§ 12. РЕСУРСНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛІТОСФЕРИ 

Пригадайте! 1. Чим різняться поняття «мінерали» і «гірські породи»? 2. Що таке корисні копалини та які існують їхні групи за використанням? 3. Які вам відомі синтетичні та штучні речовини, що замінили натуральні? З якої сировини їх добувають? 4. Які ви знаєте відновлювані джерела енергії та які їхні переваги?

Гірські породи та закономірності їхнього поширення. Верхня частина літосфери – земна кора – складається з мінералів і гірських порід. Їхнім вивченням займаються розділи науки геології – мінералогія та петрографія.

Геологам відомо близько 3 тис. мінералів. Це однорідні тіла земної кори, що складаються з однієї речовини. Наприклад, вода, золото, кварц, польовий шпат, слюда, кухонна сіль, алмаз та ін. Мінералам притаманні певні властивості, за якими вони відрізняються один від одного: колір, блиск, твердість, наявність кристалів тощо. Мінерали в чистому вигляді трапляються в природі порівняно рідко. Найчастіше вони бувають у різноманітних сполуках, утворюючи гірські породи.

Гірські породи – це сполучення кількох мінералів або скупчення одного мінералу у великій кількості в земній корі у формі самостійних геологічних тіл. Наприклад, до складу гірської породи граніт входять три мінерали: кварц, слюда, польовий шпат. Накопичення мінералу кальциту у великій кількості утворює гірську породу вапняк. На нашій планеті відомо близько 1,5 тис. гірських порід. Гірські породи за походженням поділяються на магматичні, осадові та метаморфічні (мал. 50). У надрах Землі переважають магматичні та метаморфічні гірські породи. Залежно від походження гірські породи залягають у межах різних тектонічних структур.

Магматичні гірські породи утворюються під час застигання або кристалізації магми на денній поверхні або в глибинах земної кори. Магматичні породи за своїм хімічним складом є силікатами, тобто в них переважає SiO2 . Окрім того, в них міститься багато різних металів (Аl, Fе, Mg, Мn, Cu), що визначає їхнє господарське значення як рудних ресурсів.

При внутрішньому магматизмі утворюються глибинні (інтрузивні) гірські породи, які утворюють підземні магматичні тіла різної форми та розмірів – інтрузії. Вони формуються переважно на значних глибинах, де відбуваються повільне охолодження та повна кристалізація магми. Гірські породи при цьому складаються з кристалів різних розмірів залежно від глибини залягання: що ближче до поверхні, то кристали дрібніші. Серед глибинних порід переважають граніти, значні родовища яких відомі в Україні.

Магматичні породи, які утворилися внаслідок виливів і затвердіння лави на поверхні Землі або на незначних глибинах, називають поверхневими (ефузивними). Серед вилитих на поверхню вулканічних гірських порід переважають базальти. З пресованого вулканічного попелу утворюються туфи та пемза. У місцях викидів вулканічних газів на земну поверхню скупчуються кристалики самородної сірки.

Учені-геологи вважають, що початковою була базальтова магма, з якої в процесі еволюції виникають всі інші типи магми. У найдавніші геологічні ери виливалася магма, в якій містилися руди чорних металів. Через те їхні родовища переважають у фундаменті давніх платформ. У складі магми пізнішого часу містяться руди кольорових металів. Тому їхні родовища поширені в областях складчастості різного віку: від байкальського до альпійського.

Осадові гірські породи складаються з мінеральних або органічних сполук, що сформувалися на поверхні суходолу або на дні водойм. Вони зазвичай залягають на магматичних породах. На материках близько 20 % обсягу осадових гірських порід міститься в чохлах платформ і майже половина – у передгірських та міжгірських прогинах в областях складчастості, решта – на дні Океану. Шар осадових порід коливається від часток метра (на щитах давніх платформ) до 10 – 18 км (у западинах давніх платформ, а найбільші товщі – у чохлах молодих платформ). Однак порівняно з усім об’ємом Землі це становить надзвичайно малу частину.

Залежно від вихідного матеріалу, з якого утворюються осадові породи, розрізняють уламкові, органічні та хімічні породи. Уламкові гірські породи є продуктами вивітрювання магматичних, метаморфічних та давніших осадових порід. Цей процес тривалий та безперервний. Брили, валуни, щебінь, галька, гравій, пісок, глина мають уламкове походження. Вони залягають у корі вивітрювання на щитах давніх платформ. Зі скам’янілих решток живих організмів або продуктів їхньої життєдіяльності утворилися органічні породи, такі як кам’яне та буре вугілля, торф, крейда, вапняк-черепашник, нафта, природний газ, озокерит (гірський віск). За рештками організмів вчені можуть установити, в які геологічні ери сформувалася та чи інша порода, теплим або холодним був клімат, які властивості мала вода, в якій мешкали організми. Хімічні гірські породи є результатом хімічних реакцій, зокрема випадання в осад хімічних сполук з морської води, з атмосферних газів, космічного матеріалу. Подібне походження мають кухонна та калійні солі, вапняк, кальцит, осадова залізна руда (лімоніт) та інші. Основна маса органічних та хімічних гірських порід залягає в чохлах давніх та молодих платформ, а також у передгірських прогинах, тобто вони характерні для тектонічних структур, які в минулому були басейнами нагромадження осадового матеріалу, що зносився з прилеглих територій.

