Table of Contents

Неравномерная география критических ресурсов Земли

Минералы и ископаемое топливо составляют основу современной цивилизации. От лития в аккумуляторе вашего телефона до природного газа, который нагревает дома на разных континентах, эти ресурсы вплетены почти во все аспекты современной жизни. Тем не менее, их распределение по всей планете не однородно. Некоторые страны сидят на огромных сокровищницах меди, редкоземельных элементов или нефти, в то время как другие должны импортировать почти каждую тонну промышленного материала, который они потребляют. Эта асимметрия не случайна. Это продукт глубокого времени, тектоники плит, древних морей и миллиардов лет геологической эволюции. Понимание того, где эти ресурсы находятся, почему они находятся там, и что это означает для глобальной экономики и геополитики, имеет важное значение для всех, кто участвует в управлении ресурсами, стратегии цепочки поставок или устойчивом развитии.

Модели распределения минерального и ископаемого топлива показывают мир, сформированный силами, которые действуют в масштабе времени, далеко за пределами человеческого опыта. Изучая эти модели, мы можем лучше предвидеть риски предложения, выявлять возможности для разведки и планировать будущее, в котором спрос на ресурсы продолжает расти, даже когда геологические часы остаются безразличными к человеческим потребностям.

Глобальное распределение минералов

Минералы — это природные неорганические вещества с определённым химическим составом и кристаллической структурой. Они образуются в результате различных геологических процессов, включая охлаждение магмы, осадки от гидротермальных жидкостей и метаморфические превращения под воздействием тепла и давления. Поскольку эти процессы локализованы и требуют очень специфических условий, минеральные отложения разбросаны по всему земному шару весьма неравномерно. Некоторые регионы необычайно богаты некоторыми минералами, в то время как другие почти полностью бесплодны.

Драгоценные металлы: золото, серебро и элементы платиновой группы

Золото пленяло человеческие общества на протяжении тысячелетий, и его распределение отражает сочетание древних кратонов и вулканической активности.Бассейн Витватерсранда Южной Африки остается одним из самых плодовитых золотодобывающих регионов мира, с конца 19 века добытый десятки тысяч тонн золота.Другие значительные месторождения золота находятся в Carlin Trend в Неваде, Super Pit в Западной Австралии и руднике Оюй Толгой в Монголии.Серебряное золото часто ассоциируется с свинцово-цинковыми месторождениями и производится в больших количествах в Мексике, Перу и Китае.

Металлы платиновой группы, включая платину, палладий и родий, встречаются гораздо реже. Более 70 процентов мировых поставок платины поступает из Южноафриканского игнезианского комплекса Бушвелд, слоистого вторжения, которое сформировалось примерно два миллиарда лет назад. В Норильской области России также производится значительное количество палладия. Эти металлы имеют решающее значение для каталитических нейтрализаторов в транспортных средствах и для технологии водородных топливных элементов, что делает их концентрацию в нескольких странах вопросом стратегической озабоченности.

Базовые металлы: медь, железо и бокситы

Медь необходима для электропроводки, электроники и инфраструктуры возобновляемых источников энергии. Самые большие запасы меди находятся в Чили, где находится рудник Эскондида, крупнейший в мире производитель меди. В Перу, Демократической Республике Конго и США также находятся значительные месторождения меди. Образование месторождений порфира меди тесно связано с зонами субдукции вдоль границ тектонических плит, что объясняет концентрацию меди вдоль Андских гор и юго-запада США.

Железная руда является сырьем для стали, и ее распределение доминирует в Австралии, Бразилии и Китае. В австралийском регионе Пилбара находятся одни из самых высококачественных месторождений железной руды на Земле, с запасами, которые поддерживали массовые экспортные отрасли на протяжении десятилетий. Бразильская шахта Карахас является еще одним гигантом, с марками железа, превышающими 60 процентов. Китай, в то время как крупный производитель, как правило, полагается на руду более низкого качества, которая требует большей переработки и способствует более высоким производственным затратам.

Боксит, основная руда для алюминия, встречается в основном в тропических и субтропических регионах, где интенсивное выветривание в течение миллионов лет концентрировало оксиды алюминия. Австралия лидирует в производстве бокситов, за ней следуют Китай, Гвинея и Бразилия. Гвинея обладает крупнейшими в мире запасами бокситов, расположенными в регионе Боке, и стала критическим поставщиком алюминиевых НПЗ в Китае и в других местах.

