能源及能源礦產概論

《能源礦產學》地球科學與資源學院礦床與勘探教研室張靜第一章礦產資源、

能源礦產資源概論礦床與勘探教研室張靜zhangjing@一、能源礦產資源及屬性二、能源礦產與國家發(fā)展三、主要能源礦產的利用四、世界能源礦產的狀況五、中國能源礦產的狀況什么是能源？關于能源的定義，目前約有20種?！犊茖W技術百科全書》：“能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源”；《大英百科全書》：“能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風的術語，人類用適當?shù)霓D換手段可讓它為自己提供能量”；《日本大百科全書》：“在各種生產活動中，我們利用熱能、機械能、光能、電能等來作功，可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體，稱為能源”；我國的《能源百科全書》：“能源是可以直接或經轉換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源。”能源是一種呈多種形式的，且可以相互轉換的能量的源泉。確切而簡單地說，能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質資源。世界能源委員會推薦的能源類型分為：固體燃料液體燃料氣體燃料核能水能太陽能風能海洋能地熱能生物質能電能化石燃料或化石能源一次能源：可以從自然界直接獲取的能源。二次能源：必須經過一次能源的消耗才能得到的能源?？稍偕豢稍偕V產是泛指一切埋藏在地下（或分布于地表的）可供人類利用的天然礦物資源。礦產的范疇一般有以下4類：（１）可以從中提取金屬元素的金屬礦產，如鐵礦、銅礦、鋅礦等；（２）可以從中提取非金屬原料或直接利用的非金屬礦產，如硫鐵礦、磷塊巖、金剛石、石灰?guī)r等；（３）可以作為燃料的可燃性有機礦產，如煤、油頁巖、石油、天然氣等。（4）含礦熱水、惰性氣體、CO2氣體以及海底礦物資源等，也包括在礦產的范疇內。什么是礦產資源？礦產是自然界產出的有用礦物資源。礦產資源是人類社會存在與發(fā)展的重要物質基礎。社會生產所需的：80%左右的原材料95%左右的能源70%左右的農業(yè)生產資料30%以上的飲用水來自礦產資源。能夠通過化學過程或核變過程轉變成可利用能源的礦產資源。石油、天然氣、煤、油頁巖、石煤、鈾、釷；可燃冰隨著科學技術發(fā)展，新的替代能源礦產資源。能源礦產是礦產資源的重要組成部分。

什么是能源礦產資源？煤、石油、天然氣在世界和中國的一次能源消費構成中分別為93％、95％左右。能源礦產資源的三重屬性1、地質屬性(geological)漫長地球歷史演化的產物；時空分布符合地質規(guī)律，非均勻分布；不可再生的，有限的；全球各大區(qū)能源礦產剩余可采資源對比世界界主主要要油油氣氣區(qū)區(qū)分分布布圖圖中東東地地區(qū)區(qū)油油氣氣田田分分布布MajorOilRoutesandChokepoints,2000MiddleEastNorthAmericaLatinAmericaAfricaWesternEuropeFormerSovietUnionPacificAsia151031MillionbarrelsperdayHormuzMalaccaBabel-MandabSuezBosphorusPanama中國國油油氣氣田田分分布布圖圖礦產產資資源源在在時時間間上上分分布布不不均均勻勻中國國主主要要金金屬屬礦礦產產成成礦礦時時代代（翟翟裕裕生生，，1999））礦產產資資源源在在時時間間上上分分布布不不均均勻勻鐵礦礦主主要要形形成成于于前前寒寒武武紀紀以以前前；；鎢、、錫錫、、鉬鉬等等則則主主要要形形成成于于中中生生代代以以來來；；煤、、石石油油、、天天然然氣氣主主要要形形成成于于中中生生代代以以來來。。