Метаморфічні гірські породи широко представлені та є основною частиною найдавніших частин земної кори, в т. ч. й більшості давніх областей складчастості. З цим типом гірських порід генетично пов’язані родовища урану, золота, молібдену, вольфраму, заліза, коштовного та технічного каміння та ін. Процеси формування метаморфічних гірських порід відбуваються під дією високих температур (300 – 1000 °С), тиску, а також водних та газуватих розчинів, які просочуються в гірські породи з остигаючих магматичних тіл під землею. При цьому метаморфізовані породи практично повністю змінюють свій зовнішній вигляд та ознаки. До таких порід належать глинисті сланці, роговики, мармур, кварцити, гнейси та інші.

Мінеральні ресурси як чинник розташування видобувних, матеріалота паливомістких виробництв. Абсолютна більшість мінералів та гірських порід є мінеральними ресурсами (корисними копалинами). Мінеральними ресурсами вважаються речовини земної кори, які залучені в економічну діяльність або безпосередньо після їхнього видобування, або після певної первинної переробки. За призначенням мінеральні ресурси поділяють на паливні (горючі), рудні (металічні) та нерудні (неметалічні).

Наявність або відсутність мінеральних ресурсів певних груп тривалий час визначала спеціалізацію країн або окремих їхніх частин. Деякі види виробництва через специфіку технології можуть розташовуватися лише там, де наявні поклади мінеральної сировини в земній корі, наприклад видобувні виробництва: паливне, гірничодобувне, гірничо-хімічне.

У минулому матеріало- та паливомісткі виробництва розміщувалися лише з орієнтуванням на сировинний чинник. Ступінь матеріаломісткості визначається відношенням витрат на сировину до обсягу виробленої продукції. До матеріаломістких, зокрема, належить ряд хімічних та металургійних виробництв. Так, розміщення підприємств з виробництва соди, сажі, мінеральних добрив, полімерів визначає наявність гірничо-хімічної сировини (самородної сірки, солей, вапняків) та паливних ресурсів (нафти, природного газу, вугілля).

У виробництві чавуну та сталі 85 – 90 % витрат припадає на сировину (залізні руди, руди легуючих металів: марганцю, хрому, молібдену, нікелю, кобальту, ванадію) та паливо (коксівне вугілля). І донині на вдале поєднання родовищ цих видів мінеральної сировини (за умови їхньої наявності) зорієнтовані металургійні комбінати країн з індустріальним типом економіки, зокрема Китаю, Індії, Казахстану.

Матеріаломістким є виробництво важких кольорових металів, що зумовлено низьким вмістом корисної речовини в рудах. Наприклад, на 1 т олова йде 300 т руди, міді – 20 – 150 т, цинку – 20 – 50 т. Тому центри виплавки важких металів поєднують з родовищами мінеральної сировини. Такі метали часто виплавляють у країнах, що розвиваються, багатих на відповідні корисні копалини (зокрема, Чилі, Перу, Демократичній Республіці Конго, Замбії).

У наш час склалася «припортова» металургія в тих країнах, які або недостатньо забезпечені власною сировиною, або тих, що зорієнтовані на експорт металів на світовий ринок. А через зростання ролі переробної металургії, яка виплавляє вторинні метали з металобрухту, підприємства наближують ще й до споживача металу.

Забезпеченість мінеральними ресурсами. Найбагатшими на різноманітну мінеральну сировину є великі за площею країни, які розташовані в межах різних тектонічних структур. Оскільки запаси окремих видів мінеральних ресурсів неоднакові й поширені нерівномірно, а також виснажуються швидкими темпами, в світі гостро постає проблема забезпеченості корисними копалинами.

З метою визначення терміну, на скільки вистачить тих чи інших видів корисних копалин, введене поняття ресурсозабезпеченості. Ресурсозабезпеченість – це співвідношення між наявними запасами ресурсів та обсягами їхнього щорічного використання. Її обчислюють у роках за формулою:

Ресурсозабезпеченість =

Запаси ресурсу, m

------------------------------

Обсяги використання, m

Дані підрахунки дають змогу виробити стратегію подальшого використання мінеральних ресурсів. За даними авторитетної міжнародної аналітичної організації Римський клуб, наближується час вичерпання запасів більшості паливноенергетичних ресурсів і руд металів. Так, наприклад, ресурсозабезпеченість світу нафтою, природним газом, рудами кольорових металів оцінюють приблизно у 50 років, а залізними рудами – у 170 років.

