МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

полезные ископаемые в недрах Земли, запасы которых оценены по геологическим данным. Месторождения полезных ископаемых распределены в земной коре неравномерно. Большинство видов минерального сырья представлено рудами, состоящими из минералов, т.е. неорганических веществ природного происхождения. Однако некоторые важные виды полезных ископаемых, в частности энергетическое сырье, имеют органическое происхождение (ископаемые угли, нефть, торф, горючие сланцы и природный газ). Их присоединяют к минеральному сырью условно. В последние годы все большее значение приобретает гидроминеральное сырье - высокоминерализованные подземные воды (погребенные рассолы). Ценность отдельных видов минерального сырья определяется в зависимости от области их применения (для получения энергии, в машино- и приборостроении, при производстве товаров народного потребления), а также от того, насколько редко они встречаются. Минеральное сырье, необходимое для обеспечения оборонной промышленности и бесперебойного функционирования ее сырьевой базы, иногда называют стратегическим. В США постоянно поддерживается определенный запас (государственный резерв) стратегических материалов, причем более половины потребности в 22 видах минерального сырья приходится удовлетворять за счет импорта. Среди импортируемых материалов важное место занимают хром, олово, цинк, вольфрам, иттрий, марганец, платина и платиноиды, а также бокситы (алюминиевые руды). СССР в 1987 ввозил всего четыре вида минерального сырья: бокситы, барит, висмутовый концентрат и кусковой флюорит. Позднее он стал импортировать ильменит (руду титана), ниобиевые и отчасти танталовые концентраты, а также феррониобий. Россия перешла на импорт готовых труб из ниобиевой стали для газо-, нефте- и продуктопроводов. После распада СССР Россия лишилась большинства месторождений хромитов, марганца, титана, свинца, урана, отчасти меди, цинка, молибдена и некоторых других металлов и теперь вынуждена импортировать все эти виды сырья. Как и в США, в России существует государственный резерв дефицитного минерального сырья.
ГОРЮЧИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
Большую часть энергии во всем мире получают за счет сжигания ископаемого топлива - угля, нефти и газа. В ядерной энергетике тепловыделяющие элементы (твэлы) промышленных реакторов на АЭС состоят из урановых топливных стержней. Уголь является важным национальным природным ресурсом в первую очередь благодаря своей энергетической ценности. Среди ведущих мировых держав только Япония не располагает большими запасами угля. Хотя уголь - самый распространенный вид энергоресурсов, на нашей планете имеются обширные территории, где угольных месторождений нет. Угли различаются по теплотворной способности: она самая низкая у бурого угля (лигнита) и самая высокая у антрацита (твердого блестящего черного угля). Мировая добыча угля составляет 4,7 млрд. т в год (1995). Однако во всех странах в последние годы проявляется тенденция к снижению его добычи, поскольку он уступает место другим видам энергетического сырья - нефти и газу. В ряде стран добыча угля становится нерентабельной в связи с отработкой наиболее богатых и сравнительно неглубоко залегающих пластов. Многие старые шахты закрываются как убыточные. Первое место по добыче угля занимает Китай, за ним следуют США, Австралия и Россия. Значительное количество угля добывается в Германии, Польше, ЮАР, Индии, на Украине и в Казахстане.
Северная Америка. Ископаемый уголь - важнейший и наиболее распространенный источник энергии в США. Страна располагает самыми большими в мире промышленными запасами угля (всех типов), которые оцениваются в 444,8 млрд. т, общие запасы в стране превышают 1,13 трлн. т, прогнозные ресурсы - 3,6 трлн. т. Крупнейший поставщик угля - штат Кентукки, за ним следуют Вайоминг и Западная Виргиния, Пенсильвания, Иллинойс, Техас (в основном лигнит), Виргиния, Огайо, Индиана и Монтана. Примерно половина запасов высокосортного угля сосредоточена в Восточной (или Аппалачской) провинции, протянувшейся с севера на юг от северо-западной Пенсильвании до северной Алабамы. Эти высококачественные угли каменноугольного периода используются для производства электроэнергии и получения металлургического кокса, потребляемого при выплавке железа и стали. К востоку от этого угленосного пояса в Пенсильвании находится угольный бассейн площадью ок. 1300 кв. км, на который приходится почти вся добыча антрацита в стране. Самые крупные запасы угля размещаются на севере Центральных равнин и в Скалистых горах. В угольном бассейне Паудер-Ривер (шт. Вайоминг) угольные пласты мощностью ок. 30 м разрабатываются открытым способом гигантскими экскаваторами-драглайнами, тогда как в восточных районах страны даже маломощные (ок. 60 см) пласты часто доступны для выемки лишь подземным способом. На бурых углях Северной Дакоты работает крупнейшее в стране предприятие по газификации угля. Запасы бурых и каменных (полубитуминозных) углей верхнемелового и третичного возраста в западных районах Северной Дакоты и Южной Дакоты, а также в восточных районах Монтаны и Вайоминга многократно превышают объем угля, добытого до сих пор в США. Крупные запасы каменных (битуминозных) углей мелового возраста имеются в межгорных осадочных бассейнах провинции Скалистых гор (в штатах Монтана, Вайоминг, Колорадо, Юта). Далее к югу угольный бассейн продолжается в пределах штатов Аризона и Нью-Мексико. Небольшие угольные месторождения разрабатываются в штатах Вашингтон и Калифорния. Почти 1,5 млн. т угля ежегодно добывается на Аляске. Запасов каменного угля США при современных темпах его потребления должно хватить на несколько сотен лет. Потенциальным источником энергии является метан, содержащийся в угольных пластах; его запасы в США оцениваются более чем в 11 трлн. м3. Угольные залежи Канады сосредоточены в основном в восточных и западных провинциях, где добывается ок. 64 млн. т битуминозных и 11 млн. т бурых углей в год. Залежи высококачественных углей каменноугольного возраста имеются в Новой Шотландии и Нью-Брансуике, более молодых углей не столь высокого качества - в пределах продолжающихся к северу угленосных бассейнов Великих равнин и Скалистых гор в Саскачеване и Альберте. Высококачественные нижнемеловые угли залегают на западе Альберты и в Британской Колумбии. Они интенсивно разрабатываются в связи с растущим спросом на коксующийся уголь металлургическими заводами, расположенными на Тихоокеанском побережье страны.
Южная Америка. В остальной части Западного полушария промышленные месторождения угля невелики. Ведущий производитель угля в Южной Америке - Колумбия, где он добывается открытым способом главным образом на гигантском угольном разрезе Эль-Серрехон. За Колумбией следуют Бразилия, Чили, Аргентина и Венесуэла, располагающие весьма незначительными запасами угля.
Азия. Самые крупные запасы ископаемого угля сосредоточены в Китае, где на этот вид энергетического сырья приходится 76% потребляемого топлива. Общие ресурсы угля на территории Китая превышают 986 млрд. т, примерно половина их находится в Шэньси и Внутренней Монголии. Большие запасы имеются также в провинциях Аньхой, Гуйчжоу, Шиньси и в Нинся-Хуэйском автономном районе. Из общего количества 1,3 млрд. т угля, добытого в Китае в 1995, около половины приходится на 60 тыс. мелких угольных копей и разрезов местного значения, другая половина - на крупные государственные шахты, такие, как мощный разрез Аньтайбао в провинции Шэньси (рис. 1), где ежегодно добывается до 15 млн. т сырого (необогащенного) угля. Важными угледобывающими странами в Азии являются Индия (278 млн. т в год), Северная Корея (50 млн. т), Турция (53,2 млн. т), Таиланд (19,3 млн. т).
СНГ. В России на основе сжигания угля производится в два раза меньше энергии, чем в результате сжигания нефти и газа. Однако уголь продолжает играть важную роль в энергетике. В 1995 свыше 260 млн. т угля было использовано в качестве топлива для ТЭС и в сталелитейной промышленности. Примерно 2/3 ископаемых углей в России составляют каменные, а 1/3 - бурые. Самые крупные каменноугольные бассейны России: Кузнецкий (крупнейший по объему добычи), Тунгусский, Таймырский, Ленский, Иркутский, Южно-Якутский, Минусинский, Буреинский, Печорский, Карагандинский. Важное промышленное значение имеют также Челябинский и Кизеловский бассейны на Урале, Сучанский на Дальнем Востоке и ряд мелких месторождений в Забайкалье. Донецкий угольный бассейн с высококачественными коксующимися углями и антрацитом лишь частично заходит на территорию Ростовской области РФ, а в основном расположен на Украине. Среди буроугольных бассейнов выделяются Ленский, Канско-Ачинский, Тунгусский, Кузнецкий, Таймырский, Подмосковный. На Украине кроме Донбасса имеется Львовско-Волынский каменноугольный бассейн, в Казахстане - крупное Экибастузское каменноугольное месторождение и Тургайский буроугольный бассейн, в Узбекистане - Ангренское месторождение бурых углей.
