Текст книги "Я познаю мир. Сокровища Земли"

Автор книги: М. Голицын

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 16 страниц)

«...Пусть эти скряги получат сполна»

Благодаря одной курьезной истории с газом человечество имеет сегодня электричество. Вот как это произошло.

Американский ученый и предприниматель Томас Алва Эдисон (1847—1931) впервые задумался о возможности электрического освещения, когда разгневался на газовую компанию, отключившую газ в его мастерской за неуплату. Эдисон писал об этом так:

«В то время я платил шерифу по пять долларов в день, чтобы как-то отсрочить наложение ареста на мою маленькую мастерскую, а тут еще пришел газовщик и отключил у меня газ. Я так рассердился, что прочел все о газовой технике и экономике, чтобы выяснить, а нельзя ли сделать так, чтобы электричество заменило газовое освещение, и пусть тогда эти скряги получат сполна».

Так, негодуя, Эдисон изобрел лампочку.

Научный спор вокруг нефти и газа

В геологии всегда существовали две крайние позиции вокруг вопроса о том, как формировалась медлительная нефть и ее легкий родственник?

Плутонисты, названные так по имени греческого бога подземного мира и огня Плутона, считали и считают, что вечная наша пара имеет магматическое происхождение.

Нептунисты (от имени римского бога источников, рек и морей Нептуна), наоборот, боролись и борются за признание того, что нефть и газ родились в море, в водной стихии.

Наиболее яркими представителями плутонистов были Г. Агрикола (XVI век), М.В. Ломоносов (XVIII век), Д.И. Менделеев (XIX век). А нептунистов представляет следующий не менее яркий ряд – В.И. Вернадский, И.М. Губкин, Н.Д. Зелинский (XIX– XX века).

Сегодня ученые подобрались к следующему знанию проблемы: за миллионы лет нефть и газ образовались в морских отложениях. Считается, что исходным веществом для появления нефти был морской планктон – сообщество из бактерий, водорослей, простейших и других организмов. Это исходное органическое вещество накапливалось на дне морей имеете с глинистыми минералами. А там на глубине более 1,5-2 км ниже морского дна постепенно из этой богатой органики получалась нефть. Затем она двигалась вместе с водой и газом в пористые горные породы и наконец попадала в ловушки, ставшие впоследствии месторождениями нефти и газа.

Разве не удивительно, что мельчайшие морские организмы в конце концов превратились в гигантские месторождения и залежи нефти и газа. Дело в том, что биологическая продуктивность морского планктона является наибольшей на Земле, а формирование месторождений нефти и газа осуществляется миллионы и миллионы лет.

«Черное золото»

Академик Александр Евгеньевич Ферсман однажды в начале 40-х годов XX века предложил своим читателям довольно занятную таблицу. Размышляя о том, какие на свете бывают угли, Ферсман перечислил следующие:

1. Живой уголь – физическая сила человека, лошади и других животных.

2. Черный – природный углерод в форме черного и бурого угля, углистых сланцев.

3. Жидкий – нефть, асфальт.

4. Летучий – струи газов, выделяющихся из земли (углеводородов).

5. Серый – торф в болотах и по краям озер

6. Зеленый – дрова, солома.

7. Белый – падающие массы речной воды.

8. Голубой – ветер.

9. Синий – морские приливы и отливы.

10. Красный – энергия Солнца.

Безусловно, в короткое слово «уголь» академик Ферсман вкладывал понятие «источник энергии».

Сегодня эту таблицу надо было бы дополнить еще одним видом угля, назовем его «розовым». Речь идет о термальных подземных водах. Именно они дают электроэнергию Паужетской геотермальной станции на Камчатке и тепло во многие населенные пункты мира. Ученые называют «розовую» энергию геотермальной.

Поговорим об угле черном, по Ферсману – великом источнике энергии. Люди издавна называют его «черным золотом». Если бы мы владели элементарной волшебной палочкой и, прикоснувшись ею к углю, пожелали бы, чтобы он обрел свой первоначальный вид, мы были бы поражены. Перед нами предстали бы огромные леса с высокими деревьями: лепидодендронами и каламитами. Они росли на Земле несколько сотен миллионов лет назад, напоминая очертаниями знакомые всем нам хвощи. Только современные хвощи можно случайно раздавить ногой на берегу реки или в лесу, а каменноугольные деревья-хвощи достигали в высоту 10-20 метров. На этом бы чуде наша волшебная палочка не остановилась: она легко возродила бы еще одну величественную картину: древнее море, шум прибоя, качающиеся в волнах и ползающие по дну моллюски, фораминиферы, лилии – уголь тоже когда-то был ими...