Ресурсозабезпеченість також можна оцінити в запасах сировини з розрахунку на одну особу. Тоді її обчислюють як відношення запасів ресурсу до кількості населення. Ресурсозабезпеченість країн мінеральними ресурсами можна оцінити й їхньою часткою (у відсотках) від світових запасів. Це уможливлює порівняння забезпеченості сировиною різних країн.

Вплив людини на літосферу. Людська діяльність завжди впливала на літосферу. Особливо значних змін зазнала літосфера із середини ХХ ст. і проявилася в двох основних напрямах: інтенсивній зміні рельєфу та прискореному видобутку мінеральних ресурсів.

Наслідком діяльності людини є утворення техногенних форм рельєфу. Поверхня літосфери порушується під час гірських розробок. Після видобутку корисних копалин на поверхні землі залишаються кар’єри, прокладені під’їзні шляхи до них. Внаслідок складування відходів від переробки корисних копалин виникають відвали, конусоподібні насипи – терикони (мал. 51). Під час загачування річок з’являються греблі. Внаслідок урбанізації інтенсивно розвивається господарська інфраструктура (прокладання залізниць, автошляхів, трубопроводів, ліній електропередачі та зв’язку), що супроводжується серйозними змінами рельєфу. Часто порушення поверхні літосфери призводять до активізації стихійних природних явищ: зсувів, обвалів, просідання ґрунту, утворення ярів, сходження снігових лавин.

У наш час у світі використовується понад 200 видів мінеральних ресурсів. Щорічно з надр планети вилучається близько 300 млрд тонн сировини, а обсяги її видобутку кожне десятиліття подвоюються. Більшість зручних для видобутку родовищ, що розміщуються близько до поверхні та у сприятливих природних умовах, виснажилися, й видобуток перемістився на більші глибини. Так з’явилися кар’єри глибиною понад 500 м, а деякі відвали навколо них досягли 100 м у висоту. Зросла глибина вугільних шахт до відміток понад 1,5 км (Чехія, Німеччина), а нафтогазових свердловин – майже до 10 км (США). Золотоносні копальні в Індії та Південній Африці вже сягнули відмітки 4 км. Таке втручання в надра планети не минає без наслідків.

Глобальна ресурсна проблема людства. Розвиток людського суспільства в усі століття був пов’язаний з використанням різноманітних ресурсів. Так, у ХХ ст. з надр Землі було вилучено корисних копалин більше, ніж за всю попередню історію цивілізації, а споживання викопного палива зросло майже в 30 разів. Для задоволення своїх потреб людина потребує все більшої кількості мінеральних ресурсів, а вони є невідновлюваними.

Намагаючись запобігти швидкому виснаженню мінеральних ресурсів, багато країн вже перейшли до політики ресурсозбереження, що передбачає значне скорочення обсягів використання ресурсів, зменшення витрат ресурсів на одиницю продукції (ресурсо-та енергозбережувальні технології), заміну одних ресурсів на інші, в т. ч. використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Важливе значення має промислова переробка виробничих і побутових відходів. Суворий облік та економічне оцінювання ресурсів мають стимулювати їхнє раціональне та економне споживання заради існування майбутніх поколінь.

1. Поясніть закономірності поширення різних за походженням гірських порід. 2. Як змінюється в сучасному світі роль сировинного чинника в розміщенні видобувних, матеріало- та паливомістких виробництв? 3. Які існують способи обчислення ресурсозабезпеченості мінеральними ресурсами? 4. Які основні напрями впливу людини та літосферу? Які вони мають екологічні наслідки? 5. У чому сутність глобальної ресурсної проблеми людства? Які можливі шляхи її подолання? 6* . Спрогнозуйте наслідки загострення ресурсної проблеми на планеті.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4. Встановлення за тематичними картами материків та України зв’язку між тектонічними структурами, рельєфом, мінеральними ресурсами та густотою населення, розташуванням видобувних, матеріало- та паливомістких виробництв.

ТЕМИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА МІНІ-ПРОЕКТІВ 

1. Причини заселення схилів вулканів.

2. Сучасні вимоги до будівництва в районах з високою сейсмічністю.

3. Конструювання моделі «циклу гірських порід» на основі колекції гірських порід і мінералів.

4. Глобальна сировинна проблема людства: безвихідь чи спонукання до технологічного розвитку?