Полезные ископаемые
Поле́зные ископа́емые, природные неорганические и органические вещества в недрах Земли, которые при современном состоянии техники и технологий могут экономически эффективно использоваться в сфере материального производства. К полезным ископаемым относят также и содержимое техногенных месторождений.
Классификация
По агрегатному состоянию полезные ископаемые могут быть твёрдыми (металлические полезные ископаемые, неметаллические полезные ископаемые, ископаемые угли, горючие сланцы, торф, газовые гидраты), жидкими (нефть, газовый конденсат, подземные воды) и газообразными (природные горючие газы и благородные газы). По основному использованию выделяют полезные ископаемые: металлические (для извлечения металлов); неметаллические (для применения в различных отраслях производства в виде отдельных минералов, горных пород или для получения из них неметаллов либо химических соединений); горючие (для использования в качестве топливно-энергетического сырья); гидро- и газоминеральные.
Металлические полезные ископаемые
Железная руда. Железистый кварцит (джеспилит). Главный рудный минерал: гематит (Саксаганское месторождение, Криворожский железорудный бассейн, Украина).
Фото: Л. Р. Колбанцев. Образец из коллекции Т. Е. Вульф, Т. Б. Богданова.Неметаллические полезные ископаемые
Фосфоритовая руда. Месторождение Дмитриевское (Курская область, Россия).
Образец из коллекции Н. Х. Дампель. Фото: Л. Р. Колбанцев.Горючие, гидро- и газоминеральные полезные ископаемые
Нефть (Нигерия).Скопления полезных ископаемых
Полезные ископаемые в недрах и на поверхности Земли образуют скопления: непромышленные (рудо-, нефте-, газопроявления) и промышленные месторождения.
Добыча железной руды на Михайловском месторождении. Курская магнитная аномалия (г. Железногорск, Россия).Геологическая структура месторождений, морфология рудных тел, их общее количество, строение и состав, a также ресурсы полезных ископаемых и запасы полезных ископаемых определяются в результате геолого-разведочных работ. Исследование связей между месторождениями полезных ископаемых, главными чертами геологического строения и историей данной территории, а также её геохимическими, геофизическими, гидрогеологическими и геоморфологическими особенностями служит научной основой для поисков месторождений полезных ископаемых и разведки месторождений.
Образование полезных ископаемых
Образование полезных ископаемых и их месторождений в недрах Земли связано с эндогенными процессами, а на поверхности Земли и близ неё – с экзогенными и техногенными процессами.
При остывании и кристаллизации магмы, её ликвационной (разделение на ряд несмешивающихся жидкостей) и кристаллизационной дифференциации, отделении от неё горячих минерализованных газово-жидких флюидов, их взаимодействии с окружающими горными породами формировались магматические, карбонатитовые, пегматитовые, скарновые, альбититовые и грейзеновые, гидротермальные (в том числе пневматолитовые) месторождения.
С интрузивами основного состава связаны руды Cr, Fe, Ti, Ni, Cu, Со, металлов платиновой группы и другие; к щелочным массивам магматических пород приурочены руды Р, Та, Nb, Zr и редкоземельных элементов. Карбонатитовые месторождения, ассоциированные с ультраосновными щелочными породами, представляют собой важный тип месторождений, в которых накапливаются руды Fe, Cu, Nb, Ta, редкоземельных элементов, а также апатита и слюд. С гранитными пегматитами генетически связаны месторождения слюды, полевых шпатов, драгоценных камней, руд Be, Li, Cs, Nb, Ta, частично Sn, U и редкоземельных элементов. В скарнах находятся руды Fe, Cu, Со, Pb и Zn, W, Mo, Sn, Be, U, Au, скопления горного хрусталя, графита, природных боратов и др. 
Железная руда эндогенного происхождения (магнетитовый скарн). Месторождение Тилли-Фостер близ Брустера (штат Нью-Йорк, США).B альбититах формируются месторождения руд U, Nb, Zr, Th, Li, Be и редкоземельных элементов (Y, Ce); в грейзенах – руд Sn, Be, Mo, W и др., а также мусковита и флюорита. Большое количество полезных ископаемых концентрируется в гидротермальных месторождениях – руды Cu, Ni, Со, Zn, Pb, Bi, Mo, W, Sn, Li, Be, Ta, Nb, Sb, Hg, Cd, In, S, Se, Au, Ag, U, Ra, а также кварц, барит, флюорит, асбест и др. С процессами метаморфизма связано формирование метаморфогенных месторождений, в том числе метаморфизованных (руд Fe, Pb, Zn, Au, U, Mn) и метаморфических (графита, кианита, силлиманита, мрамора, андалузита, корунда, жильного кварца и др.).