Редкие элементы Земли и критические минералы

Редкие земные элементы (РЗЭ) представляют собой группу из 17 химически схожих элементов, которые необходимы для постоянных магнитов, электромоторов, ветряных турбин и передовых систем обороны. Несмотря на свое название, РЗЭ не являются особенно редкими в земной коре; они просто редко встречаются в экономически пригодных концентрациях. Китай доминирует в глобальной цепочке поставок редкоземельных элементов, на долю которого приходится примерно 60 процентов добычи и гораздо более высокая доля переработки и переработки. Месторождение Баян Обо во Внутренней Монголии является крупнейшим в мире источником редкоземельных элементов. Другие значительные месторождения существуют в Соединенных Штатах (Горный перевал в Калифорнии), Австралии (Гора Сварная) и Мьянме.

Литий, еще один важный минерал для батарей, сосредоточен в «Литийном треугольнике» Южной Америки, который охватывает части Чили, Аргентины и Боливии. Здесь богатые литием рассолы закачиваются из-под соляных ров и испаряются в прудах для производства карбоната лития. Австралия также производит значительные количества лития из месторождений твердых пород, особенно сподумана. По мере ускорения спроса на электромобили обеспечение поставок лития стало главным приоритетом для правительств и автопроизводителей во всем мире.

Запасы ископаемого топлива по всему миру

Ископаемые виды топлива, включая уголь, нефть и природный газ, являются остатками древнего органического вещества, которое было захоронено, сжато и нагрето в течение миллионов лет.Условия, необходимые для образования каждого вида ископаемого топлива, различны, и их глобальное распределение отражает специфические геологические и климатические условия прошлого.

Нефть: Геополитика жидкого золота

Запасы нефти сосредоточены в относительно небольшом числе стран. На Ближнем Востоке сосредоточено около 48 процентов разведанных мировых запасов нефти, при этом на долю Саудовской Аравии, Ирана, Ирака, Кувейта и Объединенных Арабских Эмиратов приходится основная часть. Месторождение Гавар в Саудовской Аравии является крупнейшим из когда-либо открытых месторождений обычной нефти, добыв более 5 процентов от общего объема нефти в мире на сегодняшний день. Нефтяное богатство региона является продуктом уникальной комбинации факторов: теплого мелководного моря, существовавшего в юрский и меловой периоды, обильной морской жизни, которая обеспечивала органический материал, и пористых карбонатных пород, которые задерживали полученную нефть под непроницаемыми кепками.

За пределами Ближнего Востока в венесуэльском Поясе Ориноко, содержащем огромные залежи сверхтяжелой нефти, находятся значительные запасы нефти Канады, пески нефти в Альберте представляют собой ещё один крупный нетрадиционный ресурс, хотя их добыча требует энергоемкой добычи или термического восстановления на месте, а США благодаря сланцевой революции стали крупнейшим в мире производителем нефти, с огромными ресурсами в Пермском бассейне Техаса и Нью-Мексико, сформировавшейся в Северной Дакоте Баккенской формации и сланцевой компании Eagle Ford в Техасе.

Внешний ресурс: Для подробных данных по странам о доказанных запасах нефти, BP Statistical Review of World Energy является авторитетной ежегодной публикацией.

Природный газ: самое чистое ископаемое топливо

Запасы природного газа более широко распределены, чем нефть, хотя Ближний Восток и Россия доминируют. Россия имеет самые большие доказанные запасы природного газа в мире, с Уренгой, Ямбургом и Бованенково месторождения в Западной Сибири, на которые приходится значительная доля. Катар, Иран и Туркменистан также обладают огромными запасами газа. Северное месторождение в Катаре, которое простирается в иранские воды как месторождение Южный Парс, является крупнейшим месторождением природного газа в мире и поставляет большую часть мирового рынка сжиженного природного газа (СПГ).

США также стали крупным производителем и экспортером природного газа, чему способствовало развитие ресурсов сланцевого газа в пластах, таких как сланцевая марцеллусская в бассейне Аппалачи и сланцевая сланцевая в Луизиане и Техасе.Достижения в горизонтальном бурении и гидравлическом разрыве породы позволили получить огромное количество газа, которое ранее было неэкономичным для производства.

Уголь: изобилие, но снижение

Уголь является самым распространенным ископаемым топливом, с запасами, достаточными для того, чтобы продержаться более века при текущих темпах добычи. Самые большие запасы угля находятся в Соединенных Штатах, которые занимают примерно 22 процента от общего объема в мире, за которыми следуют Россия, Китай, Австралия и Индия. Бассейн реки Поудер в Вайоминге и Монтане является крупнейшим угледобывающим регионом в Соединенных Штатах, с толстыми, околоповерхностными швами, которые позволяют высокоэффективную добычу полос.

