石油资源详解

编辑:KYJC  来源:中国科普博览  时间:2013-04-08

2006年世界石油可探明储量分布格局
数据来源:BP Statistical Review of World Energy June 2007

       从东西半球看,约有3/4的石油资源量集中于东半球;从南、北半球看,石油资源主要集中在北半球;全球油气资源主要集中在两大纬度带:北纬20°~ 40°,拥有波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非产油区,占了世界51.3%的石油储量;北纬50°~ 70°,包括北海油区、前苏联伏尔加及西伯利亚油区和阿拉斯加湾油区。

  具体按国家分布来说,储量最多的国家是沙特阿拉伯,储量达363.3亿吨,占了全球储量的21.9%。石油分布主要集中在中东地区,包揽了全球61.5%储量,不愧为“世界油库”。其余产油区依次为:欧洲和前苏联、非洲、中南美、北美和亚太地区。

  石油是由古代有机物变来的。在漫长的地质年代里,海洋里繁殖了大量的海洋生物,它们死亡后的遗体随着泥沙一起沉到海底,长年累月地一层层堆积起来,跟外界空气隔绝着,经过细菌的分解,以及地层内的高温、高压作用,生物遗体逐渐分解、转化成石油和天然气。石油形成以后,还需要一定的地质条件,才能够富集成为油田。这样的地质条件在岩石圈里,不是均匀分布的。在地球上成规模的油田是不多的,也不是均匀分布的。世界石油分布产量是极不平衡的,探明储量有1.2万亿桶,仅中东地区就占68%的可采储量。其余依次为美洲、非洲、俄罗斯和亚太地区,分别占14%、7%、4.8%和4.27%。沙特、伊拉克和科威特等中东国家都是石油的主产国,其他国家如俄罗斯、美国、挪威、中国、墨西哥和委内瑞拉等国也是石油的重要生产国。

  哥伦比亚:与委内瑞拉交接岬界的边境处蕴藏大量未开采石油,此处亦是时常炸毁输油管的叛乱分子的天堂。

  非洲西部:世界新兴的石油先锋之一。安哥拉是这块大陆仅次于尼日利亚的第二大油田,新近发现这储存有数十亿桶石油。

  北海:欧洲最大的已开采油点。因成本过高,投资商纷纷把目光转向别处。

  伊拉克:会是下一个沙特阿拉伯吗?它未开发的石油储备高达750亿桶,在西部广袤的沙漠底下还蕴藏着880亿桶石油,或许它该心满意足了。

  伊朗:未开发的石油储备仅次于伊拉克。最近在东部卢特荒漠的阿巴丹和艾扎德干发现巨大 的新油田,有望恢复革命前每天600万桶的产油量。

  哈萨克斯坦:喀什干油田400亿桶油的石油储备吸引国外投资者蜂拥而来。

  科威特:控制石油的能力已大不如前。

  中东是储藏石油的心脏地带,尤以沙特阿拉伯为各中翘楚;南美洲委内瑞拉770亿桶的石油储备使其坐定西半球霸主地位;美国自身油源不少,但仍是世界上最大的石油进口国。

煤炭资源详解

编辑:KYJC  来源:中国科普博览  时间:2013-04-08

       煤炭资源量与储量概念及分布: 埋藏在地下具有开发利用或潜在利用价值的煤炭数量,称作煤炭资源量。经过一定的地质勘探工作,确定符合国家规定的储量计算标准,并具有一定工业开发利用价值的煤炭资源量称作煤炭储量。因此,也可以认为,煤炭储量是已发现的煤炭资源量,而未发现的煤炭资源量,一般称作预测煤炭资源量,二者之和,称作煤炭资源总量。

    预测煤炭资源量是在系统分析研究煤田地质特征、成煤条件和成煤规律的基础上,运用煤田地质理论预测推定出来的煤炭资源量。根据预测依据的充分程度,一般分为预测可靠、预测可能和预测推断三级。

  埋藏在地下的煤炭资源是不可再生的有限资源。人们只能随着煤田地质理论和探测技术水平的提高,随着勘查资料的积累和对成煤条件认识的深化,才会对煤炭资源量的掌握逐步接近实际。新中国成立以来,煤炭工业主管部门先后在1959年和1981年完成了两次全国煤田预测工作,目前正在进行第三次。第二次比第一次有了许多新认识和新进展,预测煤炭资源量也比第一次更符合实际。

