Горючие полезные ископаемые

Определения и обозначения

Горючие полезные ископаемые — природные вещества, которые способны гореть и выделять тепло. Их называют горючими из-за этого свойства, а полезными ископаемыми — потому что люди добывают их из земной коры и используют. Это определение помогает отличать их от, например, песка и гранита, которые не служат топливом.

Торф — рыхлое горючее ископаемое, образующееся из неполностью разложившихся остатков растений. Он встречается в болотах, где избыток воды и недостаток кислорода замедляют разложение. Знание его происхождения помогает понять, почему залежи торфа связаны с заболоченными местами.

Каменный уголь — твёрдое горючее ископаемое, которое образовалось из древних растительных остатков под слоями пород. В отличие от торфа, уголь долго находился в глубине под давлением и изменялся в течение миллионов лет. Это различие объясняет, почему уголь и торф залегают и добываются не одинаково.

Нефть — жидкое горючее ископаемое, представляющее собой смесь различных веществ. Из неё получают бензин, керосин, дизельное топливо, а также сырьё для изготовления пластмасс и других материалов. Поэтому нефть важна не только как источник топлива.

Природный газ — горючая смесь газов, залегающая в земной коре, часто рядом с нефтью или отдельно от неё. Его используют для отопления, приготовления пищи и получения энергии. Понимание места залегания газа позволяет объяснить, почему для его извлечения бурят скважины.

Как это устроено

На поверхности Земли и в водоёмах постоянно появляются остатки растений и организмов. Если они оказываются на дне или в слоях почвы, где мало кислорода, то разлагаются не полностью и могут сохраняться. С течением времени новые осадки накрывают эти остатки и уносят их глубже в земную кору. Так органическое вещество становится исходным материалом для некоторых полезных ископаемых.

В болотах вода заполняет пространство между растениями и ограничивает доступ кислорода. Из-за этого отмершие растения не успевают полностью перегнить и постепенно накапливаются, образуя торф. Древние растительные остатки, оказавшиеся под мощными слоями пород, проходят другой путь: давление и тепло постепенно изменяют их. Поэтому торф и каменный уголь связаны с растениями, но уголь формировался гораздо дольше и глубже, а его исходное сырьё было погребено под породами.

Нефть и природный газ связаны с органическими остатками, которые накапливались в древних водоёмах и осадочных слоях. Сверху на них оседали новые породы, и захороненное вещество оказывалось под всё большим давлением. В глубине одновременно действовало тепло, а длительное воздействие этих условий меняло органическое сырьё. За миллионы лет из него могли сформироваться нефть и газ, поэтому такие залежи не возникают быстро.

Нефть и газ часто находятся глубоко, потому что их исходные остатки были погребены под слоями осадочных пород. Образовавшиеся жидкости и газы могут перемещаться по трещинам и порам в породах. Если на пути встречается непроницаемый слой, вещество не проходит сквозь него и скапливается ниже, в пористой породе. Так образуется залежь, которую можно обнаружить и извлечь через скважину.

Торф и уголь добывают из земных залежей: иногда породу снимают сверху, а иногда работы ведут в шахтах. Нефть и газ извлекают через пробурённые скважины; затем их направляют по трубопроводам или перевозят другим способом. Добыча может нарушить почву, загрязнить воду и воздух, а утечки топлива создают риск пожара или взрыва. Поэтому нужны правила безопасности, контроль за состоянием мест добычи и бережное использование запасов.

Горючие полезные ископаемые и их использование

Сначала сравните агрегатное состояние ископаемого, затем — условия его образования и применение. Такое сопоставление показывает, что вещества объединены способностью гореть, но отличаются происхождением и способом использования. Таблица также помогает подобрать способ добычи: твёрдые залежи разрабатывают в земле, а жидкость и газ извлекают через скважины.

Разбор задач

Какие ископаемые являются горючими?

Условие. Определите, какие из перечисленных полезных ископаемых являются горючими: гранит, торф, нефть, песок, природный газ. Нужно проверить не просто то, что вещество добывают или используют, а его способность гореть. Для этого сопоставим каждый вариант с признаком горючего ископаемого.