能源源礦礦產產資資源源的的三三重重屬屬性性2、、經經濟濟技技術術屬屬性性(economic)1））開開發(fā)發(fā)利利用用的的技技術術進進步步決決定定礦礦產產利利用用的的經經濟濟價價值值核技技術術開開發(fā)發(fā)使使鈾鈾礦礦成成為為能能源源礦礦產產資資源源2））經經濟濟利利用用的的可可變變性性稠油油技技術術開開發(fā)發(fā)的的提提高高使使石石油油資資源源得得到到更更充充分分的的利利用用3））技技術術使使資資源源的的利利用用效效率率更更高高能源源礦礦產產資資源源的的三三重重屬屬性性3、、環(huán)環(huán)境境屬屬性性(environmental)開發(fā)發(fā)過過程程：：水水土土流流失失、、耕耕地地毀毀損損、、水水系系污污染染、、地地質質災災害害頻頻發(fā)發(fā)、、生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境惡惡化化、、地地方方病病滋滋生生；；使用用過過程程：：污污水水、、粉粉塵塵、、廢廢氣氣，，造造成成大大氣氣污污染染、、酸酸雨雨、、全全球球變變暖暖、、海海平平面面上上升升、、等等現(xiàn)現(xiàn)象象。。能源源使使用用對環(huán)環(huán)境的的影影響空氣氣污污染染懸浮浮微粒粒:各各種種車輛輛排放放黑黑煙及產生粉粉塵的工工廠等造造成成二氧氧化化硫硫:工廠使使用的的含含硫硫燃燃料料(如如燃燃燒重油油、、生生煤煤等等)及及各各種種車車輛輛排排放放廢氣氣所造造成成的的一氧氧化化碳碳:各各種車輛輛、、煉焦廠、電石工工廠及家庭庭瓦斯斯等等不完完全燃燒廢廢氣氣所造造成成的的氮氧氧化化物物:各各種種車車輛輛、、火火力力發(fā)電電廠及及工工廠廠鍋爐爐燃料料，，在在高溫燃燒燒時時，，空空氣氣中中過量的的氮氮和和氧氧反反應而產生氮氮氧氧化化物物光化化學性高高氧氧化化物物:化化石石燃燃料料生生產產過程中中，，排排放放出出的的氮氮氧氧化化物物和和碳碳氫化合合物物，，在在空空氣氣中中累累積，經日光光照照射射而產產生生一一系系列列光光化化學反應的產產物物鉛:主主要要來自燃燒燒含含四四乙乙基基鉛的汽汽油油及燃燃燒燒煤煤炭所造造成成輻射問題題:第二二次次世世界界大大戰(zhàn)之后，各各國倡導核能能和和平平使使用用，，因因此此輻射能能應用在在醫(yī)療療、農業(yè)業(yè)、工工業(yè)、核核能能發(fā)電電方面面，，進展神神速速，，其其中中尤尤以以核能能發(fā)電電關系系最最為為重大大，，因因為如果果不不小小心心就就會造成成放放射射線的外外泄泄，，造造成成環(huán)境境污污染染。。能源源使使用用對環(huán)環(huán)境的的影影響1986年年4月月26日日切切爾爾諾諾貝貝利利核核事事故故1986年年4月月26日日凌凌晨晨，，位位于于今今烏烏克克蘭蘭的的前前蘇蘇聯(lián)聯(lián)第第一一座座核核電電站站--切切爾爾諾諾貝貝利利核核電電站站4號號機機組組發(fā)發(fā)生生爆爆炸炸。。這這次次事事故故產產生生的的放放射射性性塵塵埃埃，，比比日日本本廣廣島島原原子子彈彈爆爆炸炸造造成成的的輻射射強強400倍倍。八噸噸多多高高輻輻射射物物質質外外泄泄，，受受核核污污染染區(qū)區(qū)域域超超過過20萬萬平平方方公公里里(烏烏克克蘭蘭、、俄俄羅羅斯斯、、白白俄俄羅羅斯斯)。。