第二十二章地球的资源.ppt

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1、第十九章 地球的资源 v 地球资源（earth resource）是按特殊方式由各种不同的地质作用产 生的，且只能由这些作用补充。 v 地球资源的种类很多，如矿产资源、能源、土地资源、水资源和生 物资源等。 v 地球资源在地球上是无穷无尽的还是有限的？它们可以补充吗？ v 对于人类活动来说，地球资源是有限的，会用尽并是不可恢复的。 v 只有了解地球资源的各种特点，才能科学合理地加以利用。 第一节 矿产资源 一、 基本概念 1 .矿床与矿体 矿床（deposit）是指地壳中地质作用形成的，其中以所含某 些物质成分的质和量符合一定的经济技术条件的要求，并能为国 民经济所利用的综合地质体。 矿床的范

2、畴是随经济技术条件的发展而变化的。现无法利用 的矿物或岩石，随着经济发展和技术进步，将来有可能作为矿产 加以利用，即现在不是矿床的地质体未来可能成为矿床。 矿体（ore body）是矿床的重要组成部分，是指占有一定空 间位置并具有一定形状、产状和大小的矿石堆积体，是开采的对 象。一个矿床由一个或多个矿体组成。矿体内部不符合工业要求 的岩石称为废石。 2.矿石与品位 矿石（ore）是矿体的主要组成部分，从中可提取有用组分 （元素、化合物）的矿物集合体。 矿石一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。矿石矿物 是可利用的金属或非金属矿物，金属矿物如黄铜矿、斑铜矿 、孔雀石等；脉石矿物如铜矿石中的石英、绢

3、云母、绿泥石 等，常是目前尚不能利用的矿物。 矿石中有用组分的含量称为品位（tenor），是衡量矿石 质量的主要指标。大多数金属矿石是以所含金属元素或氧化 物的质量百分比来表示；非金属矿石也多用含其中的有用矿 物或化合物质量百分比表示；而贵金属则以“g/t”表示；砂矿 以“g/m3表示。 3 .母岩与围岩 母岩（mother rock）是提供主要成矿物质的岩石。例如 在形成橄榄岩和辉长岩的过程中，结晶分异出铬铁矿和钒钛 磁铁矿，这时的橄榄岩和辉长岩就分别是铬铁矿和钒钛磁铁 矿的母岩。 围岩（country rock）是矿体周围的岩石。 矿体与围岩的界线可能是清楚的，也可以是逐渐过渡的 ，在这种

4、情况下，只能依靠取样做化学分析的数据，按工业 指标来圈定矿体的边界。 4 .成矿作用（mineralization） 在各种地质作用过程中，使分散在地壳和上地幔中的元素 相对富集而形成矿床，称为成矿作用。 成矿作用按作用性质和能量来源的不同，分为内生成矿作 用、外生成矿作用和变质成矿作用三大类，相应形成的矿床叫 内生矿床、外生矿床和变质矿床。 （1）内生矿床（endogenic deposit） 是指岩浆在冷凝的过程中形成的矿床。 绝大多数有色金属、稀有金属和部分非金属矿产都是来 自内生矿床。 根据岩浆发展顺序和冷凝成矿阶段，内生矿床可以分为 岩浆矿床、伟晶岩矿床、汽化热液矿床（包括矽卡岩矿床

5、） 和火山矿床等。 （2）外生矿床（exogenic deposit） 主要是太阳能的影响，岩石圈上部、水圈、大气圈和生 物圈的相互作用，在地表形成的矿床。 如在各种外动力作用下，地表岩石或矿物发生物理、化 学变化，其中有用物质在原地聚集成矿或者被介质搬运，然 后在适当的环境中富集成矿，如风化矿床和沉积矿床等。 （3）变质矿床（metamorphic deposit） 在变质作用条件下形成的矿床。 由于地质环境的改变，温度和压力的增高，使某些岩石的 矿物成分、化学成分、物理性质、结构构造甚至矿体的形状、 产状等发生一系列的变化，最后使有用物质富集或进一步富集 而形成各种矿床。 变质矿床包括接触

