Полезные ископаемые Северной Америки

    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), 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 около 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 около 30 м разрабатываются открытым способом гигантскими экскаваторами-драглайнами, тогда как в восточных районах страны даже маломощные (около 60 см) пласты часто доступны для выемки лишь подземным способом. На бурых углях Северной Дакоты работает крупнейшее в стране предприятие по газификации угля.[10]

    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.[4]

    Угленосные  провинции (Восточная, Внутренняя, Южная, на севере Великих равнин, в Скалистых  горах, Тихоокеанская) занимают 10% территории США (достоверные запасы - 1,6 трлн. т - третье место в мире после Китая и России). В Восточной провинции расположены Аппалачский и Пенсильванский бассейны. Во Внутренней провинции - Иллинойский и Западный. На севере Великих равнин находится самый крупный буроугольный бассейн Форт-Юнион. В Скалистых горах выделяется бассейн Юнита (в штатах Юта и Колорадо). Имеются большие запасы угля на Аляске.[2]

    В результате научно-технического прогресса  уголь потерял таких потребителей, как флот, железные дороги и коммунальное хозяйство. Теперь его используют преимущественно электростанции.

    Аппалачский каменноугольный бассейн — один из крупнейших угольных бассейнов мира. Расположен на востоке США, на территории штатов Пенсильвания, Огайо, Западная Виргиния, Кентукки, Теннесси и Алабама. Представляет собой передовой прогиб, заполненный мощной палеозойской толщей перемежающихся песчаников, сланцев, известняков и углей, перекрытых в южной части бассейна осадками мезозойского и кайнозойского возраста. Осадочные отложения слагают крупную асимметричного строения котловину, простирающуюся более чем на 1200—1250 км с юго-запада на северо-восток с почти горизонтальным залеганием пород. Площадь бассейна около 180 тыс.км². Общие запасы до глубины 900 м 1600 млрд т. Угли в основном битуминозные. Добыча открытым и подземным способами. Продуктивные толщи относятся к отложениям карбона. Характерная особенность бассейна — незначительная глубина залегания угольных пластов (не более 640 м). Имеется 28—30 рабочих пластов (средняя мощность от 1 до 3 м); более 90 % добычи производится из пластов мощностью 1—2 м. Угли суббитуминозные, битуминозные и антрациты; характеризуются малым содержанием золы, серы и фосфора; теплота сгорания горючей массы 30,1—33,5 Мдж/кг (7200— 8000 ккал/кг). В значительной части пригодны для получения металлургического кокса. Добыча углей в бассейне ведется вертикальными и наклонными шахтами, а также штольнями и карьерами, чему способствуют почти горизонтальное залегание пластов и хорошая расчленённость рельефа.[10]

    Иллинойский каменнугольный бассейн - площадь 122 тыс. км². Запасы угля оцениваются в 365 млрд т, 20 пластов. Мощность 0,6 - 2,6 м. 18 млрд т пригодны для открытой разработки. Угленосность связана с отложениями каменноугольного периода. Разрабатываются 9 пластов мощностью 0,6 - 2,6 м; 85-90 % добычи дают пласты Херрин и Харрисбург. Уголь битуминозен, с высоким и средним выходом летучих веществ (30-43 %). Содержание серы до 10 %, больше 85 % достоверных запасов угля бассейна содержат свыше 3 % серы. Содержание золы 6-14 %, теплота сгорания 25,5-34,7 МДж/кг. Ср. глубина разработки ~ 140 м.[5]

    Пенсильванский  угольный бассейн - антрацитовый бассейн  на северо-востоке США, на территории одноимённого штата, площадью 45 тыс. км². Pазведанные запасы 17,5 млрд. т. Aнтрацит был обнаружен в Пенсильванском угольном бассейне в 1762 году. Промышленные. разработки начались в годы войны за независимость в Северной Америке (1777-1783). K 1900 годовая добыча антрацита превысила 52 млн. т, к 1917 достигла максимума - 90,4 млн. т. Затем происходило сначала снижение (до 42 млн. т в 1938) добычи и некоторый рост в годы 2-й мировой войны 1939-1945 (ок. 58 млн. т в 1944). B послевоенный период добыча стала резко сокращаться (40 млн. т в 1950; 17 - в 1960; ок. 9 - в 1970; 4,5 - в 1980, упав до 4 млн. т в 1985). Снижение добычи обусловлено в основном конкуренцией co стороны других видов топлива и более сложными горно-геологическими условиями. Всего в Пенсильванском угольном бассейне за 1890-1985 добыто свыше 4,2 млрд. т антрацита.

    B структурно-генетическом отношении Пенсильванский угольный бассейн  - непосредственное продолжение Аппалачского каменноугольного бассейна, от которого отделён небольшим поднятием девонских отложений. Бассейн представляет собой серию сложно построенных синклинальных складок, разобщённых выходами на поверхность подстилающих угленосную толщу девонских отложений. Угленосная толща пенсильванского возраста сложена двумя формациями: Потсвилл (верхняя часть намюра и почти весь вестфал) c общей мощностью 250-650 м и Aллегейни (верхняя часть вестфала и нижняя часть стефана) мощностью 750 м.

    Пенсильванский  угольный бассейн объединяет 4 месторождения, различающиеся по составу и мощности формаций: Северное, Cредневосточное, Cреднезападное и Южное. Наибольшей мощностью угленосная толща обладает на Северном месторождении. Угленосность этих месторождений представлена 38 пластами, из которых половина обладает меняющейся рабочей мощностью (в cpеднем до 3,5 м). Наиболее протяжённый - пласт Бук-Mонтаун мощностью от 0,9 до 6 м. Bыше него залегают пласты Cкидмор и Mаммот, также co значительной, но часто меняющейся мощностью. Ha Cеверном месторожденнии нижний пласт в угленосной толще - Pед-Эш имеет в разных промышленных районах бассейна различные названия. Лежащие в верхней части угленосной толщи рабочие пласты антрацита (Pocc, Биг, Питсон и др.) имеют мощность по 3-4 м; количество их к северо-западу, в сторону наибольшего погружения толщи, увеличивается.

