§20. Учимся с «Полярной звездой» (3)

1. Подготовить материалы о полезных ископаемых России для включения их в общий доклад на международной конференции «Природные ресурсы мира: проблемы и перспективы».

Российская Федерация - одно из немногих государств мира, располагающее крупными, а в ряде случаев и крупнейшими запасами различных полезных ископаемых. Именно это сочетание масштабности и разнообразия богатств недр чрезвычайно редко и обеспечивает весьма солидный вклад в совокупный природно-ресурсный потенциал (ПРП) России. К настоящему времени выявлены, разведаны и предварительно оценены крупные запасы полезных ископаемых, потенциальная денежная ценность которых в текущих "мировых" ценах составляет около 30 млрд. долл. США1. Из них 32,2 % приходится на долю газа, 23,3 % - на уголь и горючие сланцы, 15,7 % - на нефть, 14,7 % - на нерудное сырье, 6,8 % - на черные металлы, 6,3 % - на цветные и редкие металлы и 1,0 % - на золото, платину, серебро и алмазы. Значительно выше (140,2 трлн. долл. США) оценивают прогнозный потенциал. В его структуре полностью доминирует твердое топливо (79,5 %), далее следует газ (6,9 %) и нефть (6,5 %). На долю всех остальных видов полезных ископаемых приходится в совокупности 7,1 %. Такое разительное отличие от структуры балансовых запасов обусловлено, в первую очередь, колоссальными, несопоставимыми с другими полезными ископаемыми по величине, геологическими запасами углей на территории России. Основные запасы углеводородного сырья расположены главным образом в Западно-Сибирской и Урало-Поволжской провинциях. Крупные прогнозные ресурсы выявлены в Восточной Сибири (Красноярский край, Иркутская область, Республика Саха-Якутия), значительным потенциалом обладает Тимано-Печорская провинция (республика Коми, Ненецкий автономный округ, Архангельская область), шельф северных и дальневосточных морей. Несмотря на это изобилие, есть виды минерального сырья, запасы которых либо незначительны, либо малоэффективны. Потребность промышленности России в марганце, хроме, ртути, сурьме, титане и ряде других полезных ископаемых ранее почти полностью покрывалась поставками из республик бывшего СССР. Стимулом межреспубликанского обмена была географическая близость центров добычи полезных ископаемых к их крупным потребителям на территории России. Ежегодно из Казахстана поступало около 51,5 млн. тонн угля, 15,1 млн. тонн железной руды, предназначенной для металлургических заводов Урала и Сибири. Уголь и товарная железная руда ввозились из Украины, количество которых составляло соответственно около 4,1 и 5,5 млн. тонн. Среднеуральский медеплавильный завод (МПЗ) на 14% обеспечивался привозным сырьем с Алмалыкского (Узбекистан) и Маднеульского (Грузия) комбинатов. Алюминиевые заводы Сибири (Новокузнецкий, Красноярский, Саянский, Братский) в значительной мере снабжались глиноземом с Павлодарского алюминиевого завода в Казахстане, Волгоградский - с Николаевского глиноземного завода (ГЗ) на Украине. Из приведенного обзора можно видеть, что в целом Россию следует отнести к странам, чрезвычайно богатым природными ресурсами. Вопрос о том, как ими распорядиться, для нас особенно актуален ввиду коренной смены системы хозяйствования в целом и природопользования - в частности. Когда ставится задача сохранения природных, прежде всего невозобновимых, ресурсов, неизбежно возникает вопрос, а для скольких поколений? Обычно предлагаемые сторонниками такого подхода меры могут сохранить имеющиеся ресурсы для еще 3-5 поколений, то есть приблизительно на один век. При отсутствии глобальных катаклизмов любого происхождения продолжительность будущего существования человечества должна измеряться тысячелетиями, а не веками, и поэтому перед ним стоит проблема не сбережения ресурсов для будущих поколений, а постоянной смены ассортимента и характера использования ресурсов, то есть модели природопользования. Такая задача может быть решена только постоянно прогрессирующим в своем интеллектуальном и техническом оснащении, в уровне познания окружающего мира, в объеме экономических возможностей человечеством.