Китай является одновременно крупнейшим производителем и крупнейшим потребителем угля, сжигая примерно половину общего объема добычи угля в мире для обеспечения своей промышленной экономики. Индия тоже в значительной степени полагается на уголь для производства электроэнергии, хотя обе страны взяли на себя обязательства по сокращению потребления угля в рамках своих климатических целей. Распределение угля тесно связано с каменноугольным и пермским периодами, когда обширные болотные леса покрывали большие части суши Земли. Эти древние леса были похоронены и преобразованы в течение миллионов лет в угольные пласты, которые мы добываем сегодня.

Внешний ресурс: Международный информационный портал Управления энергетической информации США предоставляет всеобъемлющую статистику по запасам, добыче и потреблению угля по странам.

Факторы, влияющие на распределение

Распределение полезных ископаемых и ископаемого топлива не случайно. Это результат сложного взаимодействия геологических, химических и временных факторов, которые действовали на протяжении сотен миллионов — миллиардов лет. Понимание этих факторов помогает геологам-разведчикам выявлять перспективные районы и позволяет руководителям ресурсов оценивать долгосрочную доступность критических материалов.

Тектоника плит и эволюция кристаллов

Тектоника плит является самым фундаментальным контролем над распределением минеральных и ископаемых топливных ресурсов. Движение тектонических плит создает конвергентные границы, где зоны субдукции генерируют вулканические дуги, богатые медными, золотыми и порфировыми отложениями. Тихоокеанское огненное кольцо, которое окружает Тихий океан, является самым активным в мире регионом для вулканической и тектонической активности и содержит непропорционально большую долю мировых месторождений меди, золота и серебра. Дивергентные границы, где плиты раздвигаются, создают рифтовые долины, которые могут накапливать толстые последовательности осадочных пород, часто связанных с нефтяными и газовыми бассейнами. Восточноафриканская рифтовая система, например, имеет значительный потенциал для геотермальной энергии и некоторых минеральных отложений.

Образование древних кратонов, стабильных континентальных ядер, не деформированных миллиарды лет, имеет решающее значение для некоторых месторождений полезных ископаемых. Кратоны содержат многие мировые месторождения золота, алмазов и платины, в том числе кратон Каапвааль в Южной Африке и кратон Пилбара в Австралии. Эти древние блоки коры обеспечивали стабильную среду, необходимую для концентрации ценных минералов в огромных временных масштабах.

Вулканическая активность и гидротермальные системы

Вулканическая активность играет двоякую роль в формировании ресурсов. С одной стороны, активные вулканы могут создавать гидротермальные системы, где горячие, богатые минералами жидкости циркулируют через трещины в окружающей породе, откладывая медь, золото, цинк и другие металлы в концентрированных зонах. Эти месторождения, известные как эпитермальные или порфировые месторождения, являются одними из самых ценных мишеней для горнодобывающих компаний. С другой стороны, древние вулканические пояса, которые были эродированы и захоронены, могут содержать массивные сульфидные месторождения, которые первоначально образовались на морском дне. Месторождение Кидд-Крик в Канаде и месторождения Рио-Тинто в Испании являются классическими примерами.

Осадочные и депозиционные среды

Ископаемое топливо в основном является продуктом осадочных процессов. Нефть и газ образуются, когда органическое вещество, в первую очередь планктон и водоросли, накапливаются в условиях, неблагоприятных для кислорода, на морском дне. Этот богатый органическими веществами осадок затем закапываются дополнительными слоями осадка, подвергаются повышению температуры и давления, и постепенно превращаются в кероген, а затем в жидкие и газообразные углеводороды. Наличие пористых пород водохранилища, таких как песчаник или известняк, и непроницаемого уплотнения, такого как сланец или соль, имеет важное значение для накопления коммерческих нефтяных и газовых месторождений.

Угольная формация требует иного набора условий. Болотистые, низкокислородные среды, где растительный материал накапливается быстрее, чем может разлагаться, являются отправной точкой. Со временем растительное вещество закапывают и сжимают, превращаясь сначала в торф, затем в лигнит, суббитумный уголь, битумный уголь и, наконец, антрацит по мере увеличения ранга с глубиной и температурой. Древние угольные болота каменноугольного периода, которые охватывали большую часть того, что сейчас является Европой, Северной Америкой и Азией, производили огромные угольные месторождения, которые питали промышленную революцию.

