Реферат: Осадочные породы и их применение
Сильвин(минерал) (искусственные) применяются в оптических системах спектрографов и других приборах.
Сода — один из важнейших продуктов химической промышленности. В больших количествах её используют в стекольном, мыловаренном, бумажном и красильном производствах; она применяется также для умягчения воды паровых котлов. Na2 CO3 — исходный продукт для получения NaOH, Na2 B4 O7 , Na2 HPO4 . NaHCO3 используют в производстве безалкогольных напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий. В медицине гидрокарбонат натрия применяют внутрь в таблетках, порошках и растворах для нейтрализации избытка соляной кислоты в желудочном соке (например, при гастритах), наружно — в виде растворов для полосканий горла, а также для промывания кожи при попадании на неё кислот. При некоторых заболеваниях растворы NaHCO3 вводят внутривенно. Входит в состав многих лекарственных средств.
Промышленная ценность гипса обусловлена его поведением при обжиге. Если при этом он теряет три четверти связанной воды, то получается штукатурный гипс («парижская штукатурка»), который снова поглощает воду и затвердевает («схватывается»), при этом ему можно придать какую угодно форму. Гипс находит весьма широкое применение в сыром и обожженном виде. Наиболее широко он используется для получения строительных полуфабрикатов, например обшивочных листов и сухой штукатурки. Сырой (необожженный) гипс применяется для производства портландцемента (минерал подмешивается к цементу для замедления процесса «схватывания»), а также в качестве удобрения. Третья главная область применения гипса – производство разных штукатурок.
Крупнейший мировой производитель гипса – США, располагающие действующими рудниками в 17 штатах (Нью-Йорк, Мичиган, Калифорния, Невада, Айова, Техас и др.). Другие ведущие страны – Австралия, Канада, Египет, Франция, Россия, ФРГ, Австрия, Словакия, Великобритания. В жарких сухих климатических условиях (пустыня Сахара, Туркменистан, Нижнее Поволжье и др.) встречаются оригинальные сростки пластинок гипса – «розы пустыни», которые весьма ценятся коллекционерами. Алебастр и селенит широко используются в камнерезном деле для изготовления мелкой пластики.
Ангидрит — распространённый поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом — с другой. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым. В Ломбардии (Италия) он издавна использовался вместо мрамора. В XIX века и в начале XX века было популярно резать из ангидрита письменные приборы. В наши дни популярны в продаже резные фигурки из ангидрита.
Барит применяется, в основном, в качестве утяжелителя буровых растворов (70% мирового потребления); служит лучшей основой в производстве цветных красок; специальных цементов, устойчивых в агрессивных средах; "тяжелых" бетонов, применяемых в фундаментах тяжеловесных конструкций при прокладке трубопроводов в заболоченных местах и под водой; в дорожном строительстве; для получения прочного и гибкого слоя верхних покрытий дорожек в аэропортах. Химическая промышленность применяет барит в производстве солей бария, используемых в различных отраслях промышленности. Кроме того, барит служит наиболее дешевым защитным материалом при строительстве "могильников" и реакторов в ядерной энергетике (Ахманов и др., 1995).
Карналлит применяется как удобрение; сырьё для получения магния, хлора и калия. Крупнейшие месторождения в России — Соликамское на Урале, за рубежом — в ГДР (Штасфурт, Ашерслебен и др.), ФРГ, США, Тунисе.
Бишофит используется в производстве ксилолита — для наливных полов, некоторых литых изделий — плитка, подоконники п др. Так же технический бишофит используется в химической и металлургической промышленности, сельском хозяйстве. Для оздоровительных целей специально добывается менее 1 % всего объема бишофита.
Фториды достаточно широко используются в промышленности: один из главных источников получения свободного фтора, некоторые фториды неметаллов применяются в качестве окислителя ракетного топлива (ClF3, ClF5), для изотопного разделения урана (UF6), для производства оптических стёкол (LiF, MgF2 , CaF2 и др.), для фторирования органических и не органических соединений (CoF3, AgF, ClF5 ), гексафторид серы применяют в качестве газообразного диэлектрика.