Геологи различают два основных типа образования ископаемого угля. Первый назван лимническим (озерным). При этом угли образовались внутри суши вдоль берегов озер, болот, рек. Запасов лимнических угленосных пластов на нашей планете немного, да и занимают они небольшие территории. А еще – досада: в лимнических углях довольно много песка и песчаников. Челябинский угольный бассейн как раз лимнического происхождения.

Второй тип образования углей – паралический. Его угольные пласты накопились за миллионы лет в приморских низинах, где море то заливало сушу, то отступало. Угленосные пласты образовывались тогда, когда территория становилась сушей и на ней вырастали фантастические леса.

Паралические угольные бассейны самые крупные на Земле. Донецкий на Украине и в Ростовской области, Верхнесилезский в Польше, Аппалачский в США – вот ярчайшие примеры паралического углеобразования.

Уголь вовсе не диковина, его знает каждый человек. Наверняка многие из вас хотя бы однажды жгли костер из поленьев и веток. На его месте, после того как потухло пламя, а кострище остыло, среди пепла можно обнаружить куски легкого древесного угля. Ископаемые же угли находятся в величественных недрах Земли целыми пластами. Толщина отдельных пластов достигает десяти и более метров, а площадь распространения – десятков тысяч километров.

Ископаемые угли – твердое горючее полезное ископаемое черного или бурого цвета. Существует три разновидности: бурый уголь, каменный и антрацит. Они различаются своим качеством: антрацит при сжигании дает самое большое количество тепла. Меньше всего тепла выделяет бурый уголь, и после него остается много золы.

Мало кто знает, что уголь есть на территории Московской области и самой Москвы, по здесь он лежит на глубине 300 и более метров, поэтому его добывать невыгодно. Сам же так называемый Подмосковный угольный бассейн тянется широкой полосой по Новгородской, Тверской, Смоленской, Калужской, Тульской и Рязанской областям, занимая площадь в 120 тысяч квадратных метров.

О подмосковном буром угле впервые доложили царю Петру I в 1722 году, но добывать начали в 1855 году. Конечно, если бы уголь оказался золотоносным песком, люди по утерпели бы и начали добывать его сразу же, а не ждали 130 лет.

Сегодня уголь Подмосковного бассейна досыпают в Тульской и Калужской областях. В 60-е годы XX века здесь ежегодно поднимали на свет до 35 тонн в год, чтобы сжечь на тепловых электрических станциях.

Увы, из 95 разведанных месторождений Подмосковного угольного бассейна некоторые уже полностью выбраны, об угле остались одни воспоминания, да бесславными памятниками возвышаются под небом холмы и горы пустых пород. Их называют терриконами. Грустная это картина: ветер и дождь разносят их, от этого загрязняются реки, воздух и подземные воды. Конечно, люди в какой-то момент спохватились, стараются теперь использовать пустые породы для строительства дорог, насыпей, заполняют овраги, засыпаю болота. На некоторых терриконах выращивают лес и кустарники, чтобы укрепить их.

А вот судьба Печорского угольного бассейна, расположенного в республике Коми и Ненецком автономном округе на площади 90 тысяч квадратных километров, довольна интересна. Впервые уголь обнаружили в 1828 году, но как-то забыли о нем. А в 1919 году произошла вот какая история. Охотник В.Я. Попов подал официальную заявку на открытие угля в бассейне реки Воркуты. Он был потрясен, когда на одном из своих привалов бросил в костер необычный камень. Зачем бросил, сам не знал, но камень вспыхнул и долго горел, согревая ужин да и самого охотника. Теперь всякий раз, останавливаясь на привал, воркутинский следопыт уже специально искал черные камни, чтобы положить их в костер.

В.Я Попов был сознательным человеком: он посчитал своим долгом известить о горящих камнях официальные власти. Заявку охотника пришли проверять геологи. Большой отряд специалистов под руководством А.А. Чернова в 20-е годы подробно изучил территорию и составил геологическую карту всего бассейна. Были оценены и запасы угля. Промышленная добыча в здешних краях началась с 1934 года, а в 1943 году горняцкий поселок стал городом Воркутой.