4號號機機組組被被鋼鋼筋筋混混凝凝土土封封閉閉，，下下面面至至今今仍仍封封存存著著約約200噸噸核核原原料料，，由由此此得得名名““石石棺棺切爾爾諾諾貝貝利利核核事事故故僅俄俄羅羅斯斯受受放放射射性性物物質質銫銫-137污污染染的的耕耕地地就就達達29萬萬公公頃頃，，森森林林達達98萬萬公公頃頃。。切爾爾諾諾貝貝利利核核事事故故的的受受害害者者總總計計達達900萬萬人人。。切爾爾諾諾貝貝利利造造成成的的損損失失是是白白俄俄羅羅斯斯政政府府32年年的的總總預預算算，，相相當當于于2350億億美美元元。。1992年年至至1998年年俄俄羅羅斯斯用用于于消消除除切切爾爾諾諾貝貝利利后后果果的的財財政政預預算算460億億盧盧布布。。世界界各各國國核核電電站站泄泄漏漏事事故故1979年年3月月28日日：：美美國國三三里里島島核核電電站站核核泄泄漏漏。。2003年12月29日：韓韓國榮光光核電廠廠5號機機組發(fā)生生核泄漏漏事故。。1999年9月月30日日：日本本茨本縣縣核燃料料工廠發(fā)發(fā)生嚴重重的核泄泄漏。2004年8月月9日：：日本福福井縣美美濱核電電站3號號機組發(fā)發(fā)生泄漏漏事故，，4人死死亡，7人受傷傷。2004年8月月：英國國最大核核電站塞塞拉菲爾爾德核電電站生核核燃料泄泄漏9個個月之久久。2005年12月15日：俄俄羅斯圣圣彼得堡堡市郊列列寧格勒勒核電站站附近發(fā)發(fā)生爆炸炸。1998年到2002年：印印度在四四年間核核電站共共發(fā)生了了6次核核泄漏事事故。一、能源源礦產資資源及屬屬性二、能源源礦產與與國家發(fā)發(fā)展三、主要要能源礦礦產的利利用四、世界界能源礦礦產的狀狀況五、中國國能源礦礦產的狀狀況能源消耗耗與經濟濟發(fā)展能源利用用與經濟濟發(fā)展成成正比關關系能源利用用：動植植物-煤煤-石油油-天然然氣-核核能-氫氫燃料WorldFossilFuelConsumptionperSource,1950-2002(inmillionoftonsofequivalentoil)2000185021502050210019501900100806040200SolidsLiquidsGasesWoodCoalOilNaturalGasHydrogen全球能源源利用的的根本性性變革：：20世世紀末-21世世紀初GlobalEnergySystemsTransition,(%ofmarket)WorldAnnualOilProduction(1900-2002)andEstimatedResources(1900-2100)美國是世世界最大大的石油油消費國國，占全全球消費費總量的的1/4左右。。美國也也是世界界上最大大的石油油進口國國，占其其消費總總量的58%。。日本石油油進口量量占世界界第二位位。日本本有十大大戰(zhàn)略石石油儲存存基地，，擁有大大約能滿滿足170天需需要的石石油儲備備，儲備備水平是是世界最最高的。。但日本本87%的石油油來自中中東國家家，因此此風險也也格外大大。中國是世世界石油油生產大大國，也也是石油油進口大大國。到2002年累累計探明明石油地地質儲量量230億噸，，原油年年產量為為1.67億噸噸。近10年年來，我我國原油油消費量量以年均均5.77%的的速度增增加，2001年就超超過了2億噸，，僅次于于美國、、日本。。1993年，我我國成為為石油凈凈進口國國。2002年年我國原原油進口口量又比比上年增增長15％，達達到6941萬萬噸，相相當于每每天進口口140萬桶，，這其中中近一半半來自中中東地區(qū)區(qū)。2007年5月月3日：：中國石石油天然然氣集團團公司宣宣布，，在渤海海灣灘海海地區(qū)發(fā)發(fā)現(xiàn)儲量量規(guī)模達達10億億噸的大大油田——冀東南南堡油田田。