6、变质矿床、区域变质矿床和混合岩化矿 床。 目前，世界上已知的矿产有1150种，按矿产的性质和工业 用途，可分为金属矿产、非金属矿产和可燃有机矿产（能源矿 产）三种类型。 二、矿产资源的种类、分布与前景 1 .金属矿产 （1）分类 按工业用途分为： 黑色金属矿产：如铁、锰、铬、钒、钛等； 有色金属矿产：如铜、铅、锌、铝、镁、镍、钴、钨、 锡、钼、铋、锑、汞等； 贵金属矿产：如金、银、铂、钯、锇、铱、钌等； 放射性金属矿产：如铀、钍、镭等； 稀有、稀土和分散金属矿产：如钽、铌、锂、铍、锆、铯 、铷等。 （2）分布 目前世界上探明的金属矿产有59种，工业上应用广泛的 有铁、铜、铅、锌、金、钨等。 它

7、们在地理上的分布是不均衡的，如铁矿主要分布在 俄罗斯、巴西、加拿大、澳大利亚和美国；铜矿主要分布 在智利、美国、俄罗斯、赞比亚和加拿大；贵金属主要分 布在南非、俄罗斯、美国和澳大利亚。 2000年全球主要铁铜铝矿床分布图 全球主要铁、铜、铝矿床空间分布图 我国探明的金属矿产有50多种，其中钨、锡矿的储量 分别居世界的一、二位。 我国金属矿产分布也不均匀。铁矿主要分布在辽宁、 冀东、川西等地；铜矿主要分布在川滇、西藏昌都、山西 中条山和长江中下游地区；铅锌矿主要分布在南岭、川滇 、秦岭和祁连山一线；金矿主要分布在山东、青海和陕西 等地；钨矿主要分布在南岭地区。 2 .非金属矿产 可以提供非金属元

8、素及其化合物或直接利用的非金属及 其集合体的矿产，称非金属矿产。 多数非金属矿产是直接利用矿物或其集合体的物理、化 学性质和工艺性质。如金刚石多是利用它的硬度和光泽；云 母是用其透明度和绝缘性；水晶是利用它光学和压电性等。 （1）分类 非金属矿产按工业用途分为： 冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石 灰岩等。 化学工业和化肥工业原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、 钾盐、岩盐、明矾石、石灰石等。 工业制造原料：如石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、 刚玉等。 压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石 等。 陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、石英岩、高 岭土和粘土等。 建筑材

9、料及水泥原料：如砂石、浮石、石灰岩、大理 岩、石膏、花岗岩、珍珠岩等。 宝石及工艺美术材料：如硬玉、软玉、刚玉、玛瑙、 水晶、石榴子石、绿松石、琥珀、叶腊石、蛇纹石、孔雀 石、电气石、绿柱石、橄榄石等。 （2）用途与特点 非金属矿产用途广泛，而且需求量不断增大。 非金属矿产与金属矿产有不同的特点：组成非金属矿 产的主要元素O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等的克拉 克值高，因而矿种多、分布广、储量大；利用方式多，除 提取非金属元素外，可直接利用矿物的物理、化学性质和工 艺特性；可一矿多用，如膨润土、高岭土等粘土矿物，即 可作耐火材料，又可作填充料、涂料等；石灰岩可依据不同 性能，用作电

10、石、水泥、化工、溶剂、建材等原料。 （3）分布 虽然非金属矿产的矿种多，分布广，但对一些矿种开采 、生产技术要求高、工艺性质特殊的矿种，在世界上的分布也 是有局限性的，如金刚石主要分布在扎伊尔、博茨瓦纳、澳大 利亚；重晶石主要分布在美国、印度和加拿大。 我国是非金属矿产种类比较齐全的少数国家之一。目前 已探明的非金属矿产约80种，产地4500多处，其中黄铁矿、石 墨、重晶石、高岭土、叶腊石、石膏、硅藻土、玻璃原料、大 理岩、花岗岩等20多种在国际上占优势。沸石、珍珠岩、硅灰 石、粘土等几十种非金属矿产也有可能成为国际优势矿产。金 刚石、兰宝石、天然碱和钾盐也有较好的发展。 3 .矿产资源的前景

11、 第二次世界大战以后，矿产的品种有了显著的增加。 从上个世纪40年代至80年代，在元素周期表中可提取的 元素由30多个增加到70多个；工业上利用的矿石占已知2500 种矿物的15%。1976年世界上开采的矿石量已超过120亿吨 ，连废石在内，总开采量达1000亿吨以上。1961-1980年间， 铁矿石开采量占20世纪以来80年中总产量的近55%，钾盐占 67%，铝土矿占80%。 矿产资源与其它自然资源不同的是，矿产资源不可 再生，而且有限。特别是那些优质易采的矿产，世界上已 屈指可数，加上矿产资源分布极不均衡，所以即使是国土 面积居世界前列的国家，也不可能做到矿产资源的完全自 给自足。 自上世