Натриевая селитра в сельском хозяйстве служит азотным удобрением. Натриевуюселитру применяют как основное удобрение, рядковое и в подкормку на разных почвах под все культуры. Наиболее эффективна под сахарную свёклу, столовые и кормовые корнеплоды, которые потребляют сравнительно много Na, под пшеницу, ячмень, особенно (вследствие физиологической щёлочности) на кислых дерново-подзолистых почвах.
Калиевая селитра (калий азотнокислый технический, нитрат калия) предназначается для химической, стекольной, радио- и электротехнической, машиностроительной и других отраслей народного хозяйства.
Бораты используют для умягчения воды, вводят в состав стиральных порошков, применяют в стекольной промышленности. В лабораторной практике с помощью боратов готовят буферные системы, а также используют бораты как плавни и для качественного определения оксидов металлов (см. перл (химия)). Метаборат свинца Pb(BO2)2 применяют при изготовлении экранов, защищающих от радиоактивного излучения.
ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, СВЯЗАННЫЕ С ФОСФАТНЫМИ ПОРОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Фосфоритами называют породы, больше чем на 50% сложенные фосфатными минералами. При определении фосфоритов как руды на фосфор (для удобрений) кондиции значительно ниже, в некоторых случаях (когда породы легко обогатимые, например рыхлые) до 5% Р2 О5 , например в оболовых песках нижнего ордовика в Прибалтике. Кларк Р2 О5 в глинах - 0,17 %, в известняках - 0,04 %. Породы с 19,5 % Р2 О5 содержат почти 50% фосфата кальция «апатита», а с 7,8% около 20 % «апатита».
Практическое значение фосфоритов огромно: это необходимые удобрения и как таковые используются в основном в виде суперфосфата кальция. Ежегодная их добыча растет и в настоящее время достигает первых сотен миллионов тонн. Ocновными фосфоритдобывающими странами являются Mapокко, Алжир, Тунис, США, Россия, Казахстан, Узбекистан, Египет, Австралия, Науру, Китай, Монголия. Разрабатываются фосфориты венда (Сибирь, Монголия), кембрия (Австралия, Китай, Монголия, Казахстан и др.), ордовика (Прибалтика), силура (Сибирь), девона (Дальний Восток), перми (США, Предуралье), триаса (Мангышлак и др.), юры (Русская плита, Франция, Бельгия и др.), мела (Русская плита, Англия и др.), особенно крупные в Северной Африке и Восточном Присредиземноморье, палеогена (Северная Африка, Ближний Восток, Средняя Азия, США и др.),неогена (США, Флорида), плейстоцена и голоцена (о. Науру и др.).
Фосфоритами как полезными ископаемыми называют породы с содержанием Р 2 О Б иногда вceгo в 5-6 %, но чаще более 10%: бедные 10-18% Р 2 О Б , среднего качества 18-24, богатые 24-40 %. Весьма вредной, но часто присутствующей примесью являются халцедон и кварц, особенно аутигенные, цементные, так как они затрудняют обогащение. Другие обычные примесные компоненты: глауконит, кальцит, доломит, квapцевый песок, железные минералы, глинистое вещество. Более 60-70 % фосфоритовых запасов сосредоточено в ceноне - палеогене Марокко. Этот уникальный факт не нашел еще полного объяснения литологов. В общей форме сверхгигантские запасы и месторождения фосфоритов Марокко и дpyгих стран Северной Африки правильно объясняются благоприятным сочетанием всех факторов фосфоритообразования: обширностью платформенных морей-заливов, отделенных островами и сообщающихся проливами с соседним океаном, coceдство последнего, аридный климат суши (например, Африки), пышное развитие жизни, пассивность тектонического режима, чередование застойных фаз с динамичными фазами перемыва.