Европа. Добыча угля в Центральной и Западной Европе в 1995 составляла 1/9 от мировой. Высококачественный уголь, добываемый на Британских островах, имеет в основном каменноугольный возраст. Большая часть месторождений угля находится в южном Уэльсе, на западе и севере Англии и на юге Шотландии. В пределах континентальной Европы уголь добывают примерно в 20 странах, главным образом на Украине и в России. Из угля, добываемого в Германии, около 1/3 составляет высококачественный коксующийся уголь Рурского бассейна (Вестфалия); в Тюрингии и Саксонии и в меньшем количестве в Баварии в основном добывают бурый уголь. Промышленные запасы каменного угля в Верхнесилезском угольном бассейне на юге Польши занимают второе место после запасов Рурского бассейна. В Чехии также имеются промышленные запасы каменных (битуминозных) и бурых углей.
Африка довольно бедна месторождениями ископаемых углей. Только в ЮАР (в основном на юге и юго-востоке Трансвааля) каменный уголь добывается в значительном количестве (ок. 202 млн. т в год) и в небольшом объеме - в Зимбабве (4,9 млн. т в год).
Австралия - один из крупнейших в мире производителей угля, экспорт которого в страны Тихоокеанского бассейна постоянно растет. Добыча угля здесь превышает 277 млн. т в год (80% битуминозного, 20% бурого угля). Наибольший объем добычи угля приходится на Квинсленд (угленосный бассейн Боуэн), за ним следуют Новый Южный Уэльс (месторождение в долине р. Хантер, Западное и Южное прибрежное), Западная Австралия (месторождения в окрестностях Банбери) и Тасмания (месторождение Фингал). Кроме того, уголь добывают в Южной Австралии (Ли-Крик) и Виктории (угленосный бассейн Латроб-Вэлли).
Нефть и газ. Условия образования. Нефтегазоносные осадочные бассейны обычно связаны с определенными геологическими структурами. Практически все крупные залежи нефти приурочены к геосинклиналям - участкам земной коры, которые в течение длительного времени испытывали прогибание, в результате чего там накопились особенно мощные осадочные толщи. Осадконакопление в таких условиях происходило синхронно с тектоническим опусканием; поэтому моря, затапливавшие пониженные элементы рельефа, были неглубокими, и даже при общей мощности осадков более 6 км нефтеносные отложения сложены мелководными фациями. Нефть и газ встречаются в породах разного возраста - от кембрийских до плиоценовых. Иногда нефть добывается и из докембрийских пород, однако считается, что ее проникновение в эти породы вторично. Наиболее древние залежи нефти, приуроченные к палеозойским породам, установлены главным образом на территории Северной Америки. Вероятно, это можно объяснить тем, что здесь наиболее интенсивные поиски проводились в породах именно этого возраста. Большая часть нефтяных месторождений рассредоточена по шести регионам мира и приурочена к внутриматериковым депрессиям и окраинам материков: 1) Персидский залив - Северная Африка; 2) Мексиканский залив - Карибское море (включая прибрежные районы Мексики, США, Колумбии, Венесуэлы и о.Тринидад); 3) острова Малайского архипелага и Новая Гвинея; 4) Западная Сибирь; 5) северная Аляска; 6) Северное море (главным образом норвежский и британский секторы); 7) о.Сахалин с прилегающими участками шельфа.
Запасы. Мировые запасы нефти составляют более 132,7 млрд. т (1995). Из них 74% приходится на Азию, в том числе Ближний Восток (более 66%). Наибольшими запасами нефти обладают (в порядке убывания): Саудовская Аравия, Россия, Ирак, ОАЭ, Кувейт, Иран, Венесуэла, Мексика, Ливия, Китай, США, Нигерия, Азербайджан, Казахстан, Туркмения, Норвегия. Объем мировой добычи нефти составляет ок. 3,1 млрд. т (1995), т.е. почти 8,5 млн. т в сутки. Добыча ведется 95 странами, причем более 77% продукции сырой нефти приходится на долю 15 из них, включая Саудовскую Аравию (12,8%), США (10,4%), Россию (9,7%), Иран (5,8%), Мексику (4,8%), Китай (4,7%), Норвегию (4,4%), Венесуэлу (4,3%), Великобританию (4,1%), Объединенные Арабские Эмираты (3,4%), Кувейт (3,3%), Нигерию (3,2%), Канаду (2,8%), Индонезию (2,4%), Ирак (1,0%).
Северная Америка. В США в 1995 ок. 88% всей добычи нефти приходилось на Техас (24%), Аляску (23%), Луизиану (14%), Калифорнию (13%), Оклахому (4%), Вайоминг (3,5%), Нью-Мексико (3,0%), Канзас (2%) и Северную Дакоту (1,4%). Наибольшую площадь занимает нефтегазоносная провинция Скалистых гор (штаты Монтана, Вайоминг, Колорадо, северо-западная часть шт. Нью-Мексико, Юта, Аризона и Невада). Ее продуктивная толща имеет возраст от миссисипского (нижнекаменноугольного) до мелового. Среди наиболее крупных месторождений выделяются Белл-Крик в юго-восточной Монтане, Солт-Крик и впадина Элк в Вайоминге, Рейнджли в западном Колорадо и нефтегазоносный район Сан-Хуан на северо-западе Нью-Мексико. Промышленная добыча нефти в Тихоокеанской геосинклинальной провинции сосредоточена в Калифорнии и на севере Аляски, где находится одно из крупнейших нефтегазовых месторождений в мире - Прадхо-Бей. В будущем, по мере истощения этого месторождения, разработка залежей нефти, возможно, переместится в пределы Арктического фаунистического резервата, где нефтяные ресурсы оцениваются почти в 1,5 млрд. т. Основной нефтегазоносный район Калифорнии - долина Сан-Хоакин - включает такие крупнейшие месторождения, как Сансет-Мидуэй, Кеттлмен-Хиллс и Коалинга. Крупные месторождения расположены в бассейне Лос-Анджелес (Санта-Фе-Спрингс, Лонг-Бич, Уилмингтон), меньшее значение имеют месторождения Вертура и Санта-Мария. Большая часть калифорнийской нефти связана с миоценовыми и плиоценовыми отложениями. Канада производит ежегодно 89,9 млн. т нефти, главным образом в провинции Альберта. Помимо этого, нефтегазовые месторождения разрабатываются в Британской Колумбии (преимущественно газовые), Саскачеване и юго-западной Манитобе (северное продолжение бассейна Уиллистон). В Мексике основные залежи нефти и газа находятся на побережье Мексиканского залива в районах Тампико, Поса-Рика-де-Идальго и Минатитлан.
Южная Америка. Крупнейший нефтегазоносный бассейн этой части света Маракайбо расположен в пределах Венесуэлы и Колумбии. Венесуэла - ведущий производитель нефти в Южной Америке. Второе место принадлежит Бразилии, третье - Аргентине, а четвертое - Колумбии. Нефть добывается также в Эквадоре, Перу и Тринидаде и Тобаго.
Европа и страны СНГ. Добыча нефти и природного газа играла очень большую роль в экономике СССР, который был одним из крупнейших производителей и экспортеров нефти. В 1987 в СССР действовали почти 128 тыс. нефтяных скважин. В 1995 добыча нефти в России составила 306,7 млн. т. Большинство вновь осваиваемых месторождений (94) находится в Западной Сибири. Крупные месторождения имеются также на Северном Кавказе, в Волго-Уральском районе, Восточной Сибири и странах Центральной Азии. Один из крупнейших в мире нефтегазоносных бассейнов находится в Азербайджане в районе Баку. Открытие в начале 1970-х годов крупных залежей нефти и газа в Северном море вывело Великобританию на второе место в Европе по добыче нефти, а Норвегию - на третье. Румыния принадлежит к числу стран, где добыча нефти из выкопанных вручную колодцев началась еще в 1857 (на два года раньше, чем в США). Ее основные южноприкарпатские нефтяные месторождения в значительной степени исчерпаны, и в 1995 в стране было добыто всего 6,6 млн. т. Суммарная добыча нефти в Дании, Югославии, Нидерландах, Германии, Италии, Албании и Испании в том же году составила 18,4 млн. т.
Ближний Восток. Главные производители нефти в этом регионе - Саудовская Аравия, Иран, Ирак, ОАЭ и Кувейт. В Омане, Катаре и Сирии добывается более 266 тыс. т нефти в сутки (1995). Основные месторождения нефти в Иране и Ираке расположены вдоль восточной периферии Месопотамской низменности (самые крупные из них - южнее города Босра), а в Саудовской Аравии - на побережье и шельфе Персидского залива.
