Маляренко Олександр Сергійович – студент VI курсу історичного факультету

Полтавський національний педагогічний університет

імені В. Г. Короленка

ГЕОГРАФІЯ І ГЕОЛОГІЯ

Природокористування та екологічний моніторинг.

Природно-ресурсний потенціал літосфери

та його використання людиною

Літосфера нашої планети є багатою «скарбницею», яка містить у своєму складі надзвичайно важливі ресурси для життя та діяльності людської цивілізації. Із твердої оболонки ми черпаємо необхідні метали, радіоактивні елементи, паливо (вугілля, нафту, газ), різноманітні солі, воду, будівельні матеріали тощо, без чого існування людства, особливо індустріального та постіндустріального типу, було б неможливим. У верхній частині континентальної земної кори розвинені ґрунти, значення яких важко переоцінити. Зрозуміло, що потенціал літосфери не є безкінечними, хоча її ресурси є значними.

Як свідчать статистичні дані, при збільшенні населення у 4,5 рази потреба в енергії зростає у 12 разів, а матеріалів, що видобуваються з надр Землі – у 9 разів. Внаслідок цього у сучасному світі відзначається ресурсна напруженість, яка обумовлює необхідність переходу в найближчі десятиліття до системного ресурсного мислення.

Однією із основних функцій літосфери є ресурсна – це здатність літосфери забезпечувати потреби біоти мінеральними та органічними ресурсами. Відповідно першою групою ресурсів, яку ми розглянемо будуть мінеральні. Вони включають частину літосфери (до глибини 3-5 км), в якій містяться основні запаси мінеральної сировини, що реалізується у виробничій діяльності суспільства – корисні копалини, і верхній горизонт – ґрунт як джерело продовольчих ресурсів планети.

Корисні копалини, як і рельєф, формуються в ході геологічної історії під впливом ендогенних та екзогенних сил. Відзначається тісний зв’язок їх розміщення з геологічною будовою і тектонікою. Їх природні скупчення, придатні для розробки називаються родовищами. Вони знаходяться у земній корі у вигляді скупчень різного характеру (жил, штоків, пластів, розсипів та ін.).

За даними ООН, сьогодні з надр Землі щорічно видобувається близько 20 млрд. т корисних копалин. При цьому на поверхню піднімається ще більше пустих порід (150 млрд. т щороку). Усього ж, як вважають вчені, за всю історію людства, починаючи від бронзового віку, було виплавлено 16 млрд. т різних металів, у тому числі впродовж останніх 45 років – 11 млрд. т. Від середини XVI до середини XX ст. споживання людством заліза зросло в 5 тис. разів, а темпи його видобування подвоюються кожні 10 років.

За промисловим використанням виділяють такі групи корисних копалин: горючі (паливні), металічні (рудні), неметалічні (нерудні) й гідромінеральні.

Родовища паливних корисних копалин приурочені до прогинів (на дні древніх морів, мілководних лагун і боліт) стародавніх платформ. Основними паливними ресурсами у світі є нафта, природний газ, кам’яне і буре вугілля. Світові запаси вугілля є найбільшими серед горючих копалин і у перерахунку на горюче паливо складають 66% їх загального обсягу. На нафту припадає 18%, на природний газ – 15%. Загальна площа вугільних басейнів і родовищ досягає 15% суходолу. У світовій економіці вугілля використовується як основний енергоносій, посідаючи третю позицію за обсягами використання після нафти і природного газу. Світовий видобуток вугілля складає 6,195 млрд. т на рік. Провідне місце за видобутком вугілля займають Китай, США, Індія, Австралія, Росія, ПАР, Німеччина, Індонезія, Україна, Польща та ін. Однак у багатьох країнах в останні роки виявляється тенденція до зниження його видобутку, при цьому світові запаси вугілля достатні для розробки протягом 218 років. Потенційним джерелом енергії є метан, який міститься у вугільних пластах; його запаси, наприклад, у США оцінюються більш ніж у 11 трлн. м³. Найбільшими запасами нафти і газу володіють країни ОПЕК, а також Росія, Китай, США, Азербайджан, Казахстан, Туркменія, Норвегія.

У США є великі запаси бітумінозних пісковиків, із яких можна добувати нафту. Але за нинішніх цін на нафту на міжнародному ринку добування її з пісковиків у найближчий час економічно нерентабельне.

Рудні корисні копалини утворилися в основному із магми, що проникла в земну кору. Тому їх найбільше в гірських складчастих областях (часто в районах зруйнованих гір), де включення магми було більш частим, особливо у періоди активних тектонічних рухів.