南堡油田田儲量規(guī)規(guī)模相當當于近幾幾年全國國年度新新增探明明石油儲儲量的1/2左左右1999年油氣氣產、儲儲量排名名前十位位的國家家（據(jù)石油油消息報報，2000/1/12，2000/4/5）2003年石油油估算探探明儲量量前20名礦產資源源與國家家安全圍繞資源源的爭奪奪在過去去-現(xiàn)在在都是世世界紛爭爭的重要要起因，，隨著資資源的日日益緊張張這種爭爭奪勢必必更加激激烈。加大能源源礦產資資源勘查查力度，，增加重重要資源源儲量，，尤其是是戰(zhàn)略資資源的自自給程度度，對于于保障國國家安全全意義重重大。在石油?天然然氣産出地域域的領土紛爭爭中東?中亞場所敵對國波斯灣西部伊拉克科威特波斯灣東部伊朗阿拉伯聯(lián)合酋長國波斯灣巴林卡塔爾阿拉伯半島沙特阿拉伯也門阿拉伯半島卡塔爾沙特阿拉伯阿拉伯半島沙特阿拉伯阿拉伯聯(lián)合酋長國紅海東南部厄力特立亞也門紅海上的埃及?蘇丹埃及蘇丹加勒比海阿賽拜疆伊朗哈薩克斯坦俄羅斯土庫曼斯坦加勒比海阿賽拜疆土庫曼斯坦東南亞場所敵対國南中國海北西部中國越南中國南海文萊中國馬來西亞菲律賓南中國海南西部中國印度尼西亞東海(釣魚島)中國日本東帝汶?澳大利亞間的海域澳大利亞東帝汶印度尼西亞非洲場所敵対國肯尼亞灣喀麥隆尼日利亞肯尼亞灣赤道幾內亞尼日利亞拉丁美洲場所敵対國加勒比海特里尼達和多巴哥委內瑞拉圭亞那和蘇里南沿岸區(qū)域圭亞那蘇里南一、能源礦產產資源及屬性性二、能源礦產產與國家發(fā)展展三、主要能源源礦產的利用用四、世界能源源礦產的狀況況五、中國能源源礦產的狀況況人類從舊石器器時代以火熟熟食和御寒后后，長期使用用柴薪作為能能源以從事生生產和改進物物質條件。據(jù)考古發(fā)現(xiàn)和和文字的記載載，人類認識識和簡單利用用煤炭、石油油、天然氣和和地熱水已有有幾千年的歷歷史。18世紀60年代，蒸汽汽機的發(fā)明，，產業(yè)革命的的興起，煤炭炭消耗量急迅迅增加，促進進了能源利用用的結構從薪薪炭向以煤炭炭為主的轉變變，使煤炭業(yè)業(yè)成為19世世紀的動力基基礎。1895年在在美國賓夕法法尼亞州打出出第一口機械械油井，擴大大了石油開采采，開始了近近代石油業(yè)的的發(fā)展。至20世紀20年代，石油油需求量增大大，也基于石石油較之煤炭炭的利用有許許多優(yōu)勢，世世界能源礦產產利用開始了了由煤炭向以以石油為主導導的轉變。戰(zhàn)略物資，爭爭奪，戰(zhàn)爭。。天然氣：熱值值高，污染少少和燃用方便便、資源潛力力大。繼石油油之后在相當當長的時期內內，占據(jù)能源源消費構成的的更大比重。。有人曾經預測測，21世紀紀在化石燃料料方面是“天天然氣的世紀紀”。煤、石油、天天然氣是不可可再生的能源源礦產，其利利用又對環(huán)境境有很大的影影響。隨著科學技術術的進步，開開拓可再生的的、對環(huán)境影影響小的新能能源，對鈾、、地熱這類能能源礦產的擴擴大利用，以以求實現(xiàn)新的的能源結構的的轉變，已經經是人類面對對的一項重大大任務。但在21世紀紀，化石燃料料的利用，仍仍將繼續(xù)占據(jù)據(jù)重要的地位位。