2. Подготовить конспект (или выступление) «Связь тектонического строения земной коры и минеральных ресурсов на примере России» для чтения лекции в клубе «Юный геолог».

Минеральные ресурсы – совокупность геологических запасов минерального сырья в недрах района, страны, континента, мира в целом, подсчитанных применительно к существующим кондициям на полезные ископаемые с учетом научно-технического прогресса (глубины разработки, эффективности обогащения и др.). Полезные ископаемые – это минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют использовать их в хозяйстве. Скопление полезных ископаемых, по количеству, качеству и условиям залегания пригодных для использования, называется месторождением, а их сплошное распространение на большой площади образует бассейн. Размещение полезных ископаемых по территории страны объясняется особенностями геологического строения отдельных районов. В свою очередь, геологическое строение зависит от тектонических (то есть происходящих в земной коре) процессов, развивающихся в различные геологические эпохи. Территория страны сформировалась из платформ и складчатых поясов. Платформы – наиболее устойчивые участки литосферы. Фундамент (нижний ярус платформы) образуют сильно смятые метаморфизированные породы. На фундаменте формируется осадочный чехол из горизонтально залегающих пород. В зависимости от времени образования фундамента платформы делятся на древние (Восточно-Европейская, Сибирская) и молодые (Западно-Сибирская). Три эти платформы, выраженные в рельефе равнинами, занимают основную часть территории России. В ряде мест фундамент платформ выходит на поверхность. Эти участки называются щитами. На Восточно-Европейской платформе имеются Балтийский и Украинский шиты, а на Сибирской – Алданский и Анабарский. Складчатые пояса, возникающие в наиболее подвижных участках земной коры, представляют собой смятые в складки метаморфизированные горные породы. При этом складки могут быть изогнуты книзу (синклиналь) или кверху (антиклиналь). Горные породы по происхождению делятся на четыре вида: магматические – образовавшиеся при застывании и кристаллизации магмы на некоторой глубине или на поверхности; осадочные – возникшие путем отложения на суше и на дне океана обломков различных пород и остатков организмов; метаморфические – измененные под действием высоких температур, большого давления, влияния растворов и газов; метасоматические – возникающие в процессе замещения одних минералов другими с существенным изменением их химического состава. В районах, занятых платформами, наиболее характерны полезные ископаемые осадочного происхождения, находящиеся в чехле или фундаменте платформ. В основном это нерудные полезные ископаемые. В чехлах распространены газ, нефть, уголь, горючие сланцы, фосфориты, соли, бокситы, строительные материалы (известняк, мел, мергель). Так, крупнейшие в России месторождения нефти и газа сосредоточены в Предуралье (от Баренцева до Каспийского моря) и Западной Сибири. Основные бассейны каменного угля – Тунгусский и Ленский находятся в Средней Сибири, Кузнецкий – в предгорьях Южной Сибири, Печорский – на северо-востоке Русской равнины. Основной буроугольный бассейн – Канско-Ачинский расположен в предгорьях Саян. Рудные полезные ископаемые содержатся в складчатом фундаменте древних платформ: железные руды Курской магнитной аномалии, Ангаро-Илимского района, полиметаллические руды Норильска, а также руды Балтийского (Кольский полуостров), Алданского щитов и др. Полезные ископаемые складчатых областей представлены различными рудами, образованными в основном из магмы, проникшей в земную кору по разломам в периоды активных тектонических движений. Таким образом, рудные полезные ископаемые связаны со складчатыми областями гор. В древних складчатых областях находятся месторождения железных руд (Западный Саян), золота (нагорья Северного Забайкалья), полиметаллических руд (Восточное Забайкалье), а также руд, драгоценных и полудрагоценных камней Урала. В более молодых горах Северо-Восточной Сибири и Дальнего Востока имеются месторождения оловянных и вольфрамовых руд, золота, а на Кавказе – полиметаллических руд. Характеристика конкретных видов полезных ископаемых и их месторождений приведена в соответствующих разделах. Балансовые запасы полезных ископаемых – это тот их объем, который целесообразно разрабатывать при современном уровне техники и экономики. Категории полезных ископаемых различаются по степени изученности их запасов. Категория А – запасы детально разведаны, имеют точно определенные границы. Категория В – предварительно разведанные запасы с примерно определенными контурами. Категория C1 – разведанные запасы, имеющие сложное геологическое строение; слабо разведанные запасы. Категория С2 – перспективные (имеющие предварительную оценку) запасы.