1. Вспомним критерий: горючие ископаемые способны гореть и выделять энергию.
2. Гранит и песок не используют как горючее, поэтому они не подходят.
3. Торф, нефть и природный газ могут служить топливом, значит, подходят под критерий.

Ответ: торф, нефть и природный газ.

Состояние и использование ископаемых

Условие. Распределите торф, каменный уголь, нефть и природный газ по агрегатному состоянию и назовите по одному способу их использования. Не следует определять состояние по тому, как вещество хранят или перевозят: нужно назвать его обычное состояние. Затем подберём применение, связанное со свойствами каждого ископаемого.

1. Торф и каменный уголь — твёрдые; оба могут использоваться как топливо.
2. Нефть — жидкая; из неё получают, например, бензин.
3. Природный газ — газообразный; его используют для отопления.

Ответ: торф и уголь — твёрдые, нефть — жидкая, природный газ — газообразный; примеры применения указаны в шагах.

Почему нефть скопилась под непроницаемым слоем?

Условие. На участке обнаружили залежи нефти под непроницаемым слоем пород. Объясните, почему нефть могла там скопиться и каким способом её можно добывать. Важно связать расположение залежи со свойствами пород, а способ добычи — с тем, что нефть находится в глубине.

1. Нефть может перемещаться по порам проницаемых пород, то есть пород, через которые проходят жидкость и газ.
2. Непроницаемый слой не пропускает её дальше, поэтому нефть задерживается и накапливается под ним.
3. Чтобы добраться до глубокой залежи, бурят скважину и извлекают нефть на поверхность.

Ответ: нефть задержалась под непроницаемым слоем в пористой породе; её добывают через скважину.

Типичные ошибки

• Считать все горючие ископаемые веществами одного происхождения. Так думают, потому что торф, уголь, нефть и газ используют как топливо. Но торф и уголь связаны с растениями, а нефть и газ образуются из захороненных органических остатков в других условиях. Проверьте себя: можете ли вы отдельно объяснить, где и из чего формируется каждое ископаемое?
• Называть горючими любые полезные ископаемые. Ошибка возникает, когда слова «полезное ископаемое» и «топливо» считают равными по смыслу. Полезные ископаемые бывают разными, и горючими называют только способные гореть и выделять энергию. Для проверки спросите себя, можно ли использовать вещество как топливо.
• Думать, что запасы быстро восстанавливаются. Иногда новое образование ископаемых путают с быстрым возобновлением природных ресурсов. На самом деле торф, уголь, нефть и газ формируются очень долго, поэтому их запасы не успевают восстановиться за жизнь человека. Сравните время образования с тем, как быстро люди их расходуют.
• Считать добычу нефти и газа безопасной для природы. Добыча может привести к утечкам и загрязнению воды, почвы или воздуха. Ошибка связана с тем, что залежи скрыты под землёй и последствия не всегда заметны сразу. Проверяйте себя: учитывайте не только пользу топлива, но и риски добычи, перевозки и использования.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать, что полезные ископаемые находятся в земной коре и добываются из недр. Образование торфа, угля, нефти и газа связано с круговоротом веществ и историей жизни на Земле: остатки древних организмов могут стать сырьём для новых природных веществ. Эти знания пригодятся при изучении природных ресурсов, энергетики и охраны окружающей среды. Они также помогают понять, почему горючие ископаемые относят к невозобновимым ресурсам и почему ими нужно распоряжаться разумно.

Что запомнить

• Торф, каменный уголь, нефть и природный газ относятся к горючим полезным ископаемым.
• Торф образуется из растительных остатков в болотах.
• Каменный уголь образуется из древних растительных остатков, погребённых под слоями пород.
• Нефть и природный газ формируются из органических остатков в глубине земной коры.
• Горючие полезные ископаемые используют как топливо и как сырьё для промышленности.
• Их запасы невозобновимы в масштабе жизни человека, поэтому их нужно расходовать разумно.