  一般情况下,煤炭储量是在预测煤炭资源量的基础上,经过择优开展地质勘查工作获得的,而且是逐年有所增加的。预测煤炭资源量提高为煤炭储量后,数量要减少。但减少的预测煤炭资源量不一定会完全等于所获得的煤炭储量,因此,便引起了煤炭资源总量的变化。所以说,煤炭资源总量、预测煤炭资源量和煤炭储量都是一个动态的数量,使用时,一般均应注明统计汇总的截止时间。

2006年世界煤炭可探明储量分布格局 
数据来源:BP Statistical Review of World Energy June 2007

       从资源的地区分布看,煤炭资源集中在北半球,其中以亚太地区,欧洲及前苏联地区最为丰富,在全球储量中分别占32.7%和31.6%。其次是北美洲,占了28%。而非洲,中东和中南美洲则储量极少。 以国家论,则以美国、俄罗斯、中国探明储量最多,分别占世界的27.1%、17.3%和12.6%。这三个国家的储量就占了世界储量的57%。

中国的能源资源结构、分布

编辑:KYJC  来源:中国科普博览  时间:2013-04-08

       中国煤炭和水能资源丰富,石油和天然气相对较少。中国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一。2006 年,中国煤产量达2382Mt,占世界的38.5%;煤炭占一次能源消费量的69.3%,世界平均水平仅为28.4%。根据中国的能源资源条件、技术经济发展水平,以及国际能源市场的发展趋势,在未来30~50 年内,中国以煤炭为主的能源结构不会有大的改变。因此,发展煤炭洁净利用技术和煤基合成燃料技术具有重要意义。

  中国能源资源分布极不均衡。总体上是西多东少、北多南少。煤炭总资源量北部占87%,西部占52%;可采储量北部占79%,西部占26%。石油陆上总资源量东北和华北占52%,西北占35%;可采储量东北和华北占50%,西北占32%。天然气陆上总资源量西北占43%,华北和东北占12%;可采储量西北占52%,华北和东北占23%。水能资源理论蕴藏量70% 集中在西南,技术可开发水能资源西南占67.8%,中南占15.5% 。

岩浆和熔岩

编辑:KYJC  来源:中国地质图书馆  时间:2013-04-08

       岩浆(Magma):岩浆是指地下熔融或部分熔融的岩石。当岩浆喷出地表后,则被称为熔岩(Lava)。岩浆一般由以下几部分组成:

  1. 熔化形成的液体

  2. 从液体中结晶的矿物

  3. 捕虏体和包裹体

  4. 岩浆中溶解的气体  

  熔岩(Lava): 熔岩是指喷出地表的岩浆,也用来表示熔岩冷却后形成的岩石。熔岩在熔融状态下的流动性随二氧化硅的增加而减弱,基性熔岩粘度小易于流动,酸性熔岩则不易流动。由于熔岩化学成分的不同或火山环境的差异,熔岩有多种表现形式。

  熔岩流(Lava Flow)呈液态在地表流动的熔岩被称为熔岩流,熔岩流冷却后形成固体岩石堆积有时也称之为熔岩流。呈液态流动的熔岩温度常在900°~1200°C之间,如熔岩中气体的含量多,更低的温度也能流动。酸性熔岩粘滞,流动不远,大面积的熔岩流常为基性熔岩。温度高、坡度陡时,熔岩流的流速可达每小时65公里。

  熔岩流的形态取决于多个方面,如熔岩成分(玄武岩、鞍山岩、英安岩、流纹岩)、流量、地形和环境等。

  熔岩穹丘(Lava Dome)

  熔岩穹丘是圆形的、边缘陡峭的丘状物,是由于高粘度的火山熔岩(英安岩或流纹岩)堵塞喷火口所形成。熔岩穹丘顶端一般无火山口,从地下涌来的岩浆挤入熔岩穹丘内部,从而引起熔岩穹丘突起变形。熔岩穹丘的表面是已经冷却的坚硬的熔岩,因此当深部岩浆不断挤入,熔岩穹丘将会爆炸,形成碎屑坑。

  熔岩管道(Lava Tube)和熔岩隧洞(Lava Tube Caves)

  熔岩管道是在熔岩流内部自然形成的管道。当液态的熔岩流流动时,由于表面冷却较快,形成固体硬壳,在表层硬壳的保温作用下,其内部温度高、流速快,从而形成管道。一个大型的熔岩流常有一个主管道和若干小的分支。当火山喷发结束,熔岩供给终止,或上游熔岩流转向,熔岩管道中的熔岩继续向下流动,从而形成排空的熔岩隧洞。一般排空的熔岩隧洞底面平坦,顶部常悬挂熔岩钟乳。