各種能源礦產產的優(yōu)劣對比比石油使用石油的優(yōu)優(yōu)點:容易儲存和提提煉較易開采，例例如中東石油油每天可開采采量大容易運輸，且安全性頗高使用石油的缺缺點:石油燃燒完后完全消失于空氣，不能重重復使用石油是石化燃燃料儲存量最最少的中東的政治不穩(wěn)，影響了石油的供應量世界上有產石石油的地方不不多石油會造成空氣污染染(汽車排氣是最明顯的例子)各種能源礦產產的優(yōu)劣點煤碳使用煤的優(yōu)點點:煤的儲藏量很很豐富容易被轉換成熱能容易運輸，且使用安全全性高使用煤的缺點點:煤一經使用，，就不能再重重復使用開采煤的危險性很高，經常常發(fā)生礦難燃燒煤時會浪費一些熱能，并釋放出二氧化硫硫、二氧化碳碳、微粒及黑黑煙等，造成空氣氣污染天然氣使用天然氣的的優(yōu)點:比較干凈的燃料，不會會造成二氧化化硫及氮氧化化物空氣污染染容易被轉換成熱能開采較容易使用天然氣的的缺點:天然氣一旦燃燃燒后，就不可以重重復使用目前產量不多多，有待再研研究開發(fā)運送及存放安安全性要求需需更高各種能源礦產產的優(yōu)劣點核能使用核能的優(yōu)優(yōu)點：與石化燃料比較，核能比較不會造成空氣氣污染不需要空氣中中的氧來幫助燃燒只需少量的原原料，即可產生大量量的熱能單位成本比較低(指發(fā)電成本)使用核能的缺缺點：雖然不會造成空空氣污染，但會造成環(huán)境污染，如周圍的海域生態(tài)污染核廢料不易存放（一般要求存存放百年以上上）若核子事故產產生，對環(huán)境生態(tài)污染的危險更大熱效率不高，只有33%各種能源礦產產的優(yōu)劣點一、能源礦產產資源及屬性性二、能源礦產產與國家發(fā)展展三、主要能源源礦產的利用用四、世界能源源礦產的狀況況五、中國能源源礦產的狀況況世界石油資源源在地區(qū)分布布上的總的特特點是相對集集中。1、石油是沉沉積盆地的寵寵物2、大油田占占有絕對的石石油資源量全世界共有600多個沉積盆地地，已發(fā)現(xiàn)油油、氣田的占占四分之一，，其中37個盆地就集中中了全世界較較可靠的石油油遠景儲量（（1500億噸）的95％;阿拉伯-波斯灣盆地即即達710億噸之多；還還有6個石油儲量在在40～60億噸的大盆地地：委內瑞拉的馬馬拉開波（57億噸），前蘇蘇聯(lián)的伏爾加加—烏拉爾（54億噸）、西西西伯利亞（50億噸），墨西西哥的雷費馬馬-坎佩切（50億噸），美國國的佩米安（（42億噸），利比比亞的錫爾特特（42億噸）。3、石油分布布在少數(shù)國家家世界160多多個國家，儲儲油國約60多個，探明明儲量在10億噸以上的的只有16個個，它們合計計占世界總儲儲量的92％％，僅沙特阿阿拉伯一國即即獨占四分之之一。4、世界可采采煤炭資源9845億噸與石油和天然然氣相比，世世界煤炭儲量量數(shù)量巨大、、分布廣泛，，目前煤炭的的經濟可采儲儲量，按現(xiàn)在在的生產能力力可采200年。優(yōu)質煉焦煤主主要分布在澳澳大利亞、加加拿大和美國國，而動力煤主主要分布在澳澳大利亞、中中國、哥倫比比亞、印度、、印度尼西亞亞、俄羅斯、、南非和美國國。世界煤炭證實實儲量約為為9845億億噸，包括無無煙煤、煙煤煤、次煙煤和和褐煤。5、世界煤炭炭資源在地區(qū)區(qū)分布不平衡衡。全世界約80個國家有煤煤炭資源,共共有大小煤田田2371個個。這些煤田田絕大部分位位于地質史上上氣候溫暖和和地殼結構活活動帶的低洼洼地區(qū)中.其中地質儲量量在5000億噸以上的的7個大煤田田是前蘇聯(lián)的的勒拿、通古古斯、泰梅爾爾、坎斯克——阿欽斯克和和庫茲巴斯，，巴西的阿爾爾塔—亞馬孫孫，美國的阿阿巴拉契亞。。從資源分布看看，集中北半半球，以亞洲、北北美洲最為豐豐富，在全球球地質儲量中中分別占58％和30％％，歐洲占8％；而南半半球則數(shù)量極極少。6、煤炭資源源國分布不均均衡儲量最多的是是前蘇聯(lián)，約約占世界煤炭炭總儲量的2/5，其次次是美國，約約占1/4強強，以下為中中國、加拿大大、聯(lián)邦德國國、澳大利亞亞、英國、印印度、波蘭、、南非和民主主德國。