СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Все доступные для современного уровня технического развития минераль­ные ресурсы и основное количество энергетических ресурсов сосредоточены в теле нашей планеты.

В целом Земля имеет центрально симметричное строение и представля­ет собой геоид, радиус которого по экватору 6378 км, а по меридиану 6356 км Rcp = 6371,11 км). На современном уровне наших знаний принято считать, что Земля имеет внутреннее ядро, внешнее ядро, мантию и земную кору (литосферу) (рис. 2.1, см. вкл.).

Земля окаймлена двумя оболочками: атмосферой и гидросферой. Мировой океан занимает 361,1 млн км2, или 70,8 % поверхности земли, суша — 149,1 млн км2, или 29,2 %.

Объем земли без атмосферы составляет 1083,4 х х 1018 м3, а масса земли — 5976x 1021 кг.

Объектом промышленного освоения сегодня являются приповерхностные слои литосферы. Все остальное пока технически недоступно, а потому представ­ляет собой минерально-сырьевую базу будущих поколений.

Содержание основных химические элементов в земной коре приведено в табл. 2.1.

Кристаллические химические соединения элементов, слагающие земную кору, называются минералами. Ассоциации минералов образуют горные породы. Изучением минералов занимается минералогия, а горных пород — петрография, в задачу которой входит исследование породообразующих минералов.

Выделяют три основные группы пород: изверженные (магматические), оса­дочные и метаморфические.

Изверженные породы образуются при кристаллизации расплавов (магмы), под­нимающихся с больших глубин. Магма изливается на поверхность при извержении вулканов. Значительная часть расплавов кристаллизуется внутри земной коры.

Осадочные горные породы образуются в морях как продукт разрушения и пе­реотложения ранее существовавших горных пород.

Метаморфические горные породы формируются в результате преобразова­ний изверженных и осадочных пород, когда на них оказывают воздействие высо­кие температура и давление.

Земная кора на 95 % состоит из изверженных пород, представленных преи­мущественно гранитами. На континентах на глубине 15 — 30 км граниты залегают сплошным слоем. В 100 т гранитных пород содержится в среднем 8 т алюминия, 5 т железа, 540 кг титана, 80 кг марганца, 30 кг хрома, 18 кг никеля, 9 кг меди, 4,5 кг вольфрама, 1,8 кг свинца. Осадочные отложения залегают на поверхности нашей планеты. В них содержатся нефть, газ, уголь, соли.

Таблица. 2.1.

Удельное количество разных элементов в земной коре

До настоящего времени общество вовлекает в эксплуатацию те элементы зем­ной коры, которые в природных условиях сконцентрированы в виде минеральных и других ресурсов. Все эти ресурсы можно систематизировать по классам, груп­пам и видам.

Согласно представлениям академика М.И. Агошкова, ресурсы земных недр разделяются на шесть основных групп.

I группа. Месторождения полезных ископаемых. В эту группу входят два основных вида.

Вид 1.1. Месторождения твердых, жидких или газообразных полезных ископае­мых однородного состава, представленные одной залежью или группой близко рас­положенных залежей с одинаковым или аналогичным химико-минералогическим однокомпонентным (мономинеральным) или многокомпонентным составом по­лезных ископаемых, для первичной переработки которых возможно применение единой технологии.

По условиям залегания, предопределяющим существенное различие в спосо­бах разработки, можно выделить месторождения, которые залегают:

а) в недрах земной суши вблизи ее поверхности или на глубине;

б) в прибрежной части земной суши;

в) на дне и под дном водоемов, рек, морей.

К первому виду относится основная часть месторождений руд черных, цвет­ных, благородных, редких, радиоактивных металлов, угля, горючих сланцев, горно-химического сырья, строительных и технических материалов, нефти, би­тумных сланцев, природного газа.

Вид 1.2. Комплексные месторождения твердых, жидких и газообразных полез­ных ископаемых, представленные группой близко расположенных залежей с су­щественно различным химико-минералогическим составом. Разработку таких ме­сторождений возможно, а иногда и технически необходимо вести совместно, из единой сети горных выработок, в одном шахтном или карьерном поле переработ­ку же добытых полезных ископаемых различного состава целесообразно выпол­нять раздельно или по разным схемам.

Условия залегания, которые предопределяют способ разработки этого вида ме­сторождений, аналогичны перечисленным выше в пунктах а), б), в) первого вида.

Число и роль комплексных месторождений в горной промышленности со вре­менем все более возрастает; также увеличивается многообразие их по сочетанию ; пличных видов полезных ископаемых.

Среди твердых полезных ископаемых известны комплексные месторож­дения, представленные близко расположенными залежами руд цветных метал­лов — свинцово-цинковых, бокситов и черных металлов — железа и марганца; месторождений рудных ископаемых с находящимися в непосредственной близости от них залежами нерудных ископаемых, в частности строительных матери­алов в виде пластов кварцитов, даек крепких изверженных пород, массивов по­род гранитно-гнейсового типа, которые представляют собой во многих районах страны остродефицитный ценный материал для получения строительного щебня. Значительно число рудных месторождений, вмещающие породы которых содер­жат пласты мела, известняка, песка, глины. Классическим примером такого типа комплексных месторождений являются, например, Лебединское и Стойленское месторождения Курской магнитной аномалии.

К числу комплексных месторождений жидких и газообразных полезных ис­копаемых относятся многие газоконденсатные и нефтегазоконденсатные место­рождения.

группа. Горные породы вскрыши, размещаемые при открытой разработке месторождений в породных отвалах, часть которых может быть использована для получения строительных материалов. К этой же группе можно отнести раздель­но складируемые в отвалах добытые забалансовые по качеству полезные ископае­мые. В отвалах вскрыши и забалансовых полезных ископаемых заключено огром­ное количество продуктов недр, использование которых представляет задачу са­мой близкой перспективы.

группа. Отходы горно-обогатительного и металлургического производ­ства в виде отвалов горных пород от проходки подземных выработок (подобные отвалам пород вскрыши), отвалы хвостов обогатительных фабрик и промывочных установок золотосодержащих, оловоносных и других песков, отвалы металлурги­ческих шлаков. В практике значительные массы таких отходов, отвалов, приобре­тающие со временем промышленную ценность и вовлекаемые в разработку, ино­гда именуют «техногенными месторождениями». Особое место в этой группе ре­сурсов занимают отработанные воды обогатительного и металлургического произ­водств, содержащие полезные компоненты. Промышленное использование — пе­реработка их в некоторых случаях может быть экономически целесообразной.

группа. Глубинные источники пресных, минеральных и термальных вод. В связи с усилением дефицита поверхностных источников пресных вод стали эф­фективно эксплуатироваться подземные источники воды, часто имеющие огром­ные статические запасы и притоки. Что касается выгодности и перспектив исполь­зования глубинных минеральных и термальных вод, то пояснений к этому не тре­буется.

группа. Внутреннее — глубинное тепло недр земли представляет в перспек­тиве один из неиссякаемых и, возможно, наиболее дешевых источников тепло­вой энергии; использование его находится пока в самой начальной стадии, требу­ет развития многоплановых научных исследований и постановки производствен­ных экспериментов.

VI группа. Природные и созданные человеком (техногенные) полости в зем­ных недрах, пригодные для размещения промышленно-хозяйственных и лечеб­ных объектов, захоронения отходов производства и других целей. Использование этой группы ресурсов недр также находится в начальной стадии, имеет большие перспективы и требует широкого развития научных исследований.