Южная и Восточная Азия. Ведущим производителем нефти здесь является Китай, где суточная добыча составляет ок. 407,6 тыс. т (1995). Крупнейшие месторождения - Дацин в провинции Хэйлунцзян (ок. 40% всей добычи Китая), Шэнли в провинции Хэбэй (23%) и Ляохэ в провинции Ляонин (ок. 8%). Нефтегазоносные бассейны широко распространены также в центральных и западных районах Китая. Второе место по добыче нефти и газа в этом регионе занимает Индия. Основные их запасы сосредоточены в седиментационных бассейнах, обрамляющих докембрийский щит. Добыча нефти на территории Индонезии началась с 1893 (о. Суматра) и достигла промышленных масштабов в 1901. В настоящее время Индонезия производит 207,6 тыс. т нефти в сутки (1995), а также большое количество природного газа. Нефть добывается в Пакистане, Мьянме, Японии, Таиланде и Малайзии.
Африка. Наибольшее количество нефти производят Нигерия и Ливия, значительны также месторождения Алжира и Египта.
Битуминозные пески и горючие сланцы. Во время энергетического кризиса 1970-х годов велись поиски альтернативных источников энергии, которые могли бы заменить нефть. В Канаде, например, открытым способом разрабатывались битуминозные пески (нефтеносные пески, в которых после улетучивания легких фракций остаются тяжелые нефти, битум и асфальт). В России имеется аналогичное месторождение на Тимане (Ярицкое). В США сосредоточены большие запасы горючих сланцев (на западе шт. Колорадо и в других районах). Крупнейшее месторождение горючих сланцев находится в Эстонии. В России горючие сланцы встречаются в Ленинградской, Псковской и Костромской областях, Поволжье, Иркутском угленосном бассейне.
РУДЫ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
Железо. Главные железосодержащие минералы - гематит, магнетит, лимонит, шамозит, тюрингит и сидерит. Месторождения железных руд классифицируют как промышленные при содержании металла не менее нескольких десятков миллионов тонн и неглубоком залегании рудных тел (чтобы можно было вести добычу открытым способом). В крупных месторождениях содержание железа исчисляется сотнями миллионов тонн. Общая мировая добыча железной руды превышает 1 млрд. т (1995). Больше всего руды (в млн. т) добывается в Китае (250), Бразилии (185), Австралии (более 140), России (78), США и Индии (по 60) и на Украине (45). В значительных масштабах добыча железной руды ведется также в Канаде, ЮАР, Швеции, Венесуэле, Либерии и Франции. Общие мировые ресурсы сырой (необогащенной) руды превышают 1400 млрд. т, промышленные - более 360 млрд. т. В США наибольшее количество железной руды добывается в районе озера Верхнее, основная доля которой поступает из месторождения железистых кварцитов (таконитов) в районе Месаби (шт. Миннесота); на втором месте находится шт. Мичиган, где производятся рудные окатыши. В меньших количествах железная руда добывается в штатах Калифорния, Висконсин и Миссури. В России общие запасы железных руд составляют 101 млрд. т, при этом 59% запасов сосредоточено в Европейской части, а 41% - к востоку от Урала. Значительная добыча ведется на Украине в районе Криворожского железорудного бассейна. По объему экспорта товарной железной руды первое место в мире занимает Австралия (143 млн. т). Суммарные запасы руды там достигают 28 млрд. т. Добыча ведется в основном (90%) в районе Хаммерсли (округ Пилбара, Западная Австралия). На втором месте находится Бразилия (131 млн. т), располагающая исключительно богатыми месторождениями, многие из которых сосредоточены в железорудном бассейне Минас-Жерайс. Мировым лидером по выплавке нерафинированной стали в 1988 был СССР (180,4 млн. т), с 1991 по 1996 первое место занимала Япония (101 млн. т), затем следовали США и Китай (по 93 млн. т) и Россия (51 млн. т). Марганец используется при производстве легированной стали и чугуна, а также в качестве легирующей добавки к сплавам для придания им прочности, вязкости и твердости. Большая часть мировых промышленных запасов марганцевых руд приходится на Украину (42,2%), ЮАР (19,9%), Казахстан (7,3%), Габон (4,7%), Австралию (3,5%), Китай (2,8%) и Россию (2,7%). Значительное количество марганца производится в Бразилии и Индии. Хром - один из основных компонентов нержавеющей жаропрочной, кислотоупорной стали и важный ингредиент коррозионностойких и жаропрочных суперсплавов. Из 15,3 млрд. т предполагаемых запасов высокосортных хромитовых руд 79% приходится на ЮАР, где добыча в 1995 составила 5,1 млн. т, Казахстан (2,4 млн. т), Индию (1,2 млн. т) и Турцию (0,8 млн. т). Довольно крупное месторождение хрома находится в Армении. В России разрабатывается небольшое месторождение на Урале. Ванадий - самый редкий представитель черных металлов. Главная область применения ванадия - производство марочных чугунов и сталей. Добавка ванадия обеспечивает высокие характеристики титановых сплавов для аэрокосмической промышленности. Он широко используется также в качестве катализатора при получении серной кислоты. В природе ванадий встречается в составе титаномагнетитовых руд, редко фосфоритов, а также в урансодержащих песчаниках и алевролитах, где его концентрация не превышает 2%. Главные рудные минералы ванадия в таких месторождениях - карнотит и ванадиевый мусковит-роскоэлит. Значительные количества ванадия иногда присутствуют также в бокситах, тяжелых нефтях, бурых углях, битуминозных сланцах и песках. Ванадий обычно получают как побочный продукт при извлечении главных компонентов минерального сырья (например, из титановых шлаков при переработке титаномагнетитовых концентратов, или из золы от сжигания нефти, угля и т.д.). Основные производители ванадия - ЮАР, США, Россия (главным образом Урал) и Финляндия. По учтенным запасам ванадия лидируют ЮАР, Австралия и Россия.
РУДЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Алюминий. Бокситы, главное сырье алюминиевой промышленности. Бокситы перерабатываются на глинозем, а затем из криолит-глиноземного расплава получают алюминий. Бокситы распространены преимущественно во влажных тропиках и субтропиках, где протекают процессы глубокого химического выветривания горных пород. Наибольшими запасами бокситов располагают Гвинея (42% мировых запасов), Австралия (18,5%), Бразилия (6,3%), Ямайка (4,7%), Камерун (3,8%) и Индия (2,8%). По масштабам добычи (42,6 млн. т в 1995) первое место занимает Австралия (основные добывающие районы - Западная Австралия, север Квинсленда и Северная территория). В США добыча бокситов ведется открытым способом в Алабаме, Арканзасе и Джорджии; суммарный объем составляет 35 тыс. т в год. В России бокситы добываются на Урале, Тимане и в Ленинградской области.
Магний сравнительно недавно стал применяться в промышленности. Во время Второй мировой войны значительная часть получаемого магния шла на изготовление зажигательных снарядов, бомб, осветительных ракет и других боеприпасов. В мирное время главная область его применения - производство легких сплавов на основе магния и алюминия (магналин, дуралюмин). Магнийалюминиевые сплавы - литейные (4-13% магния) и деформируемые (1-7% магния) - по своим физическим свойствам прекрасно подходят для получения фасонных отливок и кованых деталей в разных отраслях машино- и приборостроения. Мировое производство магния (в тыс. т) в 1935 составляло 1,8, в 1943 - 238, в 1988 - 364. Кроме того, в 1995 было произведено ок. 5 млн. т соединений магния. Запасы сырья, пригодного для получения магния и его многочисленных соединений, практически неограниченны и приурочены ко многим районам земного шара. Содержащие магний доломит и эвапориты (карналлит, бишофит, каинит и др.) широко распространены в природе. Установленные мировые запасы магнезита оцениваются в 12 млрд. т, брусита - в несколько миллионов тонн. Соединения магния в природных рассолах могут содержать миллиарды тонн этого металла. Около 41% мирового производства металлического магния и 12% его соединений приходится на долю США (1995). Крупные производители металлического магния - Турция и КНДР, соединений магния - Россия, Китай, КНДР, Турция, Австрия и Греция. Неисчерпаемые запасы магнезиальных солей заключены в рапе залива Кара-Богаз-Гол. Металлический магний в США производится в штатах Техас, Юта и Вашингтон, оксид магния и другие его соединения получают из морской воды (в Калифорнии, Делавэре, Флориде и Техасе), подземных рассолов (в Мичигане), а также путем переработки оливина (в Северной Каролине и Вашингтоне).