以上上11國一直直是世界上最最主要的煤炭炭生產國和出出口國，約提提供世界總產產量的87％％和總出口量量的95％。。7.世界鈾礦資源分布布情況世界主要產鈾鈾國家或地區(qū)區(qū)：澳大利亞占首首位，南非居居第二位，美國居第三位位，加拿大居居第四位，尼日爾居第五五位，巴西居居第六位，納米比亞居第第七位。一、能源礦產產資源及屬性性二、能源礦產產與國家發(fā)展展三、主要能源源礦產的利用用四、世界能源源礦產的狀況況五、中國能源源礦產的狀況況能源礦產是中國礦產資資源的重要組組成部分。煤煤、石油、天天然氣在中國國的一次性能能源消費構成成中，分別占占93%和95%左右。。中國能源礦產資源種類齊全全、資源豐富富，分布廣泛泛。已知探明明儲量的能源礦產有煤、石油、、天然氣、油油頁巖、石煤煤、鈾、釷等等。煤炭資源有5345處，保有有儲量總量10025億億噸，居世界界第三位；石油資源有油區(qū)32個，探明明地質儲量有有181.4億噸，剩余余探明可采儲儲量22.41億噸，居居世界第11位；天然氣資源量約70萬億立方米米，剩余可采采儲量0.7060萬億億立方米，居居世界第21位；鈾礦資源較少，探探明儲量居世世界第十位之之后；地熱資源分布較廣廣，在距地表表2000米米以上的淺范范圍內，約有有相當于13711億噸噸標準煤的能能量；油頁巖資源有64處處，總保有儲儲量315億億噸；石煤資源有93處處，總保有儲儲量42.56億噸。中國主要能源源礦產資源分分布狀況1、油氣資源源：主要蘊藏藏在西北地區(qū)區(qū)，其次為東東北、華北地地區(qū)和東南沿沿海淺海大陸陸架。2、可采石油油資源量相對對不足我國石油資源源最終可采儲儲量約為130億—150億噸，僅僅占世界總量量的3%左右右。到2000年年底，我國石石油剩余可采采儲量為24.6億噸，，僅占世界總總量的1.8%。我國石油可采采資源量的豐豐度值(單位位國土面積資資源量)約為為世界平均值值的57%，，剩余可采采儲量豐度值值僅為世界平平均值的37%。3、我國石油油資源賦存條條件差。陸上有35.8％的資源源分布在較惡惡劣的環(huán)境中中，56％埋埋深在2000—3500米之間，，西部石油資資源埋深多大大于3500米。資源量量中非常規(guī)石石油所占比例例較大，占陸陸上資源量的的16.4％％，占海上的的33.3％％。在剩余探探明可采儲量量中，低滲或或特低滲油、、重油、稠油油和埋深大于于3500米米的占50％％以上。4、東東部產產量逐逐年遞遞減；；西部部后備備資源源不足足目前我我國陸陸上大大多數(shù)數(shù)主力力油田田已經經進入入中后后期開開發(fā)階階段。。東部部產量量逐年年遞減減，近近10年來來已累累積減減產1000萬萬噸以以上，，今后后減產產幅度度將會會更大大，““穩(wěn)定定東部部”變變得越越來越越困難難?！啊鞍l(fā)展展西部部”已已多年年，但但西部部后備備資源源明顯顯不足足，未未能形形成產產區(qū)的的戰(zhàn)略略接替替。雖然海海上原原油產產量及及所占占比重重逐漸漸加大大，但但份額額仍較較低。。近年年來，，我國國新建建的原原油生生產能能力難難以彌彌補老老油田田的產產量遞遞減，，老油油田挖挖潛成成為原原油產產量的的重要要組成成部分分，原原油穩(wěn)穩(wěn)產難難度加加大。。5、中中國煤煤炭資資源分分布不不均衡衡中國煤煤炭資資源主主要集集中在在山西省省、陜陜北—內蒙古古西部部地區(qū)區(qū)、新新疆北北部和和川、、黔、、滇交交界地地區(qū)。這四個個地區(qū)區(qū)的煤煤炭資資源分分別占占全國國煤炭炭資源源總量量的9.6%、38%、31.4%和5.3%，共計計約占占85.3%。而沿