Помимо использования в качестве удобрений (фосфоритовой муки - результат размола природных фосфоритов и суперфосфата, получаемого разложением фосфатов серной кислотой) фосфориты идут на производство фосфорной кислоты и элементapнoгo фосфора. Для изготовления суперфосфата используют фосфориты только с содержанием Р 2 О Б не ниже 28 %. Поэтому бедные фосфориты предварительно обогащают, например промывкой и грохочением (для желваковых и других типов). Coединения железа, алюминия и магния затрудняют получение рассыпчатоrо суперфосфата.
Фосфориты - концентраты редких и рассеянных элементов (ванадия, урана и др.), и они могут добываться из них. Помимо поисков обычных зернистых фосфоритов типа каратауских или марокканских, для чего следует руководствоваться прежде вceгo наиболее типичными палеогеографическими моделями (Фролов, 1969; Фролов, Покрышкин, 1980; Научные..., 1975; Покрышкин, 1981), надо в дальнейшем искать и более замаскированные, метасоматические (по известнякам) и белые или темные пелитоморфные фосфориты типа селеукских, кypcкoгo «саморода» и глубоководных фосфатно-кремневых парагенезов (формация Фосфория).
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КАУСТОБИОЛИТОВ
Угли и горючие сланцы - «живые» документы биосферы», историю которой нельзя восстановить без них. По растительным остаткам восстанавливается история развития флоры на Земле, а вместе с минеральными биолитами (карбонатными, кремневыми, фосфатными) развитие жизни, атмосферы, гидросферы и стратисферы. Кроме тoгo, они чуткие геохимические показатели условий на поверхности Земли и в ее недрах; климата, температуры, Еh, рН, концентрации солей и элементов, глубины погружения слоев в недра и т. д. Автотрофные живые организмы породили кислорородную атмосферу и почти освободили ее от С0 2 и тем самым создали оптимальные условия для развития жизни. Эти новые экзосферные условия не только интенсифицировали биологическую эволюцию, но и коренным образом изменили и ускорили эволюцию процессов седименто-и литогенеза и образование большинства полезных ископаемых, прежде вceгo каустобиолитов.
Исключительно велико научно-практическое значение углей и горючих сланцев: они и их компоненты используются для периодизации истории Земли, в стратиграфических исследованиях (корреляция разрезов и определение возраста), фациальном анализе и палеогеографии, в стадиальном анализе по отражательной способности витринита и т. д.
Практическое значение твердых каустобиолитов нельзя переоценить. Это прежде вceгo основной источник энергии. Лишь с середины 50-x годов угли уступили первое место нефти, но уже наметилась тенденция повторного выхода в лидеры, и тaкая перспектива обеспечена огромными ресурсами угля на Земле (почти 15 или даже 30 трлн. т), на порядок превышающими ресурсы нефти и газа, вместе взятых (Голицын, Голицын, 1989, с. 42). При скором сокращении добычи нефти ее заменителем выступят горючие сланцы (ГC), «общие мировые запасы которых 450 трлн. т» (ООН, 1967), что на порядок больше запасов угля и нефти (92 млрд. т), хотя в это число вошла и преобладающая в их составе неорганическая часть. В ГС содержится от 26 до 53 трлн. т сланцевой смолы (по разным подсчетам; Голицын, Прокофьева1990, с. 15), если за нижний предел coдержания смолы принимать 4% (а верхний достигает 35% в кукерситах Прибалтики и в месторождении Глен-Девис в Австралии). Больше половины (53 %) ресурсов ГС сосредоточено в США, особенно в самом богатом бассейне Грин-Ривер (Скалистые гopы). Только из угля, если он будет добыт весь, можно построить куб с ребром в 21 км (объем более 10 тыс. км3, что почти в 3 раза выше Эвереста (Голицын, Голицын, 1989, с. 42). Ресурсы каменных углей подсчитаны до глубины 1800 м (иногда до 2000 м), бурых - 600, лигнитов - 300 м.