Медь - наиболее ценный и один из самых распространенных цветных металлов. Крупнейший потребитель меди - электротехническая промышленность - использует медь для силовых кабелей, телефонных и телеграфных проводов, а также в генераторах, электродвигателях и коммутаторах. Медь широко применяется в автомобилестроении и строительстве, а также расходуется на производство латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов. Наиболее важным сырьем для получения меди являются халькопирит и борнит (сульфиды меди и железа), халькозин (сульфид меди), а также самородная медь. Окисленные медные руды состоят в первую очередь из малахита (карбоната меди). Добытая медная руда часто обогащается на месте, затем рудный концентрат направляется на медеплавильный завод и далее - на рафинирование для получения чистой красной меди. Самый дешевый и распространенный способ переработки многих медных руд - гидрометаллургический: жидкостная экстракция и электролитическое рафинирование черновой меди. Медные месторождения распространены преимущественно в пяти регионах мира: Скалистых горах США; докембрийском (Канадском) щите в пределах штата Мичиган (США) и провинций Квебек, Онтарио и Манитоба (Канада); на западных склонах Анд, особенно в Чили и Перу; на Центрально-Африканском плато - в медном поясе Замбии и Демократической Республики Конго, а также в России, Казахстане, Узбекистане и Армении. Основные производители меди (1995) - Чили (2,5 млн. т), США (1,89 млн. т), Канада (730 тыс. т), Индонезия (460 тыс. т), Перу (405 тыс. т), Австралия (394 тыс. т), Польша (384 тыс. т), Замбия (342 тыс. т), Россия (330 тыс. т). В США медные руды добываются в основном в Аризоне, Нью-Мексико, Юте, Мичигане и Монтане. На крупнейшем руднике Бингем-Каньон (шт. Юта) добывается и перерабатывается 77 тыс. т медной руды в сутки. Добыча меди - главная отрасль горнодобывающей промышленности Чили, где сосредоточено примерно 22% ее мировых запасов. Больше всего медной руды добывается на месторождении Чукикамата. Самое крупное в мире неразрабатываемое меднорудное тело Эскондида (с запасами руды 1,8 млрд. т при содержании меди 1,59%) открыто в 1981 в пустыне Атакама на севере страны.
Свинец используется главным образом при изготовлении автомобильных аккумуляторов и присадок тетраэтилата свинца к бензину (в последнее время применение токсичных свинцовых присадок сокращается в связи с ограничениями на использование этилированного бензина). Около четверти добываемого свинца расходуется на нужды строительства, связи, электротехнической и электронной промышленности, на изготовление боеприпасов, красителей (свинцовых белил, сурика и др.), свинцового стекла и хрусталя и керамических глазурей. Кроме того, свинец применяется в керамическом производстве, для изготовления типографских шрифтов, в антифрикционных сплавах, в качестве балластных грузов или гирь, из него делают трубы и контейнеры для радиоактивных материалов. Свинец - основной материал для защиты от ионизирующего излучения. Большая часть свинца подлежит повторному использованию (исключение составляют стеклянные и керамические изделия, химикаты и пигменты). Поэтому потребности в свинце могут покрываться в значительной степени за счет переработки металлолома. Главный рудный минерал свинца - галенит (свинцовый блеск), представляющий собой сульфид свинца; он часто содержит также примесь серебра, которое извлекается попутно. Галенит обычно ассоциирует со сфалеритом - рудным минералом цинка и нередко с халькопиритом - рудным минералом меди, образуя полиметаллические руды. Добыча свинцовых руд ведется в 48 странах; ведущие производители - Австралия (16% мировой добычи, 1995), Китай (16%), США (15%), Перу (9%) и Канада (8%), в значительных объемах добыча ведется также в Казахстане, России, Мексике, Швеции, ЮАР и Марокко. В США основной производитель свинцовой руды - штат Миссури, где в долине р. Миссисипи 8 рудников дают 89% общей добычи свинца в стране (1995). Другие районы добычи - штаты Колорадо, Айдахо и Монтана. На Аляске запасы свинца связаны с цинковыми, серебряными и медными рудами. Большая часть разрабатываемых месторождений свинца в Канаде находится в провинции Британская Колумбия. В Австралии свинец всегда ассоциирует с цинком. Основные месторождения - Маунт-Айза (Квинсленд) и Брокен-Хилл (Новый Южный Уэльс). Крупные свинцово-цинковые месторождения имеются в Казахстане (Рудный Алтай, Казахский мелкосопочник), Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане. Основные месторождения свинца в России сосредоточены на Алтае, в Забайкалье, Приморье, Якутии, на Енисее и Северном Кавказе.
Цинк широко применяется для цинкования - нанесения гальванических покрытий, предохраняющих от ржавления поверхности стальных и железных листов, труб, проводов, металлических сеток, фасонных соединительных деталей трубопроводов, а также для производства латуни и других сплавов. Соединения цинка служат пигментами, люминофорами и т.д. Основной минерал цинковых руд - сфалерит (сульфид цинка) часто ассоциирует с галенитом или халькопиритом. Первое место в мире по добыче (16,5% мировой добычи, 1113 тыс. т, 1995) и запасам цинка занимает Канада. Кроме того, значительные запасы цинка сосредоточены в Китае (13,5%), Австралии (13%), Перу (10%), США (10%), Ирландии (ок. 3%). Добыча цинка ведется в 50 странах. В России цинк извлекается из медноколчеданных месторождений Урала, а также из полиметаллических месторождений в горах Южной Сибири и Приморья. Крупные запасы цинка сосредоточены в Рудном Алтае (Восточный Казахстан - Лениногорск и др.), на долю которого приходится более 50% добычи цинка в странах СНГ. Цинк добывают также в Азербайджане, Узбекистане (месторождение Алмалык) и Таджикистане. В США ведущее место по добыче цинка занимает штат Теннесси (55%), за ним следуют штаты Нью-Йорк и Миссури. Другие значительные производители цинка - Колорадо, Монтана, Айдахо и Аляска. Весьма перспективно освоение крупного месторождения Ред-Дог на Аляске. В Канаде важнейшие цинковые рудники находятся в Британской Колумбии, Онтарио, Квебеке, Манитобе и Северо-Западных Территориях.
Никель. Около 64% всего производимого в мире никеля используется для получения никелевой стали, из которой делают инструменты, станки, броневые листы и плиты, посуду из нержавеющей стали и другие изделия; 16% никеля расходуется на гальванические покрытия (никелирование) стали, латуни, меди и цинка; 9% - на суперсплавы для турбин, авиационных креплений, турбокомпрессоров и т.п. Никель применяется при чеканке монет (например, американская пятицентовая монета содержит 25% никеля и 75% меди). В первичных рудах никель присутствует в соединениях с серой и мышьяком, а во вторичных месторождениях (корах выветривания, латеритах) образует рассеянную вкрапленность водных никелевых силикатов. Половина мировой добычи никеля приходится на долю России и Канады, крупномасштабная добыча ведется также в Австралии, Индонезии, Новой Каледонии, ЮАР, на Кубе, в Китае, Доминиканской Республике и Колумбии. В России, занимающей первое место по добыче никелевых руд (22% мировой добычи), основная часть руды извлекается из медно-никелевых сульфидных месторождений района Норильска (Таймыр) и отчасти района Печенги (Кольский п-ов); разрабатывается также силикатно-никелевое месторождение на Урале. Канада, прежде производившая 80% никеля в мире за счет одного крупнейшего медно-никелевого месторождения Садбери (пров. Онтарио), ныне уступает России по объему добычи. В Канаде разрабатываются также никелевые месторождения в Манитобе, Британской Колумбии и других районах. В США месторождения никелевых руд отсутствуют, и никель извлекают в качестве побочного продукта на единственном заводе по рафинированию меди, а также вырабатывают из скрапа (металлолома).
Кобальт составляет основу сплавов исключительно высокой прочности (суперсплавы) для промышленных и авиационных газотурбинных двигателей, а также для изготовления мощных постоянных магнитов. Мировые запасы кобальта оцениваются примерно в 10,3 млн. т. Его большая часть добывается в Конго (ДРК) и Замбии, значительно меньше в Канаде, Австралии, Казахстане, России (на Урале), на Украине. В США кобальт не производится, хотя его непромышленные запасы (1,4 млн. т) имеются в Миннесоте (0,9 млн. т), Калифорнии, Айдахо, Миссури, Монтане, Орегоне и на Аляске.