  熔岩管道的存在增加了熔岩流流动的速度和距离。早期的熔岩隧洞可能被后期的熔岩流所利用。

  渣块熔岩(aa)

  “aa”是夏威夷词汇,音“阿阿”,用来描述表面粗糙的熔岩流。这种熔岩流中布满多孔带刺的熔岩碎块,被称为“渣块”。

  渣块熔岩是因熔岩在流动过程中,表层熔岩不断固结,固结的表层随着熔岩的流动不断发生脆性破裂,形成“渣块”,“渣块”又有随同液体熔岩翻滚、粘结,形成翻花状。因此渣块熔岩由称为翻花熔岩。

  结壳熔岩(Pahoehoe)

  “Pahoehoe”是夏威夷词汇,用来描述一种有光滑表面的熔岩。这种熔岩有时呈圆丘状或绳状,也称为绳状熔岩。

  结壳熔岩流动过程中表面冷却形成塑性外壳,而内部的熔岩流又不断的挤出形成新的壳体。结壳熔岩经常展现出奇形怪状的形态,常被形容为熔岩雕塑。结壳熔岩粘度小、易流动,熔岩流表面气孔较少。

  枕状熔岩(Pillow Lava)

  枕状熔岩是火山在水下喷发形成的,外形浑圆形似堆叠在一起的枕头。

  当熔岩从水下流出时,由于快速的冷却使熔岩流表面形成韧性的固体外壳。随着熔岩流内部压力增大,外壳破裂,就会象挤牙膏一样,挤出新的熔岩,随后再次形成外壳。如此循环往复,便产生的枕状熔岩。

能源大家族的分类

编辑:KYJC  来源:中国科普博览  时间:2013-04-08

       能源家族又可分为一次能源和二次能源。 一次能源指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。又称天然能源。包括化石燃料(如原煤、原油、天然气等核燃料、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等)。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源,前者指能够重复产生的天然能源,如太阳能、风能、水能、生物质能等,这些能源均来自太阳,可以重复产生;后者用一点少一点,主要是各类化石燃料、核燃料。20世纪70年代出现 能源危机以来,各国都重视非再生能源的节约,并加速对再生能源的研究与开发。

       一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类。再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等。它们在自然界可以循环再生。而非再生能源包括煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。

  二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源,例如:电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。 在生产过程中排出的余能,如高温烟气、高温物料热,排放的可燃气和有压流体等,亦属二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源,统称二次能源。
 
       二次能源又可以分为“过程性能源”和“合能体能源”,电能就是应用最广的过程性能源,而汽油和柴油是目前应用最广的合能体能源。二次能源亦可解释为自一次能源中,所再被使用的能源,例如将煤燃烧产生蒸气能推动发电机,所产生的电能即可称为二次能源。或者电能被利用后,经由电风扇,再转化成风能,这时风能亦可称为二次能源,二次能源与一次能源间必定有一定程度的损耗。

放错位置的资源—尾矿

编辑:KYJC  来源:中国国土资源报  时间:2013-04-08

       尾矿通常是指矿山选矿后,在当时条件下不宜再分选回收的矿山固体废弃物。我国现有矿山尾矿库2700多座,尾矿积存量约60亿吨,且每年以3亿吨的数量增加。大量堆存的尾矿不仅占用土地,浪费资源,污染环境,同时还存在很大的安全隐患。殊不知,这些被丢弃的“垃圾”价值巨大,无异于一座矿产资源宝库。

  

是垃圾?还是宝藏?

  在我国的许多老矿山中,大量尾矿如一块块疮疤,遍及山野。

  据中国地质科学院尾矿利用技术中心首任主任李章大介绍,这些被当作垃圾丢弃的尾矿,其中大都含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等有价成分,是宝贵的二次矿产资源。

  比如,广西平果铝土矿中伴生十余种有益组分,其中镓、钛、稀土、铌、钪、铁等7种伴生元素进入尾矿后富集,其品位都达到或超过工业品位,每一种都相当于一座特大型矿床。广西南丹锡多金属矿以采锡、铅、锌等金属为主,据有关部门调查,南丹矿区61个尾矿库中数千万吨的尾矿中含有大量的有色金属锡、锑、铅、锌、银、金、铟、镉以及非金属矿砷、硫等,品位都在国家工业指标之上,有些已经达到大型和特大型规模。内蒙古包头白云鄂博铁矿的尾矿库相当于一个大型稀土矿山。四川攀枝花铁矿的尾矿中含有铜、镍、钛、钒等十几种有益组分,相当于一座大型有色金属矿山!