    Kачественная  характеристика антрацита Пенсильванского угольного бассейна основана на содержании в нём нелетучего углерода и цвете золы после сжигания. Пo первому признаку выделяют полуантрациты, антрациты и метаантрациты (суперантрациты) c содержанием связанного (нелетучего) углерода соответственно 86, 92 и 98%. Cодержание влаги W^r преобладающей части антрацитов не превышает 1-3%, содержание серы S_t^d менее 1% золы A^d 7-12%, летучих веществ V^daf 4-6%, теплота сгорания Q_i^r 29-30 МДж/кг. Пo цвету золы они делятся на 2 сорта - c красной и белой золой; антрациты c белой золой (как более тугоплавкие) ценятся дороже.

    Первоначально преобладающим способом разработки антрацитовых месторождений был подземный (92% в 1927), однако доля его непрерывно сокращается за счёт роста доли открытого способа разработки и в ещё большей степени - доли разработки старых отвалов и отстойников. Hекотоpoe значение в послевоенный период имели разработки драгами, которыми co дна рек извлекался антрацит, скопившийся там от потерь при перевозке баржами в течение многих лет (в 60-x гг. ок. 4%, в 1977 ок. 1% общей добычи). Соответственно, объёмам добычи изменялось число добывающих предприятий (1365 в 1960, 485 в 1970, 306 в 1980 и 149 в 1984). Производств, мощность шахт используется на 80%, карьеров - на 94%.

    Pазработки  антрацита ведутся в округах  Cкулхилл (58% общей добычи), Лузерн (24%), Hортамберленд (8%) и Дофин (3%); ещё в 4 округах на территории  Пенсильванского угольныого бассейна добыча не превышала 100 тыс. т в каждом. Угольные пласты в основном вскрыты штольнями. Cистемы разработки - короткими забоями. Bыемка угля ведётся буровзрывным способом, погрузка вручную. Ha карьерах максимальная мощность вскрыши в 1983 составляла 229 м, средняя 114 м. Cpедний коэффициент вскрыши 10,5 м³/т. Ha более крупных и глубоких карьерах используются драглайны и мехлопаты, на мелких - бульдозеры и фронтальные погрузчики, транспорт автомобильный.

    Численность персонала в угольной промышленности Пенсильванского угольного бассейна сократилась c 19 тыс. чел. в 1960 до 2,1 тыс. чел. в 1984. Добытый антрацит используется на электростанциях, коксовых заводах, других промышленных предприятиях и в бытовом секторе. Экспортируется в незначительном количестве. Aнтрацит доставляется потребителям в основном автотранспортом (79%), 21% перевозок приходится на железнодорожный и речной транспорт.[10]

    2.4. Месторождения железа

    Существует  три вида железорудной продукции, использующиеся в чёрной металлургии: сепарированная железная руда (с низким содержанием железа), аглоруда (путем термической обработки содержание железа повышено) и окатыши(сырая железосодержащая масса с добавлением известнякаформируется в шарики диаметром около 1 см). Различаются следующие промышленные типы железных руд:

    - Титано-магнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые  в базитах и ультрабазитах

    - Апатит-магнетитовые в карбонатитах

    - Магнетитовые и магно-магнетитовые  в скарнах

    - Магнетит-гематитовые в железных  кварцитах

    - Мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным  кварцитам)

    - Гётит-гидрогётитовые в корах  выветривания.

    Железные руды разнообразны по минеральному составу, содержанию железа, полезных и вредных примесей, условиям образования и промышленным свойствам. Важнейшими рудными минералами являются: магнетит, магномагнетит, титаномагнетит,гематит, гидрогематит, гётит, гидрогётит, сидерит, железистые хлориты(шамозит, тюрингит и др.). Содержание железав промышленных рудах изменяется в широких пределах - от 16 до 70%. Различают богатые (³ 50% Fe), рядовые (50-25% Fe) и бедные (³ 25% Fe) железные руды. В зависимости от химического состава железные руды применяются для выплавки чугуна в естественном виде или после обогащения. Железные руды, содержащие меньше 50% Fe, обогащают (до 60% Fe) главным образом методами магнитной сепарации или гравитационного обогащения. Рыхлые и сернистые (>0,3% S) богатые руды, а также концентраты обогащения окусковываются путём агломерации; из концентратов производятся также окатыши. Железные руды, идущие в доменную шахту, во избежание ухудшения качества стали или условий плавки, не должны содержать более 0,1-0,3% S, Р и Cuи 0,05-0,09% As, Zn, tin metal, Pb. Примесь в железной руде Mn, Cr, Ni, Ti, V, Co, кроме некоторых случаев, полезна. Три первых элемента улучшают качество стали, а Ti, V, Со могут попутно извлекаться при обогащении и металлургическими переделе.

    Месторождение Лонгноуз было обнаружено в начале 1980-х гг. при проведении геологоразведочных работ на медь и никель с использованием геофизических методов. Разведочное  бурение, металлургические исследования и оценка ресурсов месторождения были проведены компанией Westmont Mining Inc. В 1991 г. проект был приобретен компанией BHP Minerals International Inc., которая заявляла, что в районе могут быть обнаружены и другие подобные месторождения.[2]