Олово используется для изготовления белой (луженой) жести. Из-за нетоксичности эта жесть (сталь, покрытая тонкой пленкой олова) идеально подходит для хранения пищевых продуктов. В США 25% олова расходуется на изготовление консервных банок. Другие аспекты применения олова - припай, изготовление шпатлевок, оловянной фольги, бронзы, баббитов и других сплавов. Главный (до недавнего времени - единственный) рудный минерал олова - касситерит (оловянный камень), встречающийся главным образом в кварцевых жилах, связанных с гранитами, а также в аллювиальных россыпях. Почти половина мировой добычи олова приходится на россыпные месторождения Юго-Восточной Азии - пояс протяженностью 1600 км и шириной до 190 км от о.Банка (Индонезия) до крайнего юго-востока Китая. Крупнейшие мировые производители олова - Китай (61 тыс. т в 1995), Индонезия (44 тыс. т), Малайзия (39 тыс. т), Боливия (20 тыс. т), Бразилия (15 тыс. т) и Россия (12 тыс. т). В значительных масштабах добыча ведется также в Австралии, Канаде, Конго (ДРК) и Великобритании.
Молибден применяется главным образом в производстве легированных сталей для станкостроения, нефтегазовой, химической и электротехнической промышленности и транспортного машиностроения, а также для производства броневых плит и бронебойных снарядов. Главный рудный минерал молибдена - молибденит (сульфид молибдена). Этот мягкий минерал черного цвета с ярким металлическим блеском часто ассоциирует с сульфидами меди (халькопирит и др.) или вольфрамитом, реже - касситеритом. Первое место в мире по выпуску молибдена занимают США, где его добыча в 1995 выросла до 59 тыс. т (1992 - 49 тыс. т). Первичный молибден добывают в Колорадо (на крупнейшем в мире руднике Хендерсон) и Айдахо; кроме того, молибден извлекают в качестве побочного продукта в Аризоне, Калифорнии, Монтане и Юте. Второе место по добыче делят Чили и Китай (по 18 тыс. т), третье место занимает Канада (11 тыс. т). На эти три страны приходится 88% мирового производства молибдена. В России молибденовые руды добывают в Забайкалье, Кузнецком Алатау и на Северном Кавказе. Небольшие медно-молибденовые месторождения имеются в Казахстане и Армении.
Вольфрам входит в состав сверхтвердых износостойких инструментальных сплавов, в основном в форме карбида. Используется в нитях накаливания электроламп. Главные рудные металлы - вольфрамит и шеелит. 42% мировых запасов вольфрама (в основном вольфрамит) сосредоточено в Китае. Второе место по производству вольфрама (в форме шеелита) занимает Россия (4,4 тыс. т в 1995). Основные месторождения находятся на Кавказе, в Забайкалье и на Чукотке. Крупные месторождения имеются также в Канаде, США, Германии, Турции, Казахстане, Узбекистане, Таджикистане. В США действует один вольфрамовый рудник в Калифорнии.
Висмут используется для производства легкоплавких сплавов. Жидкий висмут служит теплоносителем в ядерных реакторах. Соединения висмута применяются в медицине, оптике, электротехнике, текстильной и других отраслях промышленности. Висмут получают в основном попутно при выплавке свинца. Минералы висмута (его сульфид висмутин, самородный висмут, висмутовые сульфосоли) присутствуют также в рудах меди, молибдена, серебра, никеля и кобальта, в некоторых месторождениях урана. Только в Боливии висмут добывают непосредственно из висмутовой руды. Значительные запасы висмутовой руды обнаружены в Узбекистане и Таджикистане. Мировые лидеры по производству висмута (1995) - Перу (1000 т), Мексика (900 т), Китай (700 т), Япония (175 т), Канада (126 т). Висмут в значительных количествах извлекают из полиметаллических руд в Австралии. В США висмут получают только на одном заводе по рафинированию свинца в Омахе (шт. Небраска).
Сурьма. Основная область применения сурьмы - антипирены (антивоспламенители) - составы (преимущественно в форме оксида Sb2O3), понижающие горючесть древесины, тканей и других материалов. Сурьма используется также в химической промышленности, в полупроводниках, при изготовлении керамики и стекла, в качестве отвердителя свинца в автомобильных аккумуляторах. Главный рудный минерал - антимонит (стибнит), сульфид сурьмы, очень часто ассоциирующий с киноварью (сульфидом ртути), иногда с вольфрамитом (ферберитом). Мировые запасы сурьмы, оцениваемые в 6 млн. т, сосредоточены главным образом в Китае (52% мировых запасов), а также в Боливии, Киргизии и Таиланде (по 4,5%), ЮАР и Мексике. В США залежи сурьмы встречаются в Айдахо, Неваде, Монтане и на Аляске. В России известны промышленные месторождения сурьмы в Республике Саха (Якутия), Красноярском крае и Забайкалье.
Ртуть - единственный металл и минерал, жидкий при обычной температуре (затвердевает при -38,9° C). Самая известная область применения - термометры, барометры, манометры и другие приборы. Ртуть используют в электротехнической аппаратуре - ртутных газоразрядных источниках света: ртутных лампах, люминесцентных светильниках, а также для изготовления красителей, в стоматологии и проч. Единственный рудный минерал ртути - киноварь (сульфид ртути ярко-красного цвета), после ее окислительного обжига в дистилляционной установке происходит конденсация паров ртути. Ртуть и особенно ее пары очень токсичны. Для получения ртути применяется также менее вредный гидрометаллургический способ: киноварь переводится в раствор сульфида натрия, после чего ртуть восстанавливается до металла алюминием. В 1995 мировое производство ртути составило 3049 т, а выявленные ресурсы ртути оценивались в 675 тыс. т (главным образом в Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России). Крупнейшие производители ртути - Испания (1497 т), Китай (550 т), Алжир (290 т), Мексика (280 т). Главным источником получения ртути служит месторождение Альмаден на юге Испании, известное уже почти 2000 лет. В 1986 там дополнительно были разведаны большие запасы. В США киноварь добывается на одном руднике в Неваде, некоторое количество ртути извлекают в качестве побочного продукта при добыче золота в Неваде и Юте. В Киргизии издавна разрабатываются месторождения Хайдаркан и Чаувай. В России имеются небольшие месторождения на Чукотке, Камчатке и Алтае.
БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ РУДЫ
Золото. Общий объем добычи золота в мире составляет 2200 т (1995). Первое место в мире по добыче золота занимает ЮАР (522 т), второе - США (329 т, 1995). Старейший и самый глубокий золотой рудник в США - Хоумстейк в горах Блэк-Хилс (Южная Дакота); добыча золота там ведется свыше ста лет. В 1988 объем производства золота в США достиг пикового значения. Основные районы добычи сосредоточены в Неваде, Калифорнии, Монтане и Южной Каролине. Современные методы экстракции (иманирование) делают рентабельным извлечение золота из многочисленных бедных и убогих месторождений. Некоторые золотые рудники Невады дают прибыль даже при содержании золота в руде не более 0,9 г/т. На протяжении истории США золото добывалось на 420 рудниках коренных (жильных) месторождений на западе страны, на 12 приисках из крупных россыпных месторождений (почти все на Аляске) и из мелких россыпей на Аляске и в западных штатах. Поскольку золото практически не подвержено коррозии и высоко ценится, оно сохраняется вечно. До настоящего времени в виде слитков, монет, ювелирных изделий и предметов искусства дошло не менее 90% золота, добытого за исторический период. В результате ежегодной мировой добычи этого металла его суммарное количество увеличивается менее чем на 2%.
Серебро, как и золото, относится к драгоценным металлам. Однако его цена по сравнению с ценой золота еще недавно составляла 1:16, а в 1995 сократилась до 1:76. Около 1/3 серебра, полученного в США, идет на кино- и фотоматериалы (в основном пленку и фотобумагу), 1/4 используется в электротехнике и радиоэлектронике, 1/10 расходуется на чеканку монет и изготовление ювелирных изделий, на гальванические покрытия (серебрение). Примерно 2/3 мировых ресурсов серебра связано с полиметаллическими медными свинцовыми и цинковыми рудами. Серебро извлекается в основном попутно из галенита (сульфида свинца). Месторождения преимущественно жильные. Наиболее крупные производители серебра - Мексика (2323 т, 1995), Перу (1910 т), США (1550 т), Канада (1207 т) и Чили (1042 т). В США 77% серебра добывается в Неваде (37% добычи), Айдахо (21%), Монтане (12%) и Аризоне (7%). Металлы платиновой группы (платина и платиноиды). Платина - самый редкий и дорогостоящий драгоценный металл. Используются ее тугоплавкость (температура плавления 1772° C), большая прочность, стойкость против коррозии и окисления, высокая теплоэлектропроводность. Наиболее широкое применение платина находит в автомобильных каталитических нейтрализаторах (способствующих дожиганию горючего с целью удаления вредных примесей из выхлопных газов), а также в платиново-рениевых катализаторах в нефтехимии, при окислении аммиака и проч. Служит для изготовления тиглей и другой лабораторной посуды, фильер и т.д. Почти весь объем добычи платины приходится на ЮАР (167,2 т, 1995), Россию (21 т) и Канаду (16,5 т). В США в 1987 началась разработка месторождения в Стиллуотере (Монтана), где было получено 3,1 т платиновых металлов, причем самой платины - 0,8 т, остальное - палладий (самый дешевый и наиболее широко применяемый из платиноидов). По запасам и производству палладия лидирует Россия (основной район добычи - окрестности Норильска). Платина добывается и на Урале.