Исторический климат и изменения уровня моря

Прошлые климатические условия оставили неизгладимый след в распределении ресурсов. В теплые периоды высокие уровни моря затопляли континентальные интерьеры, создавая мелководные моря, которые были идеальными для осаждения карбоната и накопления органического вещества для нефти и газа. Меловой период, который был одним из самых теплых интервалов в истории Земли, видел осаждение многих из самых продуктивных пород-источников в мире, включая формирование Ла Луна в Венесуэле и глину Киммериджа в Северном море.

В холодные периоды ледниковая активность меняла ландшафты и создавала условия для образования некоторых видов месторождений полезных ископаемых. Ледниковая эрозия может обнажить рудные тела, которые в противном случае остались бы погребенными, в то время как ледниковая талая вода может транспортировать и концентрировать тяжелые минералы, такие как золото и олово, в россыпных отложениях.Последний ледниковый период также повлиял на распределение бокситов, что требует тропических условий выветривания, которые были ограничены более низкими широтами во время ледниковых максимумов.

Геополитические и экономические последствия

Неравномерное распределение ресурсов минерального и ископаемого топлива имеет глубокие последствия для глобальной динамики силы, экономического развития и международной торговли.Страны, наделенные богатыми ресурсами, могут использовать их в качестве источника богатства, рычагов и влияния, в то время как те, у кого нет, должны конкурировать на глобальных рынках, чтобы обеспечить необходимые ресурсы для своих отраслей.

Национализм ресурсов и безопасность поставок

Богатые ресурсами страны часто стремятся максимизировать выгоды от своего геологического достояния посредством политики, которая увеличивает государственный контроль, повышает налоги или требует местной переработки. Эта тенденция, известная как ресурсный национализм, наблюдалась в последние годы в Демократической Республике Конго (кобальт), Чили (литий и медь) и Индонезии (никель). Для стран-импортеров это создает риск предложения и побуждает усилия диверсифицировать источники, накапливать критически важные материалы и инвестировать в внутреннее производство.

Концентрация переработки редкоземельных элементов в Китае, например, вызвала обеспокоенность по поводу уязвимости поставок, особенно для оборонных и зеленых энергетических приложений. В ответ Соединенные Штаты, Европейский союз и другие экономики объявили об инициативах по поддержке отечественной добычи и переработки редкоземельных элементов, а также исследований по переработке и замещению. Правительство Канады по стратегии критических полезных ископаемых является одним из примеров национальных усилий по обеспечению цепочек поставок для энергетического перехода.

Торговые пути и инфраструктура

Физическое перемещение полезных ископаемых и ископаемого топлива из регионов-производителей на рынки потребления требует масштабных инфраструктурных инвестиций Нефтяные танкеры пересекают такие удушающие точки, как Ормузский пролив, Малаккский пролив и Суэцкий канал, где любые перебои могут послать ударные волны через мировые энергетические рынки. Природный газ, который должен быть сжижен для транспортировки на дальние расстояния на корабле, требует специализированных терминалов СПГ, строительство которых обходится в миллиарды долларов.Железная руда и уголь перемещаются на огромных балкерах из экспортных портов Австралии, Бразилии и Южной Африки на сталелитейные заводы в Китае, Японии и Южной Корее.

Не имеющие выхода к морю страны сталкиваются с дополнительными проблемами. Например, шахты в Монголии должны опираться на железнодорожное и автомобильное сообщение через Китай или Россию для выхода на экспортные рынки, создавая зависимости, которые могут быть использованы. Экспорт кобальта Демократической Республики Конго зависит от порта Дар-эс-Салам в Танзании и инфраструктурного коридора через Замбию. Ограничения в области инфраструктуры могут привести к значительным затратам и задержкам в ресурсных проектах, оказывая влияние на инвестиционные решения и экономику проектов.

Экологические и социальные аспекты

Добыча полезных ископаемых и ископаемого топлива сопряжена со значительными экологическими и социальными издержками. Горные работы могут производить токсичные отходы, потреблять большое количество воды и нарушать экосистемы. Разливы нефти, сжигание газа и утечки метана способствуют загрязнению воздуха и воды и усугубляют изменение климата. Добыча угля, особенно удаление горных вершин, опустошила ландшафты в Аппалачи и других местах. Социальные последствия включают перемещение общин, последствия для здоровья от загрязнения и конфликты из-за прав на землю и совместного использования выгод.

Однако сами ресурсы необходимы для технологий, которые будут питать низкоуглеродное будущее. Медь, литий, кобальт, никель и редкоземельные элементы требуются в больших количествах для электромобилей, ветряных турбин, солнечных панелей и хранения энергии. Это создает напряженность между экологическими затратами на добычу и экологическими преимуществами технологий конечного использования. Ответственное использование, улучшенная переработка и разработка замещающих материалов являются частью усилий по согласованию этих конкурирующих требований.