Коротко позглянемо закономірності поширення деяких рудних корисних копалин на планеті та охарактеризуємо можливості їх використання:

ü родовища залізної руди промислового значення пов’язані з ендогенною, екзогенною та метаморфогенною серіями. Серед них виділяють магматичні (Росія, США, Норвегія, Швеція), карбонатні (Швеція, Росія, Зімбабве, ПАР), скарнові (Росія, Казахстан, США, Італія), вулканогенні гідротермальні (Росія), вулканогенно-осадові (Казахстан, Алжир), кори вивітрювання, осадові (Австралія, Малі, Україна, Китай) та метаморфогенні.

ü виявлені ресурси марганцевих руд у надрах 56 країн світу. Найбільшими запасами володіють ПАР (63,9%), Україна (11,8%), Австралія (3%). Прогнозні ресурси марганцевих руд Світового океану приблизно у 4 рази перевищують ресурси континентів.

ü боксити поширені переважно у вологих тропіках і субтропіках, де протікають процеси глибокого хімічного вивітрювання гірських порід. Найбільші запаси мають Гвінея (42 % ), Австралія (18,5 %), Бразилія (6,3 %) та ін. Боксити – головна сировина алюмінієвої промисловості.

ü мідні родовища поширені переважно в 5 регіонах світу: Скелястих горах США; докембрійському Канадському щиті; на західних схилах Анд (Чилі і Перу); на Центрально-Африканському плато (мідний пояс Замбії і ДРК); у Росії, Казахстані, Узбекистані і Вірменії. Використовується для виробництва силових кабелів, в електротехніці, електродвигунах, автомобілебудуванні та будівництві.

ü близько 41 % світового виробництва металевого магнію і 12 % його сполук припадають на частку США. Великі виробники металевого магнію – Туреччина і КНДР, сполук магнію – Росія, Китай, КНДР. «Невичерпні» запаси магнезіальних солей містяться у затоці Кара-Богаз-Гол. Головна сфера його застосування – виробництво легких сплавів на основі магнію і алюмінію.

ü видобуток свинцевих руд ведеться у 48 країнах; провідні виробники – Австралія (16 %), Китай (16 %), США (15 %), Перу (9 %) і Канада (8 %) та ін. Головний рудний мінерал свинцю – галеніт (свинцевий блиск), що являє собою сульфід свинцю. Свинець використовується, головним чином, при виготовленні автомобільних акумуляторів, добавок тетраетілату свинцю до бензину, на потреби будівництва, зв’язку, електротехнічної і електронної промисловості, на виготовлення боєприпасів, барвників, свинцевого скла, кришталю і керамічної глазурі.

ü основний мінерал цинкових руд – сфалерит (сульфід цинку) часто асоціюється з галенітом або халькопиритом. Перше місце у світі по його видобутку (16,5 %) і запасах займає Канада, за нею – Китай (13,5 %), Австралія (13 %), Перу (10 %), США (10 %). Цинк широко застосовується для цинкування, а також для виробництва латуні та інших сплавів.

ü ½ світового видобутку нікелю припадає на частку Росії і Канади, крупномасштабні розробки ведуться також в Австралії, Індонезії, Новій Каледонії, ПАР, Китаї, Домініканській Республіці і Колумбії. Близько 64 % його використовується для отримання нікелевої сталі, з якої роблять інструменти, станки, броньові листи і плити тощо, 16 % витрачається на гальванічні покриття сталі, латуні, міді і цинку; 9 % – на суперсплави для авіаційної промисловості.

ü світові запаси кобальту оцінюються приблизно у 10,3 млн т. Його велика частина добувається у Конго (ДРК) і Замбії, значно менше у Канаді, Австралії, Казахстані, Росії. Він складає основу для промислових і авіаційних газотурбінних двигунів, а також для виготовлення магнітів.

ü головний рудний мінерал олова – каситерит (олов’яний камінь), що зустрічається, головним чином, у кварцових жилах, пов’язаних із гранітами, а також в алювіальних розсипах. Майже ½ світового його видобутку припадає на родовища Південно-Східної Азії. Найбільші світові виробники олова – Китай, Індонезія, Малайзія, Болівія, Бразилія і Росія. Воно використовується для виготовлення білої (лудженої) жерсті.

ü головний рудний мінерал молібдену – молібденіт (сульфід молібдену). 88 % світового виробництва припадає на США, Чилі, Китай і Канаду. Молібден застосовується, головним чином, у виробництві легованих сталей для машинобудування, нафтогазової, хімічної, у військовій промисловості.