РУДЫ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ
Ниобий и тантал. Ниобий используется преимущественно в виде феррониобия в сталелитейной промышленности (в основном для производства высокопрочных низколегированных и отчасти высоколегированных сталей), а также в чистом виде и в составе сплавов с никелем (в ракетостроении). Низколегированные стали особенно необходимы для производства труб большого диаметра, из которых строятся магистральные газо-, нефте- и продуктопроводы. Крупнейший производитель ниобиевого сырья - Бразилия (82% мировой добычи, 1995). Второе место занимает Канада. Обе эти страны производят пирохлоровые концентраты. Пирохлоровые руды добывают также в России, Замбии и некоторых других странах. Колумбитовые концентраты попутно получают при разработке оловоносных кор выветривания на севере Нигерии. Тантал в природе встречается редко. Он используется преимущественно в электронике (для микроминиатюрных электролитических конденсаторов), а в форме карбида - в составе сверхтвердых сплавов для металлорежущих инструментов. Большая часть его мировых запасов сосредоточена в Австралии (21%), Бразилии (13%), Египте (10%), Таиланде (9%), Китае (8%). Значительными запасами обладают также Канада (с ее самым богатым в мире месторождением Берник-Лейк в юго-восточной Манитобе) и Мозамбик; небольшие промышленные месторождения имеются в Восточном Казахстане. Главные рудные минералы тантала - танталит, микролит, воджинит и лопарит (последний имеется только в России). Производство ниобиевых и танталовых концентратов в России сосредоточено на Кольском полуострове, в Забайкалье и Восточном Саяне. Промышленные пирохлоровые месторождения известны также на Алдане, а колумбитовые (тантал-ниобиевые) - в Северном Прибайкалье, юго-восточной Туве и Восточном Саяне. Крупнейшее месторождение ниобия и редких земель открыто на севере Якутии.
Редкоземельные металлы и иттрий. К редкоземельным металлам (элементам) относятся лантаны и лантаноиды (семейство из 14 химически сходных элементов - от церия до лютеция). В эту категорию включают также иттрий и скандий - металлы, которые чаще всего встречаются в природе вместе с лантаноидами и близки к ним по химическим свойствам. Редкоземельные металлы используются в виде смесей и по отдельности в качестве легирующих добавок в сталях и сплавах, для изготовления магнитных материалов, специальных стекол и проч. В последние годы постоянно растет спрос на отдельные редкоземельные элементы, а также на иттрий (в частности, в качестве люминофора для цветного телевидения). Главные рудные минералы редких земель - монацит и бастнезит, в России - лопарит. Наиболее известный минерал иттрия - ксенотим. Около 45% мировых запасов редкоземельных элементов (ок. 43 млн. т) сосредоточено в Китае; там же находится крупнейшее в мире бастнезитовое месторождение с комплексными редкоземельными и железными рудами - Баян-Обо (во Внутренней Монголии). На втором месте по запасам лантаноидов стоят США - 25% мировой добычи приходится на месторождение Маунтин-Пас в Калифорнии. Другие известные месторождения бастнезитовых руд находятся в северном Вьетнаме и Афганистане. Монацит из прибрежно-морских россыпей (черных песков) добывается в Австралии, Индии, Малайзии, США (попутно с минералами титана и циркония). Побочным продуктом при переработке монацитовых концентратов является торий, содержание которого в некоторых монацитах достигает 10%. Добыча редких земель ведется также в Бразилии. В России главный источник получения редких земель (в основном цериевых, т.е. легких, лантаноидов) - лопаритовые руды уникального Ловозерского месторождения (Кольский полуостров). Промышленное месторождение иттрия и иттриевых редких земель (тяжелых лантаноидов) имеется в Киргизии.
Цезий - редкий щелочной металл. Отличается самым низким потенциалом ионизации, т.е. легче всех других металлов отдает электроны, вследствие чего цезиевая плазма - самая низкотемпературная. Цезий превосходит прочие металлы по светочувствительности. Цезий и его соединения имеют многочисленные области применения: в фотоэлементах и фотоумножителях, спектрофотометрах, термоэмиссионных и электронно-оптических преобразователях, в качестве затравки в плазменных генераторах, в газовых лазерах, в детекторах инфракрасного (теплового) излучения, как газопоглотитель в вакуумных приборах и т.д. Весьма перспективно использование цезия в термоионных преобразователях энергии и в ионных реактивных ракетных двигателях будущего, а также в солнечных батареях, электрических аккумуляторах и ферромагнитных материалах. По добыче цезиевой руды (поллуцита) лидирует Канада. В месторождении Берник-Лейк (юго-восточная Манитоба) сосредоточено 70% мировых запасов цезия. Поллуцит добывают также в Намибии и Зимбабве. В России его месторождения находятся на Кольском п-ове, в Восточном Саяне и Забайкалье. Выделяются месторождения поллуцита в Казахстане, Монголии и Италии (о.Эльба).
РАССЕЯННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Элементы этой обширной группы, как правило, не образуют собственных минералов и присутствуют в виде изоморфных примесей в минералах более распространенных элементов. Помимо четырех рассматриваемых ниже элементов, сюда относятся рубидий, кадмий, индий, скандий, рений, селен и теллур.
Гафний. Благодаря очень большому поперечному сечению захвата медленных (тепловых) нейтронов гафний лучше всех других металлов подходит для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов. Это - единственный металл, из которого делают такие стержни для корабельных реакторов. В США почти 60% гафния потребляет ядерная энергетика (для производства регулирующих стержней и защитных экранов реакторов). Сплавы гафния применяют для изготовления газотурбинных двигателей в аэрокосмических системах, термоионных преобразователей энергии и т.д. Волокна из фторида гафния используют в волоконной оптике. Карбид гафния входит в состав сверхтвердых сплавов для металлорежущего инструмента (вместе с карбидами тантала, вольфрама, ниобия), а кубические диоксиды гафния и циркония - исходные материалы для выращивания кристаллов фианита, применяемого в лазерной технике и как искусственные ювелирные камни. Гафний вместе с цирконием содержится (в отношении МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ1:50, иногда до 1:30 - 1:35) в цирконе, который добывается из прибрежно-морских титано-циркониевых россыпей. Мировые запасы гафния оцениваются в 460 тыс. т, из них 38% сосредоточено в Австралии, 17% - в США (в основном во Флориде), 15% - в ЮАР, 8% - в Индии и 4% - в Шри-Ланке. Бывший СССР обладал 13% мировых запасов. В настоящее время в СНГ крупнейшее (правда, сильно истощенное) россыпное месторождение находится на Украине, а другие, более мелкие россыпи - в Казахстане.
Галлий. Основной потребитель галлия - электронная (полупроводниковая) промышленность, использующая арсенид галлия в широком диапазоне - от транзисторов до интегральных схем. Рассматривается возможность применения галлия в фотогальванических (солнечных) элементах и в оптических лазерах. Галлий концентрируется в минералах алюминия и в низкотемпературных сфалеритах. Галлий получают в основном как побочный продукт при переработке бокситов на глинозем и отчасти при выплавке цинка из некоторых сфалеритовых руд. Мировое производство галлия (в качестве первичного продукта) быстро растет. В 1986 оно оценивалось в 35 т, а в 1996 ок. 63 т. Галлий производится в Австралии, России, Японии и Казахстане, а также в США, Франции, Германии. Мировые запасы галлия, заключенные в бокситах, более 15 тыс. т.
Германий. Крупнейший потребитель германия - инфракрасная оптика, используемая в компьютерах, приборах ночного видения, системах наведения и прицелах ракет, исследованиях и картографировании земной поверхности со спутников. Германий применяется также в оптиковолоконных системах (добавки тетрафторида германия в стекловолокно) и в электронных полупроводниковых диодах. В природе германий встречается в виде незначительных примесей в рудах некоторых цветных металлов (в частности, цинка) и в германий-угольных месторождениях. В Конго (ДРК) имеются богатые месторождения сульфидов германия (германит, реньерит). Большинство мировых запасов германия сосредоточено в цинковых рудах (Канада, Китай, Австралия). Запасы германия в США оцениваются в 450 т. Он заключен преимущественно в месторождениях сульфидных цинковых (сфалеритовых) руд в центральной части Теннесси, а также в зоне развития оксидных железных руд в старом медном руднике Апекс (шт. Юта). В Казахстане германием обогащены сфалериты ряда полиметаллических месторождений Рудного Алтая. В России германий извлекают главным образом из золы от сжигания углей германий-угольных месторождений Приморья и Сахалина, в Узбекистане - из золы углей Ангренского месторождения, а на Украине - при переработке углей Донбасса на металлургический кокс.