Железная руда экзогенного происхождения (гематит-гётит-лимонитового состава). Образовалась в зоне окисления сульфидного месторождения Бетти-Бейкер, окрестности г. Хилсвилл (штат Вирджиния, США).Экзогенные процессы выветривания горных пород, переноса и осаждения вещества, его литификации и катагенеза приводили к образованию: месторождений выветривания (остаточных месторождений и переотложенных месторождений), в которых формировались руды Ni, Co, редких и редкоземельных металлов, каолина, апатита; осадочных месторождений (накопление на дне морей, озёр, рек и болот механических, химических и биохимических осадков, с которыми связаны месторождения песков, глин, каменной и калийных солей, боратов, фосфоритов, бокситов, железных и марганцевых руд, торфа и др.), в том числе россыпных месторождений (концентрация в рыхлых отложениях склонов, рек и морских побережий прочных и химически устойчивых ценных минералов, обычно с большой плотностью – золота, платины, титана, олова, циркония, алмазов и др.); эпигенетических месторождений (руды U, Cu, самородной S, а также месторождения нефти и газа и др.).
Россыпное месторождение золота в бассейне верхнего течения Колымы. Сусуманские прииски (Магаданская область, Россия).
Закономерности размещения
Крупные, географически и геологически обособленные территории с приуроченными к ним определёнными группами месторождений называют провинциями полезных ископаемых. Закономерности размещения полезных ископаемых в пределах провинций зависят от принадлежности региона к складчатым поясам, платформам и зонам тектоно-магматической активизации, от их геологического возраста, полноты проявления стадий геологического развития данного участка земной коры, характера распространённых в пределах провинции тех или иных формаций горных пород, глубины эрозионного среза и др.
Рудные провинции выделяются по принципу оконтуривания площадей развития месторождений определённой эпохи формирования полезных ископаемых. Они подразделяются на рудные области, а последние – на рудные районы с развитыми в их границах месторождениями определённых рудных формаций. На территории рудных районов обособляются рудные поля с совокупностью месторождений, объединяемых общностью происхождения и геологической структуры. Рудные поля состоят из рудных месторождений, охватывающих одно или несколько сближенных рудных тел, пригодных для разработки одним рудником.
В соответствии с характером формаций горных пород и ассоциированных с ними руд различают типы провинций. Например, фемические, или уральского типа, с преобладающим развитием формаций базальтоидной магмы и свойственными им месторождениями руд Fe, Ti, V, Cr, платиноидов, Cu и Zn. Им противопоставляются сиалические, или верхоянского типа, провинции с преобладанием формаций гранитоидной магмы и связанными с ними месторождениями руд Sn, W, Be, Li, Mo, Pb, Ag, Bi. Иногда провинции выделяют по сочетанию специфических для них месторождений полезных ископаемых и их географическому положению (например, оловоносная провинция Дальнего Востока, Украинская и Тунгусская графитоносные провинции, Колымская золотоносная провинция, свинцово-цинковая провинция долины Миссисипи в США, Средиземноморская бокситоносная провинция и др.).
В пределах угленосных провинций различают угольные бассейны, районы и месторождения. В нефтегазоносных провинциях (или бассейнах) выделяют области, районы, зоны нефтегазонакопления и нефтяные, газовые или нефтегазовые месторождения (см. Нефтегеологическое районирование); в гидрогеологических провинциях – гидрогеологическая область, район, подрайон и т. д. (см. Гидрогеологическое районирование).
Добыча угля. Экибастузский угольный бассейн, карьер «Богатырь» (Казахстан).
Использование
По мере возрастания потребностей общества, технических и экономических возможностей всё бoльшее число различных природных минеральных веществ оказывается востребованным, появляются способы их добычи и практического применения. В первые десятилетия 21 в. используется свыше 200 различных видов полезных ископаемых.