Будущее и устойчивость

Глобальный спрос на полезные ископаемые и ископаемое топливо быстро развивается. В то время как энергетический переход сокращает долгосрочный спрос на уголь, нефть и природный газ, он одновременно создает беспрецедентный спрос на полезные ископаемые и металлы, необходимые для технологий чистой энергии. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что миру потребуется в четыре раза больше минеральных ресурсов для чистой энергии в 2040 году, чем сегодня. Это потребует массового расширения горнодобывающей деятельности, особенно для меди, лития, кобальта и редкоземельных элементов.

Технологические инновации в разведке и добыче

Новые технологии трансформируют то, как мы находим и добываем ресурсы. Спутниковое дистанционное зондирование, аэрокосмические геофизические исследования и алгоритмы машинного обучения помогают геологам идентифицировать перспективные области с большей точностью и более низкой стоимостью. В горнодобывающей промышленности автоматизация, электрооборудование и усовершенствованные методы обработки снижают потребление энергии, использование воды и образование отходов. Методы восстановления in situ, которые растворяют минералы под землей и выкачивают их на поверхность, разрабатываются для более широкого спектра металлов, включая медь и редкоземельные металлы, потенциально снижая воздействие на окружающую среду добычи.

Циркулярная экономика и переработка

Переработка может уменьшить потребность в первичной добыче и помочь закрыть цикл на критических материалах. В то время как показатели переработки некоторых металлов, таких как железо и медь, относительно высоки, другие, включая литий и редкоземельные металлы, имеют очень низкие показатели переработки из-за технических проблем и экономических барьеров. Улучшение дизайна продуктов для более легкой разборки, инвестиции в инфраструктуру переработки и развитие новых технологий переработки - все это важные шаги к более круговой ресурсной экономике. Городская добыча полезных материалов, извлечение ценных материалов из электронных отходов, автомобилей на металлоломе и промышленных побочных продуктов, является растущей отраслью со значительным потенциалом.

Внешний ресурс: Краткие данные геологической службы США по минеральным сырьевым товарам предоставляют ежегодные данные о темпах производства, запасах и утилизации десятков минеральных товаров.

Сбалансировать спрос с планетарными границами

В будущем главная задача состоит в том, чтобы удовлетворить растущий в мире спрос на минеральные и ископаемые ресурсы при соблюдении планетарных границ и продвижении социальной справедливости. Для этого потребуются не только технологические инновации, но и лучшее управление, прозрачные цепочки поставок и международное сотрудничество. Инициатива прозрачности добывающих отраслей, Инициатива по ответственным полезным ископаемым и другие многосторонние усилия по повышению подотчетности и устойчивости в ресурсном секторе.

Для ископаемых видов топлива путь вперед очевиден: спрос должен резко снижаться для достижения климатических целей. Межправительственная группа экспертов по изменению климата и Международное энергетическое агентство подчеркивают, что достижение чистых нулевых выбросов к 2050 году потребует быстрого и устойчивого сокращения потребления угля, нефти и природного газа наряду с массовым развертыванием возобновляемых источников энергии, энергоэффективности и технологий улавливания углерода. Модель распределения ископаемого топлива, которая сформировала глобальную геополитику на протяжении столетия, постепенно станет менее актуальной по мере перехода мира к более чистым энергетическим системам.

Заключение

Глобальное распределение полезных ископаемых и ископаемого топлива является свидетельством огромной силы геологических процессов, действующих в течение глубокого времени. От золотых месторождений Южной Африки до нефтяных месторождений Ближнего Востока, от медных рудников Чили до литиевых рассолов Андских соляных ров, ресурсы, лежащие в основе современного общества, сосредоточены в конкретных регионах силами, которые люди не могут контролировать. Понимание этих закономерностей имеет важное значение для управления цепочками поставок, оценки геополитических рисков и планирования устойчивого будущего.

По мере ускорения энергетического перехода модели спроса на ресурсы меняются. Ископаемое топливо, доминировавшее в 20-м веке, медленно уступает место минералам и металлам, которые будут питать 21-е. Страны и компании, которые признают этот сдвиг и соответствующим образом адаптируют свои стратегии, будут лучше всего расположены для процветания в новом ландшафте ресурсов. Между тем фундаментальные геологические реалии остаются неизменными: запасы полезных ископаемых и ископаемого топлива на Земле конечны, неравномерно распределены и являются продуктом миллиардов лет планетарной эволюции. Работа в этих ограничениях, с предвидением и ответственностью, является одной из великих проблем нашего времени.