Основи екології - Олійник Я.Б. - 5.3. Мінеральні ресурси

Мінеральні ресурси, утворені в надрах і на поверхні Землі, із стародавніх часів широко використовувалися людством, тому отримали назву корисні копалини. Перші заходи з охорони корисних копалин почали вживати ще у XVI ст. у Швейцарії, де у 1569 р. був створений перший заповідник з охорони надр. Промислове використання кам'яного вугілля почалось у 1800 р., нафти - у 1857 р., горючого газу - у 1881 р. Крім власне копалин (твердих, рідких, газоподібних), людство використовує хімічні та інші речовини з озер і заток, океанів, поверхні Землі та з атмосфери.

Отже, до мінеральних ресурсів належать природні речовини мінерального походження, які використовуються для одержання енергії та різноманітних матеріалів шляхом їх видобутку і подальшої переробки, а саме:

- будівельні матеріали і сировина для них, які видобуваються з неживої природи;

- різні види палива (вугілля, торф, нафта, природний газ, уран тощо);

- матеріали для виробництва машин, знарядь і предметів побуту (метали, глина, пісок);

- сировина для хімічної промисловості;

- продукти споживання (мінеральна вода, харчова сіль). Переважна більшість корисних копалин утворилася в минулі геологічні епохи, тому нині вони не відтворюються. Певну здатність до відтворення мають торф, відкладення солей в озерах і морських затоках, сучасні донні відкладення річкового піску та гравію. З них лише торф відтворюється за рахунок фотосинтезу і мінеральних речовин води, а деякі донні відкладення - за рахунок трупів рослинних і тваринних організмів. Інші корисні копалини відновлюються за рахунок руйнування гірських порід та перевідкладення утвореного матеріалу. Швидкість відтворення корисних копалин невелика, особливо з урахуванням інтенсивності їх використання. Таким чином, корисні копалини не мають здатності до самовідновлення, як це характерно для організмів, і належать до типових вичерпних ресурсів.

Мінеральні ресурси включають надзвичайно широке коло природних речовин мінерального походження. З їх видобуванням пов'язані різні екологічні ускладнення - від вичерпності окремих родовищ і порушень природних екосистем до серйозних забруднень навколишнього середовища. Незважаючи на розмаїття хімічного складу, фізичної будови, походження, способів видобування і переробки, а також можливих напрямків виробничого використання, всі мінеральні ресурси мають такі спільні риси:

- невідновність практично усіх видів корисних копалин (за винятком торфів, алювіальних наносів, продуктів вивітрювання);

- нерівномірність та обмеженість територіального поширення окремих видів ресурсів - одні їх види можуть бути розміщені практично повсюди, інші (їх переважна більшість) - лише в окремих точках планети;

- стабільність використання у часі. Оскільки у кожному випадку йдеться про видобуток уже сформованих запасів того чи іншого мінерального ресурсу, загальна природна ситуація мало впливає на ритм розробки, а річні та сезонні коливання видобутку сировини визначаються майже виключно економічними чинниками;

- однозначність використання. Незалежно від спрямування подальшої переробки і кінцевого споживання кожен вид мінеральних ресурсів насамперед має бути видобутим, тобто вилученим зі свого природного оточення, і лише тоді він стає предметом праці. Усі наступні етапи комплексного використання цих ресурсів перебувають за межами поняття "мінеральні ресурси" та становлять варіанти утилізації одержаної сировини.

При вивченні мінеральних ресурсів досліджують родовища корисних копалин, які розуміють як ділянку земної кори, де внаслідок тих чи інших геологічних процесів відбулося нагромадження мінеральної сировини, за кількістю, якістю та умовами залягання придатної для промислового використання. Важливе місце в оцінюванні господарського значення конкретних мінеральних ресурсів посідає визначення запасів корисних копалин, тобто кількості мінеральної речовини у надрах на конкретній території (наприклад, у державі, природному чи адміністративному регіоні, господарстві, родовищі тощо). Запаси оцінюють у кілограмах (благородні метали), каратах (дорогоцінні камені), тоннах (руди металів, хімічна сировина) або кубометрах (будівельні матеріали).

Мінеральних ресурсів налічується понад 200 видів. Зважаючи на цю різноманітність, їх поділяють на такі групи:

- горючі корисні копалини (паливні та енергохімічні) - газоподібні (природний газ); рідкі (нафта, конденсат); тверді речовини (вугілля, торф, горючі сланці);

- металеві корисні копалини (рудні) - це чорні метали (залізо, марганець, хром); кольорові метали (алюміній, магній, арсен, мідь, нікель, свинець, титан, цинк); рідкісні метали (берилій, ванадій, вісмут, вольфрам, цезій та ін.); благородні метали (золото, іридій, паладій, платина, срібло); розсіяні метали (германій, селен, талій, телур); рідкісноземельні метали (європій, ітрій, лантан); радіоактивні метали (торій, уран);

- неметалеві корисні копалини (нерудні) - сировина для металургії (вогнетривкі глини, флюсовий каолін, пісок); гірничохімічна сировина (йод, крейда, самородна сірка, апатит); гірничорудна сировина (азбест, графіт, озокерит); сировина будівельна (каолін, вапняк, гіпс, глина, облицювальний камінь тощо);

- води (гідротермальні) - підземні (мінеральні, прісні, промислові, термальні) та поверхневі води (ропа);

- Інертні гази - це компоненти повітря, які мають окрему господарську цінність (аргон, гелій, криптон, неон).

