Земли и космоса Полезные ископаемые

Полезные ископаемые
Земли и
космоса
• К полезным ископаемым относятся все
естественные минеральные образования,
которые могут быть использованы человеком
в натуральном виде или после
соответствующей переработки.
К минеральным ресурсам принадлежит и вода.
Человек с древнейших времён добывал и
использовал для своих нужд различные
полезные ископаемые. Золото получали уже 4
– 5 тыс. лет назад, медь добывается с конца IV
тысячелетия до н. э., свинец и цинк – с VII – VI
тысячелетия до н.э.
Зачем нужны полезные
ископаемые?
Из нефти делают моторное топливо,
растворители, пластмассу, красители,
моющие средства и многое другое. Из
железной руды делают чугун и сталь.
Каменный уголь используется в качестве
топлива, как в быту, так и в промышленности.
Драгоценные металлы используют в
электротехнической промышленности,
медицине, химической промышленности.
• Развитие мировой экономики постоянно
сопровождается неуклонным ростом
потребления
топливноэнергетических
и других
видов
минерального
сырья. Добыча
проблему «минерального голода».
полезных
ископаемых в
огромных
масштабах,
возрастающая из
года в год создала
• Ученые подсчитали,
что разведанные на
Земле мировые
запасы
минерального сырья
способны
обеспечить
растущие
потребности
человечества на
весьма краткую
историческую
перспективу:
• нефти – на 40 лет,
природного газа –
на 65 лет, меди,
никеля и олова – на
30-35 лет, свинца и
цинка – на 20-25
лет, золота и
серебра – на 15-20
лет и только запасы
каменного угля
могут обеспечить
потребности
мировой экономики
более чем на 200
лет.
Уже сейчас в ряде стран
богатые
месторождения полезных
ископаемых выработаны до
конца или близки к
истощению. Если
энергопроизводство будет
расти сегодняшними темпами, то все виды
используемого сейчас топлива будут
истрачены в начале ХХII в. Практическая
невозобновимость большинства полезных
ископаемых ставит перед человечеством
сырьевую проблему, ведь природе требуется
много тысяч лет для накопления запасов, к
примеру, каменного угля, сжигаемого человеком
за 1 год.
Кроме этого существует целый ряд
экологических проблем, связанных
с
добычей полезных ископаемых.
• Это прежде всего разрушение горными
выработками почвенного покрова. Извлекая из
недр Земли за год 300 млрд тонн вещества, люди,
образно говоря, выкапывают огромную яму –
площадью 25 км кв и глубиной 5 км. А так как из
этого сырья образуется примерно столько же
отходов, рядом с ямой постепенно вырастает
гора, диаметр основания которой 20 км, а высота
4 км. Египетские пирамиды и нью-йоркские
небоскрёбы по сравнению с ней выглядят
детскими игрушками!
• Добыча твердых полезных ископаемых в шахтах
и откачка нефти и воды по скважинам приводят
к оседанию поверхности. Провалы земной
поверхности часто приводит к разрушению
водопроводов, железных и шоссейных дорог,
линий электропередач, мостов и других
сооружений. Оседания могут вызывать
оползневые явления и затопление пониженных
участков территорий.
Например, провал в городе Березники
Пермского края над шахтными пустотами 28
июля 2007 года и 25 ноября 2010г. Закачивание
воды в скважины для более интенсивной добычи
нефти на нефтепромыслах может вызвать
землетрясения.
Большую опасность таит в себе использование
нефти и газа в
качестве топлива. При сгорании этих продуктов в
атмосферу выделяются в больших количествах
углекислый газ, различные сернистые соединения,
оксид азота и т.д.
От сжигания всех видов топлива, в том числе и
каменного угля, за последние полвека содержание
диоксида углерода в атмосфере увеличилось почти
на 288 млрд.т, а израсходовано более 300 млрд.т
кислорода. Таким образом, с момента первых
костров первобытного
человека атмосфера
потеряла около 0,02 %
кислорода, а
уменьшение
количества кислорода и рост
содержания углекислого газа,
в свою очередь, будут
влиять на изменение климата.
• Загрязнение окружающей среды при добыче
полезных ископаемых происходит также во время
аварий. Например, взрыв нефтяной платформы
Deepwater Horizon —20 апреля 2010 года в
Мексиканском заливе - одна из крупнейших
техногенных катастроф в
мировой истории по
негативному влиянию
на экологическую
обстановку.
На данный момент
признана самой крупной
утечкой нефти в
открытый океан
в мировой истории.
• Наиболее обеспеченные топливом атомные
электростанции могли бы конечно, еще не одну
сотню лет снабжать человечество
электроэнергией. Однако наличие
радиоактивных отходов, остающихся после их
работы, и страх человечества перед
последствиями аварии,
изрядно
ограничивают
возможность
всеобщего
перехода на
атомную
энергетику.
• В 1986 г. произошла самая крупная в истории Земли
техногенная катастрофа на Чернобыльской АЭС как
следствие попытки «приручить» атом и заставить
его работать на себя.
• В результате этой аварии выделилось больше
радиоактивных материалов, чем при бомбардировке
Хиросимы и Нагасаки.