Общие геологические запасы Печорского угольного бассейна геологи оценивают в 265 миллиардов тонн, из них разведано лишь 10%.

Шахтеры Воркуты работают в тяжелейших условиях: каждый рабочий день спускаются под землю на глубину до 900 метров, рискуют ежеминутно жизнью Ведь в угольных пластах много взрывоопасного газа метана, дремлют до поры до времени коварные подземные воды которые, проснувшись, могут в мгновение ока залить горные выработки... Балансируя на грани между жизнью и смертью, трудятся многие тысячи шахтеров на угольных шахтах.

Некоторые угольные шахты в настоящее время уже не нужны государству: они выработали свои ресурсы и стали убыточными. Их закрывают. Такова судьба шахт во всем мире.

Три «кита» качества ископаемых углей

Качество ископаемых углей как топлива стоит на трех «китах»-показателях – теплоте сгорания, зольности и содержании серы.

Чем выше теплота сгорания (количество выделившегося тепла на 1 кг сжигаемого угля), тем лучше топливо.

Зольность – это показатель малополезной или бесполезной части ископаемых углей. Лишь небольшое количество золы идет на производство цемента и строительных материалов, в основном ее сваливают в не нужные никому кучи. Порой золы накапливается так много, что она наступает на плодородные земли.

А вот про серу, находящуюся в углях, разговор особый и тоже не очень-то веселый. Сера вредна для людей и природы. В ходи сложнейших химических процессов сжигания угля она превращается в серную кислоту. Печально знаменитые кислотные дожди – прямое следствие сжигания в топках и печах углей, содержащих серу. Кислотные дожди разъедают металлические конструкции, разрушают бетон, строительный камень. Попадая в почву, серная кислота растворяет тяжелые металлы, а те в свою очередь проникают в растения и затем в пищу человека, животных. Кислотные дожди – штука коварная: проливаются не только в тех местах, где сжигают уголь, но и за сотни, тысячи километров от места сжигания. Конечно, люди не дремлют, предпринимая попытки улавливать вредную серу. Но все эти усилия довольно дорого стоят и не очень эффективны.

Кроме тепла из углей получают нафталин, удобрения, пластмассы, синтетические волокна, лаки, краски, редкие цветные металлы – ванадий и германий – и многие другие вещества.

Люди не могут жить без того, чтобы не подсчитывать все вокруг. Мировые запасы угля тоже подсчитали. Их оказалось 9,4 триллиона тонн. В России находится не менее 40% мировых запасов. Основные из них – в Донецком, Южно-Якутском, Минусинском, Буреинском бассейнах. «Черное золото» имеет и свои белые пятна на геологических картах: не разведаны угольные, запасы в Тунгусском, Ленском и заполярном Таймыр ком бассейнах. Когда пригодятся они для наших потомков, покажет время.

Человечество ненасытно и порою жестоко по отношению к богатствам матери-Земли. За свою жизнь человечество к середине XX века сожгло и уничтожило около 50 миллиардов тонн угля. Добывается ежегодно свыше миллиарда тонн. Около миллиона поездов требуется для перевозки годовой добычи «черного золота». Каждые сто лет добыча угля увеличивается примерно в 50 раз, и приходится задумываться: на сколько же лет хватит землянам угольных запасов? Неужели настанет такой день, когда черное сокровище Земли, а вернее, его жалкие кусочки начнут демонстрировать в музеях и ни выставках почти так же, как сегодня драгоценные камни?

Академик А.Е. Ферсман в 1940 году подсчитал, что запасов угля человечеству хватит не более чем на 75 лет. Но он исходил из величины общих запасов угля, оцененных в то время в 0,5 триллиона тонн. А эта величина, как только что мы узнали, к концу XX века возросла в 19 раз.

Геологи открывают все новые месторождения, и угольный голод человечеству пока не грозит. Но мы не должны забывать: нет в мире вечных вещей. Чем бережнее человек будет относиться к подземным сокровищам планеты, тем длиннее окажется жизнь наших потомков.

«Земляное масло»

Это случилось в 1950 году в Центральной Шотландии на торфоразработках. Рабочие, вскрыв очередной пласт торфа, обнаружили труп человека. «Э-э, здесь дело нечисто, – почесали в затылках они. – Надо позвать полицейских».

Лицо и одежда трупа не подверглись тлению. Вот почему рабочие решили, что этого человека убили недавно и утопили в торфяном болоте, чтобы скрыть злодейство.