  

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亿吨尾矿来自哪里

  我国数量庞大的尾矿来自长期不合理的矿产资源利用方式。

  中国地质科学院尾矿利用技术中心主任张金青说,我国现有矿山15.3万个,其中80%的矿产资源为共伴生矿,但受经济、技术条件以及管理体制所限,在较长的一段历史时间内,我国对矿产资源的综合利用缺乏认识,只偏重于数量增长,而忽视资源的合理开发和综合利用,采取了以牺牲环境为代价的经济发展模式。

  目前,我国共伴生矿产资源的综合利用率不到20%,矿产资源总回收率只有30%,与国外先进国家差距较大;只有10%的国有矿山企业开展了资源的综合利用,其中只有2%的矿山综合回收率达70%以上,75%的矿山资源综合利用率都低于25%,资源浪费是相当惊人的。

  其实,随着技术的进步,大多数尾矿都是可以开发利用的资源。比如,湖北大冶地区各铁矿山选厂每年有50万吨选铁尾矿,堆积总量已达9000多万吨,已查明尾矿中含有34种元素,如加以回收,直接经济效益可达1.8亿元。金川镍矿是世界上著名的大型多金属共生矿床,过去镍的选冶回收率仅50%左右,大量伴生的有价金属没有回收而进入尾矿,其中仅铂族金属的储量就居世界之冠。

  

别让尾矿成为

杀手

  许多人都无法忘记2008年9月8日发生在山西省襄汾县的惨痛一幕:早上7时50分左右,违法生产的山西襄汾县新塔矿业公司尾矿库突然溃坝,约20万立方米混杂着矿渣的泥水从100多米的半山腰狂泻而下,顷刻间吞没了新塔矿业公司办公楼、部分民居和一个乡村集市,而后,277条鲜活的生命,永远地离开了这个世界。

  无疑,尾矿坝事故造成的灾害和损失是巨大的,而尾矿对环境造成的污染更为严重。

  我国冶金矿山9个重点选厂附近的14条河流被污染,粉尘使周围土地沙化,造成数千亩农田减产或绝产;白云鄂博铁矿在草原上筑坝储存尾矿,占地1.65万亩,污染草原;湖南锡矿山尾矿排入涟溪,云南易门铜矿尾矿排入绿汁江,云南东川铜矿尾矿排入金沙江,污染更广。

  2009年,就在云南阳宗海事件尘埃落定不久,又一起污染事件被披露出来:云南红河州大屯海水质砷含量为0.96mg/L,超过国家标准96倍。原来,这又是尾矿惹的祸——大屯海与云锡公司大屯选矿厂的尾矿库仅一坝相隔。有村民说:“2007年以前,大屯海水清澈见底,鱼虾成群。现在,水草都没有了,在海里游泳后身上就会长红斑,非常痒。”

  李章大说,有色金属矿尾矿往往伴生有毒的微量元素,如镉、砷、铅、锌、银等,残留在尾矿中的某些选矿药剂更是致命的,如金矿堆浸的氰化物。这些有毒物质渗入地下会污染地下水和土壤,流入河道则危害更广,不仅造成大范围生态环境破坏,而且还严重威胁人民群众的身体健康。

  

尾矿综合利用利国利民

  我国提出要建设资源节约型和环境友好型社会,倡导节能减排、综合利用资源,各地都在积极探索、推动一次性和单一性利用资源转向循环利用和综合利用资源,尽可能地减少资源消耗和环境污染。尾矿综合利用,正是建设资源节约型和环境友好型社会的最佳体现。

  实践证明,尾矿是一笔巨大的财富。

  中国地质科学院尾矿利用技术中心是国内首家,迄今为止唯一一家专门从事工业固体废弃物资源化综合利用及产品技术开发的科技型实体。中心主任张金青介绍说,尾矿的综合利用通常有三种途径。

  首先考虑的是从尾矿中尽可能多地回收有价金属和矿物。如金川镍矿从尾矿中进一步回收镍,使镍的选矿回收率从原来的50%左右增加到90%。安庆铜矿从尾矿中回收铁和铜,每年可获得品位16.94%的铜精矿2.56吨,品位43%的铁精矿53.5吨,年创产值491.5万元。新疆可可托海87选矿厂从尾矿中综合回收白云母,年创产值800万元,利税273万元。

  其次,尾矿可以作为复合矿物原料进行整体开发利用,如将尾矿作为陶瓷主原料,烧成温度比用传统纯料降低50~100摄氏度,节能20%;将尾矿作为建材原料,可比常规原料加工到同样细度节约近一半能源;择优组合有关工艺、设备,可以开发出有新性能的新产品,如用黄金尾矿生产的微晶玻璃,其性能等同于添加了黄金的高档微晶玻璃。