3. Для привлечения инвесторов в крупный проект «Укрепление ресурсной базы России» подготовить аналитическую справку (электронную презентацию). Задача — обоснование проведения поисковых, оценочных и разведочных работ с целью пополнения уже разведанных запасов полезных ископаемых.

Не секрет, что добыча полезных ископаемых в России является для государственной казны важнейшей статьей доходов. Общая стоимость природных богатств, таящихся в уже разведанных месторождениях, по некоторым подсчетам достигает 30 триллионов долларов. Это как минимум сто годовых бюджетов образца 2015 года. Мощнейший природно-ресурсный потенциал РФ позволяет полностью удовлетворять все запросы как на внутреннем, так и на внешних рынках. Страна входит в число мировых лидеров по запасам каменного угля, ряда цветных и редких металлов, природного газа, железных руд и т. д. В настоящее время открыто более 20 000 месторождений, многие из которых пока даже не начали осваивать. Львиная доля выделяемых на добычу полезных ископаемых в России инвестиций относится к газовой, нефтяной и угольной отрасли. К сожалению, в нынешних экономических и политических реалиях объемы вложений постоянно снижаются. Даже оптимисты не особо верят, что в ближайшее время произойдут какие-то кардинальные изменения к лучшему. А ведь помимо этой серьезнейшей проблемы развитие добычи полезных ископаемых в России затрудняется и рядом других факторов. Главной проблемой отрасли большинство специалистов называют слишком жесткий и при этом не всегда эффективный контроль со стороны государства. У предприятий регулярно возникают трудности с получением лицензий, временами достаточно странно выглядит налоговая политика. Также эксперты отмечают низкие темпы поиска и разработки новых месторождений. Значительная часть ныне действующих объектов освоена еще со времен Советского Союза. Очевидна недостаточная модернизация сектора. Инновационные методы типа трехмерной сейсморазведки или горизонтального бурения внедряются не очень активно. Не хватает высокоточного оборудования, программных продуктов и комплексов для обработки массивов собранной информации. Рано или поздно настанет время, когда придется пожинать плоды отсутствия должного внимания к геологоразведке. Пока добыча полезных ископаемых в России достаточна, чтобы обеспечить текущие и среднесрочные потребности государства. Однако уже ощущается дефицит по ряду разновидностей нерудного и рудного сырья. Помимо внедрения высокоточного геологоразведочного оборудования, необходимо также решать вопрос с квалифицированными кадрами. Большинство лучших выпускников специализированных вузов стремится сегодня работать за рубежом. Когда речь идет о развитии добычи полезных ископаемых в России, прежде всего, вспоминают о нефтяной отрасли, которая является главным поставщиком отечественного бюджета. В данный момент разведанная ресурсная база сектора способна обеспечить до 600 млн тонн ежегодно на протяжении минимум трех десятилетий. Основной своей проблемой помимо падения цен на мировом рынке нефтяники называют высокое налоговое бремя. У газовиков свои трудности. Вследствие последних международных событий внешние рынки сбыта сужаются. Например, Украина, бывшая в прошлом крупнейшим экспортером, снизила закупки сразу в три-четыре раза. Теряет свои позиции "Газпром" и внутри страны. Если десять лет назад монополист обеспечивал более 90% поставок, то сейчас он контролирует где-то 50-55%. Направляемые на добычу полезных ископаемых в России инвестиции должны использоваться и для переработки получаемого сырья. В значительной мере это касается угля, качество которого оценивается ниже, чем у австралийских и североамериканских аналогов. Ликвидировать этот недостаток должны помочь вложения в переработку и обогащение продукта. Что касается цветных и драгоценных металлов, то здесь главные сложности связаны с воспроизводством минерально-сырьевой базы. В условиях непростой международной обстановки крайне сложно восстанавливать прежние отношения с ведущими странами Запада. Создание альянсов с новыми партнерами – процесс, требующий времени, которое пока играет против РФ. Первоочередной задачей правительства в сложившейся ситуации должна стать разработка новой стратегии развития отрасли, так как программа, которой руководствуются сегодня, была утверждена еще в 2003 году. В частности, необходимо кардинально пересмотреть нынешнюю систему лицензирования добычи полезных ископаемых в России. Многие отечественные и зарубежные компании, не смогли в свое время получить право на разработку новых объектов, являясь их первооткрывателями. Улучшению инвестиционного климата подобное положение дел явно не способствует.

