Какие бывают полезные ископаемые?

Значительная часть минералов, горных пород, подземных вод, газов используется человеком. Разделение их на полезные и бесполезные ископаемые, конечно, условно. Это зависит не от самих ископаемых, а от экономической целесообразности их добычи. Однако термин «полезные ископаемые» давно вошел в литературу и сознание людей.

Наиболее часто среди полезных ископаемых называют нефть, газ, уголь, золото, алмазы, медь, никель и др. Выделяются группы металлических, неметаллических и горючих ископаемых. По их физическому состоянию они бывают твердые, жидкие и газообразные. Полезные ископаемые распределяются в зависимости от горных пород, образовавшихся в определенных тектонических условиях. Например, нефть, газ и уголь залегают чаше всего в областях распространения осадочных пород; золото и алмазы — в областях с магматическими породами; каменная соль — в районах с соленосными пластами. Скопления полезных ископаемых в одном месте образуют их залежи, проявления или даже месторождения. Разведанные и оцененные скопления полезных ископаемых считают месторождениями. Они могут иметь как промышленное, так и непромышленное значение. Промышленными называют те месторождения, разработка которых в данное время экономически выгодна и целесообразна.

Металлические полезные ископаемые в недрах Земли — это железо, марганец, хром, золото, серебро, цинк, медь, олово и другие металлы. Все они являются твердыми ископаемыми, хотя среди них есть и исключения. К ним, например, относится самородная ртуть в виде жидких капель или даже маленьких ртутных озер.

Руды черных металлов (железные, марганцевые, хромитовые) часто встречаются в древних метаморфических породах, где они бывают представлены магнитным железняком, железистыми кварцитами, гематитом и др. Железистые кварциты образуют иногда очень крупные месторождения (Курская магнитная аномалия и т. п.). Железистые кварциты в центре Русской равнины образовались около 700 млн. лет назад в результате метаморфизма осадочных пород. С древними осадочными породами связаны и месторождения марганца, образовавшиеся первоначально на дне морских заливов. В группе цветных металлов особое место занимают золото, серебро и платина. Они мало изменяются со временем, необыкновенно устойчивы к химическим преобразованиям, не растворимы большинством кислот. Золото, серебро и платину выделяют в качестве драгоценных металлов. Золото встречается там, где на поверхности обнажаются древние граниты и вулканические породы. В таких Н   местах земная кора в прошлом была весьма активной, и в ней неоднократно возникали участки сжатия и расширения горных пород, а по трещинам вверх поднимались раскаленные магмы, создавая рудные тела. Золото и платина — минералы, обладающие большой плотностью (золото — 19 — 19,5 г/см3; платина — 21 г/см3), благодаря чему реки, размывающие скопления ценных минералов, не могут далеко переносить их частицы. Таким образом, недалеко от рудных месторождений образуются россыпные месторождения, или россыпи.

В группе неметаллических полезных ископаемых выделяют горно-химическое сырье (апатит, фосфорит, соль, сера), огнеупорное сырье (глина, кварцит, магнезит), электрохимическое и изоляционное сырье (слюда, флюорит, корунд, пьезооптический кварц), разнообразные строительные материалы (песок, глина, щебень, галька). Самое распространенное полезное ископаемое в этой группе — каменная соль. Она образуется в результате выпаривания соленых вод в жарких условиях.