12、纪70年代以来，许多国家为了确保矿产资源来 源稳定，而调整制定本国的资源政策。例如建立土地及矿 产开发利用的统一法规，分析预测矿产资源的形势，加强 资源的勘查工作等等。 当前地表或近地表的富矿正日益减少，因此只好大量利 用贫矿、杂矿，开采深部矿和边远地区的矿床。近年来世界 矿产储量的增长，在很大程度上是以降低工业品位，扩大开 采规模和发现矿床新类型来实现的。所以在未来的找矿工作 中要注意隐伏矿体的寻找、深部矿的寻找以及近地表大面积 贫矿的利用。另外，重新评价已知矿床的储量和研究老矿区 的潜力，也是很重要的。 综合开采利用矿床的方法今后将更普及，目前有些国家 伴生产品的增长速度已超过主要产品的增

13、长速度。综合利用 是钴、银、铋、铼、镉、硒、锗等矿产的主要来源。如我国 攀枝花铁矿，钒、钛伴生矿产已开始利用。 人类所需的矿产资源相当一部分取自海洋。如独居石、钛 铁矿、磁铁矿、锆石、磷铁矿等是滨海砂矿的主要来源，也是 优质硅砂基地。海底锰结核含锰约35%、铁18.5%、镍、铜各1% 左右，钴0.5%，还会有可供利用的钛、钒、铅、锌等元素。估 计海底锰结核总量达3万亿吨，所含锰、镍、铜、钴四种金属总 量分别是陆地储量的200、320、40和1000余倍。而且每年还以 1000万吨的速度增加着。另外，海底还有大量的磷酸盐、重晶 石、沸石、海绿石、红粘土等。海水中的矿物含量也很丰富， 含量高的有6

14、0多种，目前1/3的商品盐、1/5的镁和大量的溴都 来自海水。 减少矿床开采损耗，降低开采成本，回收各种金属或其它 材料，也是解决矿产资源不足的重要途径。 第二节 能源 能源的来源很多，如生物能、水能、地热能、风能、潮 汐能、太阳能、核能等。但目前最主要的是来自煤、石油、 天然气和油页岩等不可再生的可燃性有机矿产，占已利用能 源的90%以上。 一、煤（coal） 1 .煤的概念 煤是一种固态的可燃性有机岩，它是植物的残骸经过复 杂的生物化学、物理化学及地球化学变化而形成的。煤不是 一种矿物，主要是由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机成分 和少量矿物杂质一起构成的复杂混合物。 煤中含有有机质和无机质

15、两部分： 有机质主要是C、H、O、N、S、P等元素，其中C和H是 可燃的有机质的主要成分，S和P在工业利用上属于有害元素 。 无机质包括水分和矿物杂质，它们是煤的不可燃部分， 其中矿物杂质经燃烧后残留下来，称为灰分。当灰分超过 45%时就不能称为煤，而称炭质页岩或油页岩。 2 .煤炭资源的分布、开发与利用 地球上煤炭资源比较丰富。据估计，全世界煤炭资源量 为136093亿吨，其中已探明的可采储量超过8000亿吨，在上 世纪80年代以前的200年间，全世界累计采煤约1500多亿吨。 按照近几十年来世界煤炭的年产量估计，再考虑今后有可能 探明的新储量，估计全世界的煤炭不过还可以开采二、三百 年。

16、世界煤炭资源分布较广，遍及各大洲的许多地区，但依然 不均衡，北半球多于南半球，尤其集中在北半球的中温带和 亚寒带地区。全世界约有80个国家和地区拥有煤炭资源，其 中原苏联、美国和中国估计占了世界资源的83%以上。 世界煤炭的分布以两大聚煤带最为突出。一条横亘欧亚大陆 ，西起英国，向东经德国、波兰、原苏联直到我国的华北地区； 另一条呈东西向绵延于北美洲的中部，包括美国和加拿大的煤田 。南半球的煤炭主要分布在温带地区，如澳大利亚、南非和博茨 瓦纳。据说南极洲的煤也是很丰富的，有待确认。 2000年全球煤炭探明可采储量（亿吨）分布图 煤炭的形成具有一定的时限性，并不是地质历史的任何 时期都有煤的形成

