18.08.2019

Полезные ископаемые океана. Добыча полезных ископаемых в тихом океане и ее влияние на экологию. Твёрдые полезные ископаемые Мирового Океана

По мере истощения полезных ископаемых на суше добыча их из океана будет приобретать все большее и большее значение, так как океанское дно представляет собой колоссальную, еще почти не тронутую кладовую. Некоторые полезные ископаемые открыто лежат на поверхности морского дна, иногда почти у самого берега или на сравнительно небольшой глубине. Естественно, что такие месторождения начинают разрабатывать в первую очередь, так как здесь можно использовать лишь слегка модернизированное обычное оборудование.

В ряде развитых стран запасы руды, минерального топлива и некоторых видов строительных материалов настолько истощились, что их приходится импортировать. По всем океанам курсируют огромные рудовозы, перевозящие с одного континента на другой закупленные руду и каменный уголь. В емкостях танкеров и супертанкеров транспортируют нефть. Между тем зачастую совсем рядом имеются свои источники минеральных ресурсов, но они скрыты под слоем океанской воды.

Большой интерес для промышленной добычи в зоне шельфа представляют различные строительные материалы — песок, гравий, щебень. Как правило, они отличаются высокими качествами, ибо сама природа позаботилась об их сортировке по размерам составляющих частиц. Запасы такого рода стройматериалов в зоне шельфа почти неограниченны, и потому их добычу ведут многие приморские страны. Только в США из моря ежегодно получают 0,5 миллиарда тонн песка и гравия для строительных нужд. Транспортировка на берег или погрузка материала на баржи осуществляется по трубам в смеси с водой, поэтому стоимость его относительно невысока.

В некоторых теплых морях огромные участки грунта состоят из напластований раковин мелких двустворчатых моллюсков. Это почти чистая известь, пригодная для использования в строительном деле, но главным образом она идет на подкормку домашних птиц. Большие запасы битой «ракуши» имеются в Азовском море. Ежегодно тысячи тонн этого ценного материала отправляются отсюда на птицеводческие хозяйства страны. Интересно, что запасы «ракуши» при этом практически не уменьшаются — раковины отмершего поколения моллюсков восполняют нанесенный ущерб.

Ближе к внешнему краю шельфа во многих частях Мирового океана обнаружены конкреции, содержащие большое количество фосфора. Их запасы еще окончательно не разведаны и не подсчитаны, но, по некоторым данным, они достаточно велики. Так, у берегов Калифорнии имеется месторождение около 60 миллионов тонн. Хотя содержание фосфора в конкрециях всего 20—30 процентов, добыча его с морского дна экономически вполне выгодна. Обнаружены фосфаты и на вершинах некоторых подводных гор в Тихом океане. Главная цель добычи этого минерала из моря — производство удобрений; но, кроме того, он используется и в химической промышленности. В качестве примесей фосфаты несут в себе также ряд редких металлов, в частности цирконий.

На отдельных участках шельфа морское дно покрыто зеленым «песком» — водной окисью силикатов железа и калия, известной в минералогии под названием глауконита. Этот ценный материал находит применение в химической промышленности, где из него получают поташ и калийные удобрения. В небольших количествах глауконит содержит также рубидий, литий и бор.

Иногда океан преподносит исследователю совершенно удивительные сюрпризы. Так, неподалеку от Шри Ланки на глубине тысячи метров были обнаружены скопления баритовых конкреций, на три четверти состоящих из сульфита бария. Несмотря на большую глубину, разработка месторождения сулит значительные выгоды, так как в этом ценном сырье постоянно испытывают нужду химическая и пищевая промышленность. Сульфит бария добавляют в качестве утяжелителя к глинистым растворам при бурении нефтяных скважин.

В 1873 году во время кругосветной английской экспедиции на «Челленджере» впервые со дна океана были подняты странные темные «камешки». Химический анализ этих конкреций показал высокое содержание в них железа и марганца. В настоящее время известно, что ими покрыты значительные пространства океанского дна на глубине от 500 метров до 5—6 километров, но наибольшие их скопления сосредоточены все же глубже двух-трех километров. Железомарганцевые конкреции имеют округлую, лепешковидную или неправильную форму при средней величине 3—12 сантиметров. Во многих районах океана дно сплошь покрыто ими и напоминает по виду булыжную мостовую. Кроме двух указанных металлов, конкреции содержат никель, кобальт, медь, молибден, то есть представляют собой многокомпонентные руды.

По последним подсчетам, мировой запас железо-марганцевых конкреций составляет 1500 миллиардов тонн, что намного превосходит запасы всех ныне разрабатываемых рудников. Особенно велики залежи железомарганцевой руды в Тихом океане, где дно местами устлано конкрециями сплошным ковром и в несколько слоев. Таким образом, в смысле обеспечения железом и другими металлами человечество имеет весьма благоприятные перспективы; остается лишь наладить добычу.

