Подземные кладовые
Расплавы звонких руд вонзились
в интервалы
И трещины пород; подземные пары.
Как змеи, извиваясь меж камнями,
Пустоты скал наполнили огнями
Чудесных самоцветов. Все дары
Блистательной таблицы элементов
Здесь улеглись для наших инструментов
И затвердели...

Н. Заболоцкий

Не кажется ли вам, что в этих строках невольно отразилось потребительское отношение человека к "подземным кладовым", к тем запасам полезных ископаемых, которые как будто специально приготовила к его услугам природа?

Когда-то люди пользовались только тем, что, как говорится, лежит на поверхности — поверхности земли. Они и не подозревали, какие несметные сокровища скрываются в ее толще. Но по мере того, как "аппетиты" людей росли, им волей-неволей пришлось сперва потихоньку ее "царапать", а затем все глубже и глубже в нее вгрызаться, открывая "дверь" в подземные кладовые.

К полезным ископаемым относятся топливные ресурсы, необходимые для энергетики и транспорта; руды, содержащие металлы; песок, гранит, щебенка, глина — то, без чего не обойдется строительство; драгоценные камни и, разумеется, вода — основа всего живого.

Все это давно или недавно человек наловчился извлекать из земных недр. Каждое из названных ископаемых требовало своего особого подхода. Люди научились использовать даже очень бедные руды, когда исчерпывались богатые, переходили от добычи одного топлива к другому, наизобретали огромное количество способов и машин, помогающих им находить и извлекать ископаемые и в очень далеких, труднодостижимых районах, и глубоко под землей.

Однако именно в XX веке человечество столкнулось с серьезной проблемой, которая никогда раньше не вставала перед ним с такой остротой. Известные и доступные месторождения при невероятно интенсивных темпах добычи начали быстро исчерпываться, и такие выражения, как "энергетический кризис" или "нехватка пресной воды", звучат все чаще и все тревожнее. Самые различные, даже очень оптимистичные, прогнозы свидетельствуют о том, что при нынешних темпах развития промышленности мы можем лишиться многих полезных ископаемых в течение буквально нескольких десятков лет.

Что же изобрели и собираются изобрести люди, чтобы не оказаться в ситуации, называемой "ресурсным голодом"? Оказывается, у нас еще кое-что есть в запасе...
КАК "ПРОСТУКАТЬ" ЗЕМЛЮ?

Прежде чем начать добычу какого-либо из полезных ископаемых, хорошо бы знать, где его можно найти. Как было бы удобно по случайно найденному самородку указать, что вот в этом месте и скрываются залежи, например, золота или железа. Но если золото и встречается в самородном виде, то железо, к сожалению, словно рассеяно в земной толще, да еще входит в состав соединений, из которых его предстоит извлечь.

Со временем сложилась такая отрасль человеческой деятельности, как геология.

Не столь давно одной из самых популярных и романтических была профессия геолога. Он определял по виду, строению и форме камней, что может скрываться под землей. Этим, кажущимся сегодня примитивным, способом были открыты почти все месторождения, которые обеспечивали нас вплоть до нынешнего века.

Однако понятно, что таким образом "простукать" Землю, как врач — больного, невозможно. Сегодня на помощь геологам пришла сейсморазведка: "стук" создается мирными взрывами, а волны, пронизывающие "подземное царство", улавливаются чуткими электронными приборами. Чувствительнейшая аппаратура, подобная той, что используется при регистрации землетрясений, позволяет по характеру пришедших волн построить картину распределения полезных ископаемых на больших глубинах. Кстати, "нет худа без добра". Если уж произошло землетрясение, то следящие за ним приборы также поставляют нам сведения о земной толще. Во всех этих случаях Земля будто прощупывается звуком.

Выяснилось также, что ценную информацию о том, что кроется у нас "под ногами", можно получить, делая снимки земной поверхности с воздуха или из космоса. Воистину, как говорил поэт, "лицом к лицу лица не увидать, большое видится на расстоянии". Аэрофотосъемка или съемка со спутников Земли, особенно в невидимых, например в тепловых (инфракрасных) лучах, позволяет получить сведения о внутреннем строении земной коры.

Это, конечно, отнюдь не все новые способы разведки полезных ископаемых. Есть, скажем, и такие экзотические проекты, как просвечивание Земли целиком, словно на рентгеновском аппарате, с помощью невидимых, летящих с огромной скоростью частиц — нейтрино. Но, видимо, подобный проект — дело очень далекого будущего...

МОЖНО ЛИ УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ?