Месторождения каменной соли обычно образуются в древних прогибах, которые заливались морскими водами. В угольном Донбассе, например, соль «моложе», чем уголь. Ей всего 200 — 210 млн. лет, и образовалась она в древней лагуне пермского периода, когда здесь был жаркий и сухой климат. Однако самая большая кладовая соли находится в Северном Прикаспии. Разбросанные на этой огромной равнине пологие низкие холмы почти целиком сложены каменной солью. Здесь ее около 1500 млрд. т. Плотность соли — около 2,2 г/см3. Она отличается одновременно хрупкостью и текучестью.
Геологические исследования показали, что соль в Прикаспии залегает в виде крупных куполов, верхние части которых достигают поверхности, а нижние располагаются на глубине 8 — 9 км. Соляные купола в разрезе представляют собой как бы застывшие всплески гигантских капель воды внутри пластов песчаников и глин. Форма куполов различна — от наковальни до цилиндра; площадь куполов — сотни квадратных километров. Всего же в этом районе Земли насчитывается более 1300 куполов, возраст которых почти 250 млн. лет. Главными причинами образования соляных куполов геологи считают наличие соленосных глин, постоянное прогибание впадин, что вызывает накопление осадков и в связи с этим увеличение давления на соленосные пласты, а также способность соли «течь» под давлением от одного места к другому, в том числе выдавливаться вверх к поверхности Земли.

Другое неметаллическое ископаемое — алмазы. По своему химическому составу алмаз близок к графиту, однако, условия образования его иные. Представим себе трубку овального сечения, уходящую на глубину 80 — 100 км. Трубка проникает сквозь осадочный и гранито-гнейсовый слои. Ее внутренняя часть заполнена кимберлитами — брекчиями основного состава, возникшими при чрезвычайно сильном давлении и высокой температуре. Миллионы лет назад давление и температура в трубке резко менялись, приобретая часто характер взрыва (отсюда пошло название «трубки взрыва»). Температура образования алмазов при таких взрывах составляла около 1300 — 1500°С, а давление — не ниже 50 тыс. атмосфер. В кимберлитах находят обломки эклогитов — пород верхней мантии, что указывает на проникновение «трубки взрыва» глубже нижней границы литосферы. Наиболее крупные «трубки взрыва» достигают в поперечнике 1 км. В них и содержатся алмазы. Алмазоносные «трубки взрыва» известны сейчас в Африке, Австралии, Индии, Якутии, на севере Русской равнины и в других регионах. Алмазы широко используются в технике и ювелирной промышленности.

К неметаллическим полезным ископаемым относятся минералы из группы самоцветов (изумруд, сапфир, аметист, рубин и др.). Они встречаются    редко    и широко используются в ювелирном деле.

Горючие полезные ископаемые — это каменный уголь, торф, нефть, газ. Каменный уголь находят в месторождениях на всех материках.

Его происхождение связано с последовательным накоплением торфа, который под давлением и в результате химических процессов превратился в бурый уголь, а затем, когда в пласте температура и давление повысились, в антрацит. Однако последний этап не всегда завершался накоплением угля, поэтому месторождения бурого угля иногда соседствуют с месторождениями каменного угля. В антраците — около 95% углерода, в буром угле — его 70%, а в торфе — 50 — 65%. Торф обычно накапливался на поверхности заболоченных равнин в умеренных климатических условиях. Хорошо известны угольные месторождения Донбасса, Урала, Воркуты, Подмосковья, Восточной Сибири и Приморья. Нефть и газ также относятся к горючим ископаемым. Они, как правило, залегают в недрах обширных равнин или крупных тектонических прогибов, на месте существовавших здесь когда-то дельт крупных рек. На Русской равнине накопление речного ила и песка происходило в прошлом на прибрежных низменностях. Растительные остатки и планктон при участии бактерий насыщали отложения органическим веществом, в результате биохимического превращения которого сначала появлялись капельки нефти, а затем и целые нефтеносные слои. Тектонические движения земной коры в таких регионах создавали складки горных пород — ловушки для накопления нефти и газа. Одно из самых крупных в мире месторождений нефти в Персидском заливе обязано дельтовым и устьевым участкам рек Тигра и Евфрата, существовавшим еще 70 — 90 млн. лет назад. Нефтяные залежи образовывались в последние 600 — 900 млн. лет и сейчас иногда встречаются в очень древних горных породах. В них нефть заполняет трещины и поры, а также пустоты выщелачивания.