Таллий извлекают как побочный продукт при выплавке других цветных металлов, главным образом цинка и отчасти свинца. Соединения таллия используются как компоненты материалов для оптических, люминесцентных и фотоэлектрических приборов. Он входит в состав кислотоупорных и подшипниковых сплавов с оловом и свинцом. Высокими концентрациями таллия отличаются пириты из низкотемпературных месторождений. В США запасы таллия составляют ок. 32 т - примерно 80% мировых (1996), но его добыча не ведется. Наибольшими ресурсами таллия, сосредоточенными в цинковых рудах, располагают следующие регионы: Европа - 23%, Азия - 17%, Канада - 16%, Африка - 12%, Австралия и Океания - 12%, Южная Америка - 7%.
РАДИОАКТИВНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ РУДЫ
Уран. Переработка 1 кг урана позволяет произвести столько же энергии, сколько дает сжигание 15 т угля. Урановые руды служат сырьем для получения других радиоактивных элементов, таких как радий и полоний, и разных изотопов, в том числе легких изотопов урана. Главные минералы урановых руд - урановая смолка уранит (настуран) и карнотит (желтый урано-ванадиевый минерал, образующий вкрапленность мелких зерен в песчаниках). Большая часть запасов урана США сосредоточена в грубо- и тонкозернистых карнотитовых песчаниках с настураном, разработка которых ведется в штатах Аризона, Колорадо, Нью-Мексико, Техас, Юта, Вашингтон и Вайоминг. В Юте имеется крупное месторождение урановой смолки (Мэрисвейл). В США в 1995 общий объем добычи урана составлял 2360 т (в 1980 - 20 тыс. т). Почти 22% электроэнергии в США вырабатывается атомными электростанциями, на которых действуют 110 ядерных реакторов, что гораздо выше соответствующих показателей в других странах. К примеру, в СССР в 1987 имелось 56 действующих реакторов и 28 - на стадии проектирования. Ведущее место в мире по уровню потребления атомной энергии занимает Франция, где АЭС вырабатывают ок. 76% электроэнергии (1995). Наибольшими разведанными запасами урана (1995) обладают Австралия (ок. 466 тыс. т, более 20% мировых запасов), Казахстан (18%), Канада (12%), Узбекистан (7,5%), Бразилия и Нигер (по 7%), ЮАР (6,5%), США (5%), Намибия (3%), Украина (3%), Индия (ок. 2%). Крупное месторождение уранита Шинколобве находится в Демократической Республике Конго. Значительными запасами располагают также Китай (провинции Гуандун и Цзянси), Германия и Чехия. После недавнего открытия богатых урановых месторождений в Канаде эта страна по запасам уранита заняла первое место в мире. В России промышленные запасы урана сосредоточены в основном в пределах Стрельцовской кальдеры в Восточном Забайкалье. Недавно разведано крупное месторождение в Бурятии.
Торий применяется для легирования сплавов и является потенциальным источником получения ядерного топлива - легкого изотопа урана-233. Единственный источник тория - желтые полупрозрачные зерна монацита (фосфата церия), содержащие до 10% тория и встречающиеся в прибрежно-морских и аллювиальных отложениях. Россыпные месторождения монацита известны в Австралии, Индии и Малайзии. "Черные" пески, насыщенные монацитом в ассоциации с рутилом, ильменитом и цирконом, распространены на восточном и западном (более 75% добычи) побережьях Австралии. В Индии месторождения монацита сосредоточены вдоль юго-западного побережья (Траванкор). В Малайзии монацит добывают из аллювиальных оловоносных россыпей. США располагают небольшими запасами тория в прибрежно-морских россыпях монацита во Флориде.
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
АГРОНОМИЧЕСКОЕ И ГОРНО-ХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ
Главные минеральные удобрения - нитраты (селитры), калийные соли и фосфаты.
Нитраты. Соединения азота применяются также в производстве взрывчатых веществ. Вплоть до окончания Первой мировой войны и в первые послевоенные годы монопольное положение на рынке нитратов принадлежало Чили. В этой стране во внутренних аридных долинах Береговых хребтов Анд сосредоточены огромные запасы "каличе" - чилийской селитры (природного нитрата натрия). Позже широко развернулось производство искусственных нитратов с использованием атмосферного азота. США, где разработана технология получения безводного аммиака, содержащего 82,2% азота, занимают первое место в мире по его производству (60% продукции приходится на долю Луизианы, Оклахомы и Техаса). Возможности извлечения азота из атмосферы неограниченны, а необходимый водород получают в основном из природного газа и методом газификации твердого и жидкого топлива.
Калийные соли. Главные минералы калийных солей - сильвин (хлорид калия) и карналлит (хлорид калия и магния). Сильвин обычно присутствует совместно с каменной солью - галитом в составе сильвинита, горной породы, образующей залежи калийных солей и служащей объектом добычи. Производство калийных солей до Первой мировой войны было монополией Германии, где их добыча в районе Штасфурта началась в 1861. Аналогичные месторождения были открыты и освоены в соленосных бассейнах западного Техаса и восточного Нью-Мексико (США), в Эльзасе (Франция), Польше, окрестностях Соликамска в Предуралье (Россия), бассейне р.Эбро (Испания) и Саскачеване (Канада). Первое место по добыче калийных солей в 1995 занимала Канада (9 млн. т), за ней следовали Германия (3,3 млн. т), Россия и Белоруссия (по 2,8 млн. т), США (1,48 млн. т), Израиль (1,33 млн. т), Иордания (1,07 млн. т). В последние годы в США большая часть калийных солей добывается на юго-западе Нью-Мексико. На месторождении в Юте калийные соли получают методом подземного растворения (выщелачивания) из глубокозалегающих смятых в складки пластов. В Калифорнии калийные соли бораты и поваренную соль добывают из подземных рассолов, применяя различные технологические методы кристаллизации. Остальные ресурсы калийных солей сосредоточены в Монтане, Южной Дакоте и в центральной части Мичигана. В России добыча калийных солей издавна ведется в районе Соликамска, кроме того, перспективные площади выявлены в Прикаспии и Прибайкалье. Крупные месторождения разрабатываются в Белоруссии, Западной Украине, Туркменистане и Узбекистане.
Фосфаты. Промышленные месторождения фосфатов представлены фосфоритами и апатитовыми рудами. Большая часть мировых ресурсов фосфатов сосредоточена в широко распространенных морских фосфоритовых осадках. Выявленные ресурсы, включая непромышленные, оцениваются миллиардами тонн фосфора. В 1995 свыше 34% мировой добычи фосфатов приходилось на США, далее следовали Марокко (15,3%), Китай (15%), Россия (6,6%), Тунис (5,6%) и Иордания (3,7%). В России главным сырьем для получения фосфатных удобрений и фосфора является апатит, добываемый в Хибинах на Кольском полуострове.
Поваренная соль добывается более чем в 100 странах. Крупнейший ее производитель - США. Почти половина добытой поваренной соли используется в химической промышленности, главным образом в производстве хлора и каустической соды, 1/4 расходуется на предотвращение обледенения автомобильных дорог. Кроме того, она широко применяется в кожевенной и пищевой промышленности и является важным пищевым продуктом человека и животных. Поваренную соль получают из месторождений каменной соли и путем выпаривания (естественного и искусственного) воды соленых озер, морской воды или подземных рассолов. Мировые ресурсы поваренной соли практически неисчерпаемы. Почти каждая страна обладает либо залежами каменной соли, либо установками по выпариванию соленой воды. Колоссальный источник поваренной соли - сам Мировой океан. В США ресурсы каменной и поваренной соли в природных рассолах сосредоточены в северо-восточных и западных районах, а также на побережье Мексиканского залива. Соленые озера и производственные мощности по выпариванию рассолов находятся вблизи густонаселенных районов на западе США. В России соль добывается на ряде месторождений в Прикаспии (озера Эльтон и Баскунчак), Предуралье, Восточной Сибири, в центральных и северо-западных районах Европейской части как из залежей каменной соли, так и из соленых озер и соляных куполов. Крупные месторождения каменной соли имеются на Украине и в Белоруссии. Большие промышленные запасы соли сосредоточены в озерах Казахстана и заливе Кара-Богаз-Гол в Туркмении. Первое место по добыче поваренной соли занимают США (21% в 1995), затем следуют Китай (14%), Канада и Германия (по 6%). Значительная добыча соли (свыше 5 млн. т в год) ведется во Франции, Великобритании, Австралии, Польше, на Украине, в Мексике, Бразилии и Индии.