Пусть перед вами поставили такую задачу: закрыв глаза, вы должны одним пальцем дотрагиваться до лица незнакомого человека, а потом по этим касаниям создать его портрет. Как вы думаете, сколько раз вам необходимо совершить такие прикосновения?

Конечно же, скажете вы, чем больше, тем лучше, а кто-нибудь подумает про себя: "Ну, и странная же задачка — рисовать вслепую!"

Представьте, что подобные задачи возникают во время разведки полезных ископаемых. На огромной территории, с низинами и возвышенностями, проводят бурение в поисках, к примеру, нефти. Очень трудно расположить скважины регулярно — как на шахматной доске. Поэтому сведения о результатах бурения, как правило, очень разнородны: о каких-то участках больше информации, о каких-то меньше, да и разбросаны они по местности весьма произвольно. Возникает опасение, что, "прощупывая" таким образом недра, мы что-нибудь да упустим. Иными словами, не сможем создать более или менее точный "портрет" месторождения, его карту.

Вот такую непростую задачу удалось разрешить не профессиональным геологам, а физикам-теоретикам, причем, как говорится, в свободное от основной работы время. Просто им показалась очень интересной и важной эта проблема, а они хорошо владели современными способами расчета сложных научных задач.

Их идея заключалась в применении к нефтеразведке известного уже в науке метода восстановления "отсутствующих" участков поверхности. И по имеющимся данным, полученным по результатам бурения в точках, расположенных в беспорядке, можно было создать очень близкую к реальности картину слоя, содержащего нефть. На карте поверхности земли места бурения соединяли между собой линиями — на местность словно набрасывалась паутина. Ее рисунок с дополненными расчетом недостающими участками воссоздавал картину распределения нефти по глубине. Компьютерная модель этой задачи позволяла буквально "заглянуть под землю". Метод оказался очень эффективным, его уже успели "обкатать", и не только при разведке нефти, но и для поиска твердых ископаемых. Более того, он пригодился и в космосе, когда надо осмотреть со всех сторон астероид или спутник планеты, располагая малой, "точечной" информацией о нем.

ПОЧЕМУ ДОБЫЧУ РУДЫ ЗОВУТ "ГОРНЫМ ДЕЛОМ"?

Полезные ископаемые, залегающие очень близко к поверхности земли, люди умели добывать очень давно. Например, в Германии известна так называемая Рудная гора, которую в течение долгих лет просто понемногу скапывали. Да и сейчас строительные материалы порой извлекают не мудрствуя лукаво, уничтожая холмы и даже целые горы.

Это — один из видов добычи открытым способом. В таких же случаях, когда месторождение уходит вглубь, создают карьер — постепенно, слой за слоем поднимая на поверхность руду. Если масштабы добычи возрастали, то киркой, лопатой и носилками уже было не обойтись. Человек изобрел землеройные машины. Из них, конечно, вам лучше всего знаком экскаватор. Но и он претерпел целую эволюцию. От одного ковша постепенно перешли к многоковшовой машине, именуемой роторным экскаватором. Огромное колесо, на которое насажены небольшие ковши, врезается в землю, а транспортер переносит породу на значительное расстояние, к месту, куда удобно подавать самосвалы. Они тоже особенные: это, пожалуй, одни из самых крупных колесных машин, способных перевозить более сотни тонн груза.

Активно используется сегодня и гидромонитор — устройство, которое бьет мощной струей воды, одновременно и размывая породу, и перенося ее потоком к месту обработки. Вы могли видеть этот прибор по телевидению, когда его используют для совсем иных целей, например для очистки загрязненных поверхностей.

Скажем еще об одном способе открытой разработки ископаемых. Если необходимо разрыхлить для выемки очень твердый грунт, пробуривают в нем множество довольно глубоких отверстий и закладывают в них взрывчатку. Грохочет взрыв, и сразу тысячи тонн породы превращаются в огромную кучу мелких камней. А их уже значительно легче перемещать.

И последнее. Существуют проекты, как использовать для разрыхления твердых пород, в том числе и под землей, мощные лазеры. Испытания дали хорошие результаты, и, видимо, применение лазеров в горном деле не за горами...

Вернуться в раздел: Энциклопедия Науки и техники

Обсудить эту статью на нашем форуме >>>

§ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ - НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ, ДОСТИЖЕНИЯ

Ключевые слова этой страницы: энциклопедия, научные, открытия, изобретения, достижения.

Скачать zip-архив: Энциклопедия - Научные открытия, изобретения, достижения - zip. Скачать mp3: Энциклопедия - Научные открытия, изобретения, достижения - mp3.