4. Написать статью «Геологическая история моего края» в школьную газету.

Становление, развитие Уральской горной страны происходило на протяжении сотен миллионов лет. Выделяют несколько крупных этапов ее развития. На самом раннем этапе развития, в позднем архее (около 3 млрд лет), эта часть суши, которую позднее назвали Уралом, становится тектонически активной зоной. В земной коре здесь закладываются глубокие трещины (разломы), по которым на поверхность изливаются лавы базальтов. Не дошедшие до поверхности магматические расплавы кристаллизировались на глубинах 5–10 км, образуя крупные интрузивные массивы. В мелких морских бассейнах, занимавших пониженные участки рельефа, накапливались обломочные осадочные породы.

Затем наступает время относительного покоя. Палеоурал на короткое время становится тектонически спокойной страной. Около 2 млрд лет назад тектонические движения возобновляются с новой силой. Вновь на большом пространстве образуются протяженные зоны глубинных разломов. Вдоль них растут цепи вулканов. Громадные, в тысячи километров участки суши прогибаются и заливаются морем. Надолго эта часть Палеоурала становится океаническим дном. Именно здесь, на западном "плече" будущих Уральских гор, смогли накопиться огромные толщи (более 10–12 км) осадочных пород: известняков, доломитов, глинистых, известковистых и углеродистых сланцев, песчаников и конгломератов. Около 900 млн лет назад накопившиеся массы осадоч-ных и вулканических пород гигантскими силами Земли сминаются в складки и образуют первые горные вершины Урала. Около 600 млн лет назад Урал вновь предстает тектонически спокойной страной. Преобладала суша. Мелководные теплые моря занимали небольшие участки. Обитателями этих морей были губки, археоцеаты, другие, ныне вымершие, организмы, остатки которых сохранились в толщах осадочных пород.

В палеозойскую эру активные тектонические движения охватывают восточные площади Палеоурала. Протяженные долины (рифты), сопровождаемые глубокими разломами, попеременно образуются в разных частях этой территории, как бы раздвигая, расширяя ее. Возобновляется вулканическая деятельность. Вулканические пояса охватывают обширные пространства. Большинство вулканов было морскими, поэтому продукты вулканической деятельности (лавы, туфы, бомбы) часто перемешивались с осадками, накапливавшимися в тех же бассейнах. Обширный уральский палеоокеан простирался к востоку не менее, чем на 1500 км. Около 400 млн лет назад в этом палеоокеане образуются вулканические острова, почти такие же, как сегодняшние Курильские и Японские. Остатки такой "островной дуги" сегодня можно наблюдать в районе Магнитогорска.

В каменноугольное время (350–290 млн лет) начинается подъем этой части суши. Морские воды отступают. Океанические породы выходят на дневную поверхность. Громадные толщи морских и континентальных осадков, вулканических пород самого разного состава в конце пермского периода (около 240 млн лет назад) становятся высокими Уральскими горами, протянувшимися от северных морей до южных степей почти на 2500 км. Становление гор сопровождалось внедрением больших масс гранитов, гранодиоритов, сиенитов, которые не только усложнили геологическое строение Урала, но и явились причиной появления многих месторождений полезных ископаемых.