ü 42 % світових запасів вольфраму (переважно вольфраміт) зосереджено в Китаї. Друге місце займає Росія. Великі родовища є також у Канаді, США, Німеччині, Туреччині та ін. Вольфрам використовується в нитках розжарювання електроламп.

ü Найбільші запаси ртуті (кіновару) зосереджені головним чином в Іспанії, Італії, Киргизії, Україні і Росії. Її використовують в електротехнічній апаратурі, для виготовлення барвників, у стоматології тощо.

Нерудні корисні копалини також мають надзвичайно важливе значення у життєдіяльності людини. Найбільші обсяги видобутку припадають на будівельні матеріали (будівельний камінь, вапняк, гіпс, глина, пісок та ін.). Із гідрослюдистих глин виготовляють цеглу та інші будівельні матеріали, труби. Монтморіллонітові глини застосовують у хімічній і текстильній промисловості в якості адсорбентів, каолінітові – для виготовлення різноманітних вогнетривких матеріалів, фаянсово-фарфорового виробництва, а також при виробництві паперу для письма. Кременисті породи використовують у хімічній технології, для виготовлення деяких будівельних матеріалів, виробництва динаміту і піроксиліну; карбонатні породи – для будівництва, виготовлення цементу. Величезні запаси фосфоритів осадового походження сконцентровані у Західній Африці (Марокко), на Аравійському півострові, у США (Флорида) і знаходять застосування у сільському господарстві в якості мінерального добрива та отрутохімікатів, у фармацевтиці.

Широко використовуються галіт (кухонна сіль) і сірка. Запаси солі практично невичерпні. Вона добувається більш ніж у ста країнах світу, але найбільше її використовують у розвинених країнах для виготовлення соди і хлору. Розвідані родовища самородної сірки широко розробляються в США, Мексиці, Польщі, Україні й Іраці.

Із багаточисельних видів технічної сировини найбільше значення завдяки специфічним фізичним властивостям мають ресурси алмазів (ПАР, Австралія, Росія), азбесту (Росія, ПАР, Зімбабве й Канада), графіту (Росія, Китай, Індія, Швеція, Мексика).

До мінеральних ресурсів літосфери належить також ґрунт – самостійне природне органо-мінеральне тіло, яке виникло на поверхні Землі внаслідок тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів. Ґрунти забезпечують умови життя для рослин і є основним джерелом отримання продуктів харчування для людей. Вони виникли разом із живою речовиною і розвивалися під впливом діяльності рослин, тварин і мікроорганізмів, поки не стали цінним для людини родючим субстратом. Завдяки цьому ґрунти є головним засобом виробництва в сільському та лісовому господарствах, основою забезпечення добробуту населення. На жаль, придатних для обробітку земель залишилось мало, тому 0,5 млрд. людей голодує, а ще 1 млрд. хронічно недоїдає.

Ґрунти становлять величезну цінність не лише тому, що це основне джерело отримання продуктів харчування; крім того: 1) вони беруть активну участь в очищенні природних і стічних вод, які фільтруються крізь них; 2) ґрунтово-рослинний покрив планети – це регулятор водного балансу суходолу оскільки він поглинає, втримує й перерозподіляє велику кількість атмосферної вологи; 3) це універсальний біологічний фактор та нейтралізатор багатьох видів антропогенних забруднень.

Тому охорона ґрунтів, раціональне використання, збереження та підвищення їх родючості – неодмінна умова дальшого економічного прогресу суспільства.

Наступною групою ресурсів літосфери, яку ми роглянемо будуть геотермальні. Люди вже давно навчились дуже ефективно користуватися термальними водами вулканічного походження для різних господарських цілей. Наприклад, аборигени маорі на острові Північний (Нова Зеландія) із давніх-давен використовують природні джерела гарячої води для приготування їжі.

Геотермальна енергія – це тепло Землі, яке переважно утворюється внаслідок розпаду радіоактивних речовин у земній корі та мантії. При цьому слід враховувати не лише теплову енергію «гарячих точок», а і так званий геотермальний градієнт. Геотермальна енергія, акумульована у перших десятьох кілометрах земної кори, досягає 137 трлн. т у. п., що у 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих.

Із усіх видів геотермальної енергії найвищі економічні показники мають гідрогеотермальні ресурси – термальні води, пароводяні суміші і природна пара. Гідрогеотермальні ресурси, які використовуються на сьогодні практично, складають лише 1% від загального теплового запасу надр. Аналіз економічної доцільності широкого використання термальних вод показує, що їх варто застосовувати для опалення і гарячого водопостачання комунально-побутових, сільськогосподарських і промислових підприємств, для технологічних цілей, добування цінних хімічних компонентів (дослідний завод у Дагестані, де добувають сполуки магнію, літію та брому) і ін.