Мінеральні ресурси є головним джерелом матеріального виробництва суспільства. Так, основою енергетики нині є енергетичні, або паливні, ресурси: вугілля, нафта, природний газ, сланці тощо. Дуже активно людство почало використовувати ці ресурси у другій половині XX ст.

Запаси мінерально-сировинних ресурсів, особливо тих, що знаходяться у надрах, як уже зазначалося, не безмежні і майже невідновні. Прогнози на перспективу про можливі запаси мінеральної сировини оцінюються фахівцями досить неоднозначно. Наприклад, для розвинутих країн і країн, що розвиваються, починаючи з 2000 р., запасів вугілля, залізної, марганцевої та хромової руд, фосфатної сировини та калійних солей при споживанні на сучасному рівні має вистачити ще на 100-300 років. Запасів поліметалічних руд. що містять нікель, кобальт, вольфрам, молібден, мідь, свинець, цинк, олово, а також азбесту, самородної сірки залишається тільки на 30-60 років. Якщо врахувати прогнозні запаси, то час повного вичерпання мінеральних ресурсів відсувається на більш тривалий термін.

Родовища корисних копалин, як і природні ресурси взагалі, розміщені на планеті досить нерівномірно. Так, США, Канада, Австралія, Китай, Росія володіють найбільшими запасами металевих корисних копалин. У країнах Близького та Середнього Сходу зосереджено понад половину запасів нафти світу. У надрах країн, що розвиваються, знаходиться 90 % кобальту, близько 90 % олова, 75 % бокситів, 60 % міді. Багато країн мають запаси світового значення одного або кількох видів корисних копалин.

Розміри нашої планети і, відповідно, кінцевий об'єм викопних ресурсів передбачають їх неминучу вичерпність. Терміни повного виснаження ресурсів залежать від їх запасів і темпів використання. Справжні запаси багатьох невідновних ресурсів ще не встановлені. Сучасна геологорозвідувальна техніка спроможна досягати відносно невеликих глибин земної поверхні. Досі лише у межах експерименту пробурені декілька свердловин до глибини 15 км, а взагалі освоєним є шар земної кори, який у середньому не перевищує 2-3 км. Про склад і будову глибших зон літосфери нам відомо лише на основі непрямих методів (сейсмо- та електророзвідка, гравіметрія тощо). Також залишаються недослідженими величезні ділянки дна Світового океану, що у декілька разів перевищують поверхню суші; лише в деяких місцях почали освоювати континентальний шельф.

Використання та переробка мінеральних ресурсів призводять до утворення відходів. Вони забруднюють навколишнє середовище, знижують цінність ще не використаних ресурсів. Раціональне використання мінеральних ресурсів передбачає їх комплексне освоєння, застосування у виробництві енерго- та ресурсозберігаючих технологій, активне впровадження оборотного (або повторного) використання ресурсів. У багатьох економічно розвинутих країнах послідовно реалізується саме така політика. Найглибшій утилізації (вторинному використанню) підлягають промислові та побутові відходи в Японії, країнах Західної Європи та США. Виробництво з використанням повторних ресурсів чорних та кольорових металів, паперово-картонних виробів, будівельних матеріалів, скла тощо дає значну економію мінеральних, біологічних ресурсів та енергії.

Подальша розробка деяких видів сировини становить загрозу для навколишнього середовища і навіть існування людини. Таким чином, проблема є не тільки та навіть не стільки у фізичному виснаженні відомих видів ресурсів, скільки в економічній та екологічній недоцільності їх видобування. Важливою умовою збереження корисних копалин є геологічна розвідка з метою подальшого раціонального освоєння запасів сировини та палива, що включає:

- повне використання усіх корисних компонентів з родовищ на базі (наприклад, контурне обводнення нафтових пластів для підняття нафти; перехід від шахтного способу видобутку до відкритого - кар'єрів, розрізів тощо);

- комплексне використання багатокомпонентних руд (наприклад, у порожній породі, яка залишається на відвалах міднорудних басейнів, є золото, срібло, кобальт та інші компоненти, вартість яких перевищує вартість міді);

- утилізація відходів збагачення і спалювання корисних копалин (наприклад, пилоподібний попіл та шлаки, відвали яких займають величезні території, можуть бути сировиною для будівельних робіт);

- використання вторинних продуктів переробки мінеральної сировини (наприклад, 1 т чавунного і сталевого лому зберігає 3,5 т мінеральної сировини);

- пошук та освоєння нових джерел корисних копалин (наприклад, відомо, що океанічне дно на глибині більше 1-2 тис. м зберігає великі поклади мінеральної сировини, сконцентрованої в так званих залізо-марганцевих конкреціях. За орієнтовними оцінками, вони містять 358 млрд т марганцю, 207 млрд т заліза, 40 млрд т нікелю, 25 млрд т магнію та ін.;

- освоєння нових енергетичних ресурсів.