17、。 地球上的主要聚煤期是古生代的石炭纪、二叠纪、中生 代的侏罗纪以及新生代的第三纪。 我国煤炭资源也很丰富，产量、储量均居世界前列。 我国主要成煤期是石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪。 我国煤炭资源主要分布在山西、内蒙古、贵州、宁夏、安 徽等省。其中以山西、陕西、内蒙最多，约占全国60%。 我国著名的煤炭产地有开滦、大同、本溪、淮南、淮北、 抚顺、神木、豫西等地。 二、石油和天然气 1. 石油和天然气的概念 石油（petroleum）是以液态形式存在于地下岩石空隙中 的可燃有机矿产，是一种成分复杂的碳氢化合物的混合物。 天然石油（又称原油）一般是黑绿色、棕色、黑色或浅黄 色的油脂状液体。石油的密

18、度在0.75-0.98之间。颜色愈深，相 对密度大于0.9的称为重质油；颜色浅，相对密度小于0.9的称 为轻质油。 石油具有荧光性，在紫外光照射下产生荧光，据此可作为 鉴定岩石是否含油的标志。石油的化学成分很复杂，主要由多 种碳氢化合物混合而成。 硫在石油中是一种有害成分，它会腐蚀炼油设备，降低石 油产品质量。 天然气（nalural gas）是指储集在地下岩石空隙中的以 烃类为主的可燃性气体。 它们基本组成是甲烷，其次是乙烷、丙烷和丁烷等，还 有少量的液态烃类和微量的非烃类组分，如N2、CO2、H2S 等。天然气无色无味，当含一定量的H2S时会有臭味，相对 密度在0.61.5之间，发热量在3

19、3.4910-654.3310-6J/m3之间 。在高温、高压下天然气易溶于石油中，一吨石油可溶解数 十到数百立方米的天然气，从而降低石油的粘度，减小毛细 管力，使石油容易在地层中流动。 2. 油气资源的分布、储量、产量和前景 世界油气资源分布具有一定规律性。从地形上看，油气 田大都分布在比较低洼的地区，如山脉两侧的山前盆地、滨 海和近海大陆架以及内陆盆地等。 世界油气资源分布极不均匀。石油最丰富的是沙特阿拉 伯、科威特、伊朗、伊拉克等海湾国家。天然气最丰富的是 俄罗斯、美国。目前世界上有70多个国家产油气。 2000年全球石油剩余探明可采储量（亿吨）分布图 2000年全球天然气探明可采储量(

20、亿万m3)分布图 油气储量一般是指探明的剩余可采储量。它决定较近时期 内的生产能力和增产的限度。 到1990年为止，石油累积产量已超900108t，探明可采储 量也增到1274.5108t左右。还有多少石油待发现呢？多数研 究者估计，最终可采储量在2778108t左右或达5555108t。 近几年的油气勘探实践表明，随累积产量增加，探明的 可采储量也在增长，我们只能这样说，在21世纪内，石油供 给是有保证的。 天然气的勘探和生产比石油晚。目前对天然气的研究程度 比石油低，天然气勘探正在高速发展中，对最终可采储量的估 计一般偏低。如果按石油和天然气最终可采储量的比值11计 算，石油储量以3101

21、1t计，天然气可达3601012m3（按1t油 =1200m3气热当量计）。剩余天然气按每年31012m3开采，还 可生产100多年。也有学者估计，天然气最终可采储量可达 6601012m3以上，如真的如此，还可采200多年。 v 我国是世界上油气资源较丰富的国家之一。 v 油气主要分布在华北、鄂尔多斯、松辽、四川、新疆等地。 著名的油田有大庆油田、胜利油田等。近年来在广大海域及 许多大盆地都开展了油气勘探工作，如渤海、南海也都发现 有海相油气田存在；在西部的塔里木盆地也取得了重大的突 破。 中国化石能源分布图 v 自然资源是人类赖以生存的物质基础，包括地球各圈层可以开 发利用的部分，主要可划分为矿产资源、土地资源等。 v 岩石圈中的矿产资源及表层的土地资源都是有限的，在短期内 不可再生，因而被称为不可再生资源。 v 人们必须合理地开发、利用地球资源，以利于人类社会的可持 续发展。