Примчалась полиция, началось следствие. И... оказалось: найденный труп пролежал в болоте 2000 лет! Возможно, одно из племен древних германцев, живших когда-то в этих местах, принесло несчастного в жертву богине Земли и плодородия Нертус или поступило с ним столь сурово потому, что посчитало трусом либо преступником. Таких людей наши предки тоже топили в болотах...

Что такое торф? В прежние времена его называли «земляным маслом», горной смолой, горючей землей или серой. До поры до времени даже не задумывались, что торф состоит и растительных остатков. Ученые Средневековья полагали: залежи торфа возникли после мирового потопа – мол, органические вещества растворились и раздробились под адским натиском гигантской воды, а потом вновь осели на землю. Далее фантазировали следующим образом: торф – это особая корневая ткань без листьев и стеблей, но способная разрастаться. Кто-то утверждал, что торфяная залежь – единое громадное растение...

Лишь в конце XVIII века родилось предположение о торфе как о горючей растительной болотной земле коричневого или черного цвета, пронизанной волокнами или корешками разложившихся растений и минеральными частицами. М.В. Ломоносов правильно определил природу торфа, отметив, что образуется он из болотных растений.

Давным-давно люди поняли: торф может гореть и дарить тепло. В странах Европы добыча торфа существует с ХII-ХIII веков. Сохранилась любопытная переписка настоятелей двух монастырей Утрехтского епископства в Нидерландах. В ней шла речь о разрешении рыть торф на болотах, принадлежащих одному из монастырей. Письма датированы 1113 годом.

О торфе начали появляться трактаты уже в XVII веке. Одно из первых сочинений увидело свет во Франции.

Мысль о том, что торф нужно использовать, впервые в России пришла в голову Петру I. В 1696 году он отдал приказ добывать торф в Воронеже, год спустя – в окрестностях Азова: «Найти и сжигать для тепла, ибо места сии безлесные!» В XVIII веке сенатским указом было велено голландцу Тимофею фон Армусу разрабатывать болота, которые не годятся для пашни и сенокоса, «делать своим иждивением торфу... как то есть во многих королевствах и наипаче в Голландии, – жгут оную вместо дров и обжигают кирпичи и черепицу, и бывает от оной жару больше, чем от дров». Однако петровский указ не выполнили: то ли лень было, то ли недосуг. Хотя торф действительно хорошее топливо, его можно поставить на промежуточное место между дровами и бурым углем.

Болота, места рождения торфа, царство влаголюбивых трав, кустарников, небольших деревьев. Среди болотных трав первыми следует назвать осоку, камыш (иногда он вымахивает выше человеческого роста), мхи (зачастую они не достигают высоты спичечного коробка). Каждой осенью травы засыхают и отмирают, а кустарники и деревья сбрасывают листву и хвою. Во влажной почве погибшая растительная масса гниет, разлагается под действием бактерий. Процесс этот довольно сложный, идет медленно, но непрерывно, замедляясь зимой и ускоряясь летом.

При микробном разложении растительных остатков в торфе кроме газа образуются всевозможные органические кислоты и минералы железа и фосфора. Эти минералы напоминают бобовые зерна или землистый порошок, и в ряде мест их добывают в промышленном масштабе.

Когда болото гниет, всегда выделяется тепло. Вот почему зимой на болоте не бывает толстого слоя льда и оно вообще долго не замерзает. При гниении растительных остатков образуются пузырьки болотного газа, который горит; выделяются и негорючие углекислый газ и азот. Чтобы убедиться, что все эти газы действительно есть в болоте, достаточно воткнуть палку в дно топи; пузырьки сразу поднимутся на поверхность воды. Болото в зимнем лесу, что русская печка в доме.

Пожалуйте в торфяную ванну!

Ученые прошлых веков изумились бы, прильнув к стеклу современного микроскопа, рассматривая торф. Оказывается, это смесь битумов, органических кислот, их солей, клетчатки, то есть продуктов разложения в основном растительного материала без доступа воздуха. Особенно интересны современным ученым остатки растений: по ним различают разные типы торфов: сфагновый, ольховый, лесной, гипновый, осоковый, тростниковый, камышовый, вересковый, березовый и другие типы. В состав некоторых торфов входят соли серной и других кислот. Они не годятся для топлива или удобрения, но в подогретом до 40-50 °С используют для лечебных ванн. Если вы страдаете ревматизмом, артритом – пожалуйте в такую целительную ванну! Есть и другие диковинные торфа. Например, у берегов Голландии и Дании, в местах, некогда затопленных морем, встречается торф, пропитанный солью. Высыхая, он покрывается соленой коркой.