Сера. Большая ее часть (60-75%) идет на получение серной кислоты, необходимой для производства фосфатных и других минеральных удобрений. Кроме того, она используется как инсектофунгицид и дезинфицирующее средство в производстве органических и неорганических химикатов, при очистке нефти, получении чистых металлов и во многих других отраслях промышленности. В природе сера встречается в самородном виде как мягкий минерал желтого цвета, а также в соединениях с железом и основными цветными металлами (сульфидами) или с щелочными элементами и щелочноземельными металлами (сульфатами). В углях и нефти сера находится в форме различных сложных органических соединений, а в природном газе - в виде газообразного сероводорода (H2S). Мировые ресурсы серы в эвапоритах (солевых отложениях), продуктах вулканических извержений, а также связанной с природным газом, нефтью, битуминозными песками и сульфидами тяжелых металлов, достигают 3,5 млрд. т. Ресурсы серы в сульфатах кальция - гипсе и ангидрите - практически не ограничены. Около 600 млрд. т серы содержится в ископаемых углях и горючих сланцах, но пока не разработаны технические и экономически эффективные методы ее извлечения. США являются ведущим мировым производителем серы. 30% серы добывается методом Фраша, который заключается в нагнетании в пласт по скважинам водяного пара или горячей воды. При этом сера плавится под землей и поднимается на поверхность сжатым воздухом при помощи эрлифта. Таким же образом разрабатываются месторождения самородной серы, сопряженные с соляными куполами и осадочными отложениями, в том числе в глубоководной зоне Мексиканского залива вдали от берегов Техаса и Луизианы. Кроме того, серу в США получают в процессе очистки нефти, при переработке природного газа и на многих коксохимических заводах. Серная кислота производится попутно при обжиге и плавке руд меди, свинца, молибдена и цинка.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ
Алмазы. Самые известные из драгоценных камней - алмазы играют также важную роль в промышленности благодаря их исключительно высокой твердости. Технические алмазы используются главным образом как абразивные материалы для шлифовки и полировки, а также для бурения твердых пород. Ими армируют металлорежущий инструмент. Из природных алмазов лишь небольшая часть (по массе) ювелирная, остальные - технические кристаллы неювелирного качества (борт и карбонадо). Борт и карбонадо (черные алмазы) - это плотные скрытокристаллические или зернистые агрегаты. Технические алмазы получают также искусственно. В США производятся только синтетические алмазы. Природные алмазы обнаружены в Арканзасе и Колорадо, однако их добыча экономически нецелесообразна. Обычно алмазы встречаются в трубчатых телах - трубках взрыва (диатремах), сложенных вулканической породой - кимберлитом. Однако существенная часть алмазов добывается из аллювиальных россыпных месторождений, образовавшихся в результате размыва кимберлитовых трубок. Около 90% мировой добычи природных технических алмазов в 1993 приходилось на долю пяти стран: Австралии (44,3%), Конго (ДРК, 16,2%), Ботсваны (12,2%), России (9,3%) и ЮАР (7,2%). Мировая добыча алмазов в 1993 составила 107,9 млн. каратов (единица массы драгоценных камней карат равен 200 мг); в том числе технических алмазов было добыто 91,2 млн. каратов (84,5%), ювелирных - 16,7 млн. каратов (15,5%). В Австралии и Конго (ДРК) доля ювелирных алмазов составляет всего 4-5%, в России - ок. 20%, в Ботсване - 24-25%, ЮАР - более 35%, в Анголе и Центральноафриканской Республике - 50-60%, в Намибии - 100%. В России алмазы добывают в основном в Якутии (Саха), в россыпях встречаются алмазы на Урале. Крупные месторождения алмазов открыты в Архангельской области (коренные и россыпи).
Слюды. Промышленное значение имеют два вида природной слюды: мусковит и флогопит. Слюда ценится за весьма совершенную спайность, прозрачность и прежде всего за высокие тепло- и электроизоляционные свойства. Листовая слюда применяется в электротехнической промышленности как диэлектрик для конденсаторов и в качестве изоляционного материала. Ведущий в мире производитель листовой слюды - Индия, где в 1995 было добыто 6 тыс. т листового мусковита (при мировой добыче 7 тыс. т). Крупные месторождения листовой слюды известны в Бразилии и на Мадагаскаре. В России листовой мусковит из пегматитов добывается в основном в Мамско-Чуйском районе Иркутской области и в Карело-Кольском регионе. Мусковитные пегматиты известны также в Восточном Саяне (по р. Бирюса). Добыча флогопита ведется на Кольском полуострове, Алдане и в Прибайкалье. Крупнейшее месторождение флогопита разведано на Таймыре. Скрап (молотые отходы производства листовой слюды и другой слюдяной продукции) и мелкочешуйчатая слюда используются для изготовления минеральных красок, мягких кровельных материалов, резиновых изделий, в частности автопокрышек, как теплоизолятор в паровых котлах, для лощения бумаги, при бурении нефтяных скважин и проч. Природная мелкочешуйчатая слюда встречается в гранитах, пегматитах, гнейсах, метаморфических сланцах и глинистых отложениях. США занимают первое место в мире по производству слюдяного скрапа и мелкочешуйчатой слюды, причем 60% продукции приходится на долю Северной Каролины (пегматиты). Большие запасы мелкочешуйчатого мусковита заключены в гнейсах Северного Казахстана.
Оптический кварц и пьезокварц. Кварц по распространенности в земной коре занимает второе место после полевых шпатов, но его чистые бездефектные кристаллы (бесцветные прозрачные - горный хрусталь; темные, почти черные, просвечивающие или непрозрачные - морион) встречаются крайне редко. Между тем, именно такой кварц играет важную роль в оптических приборах (горный хрусталь) и в современных средствах связи, радиотехнике, электронике, гидроакустике, дефектоскопии, в кварцевых часах и многих других устройствах, использующих пьезоэлектрические свойства кварца (пьезокварц - горный хрусталь и морион). Самое важное применение пьезокварца - частотные фильтры и стабилизаторы частот в электронных приборах, микрофонах и проч. Основной поставщик природного пьезокварца (горного хрусталя) - Бразилия. В США в Арканзасе добывают высококачественные кристаллы горного хрусталя, который широко используется в ювелирных изделиях. Там же добывают кварц с дефектами, непригодный для электроники, но использующийся для выращивания искусственных кристаллов пьезокварца. В 1995 в США добыто 500 т такого кварца и произведено на его основе 300 т кристаллов синтетического кварца. В России кристаллы горного хрусталя добывают на Южном и Приполярном Урале и на Алдане. На Украине добывают преимущественно морион из пегматитов Волынской возвышенности. Месторождения горного хрусталя разрабатываются в Казахстане.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Минеральные ресурсы не возобновляются, поэтому необходимо постоянно вести поиски новых месторождений. Все более увеличивается значение морей и океанов как источников получения нефти, серы, поваренной соли и магния; их добыча обычно ведется в шельфовой зоне. В перспективе стоит вопрос об освоении глубоководной зоны. Разработана технология добычи рудных железо-марганцевых конкреций со дна океана. В их состав входят также кобальт, никель, медь и ряд других металлов. Крупномасштабная разработка глубоководных полезных ископаемых пока не начата ввиду экономического риска и нерешенности вопроса о правовом статусе таких месторождений. Соглашение по морскому праву, регламентирующее разработку минеральных ресурсов морского дна, не было подписано США и еще несколькими государствами. К перспективным, заменяющим природное минеральное сырье, относятся керамические и полупроводниковые материалы. Металлы, керамические и полимерные материалы используются в качестве матрицы и армирующих компонентов для упрочения различных композиционных материалов. Пластические массы, или полимеры - самый широко используемый в США материал (больше, чем сталь, медь и алюминий вместе взятые). Исходным сырьем для получения пластмасс служат продукты нефтехимического синтеза. Однако в качестве сырья вместо нефти может использоваться и уголь. Керамика - это неорганические неметаллические материалы, уплотненные путем термообработки и спекания. Обычные составляющие керамических материалов - кремний и оксид алюминия (глинозем), но они могут состоять также из карбидов бора и кремния, нитрида кремния, оксидов бериллия, магния, некоторых тяжелых металлов (например, циркония, меди). Керамические материалы ценят за их термо-, износо- и коррозионную стойкость, электрические, магнитные и оптические свойства (оптическое стекловолокно - тоже керамический материал). Продолжаются исследования по поиску перспективных материалов, пригодных для использования в электронных, оптических и магнитных устройствах. Так, например, полупроводниками являются арсенид галлия, кремний, германий и некоторые полимеры. Перспективно использование галлия, индия, иттрия, селена, теллура, таллия и циркония.
ЛИТЕРАТУРА
Быховер Н.А. Экономика минерального сырья, тт. 1-3. М., 1967-1971 Минеральные ресурсы мира. М., 1997