Урал постепенно становится тектонически спокойной, устойчивой областью Земли – платформой, но до полного успокоенияеще далеко.

Вновь активизировались Уральские горы в эпоху так называемой киммерийской складчатости (240–100 млн лет назад). Тогда на восточном склоне Уральских гор образовались большие, протяженные разломы близмеридионального направления, вдоль которых начались излияния базальтовых лав. У современного Челябинска образовался прогиб глубиной до 4000 м и длиной до 140 км, получивший название Челябинский грабен. В этом прогибе на протяжении 40–45 млн лет, уже в мезозойскую эру, формировались мощные пласты углей и вмещающих их пород: песчаников, алевролитов, сланцев. Последние 160–155 млн лет территория Урала, в том числе и Южного, тектонически стабильна. Уральские горы медленно разрушаются под влиянием поверхностных сил. На месте высоких, когда-то заснеженных вершин образуется довольно плоская равнина, получившая название Зауральский пенеплен.

Совокупность признаков (состав и происхождение горных пород, их возраст, степень тектонической раздробленности) позволяет разделить Уральскую страну на ряд более или менее крупных зон (геологических структур). Все они сформировались в палеозойскую эру. С запада на восток выделяются: I. Предуральский прогиб. II. Западно-Уральская внешняя зона складчатости. III. Центрально-Уральское поднятие. IV. Магнитогорский прогиб, Магнитогорский вулканический пояс. V. Восточно-Уральская зона прогибов и поднятий. VI. Зауральское поднятие.

5. Подготовить материал «Полезные ископаемые моего края» для размещения на школьном интернет-сайте.