  最终,那些无较大经济价值的尾矿或二次回收后无经济价值的尾矿,可用作井下充填料或填坑铺路,也可对尾矿库复垦造田、绿化造林,或建成生态公园、体育娱乐场地。

北极的矿产资源

编辑:KYJC  来源:中国科普博览  时间:2013-04-08

      在俄罗斯西北部的科拉半岛,在北纬66~73o。从这里沿经线南下到南纬66~73o相对称的地方,就是南极大陆的查尔斯王子山。这里当然不是对地球进行枯燥的几何描述,非常有趣的是,在这南北极对称的地方均有世界级的大铁矿。这种铁矿分布与南北磁极的位置是何关系,与大陆漂移是何关系,至今仍然是一个未解的大自然之谜。

  然而,在资源危机四伏的当今世界,大多数人首先关心的是资源量的多少。各国不仅在极地进行科学活动,也进行资源勘察。

      1966年,前苏联地质学家在查尔斯王子山发现了70米厚、绵延200多公里的带状磁铁矿。单是这一地区的储量就够全世界使用200年,更不用说美、澳和其他国家科学家后来陆续发现的铁矿了。然而问题在于,为了保护南极这块世界上最后的净土,国际社会决定在50年内禁止开采南极矿产资源。

  北极的情况则大不相同,因为北极的土地及其资源分属各国,所以北极的矿产资源开采并不受限制,因此才有了享誉世界的芬诺斯堪的亚和科拉半岛大铁矿。

  北极能源以外的矿藏构成了北极工业化前景的另外一个诱因。除上述铁矿外,还有世界上最大的铜——镍——钚复合矿基地之一的诺里尔斯克矿产基地。贵金属和金钢石的诱惑对前苏联开发远东起了重要的作用(特别是著名的科累马地区)。在阿拉斯加,据估计科策布北部的红狗矿藏有8500万吨矿石,其中含锌17%,铅5%,银每吨75克,从而使之成为价值111亿美元(1983年价)的世界级大矿。加拿大的考明克矿业公司和阿拉斯加的那纳公司正在对红狗矿进行联合开发,这将为北极工业化注入跨国因素并引出关于土著居民在此过程中的作用等问题。

  在阿拉斯加来诺金矿区,从1880年到1943年已生产了108.5吨黄金,估计尚有13.2吨待开发。西特卡附近的奇察哥夫矿曾产金24.8吨,仍含9.3吨待开采。贵金属矿的开发在白令海峡两岸此起彼伏。虽然阿拉斯加的许多金矿即将枯竭,但一项日处理矿石200吨的庞大计划正在拟议中。另外,格林克里克银矿是全美最大的潜在银矿,1988年开发后,生产能力为日处理1000吨矿石,估计可采10~30年。

  除上述矿产资源外,这里还储有铀和钚等放射性元素,称为战略性矿产资源。如威尔士王子岛上的盐夹矿就蕴藏有28.5万吨钚矿石。

南极的丰富矿产资源

编辑:KYJC  来源:中国科普博览  时间:2013-04-08

       南极地区的矿产资源极为丰富。据已查明的资源分布来看,煤、铁和石油的储量为世界第一,其它的矿产资源还正在勘测过程中。在南极地区,可望发现更多更丰富的矿产资源,为人类利用这些资源提出科学依据。

  南极大陆二叠纪煤层主要分布于南极洲的冰盖下面,储量约为5000亿吨。

  铁矿是南极最富有的矿产资源之一。在南极大陆,主要分布在东南极洲。据科学家们勘测,在查尔斯王子山脉南部的地层内,在晚太古至元古代,有一条厚度达400米,长120公里~180公里,宽5公里~10公里的条带状富磁铁矿岩层,矿石平均品位达32%~58%,是具有工业开采价值的富铁矿床,初步估算其蕴藏量可供全世界开发利用200年,是当今世界最大的富铁矿藏。有趣的是,如果沿着南极洲查尔斯王子山脉所在的经度范围(北纬60度至北纬70度)一直往北走,几乎在相同经度差不多对称的北极地区,又是一片世界级大铁矿地区。

  南极地区的石油储存量约500亿~1000亿桶,天然气储量约为30000~50000亿立方米。南极的罗斯海、威德尔海和别林斯高晋海以及南极大陆架均是油田和天然气的主要产地。

  南极地区,有待查明的各种资源还很多,加上各国资源勘探结果还未完全公开,因此,还有待我国科学家们进一步努力。

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