Впервые начала это осуществлять в 1963 году одна американская фирма, ранее специализировавшаяся в области судостроения. Имея в своем распоряжении хорошую производственную базу, кораблестроители создали устройство, предназначенное для сбора конкреций на относительно малых глубинах, и испытали его у берегов Флориды. Техническая сторона предприятия вполне удовлетворила конструкторов — они добились получения конкреций в промышленном масштабе с глубины 500—800 метров, но экономически дело оказалось невыгодным. И вовсе не потому, что добыча руды обходилась слишком дорого. Беда заключалась в другом — оказалось, что мелководные атлантические конкреции содержат гораздо меньше железа, чем в аналогичных месторождениях на глубинах Тихого океана.

Для работы на тихоокеанских глубинах решили приспособить старый рудовоз водоизмещением 7500 тонн «Глубоководный горняк». Его оборудовали гидравлической драгой новой конструкции. Драга эта состоит из коллектора (сборника) большого диаметра, который опускают на дно и соединяют с поверхностью системой труб. В коллекторе создается мощный восходящий воздушно-водяной поток, который засасывает конкреции и увлекает их наверх, прямо на борт судна. Производительность установки при работе на глубине 800 метров до 60 тонн конкреций в час.

От кораблестроительной фирмы уже отпочковалось дочернее «Глубоководное предприятие», которое проектирует создание установки для работы на глубине до 5 километров. Конструкторам предстоит решить много сложных технических проблем. Одна из них заключается в обеспечении прочности подъемной трубы, чтобы она не развалилась под влиянием собственной тяжести. Немало хлопот предстоит и в создании дистанционно управляемого коллектора, который необходимо устанавливать на строго определенном расстоянии от дна.

По предварительным подсчетам, «Глубоководное предприятие» начнет приносить прибыль лишь после вложения в него двухсот миллионов долларов — настолько сложную и дорогостоящую технику предполагают применить американские конструкторы. Однако добиться удовлетворительных результатов можно и более простыми средствами, нужно только не забывать о старом полушуточном-полусерьезном афоризме: «Нет ничего сложнее простоты!»

Остроумный способ, позволяющий поднимать с океанского дна конкреции без больших затрат, предложили японцы. В их конструкции нет ни коллекторов, ни труб, ни мощных насосов. Конкреции подбираются со дна моря проволочными корзинами, похожими на те, что используют в универсамах, но, конечно, более прочными. Серии таких корзин укреплены на длинном тросе, имеющем вид гигантской петли, верхняя часть которой находится на судне, а нижняя касается дна. С помощью барабана судовой лебедки трос непрерывно движется вверх в носовой части судна и сбегает в море за его кормой. Прикрепленные к нему корзины подцепляют со дна конкреции, выносят их на поверхность и вываливают в трюм, после чего опускаются за новой порцией руды. Система дала хорошие результаты на глубине до 1400 метров, но она вполне пригодна и для работы на глубине 6 километров.

В умах изобретателей родилась и еще одна на первый взгляд совершенно фантастическая конструкция, которая уже существует на чертежах, но пока еще не воплощена в жизнь. Обычно конкреции лежат на более или менее ровном и достаточно твердом грунте, позволяющем пустить по нему скрепер на гусеничном ходу. Наполнив балластные емкости забортной водой, скрепер погружается на дно и ползает по нему на гусеницах, сгребая конкреции широким ножом в объемистый бункер. Энергия для работы подается по кабелю с судна, оттуда же осуществляется управление, причем оператор руководствуется системой подводного телевидения. По заполнении бункеров из балластных цистерн удаляют воду, и скрепер поднимается к поверхности. При современных технических возможностях построить такую машину вполне реально. Здесь еще раз уместно подчеркнуть, что проектирование подводных промышленных предприятий будущего весьма далеко от создания пресловутых подводных городов.

К числу наиболее богатых морских месторождений, которые успешно разрабатывают в наши дни, относятся титаномагнетитовые пески у берегов Японии и оловоносные (касситеритовые) пески вблизи Малайзии и Индонезии. Подводные россыпи оловянной руды представляют собой шельфовое продолжение крупнейшего в мире наземного оловоносного пояса, протянувшегося от Индонезии до Таиланда. Большая часть разведанных запасов этого олова сосредоточена в береговых долинах и на их подводном продолжении. Более тяжелые продуктивные пески, содержащие от 200 до 600 граммов олова на кубометр породы, концентрируются в понижениях местности. Как показали результаты бурения в море, их толщина местами достигает 20 метров.

Далеко за Полярным кругом, на 72-м градусе северной широты, на Ванькиной губе моря Лаптевых, недавно введено в действие первое в нашей стране плавучее предприятие по добыче олова. Оловоносный грунт с глубины до 100 метров извлекается земснарядом, способным вести добычу не только на чистой воде, но и подо льдом. Первичная переработка породы производится плавающей обогатительной фабрикой, размещенной на одном из судов флотилии. Заполярный комбинат может работать круглогодично.