«Мирный атом» оказался более страшным, чем
военный.
Человечество столкнулось с такими техногенными
катастрофами, которые вполне могут претендовать
на статус глобальных.
При добыче полезных
ископаемых можно
отметить и такие
негативные моменты, как
увеличение затрат на
геологоразведочные
работы и добычу
полезных ископаемых, поскольку
найти полезное ископаемое становится все
труднее, и в разработку приходится вовлекать
месторождения с более бедными рудами,
находящимися к тому же в более сложных
геологических условиях.
Пути решения
проблемы
энергокризиса:
• Разработка космических полезных ископаемых
поможет решить проблему энергетического
кризиса на Земле. Планеты Солнечной
системы содержат огромные запасы ценного
сырья. Здесь можно найти водород и кислород
для ракетного
горючего,
железо, цинк,
медь,
драгоценные
металлы,
наконец, воду,
необходимую
для жизни
человека.
• Первоочередными объектами для
изучения и
организации
добычи
минерального
сырья могут быть
Луна, Марс и
астероиды.
Поиск полезных ископаемых на Луне
• Роман Жуль Верна
«Путешествие на Луну»
долгое время относился к
жанру научной фантастики,
пока в 1959 г. советский
космический аппарат «Луна2» не достиг поверхности
Луны, и это было, по сути
дела, первой успешной
попыткой освоения Луны
человеком. Перспектива
освоения Луны возрастает с
каждым годом. Какие
полезные ископаемые есть
на Луне?
• Ученым известно, что породы на
поверхности Луны содержат большое
количество кислорода. Есть также
следы некоторого количества ценных
минералов и других ископаемых на
Луне. лунный грунт (реголит) можно
перерабатывать для получения
ракетного топлива и пригодного для
дыхания воздуха.
Состав лунного грунта (реголита)
SiO2 (Оксид кремния) 21%
(Оксид алюминия) 7,9 %
(Оксид железа) 13,1%
(Оксид магния) 6,9 %
(Оксид кальция) 8%
Al2O3
Fe2O3
MgO
CaO
• Имеющийся в
лунном грунте
кремний можно
использовать для
изготовления
солнечных
панелей, железо
алюминий, титан для разных
металлических
конструкций.
• Из лунных камней
ученые берутся даже
"делать" воду (путем
реакции водорода с
кислородом), а из
углерода и азота в
комбинации с другими
элементами- "почву"
для выращивания
сельскохозяйственных
растений.
Главное «сокровище» Луны
•Гелий-3
• Ну и, конечно же, на Луне
собираются добывать изотоп
гелий-3 (He3)., который очень
редок на Земле. Гелий-3 —
самый лёгкий из изотопов
гелия. Ядро гелия-3 (гелион)
состоит из двух протонов и
одного нейтрона Гелий-3
является атомом,
выброшенным Солнцем в
огромном количестве как
побочный продукт солнечных
реакций.
• Уникальность и
перспективность гелия-3
бесспорна. Он может
полностью заменить нефть,
газ, уран и уголь. Кроме
того, гелий-3 особенно
ценен тем, что реакция с
ним абсолютно «чистая»,
не дает радиоактивных
отходов. Этот изотоп
является идеальным
топливом для будущих
термоядерных реакторов,
имеющих чрезвычайно
высокий КПД.
Бoльшая часть гелия-3
на Земле сохранилась
со времён её
образования.
Он растворён в мантии
и постепенно поступает
в атмосферу через
вулканы и разломы в коре.
Однако его поступление в атмосферу
оценивается всего в несколько килограмм в
год. Некоторая часть гелия-3 также поступает
из солнечного ветра.
• Солнечный ветер (поток
ионизированных частиц
истекающий из солнечной
короны) несет гелий-3 далеко в
космос – в конечном счете за
границы Солнечной системы.
Но частицы гелия-3 могут врезаться в объекты, которые
«стоят» у них на пути, такие как Луна.. На нашем
спутнике, где нет рассеяния в атмосфере, гелий оседает
в реголите, верхнем слое лунного грунта. Именно гелий3, по мнению ученых, может стать альтернативным
источником энергии.
• При активной разработке
человечеству для энергетических
целей может
хватить этого
вещества как
минимум на 2000
лет. При этом
следует помнить,
что за счет
работы
солнечного ветра запас гелия-3
будет постоянно пополняться.
• По оценкам ученых, за
миллионы лет Луна
впитала в себя порядка
500 млн. т гелия-3. на
Луне его можно
получать до 70 кг с
квадратного километра.
Гелий-3 также
содержится в
атмосферах планетгигантов, и, по оценкам,
запасы его только на
Юпитере составляют
10^20 тонн, чего
хватило бы для
энергетики Земли
навсегда.
Поиск
полезных
ископаемых
на Марсе
• На Марсе были обнаружены такие элементы, как
железо, медь, сера и фосфор, а они могут
использоваться для производства пищи, пластика,
металлов и энергии. Есть вероятность, что эти
материалы встречаются в виде минеральных
скоплений, поскольку эволюция гидрологических и
вулканических процессов на Марсе, по-видимому,
аналогична земной.