Ресурсы угля распределены неравномерно: 45% их, или 6,8 трлн. т, приурочено к территории СССР (l-e место); 26% (3,6 трлн. т) США (2-eмeсто) и 10% (1,5 трлн., т) КНР (3-e место;). Ресурсами ископаемых yглей располагают 75 стран. Почти все ресурсы угля (91 %) coсредоточены в Северном полушарии - Азии (8,1 трлн. т, или 54 %), Северной Америке (4,2 трлн. т, или 28 %) и Европе (1,3 трлн. т, или 9 %) .
Из 2900 известных угольных бассейнов и самостоятельных месторождений 7 являются гигантскими (с ресурсами свыше 0,5 трлн. т): Тунгусский, Ленский, Кузнецкий, Канско-Ачинский, Таймырский, Алма-Амазона (Бразилия), Аппалачский (США). Четыре бассейна имеют ресурсы 500-200 млрд. т: Нижнерейнско-ВестфальскиЙ (Фрr), Донецкий, Печорский и Иллинойский (США). Из общих ресурсов в 14,8 трлн. т 9,4 трлн. т (60%) приходится на долю каменных углей и 5,4 трлн. Т (40%) на долю бурых (Голицын, Голицын, 1989, с. 44-45).
Горючие сланцы древнее угля: известны ГС с возрастом 1 млрд. лет, а некоторые геологи отодвигают начало сланцеобразования до 3 млрд. лет. Они распространены на всех континентах и образовывались во всех геологических периодах фанерозоя. Их ресурсы на Земле 1350 трлн. т (с содержанием ОВ более 10%), а подсчитанные запасы - 450 трлн. т, и в них заключено 26 трлн. т сланцевой смолы (Голицын, Прокофьева, 1990, с. 15). Для сравнения: ресурсы нефти - 400-600 млрд. т, а достоверные запасы - 95 млрд. т.
Бассейны-гиганты расположены в Северной и Южной Aмeрике: Грин-Ривер, Чаттануга, Аппалачский и др. (США), Ирати (Бразилия, 2-e место после Грин-Ривер); в Азии - Оленекский; в Европе - Прибалтийский, Волжский, Тимано-Печорский, Вычегодский, Припятский и др. Добыча ГС ведется только в Эстонии и России (31 млн. т) и КНР (45-100 млн. т). Разрабатываются уже полуметровые пласты горючих сланцев. Обычная их толщина - первые метры (кукерситы силура Прибалтики - до 3,4 м, ордовикские диктионемовые сланцы там же - до 7-9 м), реже - десятки метров, а в Китае на мeсторождении Фушунь - до 180 м (к тому же они лежат на гигантском пласте угля в 140 м). Самый крупный сланценосный бассейн
Грин-Ривер (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг запада США), сосредоточивший половину мировых запасов, с пластами до 40 м, залегающими в 600-метровой сланцевой толще. Большинство сланцев накапливались в озерах и лагунах.
ГС используются как топливо по крайней мере с 1694 г. Как источник энергии они надежда человечества. Теплота cгoрания их от 4-5 до 20-25 МДж/кг (Голицын, Прокофьева, 1990, с. 7). По теплоте сгорания (более 15 мДж/кг), выходу смолы (до 25-30%), малой сернистости (менее 1 %), низким зольности и влажности лучшие в мире прибалтийские кукерситы. Ограничивают сжигание сланцев их сернистость, дoстигающая 10% (отравление природы серной кислотой), и высокие зольность и влажность (до 30%). Сланцы - ценное химическое сырье, особенно из-за большого содержания фенолов, трудно получаемых из нефти. Диктионемовые сланцы Прибалтики интересны содержанием молибдена, ванадия, серебра, свинца, меди и других редких и рассеянных элементов (Голицын, Прокофьева, 1990, с. 25 и др.).
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