Гідрогеотермальні ресурси, придатні для одержання електроенергії, складають 4% від загальних прогнозних запасів. Перше місце за виробництвом електроенергії з гарячих гідротермальних джерел займають США.

Зазвичай, геотермальні станції будуються в районах із особливими геологічними умовами, де великі маси магми вкорінились у земну кору ще мільйони років назад і зберегли достатню кількість тепла. Тому значні масштаби розвитку геотермальної енергетики в майбутньому можливі при одержанні теплової енергії безпосередньо з гірських порід (петрогеотермальна енергія). Наступним кроком уперед стали електростанції, що працюють за технологією «Hot-Dry-Rock» («гарячі сухі гірські породи»). Хоча в Центральній Європі і немає родовищ пари або гарячої води, але у тут є місця з досить високою температурою.

Геотермічні електростанції є на всіх континентах, у більшості випадків там, де знаходяться родовища пари і гарячих вод. Нові технології розширюють можливості. На вулканічній парі працюють геотермальні електростанції в Японії (Хатима-мантай, Мацугава, Онікоба, Отаке), в Новій Зеландії (Вайракі), у Мексиці (Пате), в Ісландії (біля вулану Дафла), у США (Каліфорнія південніше озера Солтон-Сі); декілька станцій функціонують у районі Італійського вулкану Монте-Аміата (тут також із пари видобувають сірку).

Зараз розробляються плани про використання енергії виверження вулкану. Оскільки вона дуже велика і вимірюється в астрономічних числах, то в недалекому майбутньому ця енергія може слугувати людині.

У порівнянні з іншими відновлюваними джерелами енергії геотермія має одну значну перевагу: вона завжди є в наявності незалежно від часу дня і року або переважаючих кліматичних умов. За рахунок тепломісткості планети людство могло б на 30 мільйонів років покрити сучасну світову потребу в енергії. Отже, накопичені в Землі запаси енергії у масштабах людства є такими ж невичерпними, як і запаси енергії Сонця.

Третю групу ресурсів літосфери ми об’єднали під назвою рекреаційні. Так, наприклад, печери становлять інтерес для фахівців різних галузей науки: геологів, гірників, гідрогеологів, біологів, археологів, істориків, медиків і ін. Проте вони можуть слугувати і як сховища, як виробничі приміщення, для відпочинку і розваг тощо. Один із популярних у даний момент видів використання печер – підземний туризм. Усього на Землі в кінці ХХ ст. було близько 900 туристських печер. Наймальовничішими печерами світу є Печера світлячків, Жовтого Дракона (заповідник Чжанцзяцзе), печери Айсрізенвельт («Гігантський крижаний світ») – система печер поблизу Зальцбурга, Карлсбадські печери (США). Пошук нових цілюще діючих факторів природного середовища привів людину під землю. У кінці ХІХ століття почала активно вивчатися спелеотерапія– метод лікування тривалим перебуванням в умовах своєрідного мікроклімату печер, гротів, соляних копалень, шахт. Повітря підземних карстових природних порожнин і ряду штучно пройдених гірських виробок, особливо в соляних і калійних рудниках, виявилося придатним для лікування респіраторних алергозів та інших захворювань органів дихання. Основним чинником, що діє спелеокамера є дрібнодисперсний аерозоль солей натрію, кальцію, калію і магнію, а також негативні аероіони.

Місця розташування спелеотерапевтичних лікарень: Австрія: Бад-Гаштайн; Білорусь: Мінська область; Угорщина: Будапешт, Мішкольц, Тапольца, система печер Барадла-Доміціа; Німеччина: Еннепеталь; Польща: Величка; Росія: Пермська область; Румунія: Тиргу-Окна; Словаччина: Бистрянська печера і система печер Барадла-Доміціа і т.д.

Із давніх часів людині відомі цілющі властивості лікувальних грязей. Цілющі грязі чи пелоїди належать до корисних копалин і переважно, складаються з води, органічних та мінеральних речовин, газів, найважливішим з яких є сірководень. До їх складу також входять біологічно активні речовини, подібні вітамінам, ферментам, гормонам, антибіотикам. Лікувальні грязі утворюються в озерах, морях та лиманах; це продукт складних, багаторічних фізичних, хімічних та біологічних процесів. Учені продовжують досліджувати і знаходити в грязях нові цілющі речовини, деякі з яких по своєму впливу схожі на антибіотики, інші мають життєво необхідні організму людини мікроелементи, кислотні сполуки, метали, вітаміни та біогенні стимулятори, схожі на жіночі статеві гормони. Усе це говорить про те, що грязі мають складний комплексний вплив на організм людини.