Состав марсианского реголита:
SiO2(Оксид кремния) 43,3%
Al2O3(Оксид алюминия )7,2%
Fe2O3(Оксид железа) 18,2%
MgO (Оксид магния) 6%
CaO ( Оксид кальция)5,8%
• На пробах марсианского
грунта, найдены признаки
наличия воды на Марсе.
Специалисты Европейского
космического агентства
(ESA) полагают, что
замерзшая вода может
встречаться на Марсе, как
на его поверхности, так и на
глубине 500-1000 м. Кроме
этого, марсианская
атмосфера и лед,
залегающий под
поверхностью, очевидно,
содержат углерод, азот,
водород и кислород в
элементарной форме
• Надо признать, что в
отличие от атмосферы и
поверхности, изученность
глубоких слоев Марса в
настоящее время крайне
низка а если признать, что
эволюция на Марсе была
аналогична эволюции
Земли, то можно ожидать
открытие значительных
скоплений различных
полезных ископаемых в
недрах этой планеты.
• Астероиды - небольшие
планетоподобные небесные тела
Солнечной системы, они движутся по
орбите вокруг Солнца в границах
астероидного пояса между Марсом и
Юпитером со скоростью около 5
км/сек. На настоящий момент в
Солнечной системе обнаружены
десятки тысяч астероидов. Из них
около 800 астероидов, сближающихся
с Землей (АСЗ) или пересекающих ее
орбиту (АПЗ).
Поиск сырья на
Астероидах
•
Астероиды сейчас изучаются главным образом с точки зрения
опасности, которую они могут нести человечеству. И эта опасность
существует на протяжении всей истории человечества, однако
осознание ее реальности происходит только в настоящее время
С другой стороны, изучение этих астероидов в последние годы
приобретает также очень важное прикладное значение. АСЗ все
больше рассматриваются как потенциальные источники сырья в
околоземном космическом пространстве.
• Интерес к добыче полезных ископаемых на
астероидах возник, главным образом, вследствие
высокого содержания в них металлов: железа - до
91%, никеля – 8,5% и кобальта – 0,6%. Так,
например, находящийся не так далеко от Земли
астероид Амон, известный астрономам также под
номером NEO 33554, имеет в поперечнике всего два
километра, но целиком состоит из металлов. По
сегодняшним ценам количество железа и никеля,
содержащегося в этом астероиде, причем не в виде
руд, а в чистом самородном состоянии, оценивается
в восемь триллионов долларов, кобальта - в шесть
триллионов, металлов платиновой группы – тоже,
примерно, в шесть триллионов. Косвенным
подтверждением тому является, например, СихотэАлинский метеорит (94% Fe и 6% Ni), упавший в
Уссурийской тайге в 1947 году. Общий вес его по
оценкам специалистов составил около 100 тонн
(собрано примерно 30 тонн). Вещество поверхности
АСЗ может содержать и гелий-3.
Астероиды можно
разделить на
светлые,
содержащие в
высоких
концентрациях
железо и никель
(М-астероиды), и
темные,
содержащие в
высоких
концентрациях
углерод и
минералы (Састероиды).
• Правда, в
Солнечной
системе больше
распространены
не
металлические
астероиды, а
каменные (Sастероиды) с
примесью
углеродистых
веществ. Но они
также содержат
металлы, а
вдобавок в их
состав входят
вода, метан,
аммиак и
двуокись
углерода.
Международные программы по
поиску полезных ископаемых в
космосе
В последнее время
появились
сообщения о
наличии у ряда
государств, в
первую
очередь, США,
России и Китая,
проектов по добыче гелия-3 для управляемых
термоядерных реакций. Эти проекты
рассматриваются многими буквально как решение
всех проблем человечества. Неоспоримо одно, что
страна или группа стран, которые создадут мощные
космические ядерно-энергетические установки и на
их основе транспортные системы для ближнего и
дальнего космоса, совершат технологический
прорыв и обеспечат себе господство в космосе.
Планеты Солнечной системы нуждаются в
более детальном изучении. Так что
несметные богатства других планет в
ближайшие десятилетия человечеству
будут доступны только в виде знаний – на
самом деле ценнейшего ресурса, как
показывает вся человеческая история.
•
Источники:
• «Энциклопедия для детей» Аванта+ том 19
«Экология»
Реферат «Экологические проблемы связанные с
добычей нефти и газа в ХМАО» Ханты-Мансийск.
2007г.
Реферат «Экологические загрязнения,
связанные с добычей, переработкой и
транспортировкой нефти». Назаров Валерий.
Независимая Газета © 1999-2011
от
10.01.2007; от 28.09.2005 http://www.ng.ru
• http://eko-gorod.ru
http://www.ref.by
http://prm.ru
http://www.vipstd.ru
http://ibk.ru
http://tainy.net
http://www.apn.ru
http://revolution.allbest.ru
http://ru.wikipedia.org
http://znaniya-sila.narod.ru
http://www.helium3.ru
http://greenword.ru
http://ru.vlab.wikia.com