы

1. География России. Природа. 8 кл.: уч. для общеобразоват. учрежд. / И.И. Баринова. – М.: Дрофа, 2011. – 303 с.: ил., карт.
2. География России. Природа. Население: 8 кл. / В.Б. Пятунин, Е.А. Таможняя. – М.: Вентана-Граф, 2011. – 320 с.
3. Атлас. География России. Население и хозяйство. – М.: Дрофа, 2012.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Tepka.ru (Источник).
2. E-ng.ru (Источник).
3. Geographyofrussia.com (Источник).