Торф – чудесная штука! Представьте, если его только-только вытащили из болота, он содержит около 90% влаги, а после сушки влажность его уменьшается до 18-25%. Высохнув, торф превращается в волокнистое пористое вещество.

Прильнув к стеклу микроскопа, можно увидеть, что в растительных тканях сухого торфа много-много полостей, заполненных воздухом. Поэтому торф издавна используют как изоляционный материал в технике, пищевой промышленности. Нет, конечно, на хлеб с маслом не намазывают, а применяют как покрытие для сохранения рыбы, мяса, фруктов, льда.

В Гренландии еще в стародавние времена из торфа строили, да и сейчас строят жилища. Эскимосы делали их из двух слоев: внешнего – снега и внутреннего – торфа. Оказывается, получаются достаточно теплые дома.

Верхний слой сфагнового торфа может служить сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности: из него вырабатывают грубые сорта бумаги, картона, а также черепицу, спирт, кокс. В конце прошлого века на выставке в Антверпене в Голландии демонстрировались поистине чудесные экспонаты – грубые, но очень прочные ткани из торфа: половики, ковры, попоны. Были представлены там и мягкие ткани, из которых шили белье, хорошо впитывающее влагу. Торфяные волокна оказались настолько прочными, что из них можно было бы делать приводные ремни для машин.

С давних времен торф служит еще и прекрасным удобрением. Сегодня его заготавливают в виде мелкой крошки и применяют в основном на подзолистых почвах. В торфе много азота, кальция, фосфора. Торф улучшает структуру почвы, удерживает влагу, снабжает питательными веществами и микроэлементами растения. Вносят его на поля и огороды в зимнее и весеннее время. Смешайте торф с навозом и минеральными добавками – пожалуйста, урожай обеспечен! Естественно, торф не нужен на болотных почвах, где и так достаточно растительных остатков. В торфе содержатся железо, фосфор, марганец, цинк, алюминий в формах, которые легко усваиваются растениями и поэтому особенно полезны им.

Из торфа изготавливают торфоперегнойные горшочки: в них быстро растет, наливается илами рассада помидоров, огурцов, перца и других овощей, а срок их созревания в открытом грунте сокращается на 1—1,5 месяца.

Удивительная способность сухого торфа поглощать влагу позволяет применять его как подстилку для скота. Посудите сами: один килограмм сухого, малоразложившегося торфа удерживает до 20 литров воды. Есть еще одно преимущество подобных подстилок: торф обладает бактерицидными свойствами, он предотвращает появление многих болезней у скота.

Торф известен и как лекарство. Из него изготавливают ряд целебных препаратов, например торфоту. Это лекарство незаменимо при лечении отслоения сетчатки, ревматизма, болезней почек, сердца, рака, экземы.

Торфяные брикеты, высушенные и уплотненные, – широко распространенный вид топлива, они дешевы и доступны всем желающим. На торфе работали первые крупные тепловые электрические станции, построенные в 20-30-х годах XX века в средней полосе России, например Каширская ГРЭС.

Торф – самое молодое с геологической точки зрения, самое распространенное и доступное полезное ископаемое. Огромные запасы его находятся в Западно-Сибирской низменности, в Белоруссии, Канаде и других лесных местах.

Больше всего торфа как топлива в России добывали в 1940 году, а к середине 80-х годов добыча уменьшилась почти вдвое и составила 17,5 миллиона тонн. В других целях использование торфа не сокращается, а возрастает.

Общие мировые запасы торфа на Земле оцениваются в 267 миллиардов тонн.

В Германии близ Гамбурга в торфянике нашли дорогу, настил из бревен и на ней – монеты времен Римской империи. После того как когда-то эти монеты рассыпались по бревнам, торф, нарастая, образовал над дорогой слой от одного до двух метров. Вот и посчитайте. С тех пор прошло 2000 лет, а ежегодный прирост торфа составил всего 0,5-1 мм. Поэтому «земляное масло», «горючую землю», или «горную смолу», короче говоря, торф надо не бездумно черпать, а бережно использовать.