Цілющі грязі можна підрозділити на чотири основних групи, залежно від походження та фізико-хімічних властивостей: мулові сульфідні (грязь Сакського озера), торфяні (Світлогорск, Друскіннкай, Паланга, Країнка у Росії), сапропельові (озера Карелії, Західно-Сибірської низовини, в районах Уралу, Зауралля, Далекого Сходу) та сопочні (Грузія, Туркменістан, на Сахаліні, на Керченському та Таманському півостровах.)

Альпінізм також має важливе прикладне значення для різних сторін життя суспільства. Зараз він набув досить широкого поширення у багатьох гірських країнах світу. Альпінізм розглядається не лише як вид спорту, а як спосіб життя та важливий рекреаційний ресурс літосфери (Швейцарія, Непал, Бутан, Казахстан, країни Закавказзя тощо).

Літосфера як елемент глобальної екосистеми виконує ще одну важливу функцію. На її поверхні живе більшість рослинних і тваринних організмів, у тому числі й людина. Тому доцільно роглянути четверту групу ресурсів літосфери, яку мало хто виділяє – хорологічних. Адже розміщення населення завжди залежало від природно-кліматичних та геолого-геоморфологічних умов. Люди здавна селились на територіях із родючими землями, наявністю ресурсів. Разом із тим, саме ландшафт країни ставав чи не найголовнішим чинником формування роду занять, поведінки, ментальності. Із зростанням кількості населення відбувалося швидке його розселення земною кулею. Нині, як і багато століть тому, природні умови і ресурси визначають нерівномірне розміщення населення на Землі. Приблизно 15% суходолу до цих пір не заселена, близько ½ освоєних територій мають щільність населення менше 5 осіб / км². 80% людства живе на рівнинах, що займають менше третини земної поверхні. Близько 70 % всіх людей проживають на 7 % поверхні суходолу.

Хорологічний ресурс літосфери використовується людиною з різною метою, зокрема, для будівництва різних споруд, сховищ і навіть цілих заводів; прокладання транспортних комунікацій (метро, трубопроводи); поховання токсичних промислових і стічних вод.

На сьогоднішній день поверхня літосфери, яка є придатною для нормального функціонування господарського комплексу і життєдіяльності людини стає надзвичайно дефіцитним ресурсом. Якщо до 1985 року сумарна площа суходолу, що покривається всіма видами інженерних споруд (будівлі, дороги, водосховища, канали тощо) становила близько 8%, то до 1990 року вона перевищила 10%, а до 2000 року може зрости до 15 %, тобто наблизитися до величини 1/6 площі суші Землі. Якщо ж сюди додати площі, які використовуються у сільському господарстві, то вийде, що цими видами діяльності порушено близько половини суходолу (без Антарктиди). При цьому треба мати на увазі, що поверхня і підземний простір літосфери «освоюються» дуже нерівномірно. Давно вже стали звичними, принаймні в індустріальних країнах, підземні потяги, бункери, сховища, водотоки, навіть помешкання та об’єкти торгівлі, розваги, бізнесу тощо. Багато дослідників припускають, що саме за сприятливі для життя і господарства території (життєвий простір) у найближчому майбутньому будуть відбуватись війни.

Таким чином, природно-ресурсний потенціал літосфери включає в собі мінеральні ресурси (корисні копалини та ґрунти), геотермальну енергію, яка можливо б раз і назавжди вирішила «енергетичний голод» та поклала край екологічним кразам нашої планети, рекреаційні ресурси, які значною мірою покращують здоров’я людей і економічний рівень країн бідних на корисні копалини та хорологічний ресурс, який є виключно важливим для всієї людської цивілізації. Отже, ми бачимо, що літосфера нашої планети є практично невичерпним джерелом сировини, енергії та простору, яке за умов збалансованого, комплексного та раціонального використання зможе вирішити нагальні питання в багатьох аспектах людського життя і покращить його для майбутніх поколінь.

Література:

1. Воронцов В.В. В сокровищнице земных недр / В.В. Воронцов, Л.Е. Люфанов. – М.-Л.: «Наука», 1966. – 191 с.

2. Новиков Э.А. Человек и литосфера / Энергий Алексеевич Новиков. – Л.: «Недра». Ленингр. Отд-ние, 1976. – 159 с.

3. Розанов Л. Воздействие человека на литосферу / Леонид Розанов // География в школе. – 2004. – № 6. – С. 28-32.

4. Саламонов А.А. Геотермические электростанции мира / Александр Александрович Саламонов // Теплоэнергетика. – 2000. – № 1. – С. 79-80.