Недра Челябинском области (особенно ее горная часть) богаты различными полезными ископаемыми. Уральские горы очень древние и сильно разрушены. По существу, это только сохранившиеся основания былых гор. Все, что когда то было скрыто на большом глубине, теперь оказалось почти на поверхности. Значительная доля полезных ископаемых Урала сосредоточена в пределах Челябинской области. Здесь имеются руды черных и цветных металлов, уголь, химическое сырье, разнообразные строительные материалы и камни-самоцветы. Разведано более 300 промышленных месторождений. Более 20 месторождений содержат железную руду. В первую очередь это Магнитогорское месторождение, на базе которого начинал работу крупнейший в стране Магнитогорский металлургический комбинат. Месторождение это известно с 1747 года. Общие запасы руды насчитывали примерно 200 млн. тонн, содержание железа в рудах – 50-54%. Более 200 лет обеспечивает металлургию Урала Бакальский железорудный район. В хребтах Шуйда, Буландиха и Иркускан разведано свыше 20 месторождении руды. Руды здесь двух видов: близко к поверхности залегают наиболее богатые бурые железняки, которые содержат в среднем 48% железа. Глубже - более бедные руды: сидериты с содержанием железа до 32%. Общие запасы руды в районе Бакала до 600 млн. тонн. В результате интенсивной эксплуатации многие рудные место рождения Южного Урала оскудевают. Так, в настоящее время, руды горы Магнитной почти полностью выработаны. Магнитогорский металлургический комбинат работает на привозном сырье. Из других месторождении следует отметить Кусинскую группу титаномагнетитовых руд. Эти руды содержат 50-57% железа, а также титан, хром и ванадий. Часть этих месторождений, к примеру Магнитное, также уже отработаны, но запасы титано-магнетитов еще значительны. Готовится разработка крупного месторождения возле Медведевки. Из разведанных в последние годы наиболее значительным является Теченское месторождение на севере востоке области. Медные руды на территории области в горнозаводской ее части и восточных предгорьях добывались повсеместно с глубокой древности. В XVIII веке большинство заводов были поставлены на древних “чудских” копях. Все старинные рудники были выработаны еще в прошлом веке, последнее, издавна известное месторождение возле Карабаша, - совсем недавно. В последние десятилетия челябинские геологи открыли крупные месторождения медной руды в районе Верхнеуральска. “Столицей” ее добычи является поселок Межозерный. Разведано более 10 место рождений. Месторождения никеля и кобальта сосредоточены в районе Верхнего Уфалея и обнаружены на юге области. Алюминиевые руды представлены месторождениями бокситов в районе станции Сулея (поселок Межевой Лог). Здесь действуют Южно-Уральские бокситовые рудники. Месторождения золота связаны как с коренными породами (рудное золото), так и с речными отложениями (россыпное золото). К числу первых относится Кочкарское месторождение (г. Пласт), которое разрабатывается с 1860 года. Добыча россыпного золота в крае ведется в Миасском золотоносном районе. Здесь были найдены довольно крупные самородки золота. Так, в 1842 году был обнаружен самородок весом около 36 кг, являющийся самым крупным из найденных на территории страны. В 1936 году были найдены два самородка весом 14,4 и 9,5 кг. Из полезных ископаемых, относящихся к химическому сырью, на территории области имеются тальк, фосфориты, серные колчеданы, соли. Наиболее крупные тальковые месторождения размещаются в районе Миасса (Красная поляна) и Сыростана. Месторождения фосфоритов находятся в окрестностях Аши. Соль залегает на дне некоторых озер, расположенных на востоке области. Крупнейшее в стране месторождение магнезита находится в районе г. Сатка, запасы его огромны. Еще одно мощное месторождение разведано в последнее время в верховьях Ая – Семибратское. Магнезит служит превосходным сырьем для производства огнеупорного кирпича, применяемого для обкладки мартеновских и доменных печей, магнезитового порошка и магнезито-хромитовых изделий. Крупные запасы огнеупорных глин разведаны возле пос. Берлин в районе Троицка. Цементное сырье представлено мергелями, глинами и известняками. Крупнейшие их месторождения разведаны в районе Еманжелинска, Магнитогорска (Агаповка), Катав-Ивановска. На базе этих месторождении работают цементные заводы. Челябинская область богата высококачественным мрамором, крупнейшими месторождениями которого являются Коелгинское, Баландинское и Уфалейское. Разведанные запасы мрамора составляют более 10 млн. кубометров. Флюсы и доломиты являются важным металлургическим сырьем. Разведанные в области их запасы превышают 1,5 млрд. тонн. Крупнейшими месторождениями являются Тургоякское, Атлянское, Агаповское, Лисьегорское. Формовочные пески добываются в Кичигинском и Бускольском месторождениях. Разведано более 140 месторождений глины кирпичной. Каолин (белая глина) - сырье для фарфоро-фаянсовой промышленности. Общие запасы каолина в области - более 30 млн. тонн. Добыча каолина производится на Кыштымском и Еленинском месторождениях. В области выявлено более 50 месторождений графита. Крупнейшим является Тайгинское, в 12 км к югу от Кыштыма. Драгоценные и поделочные камни встречаются в трех местах - в Ильменских, Вишневых горах и возле Пласта. Ильменские горы - настоящий минералогический музеи. Здесь встречаются амазонит, гиацинт, аметист, опал, топаз, гранат, малахит, корунд, яшма, сапфир, рубин, солнечный, лунный и арабский камень и т. д. В Кочкарском геологическом районе встречаются топаз и другие драгоценные и поделочные камни. Разведано Ерофеевское месторождение стекольных песков (запасы более 17 млн. тонн). Бурые угли Челябинского бассейна простираются с севера (от озера Тишки) на юг на 170 км при максимальной ширине 14 км. Запасы углей составляют более 700 млн. тонн. Уголь на Южном Урале был открыта 1831 году И.И. Редикорцевым. Добыча его была начата в 1907 году. Основным потребителем угля сейчас являются тепловые электростанции. Каменные угли выявлены также в Полтаво-Брединском месторождении.

В болотах области накопились богатые отложения торфа, однако, пока он не разрабатывается. Разведано более 60 месторождений строительного камня (более 1 млрд. кубометров) и более 20 месторождений строительных песков (около 150 млрд. кубометров). Добываются в области такие ценные минералы как редкоземельные хрусталь и пьезокварц.