При проведении геолого-разведочных и горнодобывающих работ в нашей стране обычно востребована группировка важнейших полезных ископаемых, основанная на главных отраслях их промышленного применения. Согласно этой группировке выделяют:
топливно-энергетическая группа полезных ископаемых (нефть, природный горючий газ и газовый конденсат, ископаемый уголь, урановые руды);
полезные ископаемые, используемые в чёрной металлургии (чёрные, легирующие и тугоплавкие металлы) – руды Fe, Mn, Cr, Ti, V, Ni, Co, W, Mo, Nb, Ta, Zr;
полезные ископаемые, применяемые в цветной металлургии (цветные металлы) – руды Al, Cu, Pb, Zn, Sn, Bi, Hg, Sb;
благородные металлы (Au, Ag, металлы платиновой группы);
драгоценные и поделочные камни.
Полезные ископаемые, использующиеся в качестве химического и агрономического сырья, – калийные и калийно-магнезиальные соли, фосфориты и апатиты, сера самородная, флюорит; технического сырья – алмазы, асбест, графит, пьезокварц, оптический кварц, особо чистый кварц для плавки, оптический флюорит, исландский шпат, мусковит, флогопит; индустриального сырья: флюсы и огнеупоры – кальцит (известняк), доломит, магнезит и брусит, кварц и кварцит, огнеупорные глины; в строительстве – разнообразные магматические, осадочные и метаморфические горные породы, а также различные промышленные отходы (металлургические шлаки, некондиционные стеновые блоки и др.), используемые в естественном виде (например, гравий, щебёнка) либо в качестве исходных материалов для производства цемента, керамики, стекла, лёгких искусственных заполнителей бетонов, изделий каменного литья и т. п.
Добыча нефти на Красноярско-Куединском месторождении (Пермский край, Россия).Полезные ископаемые, связанные с геополитическими интересами страны, особо значимые для её экономического развития, обороны и безопасности, выделяются как стратегические; их перечень устанавливается правительством и меняется в зависимости от военно-политических, экономических и других обстоятельств. В РФ это нефть, природные горючие газы, руды U, Mn, Cr, Ti, Cu, Ni, Pb, Mo, W, Sn, Zr, Ta, Nb, Co, Sc, Be, Sb, Li, Ge, Re, Au, Ag, редкоземельных элементов иттриевой группы, металлов платиновой группы, а также бокситы, алмазы и особо чистое кварцевое сырьё. Месторождения с ресурсами и запасами стратегического сырья рассматриваются как участки недр федерального значения, пользование которыми предоставляется через аукционы (конкурсы), объявляемые Правительством РФ.
Для экономики РФ дефицитными полезными ископаемыми являются руды U, Mn, Cr, Pb, Sn, особо чистый кварц, а также не входящие в число стратегических – каолин, бентонит, кристаллический графит, флюорит, фосфориты; их добыча, проводимая в недостаточных объёмах при наличии значительных запасов относительно низкого качества, лишь частично обеспечивает внутреннее потребление, во многом зависящее от импорта; наиболее дефицитными являются руды Ti, Ta, Nb, Zr, бокситы: их внутреннее потребление обеспечивается за счёт импорта при весьма ограниченной добыче руд относительно низкого качества.
В экономически развитых странах высокотехнологичные производства и наукоёмкие технологии нуждаются во многих остродефицитных редких, редкоземельных и других металлах и минералах, выделяемых как критические полезные ископаемые. Уровень их потребления – чёткий индикатор развития в стране высокотехнологичных производств и наукоёмких технологий. Так, для стран ЕС из 41 вида необходимых полезных ископаемых выделено 14 критических: Sb, Be, Co, флюорит, Ga, Ge, графит, In, Mg, Nb, металлы платиновой группы, редкоземельные металлы, Ta и W. При этом критериями «критичности» явились: возможность (или невозможность) замещения другим полезным ископаемым, функциональная незаменимость, потенциальные риски поставок, т. к. значительная доля распространённого сырья приходится на единичные страны-монополисты (например, редкоземельные металлы – Китай, металлы платиновой группы – ЮАР и Россия, Со – Демократическая Республика Конго).