Разработка подводных россыпей дает значительное количество алмазов, янтаря и драгоценных металлов — золота и платины. Подобно оловянным рудам, эти россыпи служат продолжением наземных и потому не уходят далеко под воду.

Единственное месторождение платины в США находится на северо-западном побережье Аляски. Оно было обнаружено в 1926 году и уже на следующий год начало эксплуатироваться. Старатели, продвигаясь вдоль мелких речек, подошли вплотную к побережью, а с 1937 года работы начались уже непосредственно в заливе. Глубина, с которой извлекают породу, несущую крупицы платины, постоянно увеличивается.

Мировой известностью пользуются морские россыпи Австралии и Тасмании, протянувшиеся более чем на тысячу километров. Здесь добывают платину, золото и некоторые редкоземельные металлы.

В ряде случаев морские россыпи характеризуются гораздо более высоким содержанием ценных минералов, чем аналогичные месторождения на суше. Волны постоянно взмучивают и перемешивают породу, а течение уносит более легкие частицы, в результате чего море работает как природная обогатительная фабрика. У берегов Южной Индии и Шри Ланки протянулись мощные ильменитовые и моноцитовые пески, содержащие железотитановую руду и фосфаты редкозе- мельных элементов цезия и лантана. Многокиломет- ровая полоса обогащенных песков прослеживается в море на расстоянии до полутора километров от берега. Мощность ее продуктивного слоя местами достигает 8 метров, причем содержание тяжелых минералов иногда доходит до 95 процентов.

Одно из крупнейших месторождений алмазов, как известно, находится в ЮАР. В 1866 году маленькая девочка из бедного голландского поселения, играя на берегу реки Оранжевой, нашла в песке сверкающий камешек. Игрушка понравилась заезжему господину, и мать девочки, мадам Джекобе, подарила гостю блестящую безделушку. Новый владелец показал курьезную находку одному из приятелей, и тот узнал в ней алмаз. Через некоторое время госпожа Джекобе была ошеломлена неожиданно свалившимся на нее богатством — она получила целых 250 фунтов стерлингов, ровно половину стоимости блестящего камушка, найденного ее дочкой.

Вскоре Южную Африку поразила «алмазная лихорадка». Теперь доходы от разработки алмазных копей составляют весьма заметную статью в бюджете ЮАР. Изыскания 1961 года показали, что алмазы встречаются в аллювиальных отложениях, состоящих из песка, гравия и валунов не только на суше, но и под водой на глубине до 50 метров. Первая же проба морского грунта весом 4,5 тонны содержала 5 алмазов общей стоимостью 450 долларов. В 1965 году из моря на этом участке, через сто лет после находки первого алмаза, было добыто почти 200 тысяч каратов алмазов.

50—60 миллионов лет назад север Европы был покрыт сплошными хвойными лесами. Здесь росли четыре вида сосны и один вид пихты, которые теперь уже не существуют. Из трещин в коре деревьев по мощным стволам стекала смола. Ее застывшие капли и комки во время половодья попадали в реки и выносились в море. В соленой воде на протяжении веков смола твердела, превращаясь в янтарь.

Самые мощные россыпи янтаря находятся на побережье Балтийского моря вблизи Калининграда. Красивые желтые «камни» скрыты от глаз в синеватых мелкозернистых глауконитовых песках морского происхождения, поверх которых образовались позднейшие напластования. Там, где янтароносный слой выходит к морю, прибой постоянно разрушает его, и тогда куски породы попадают в воду. Волны легко размывают песчано-глинистые комья и освобождают заключенный в них янтарь. Будучи лишь немного тяжелее воды, в спокойную погоду он падает на дно, но при самом слабом волнении приходит в движение.

Подобно любым другим легким предметам, янтарь рано или поздно выбрасывается волнами на пляж. Здесь его и находили древние жители Балтийского побережья. К янтарному берегу приплывали суда финикийцев и увозили отсюда огромное количество выменянного «электрона». Археологические находки позволяют проследить длинный путь, по которому янтарь и изделия из него, благодаря меновой торговле, доходили от Балтийского моря до Средиземного.

Ювелирная ценность янтаря сохранилась до наших дней. Для изделий отбирают самые лучшие, прозрачные и крупные куски, тогда как основная масса мелких янтарей используется в промышленности. Этот материал идет на изготовление высококачественных лаков и красок, используется как изолятор в радиопромышленности, из него готовят биостимуляторы и антисептические средства. Современный янтарный комбинат представляет собой механизированное предприятие, на котором породу промывают и обогащают, а извлеченный ценный материал сортируют и подвергают дальнейшей обработке. В 1980 году в Калининграде создан музей янтаря, в котором представлены изделия из этого материала и уникальные находки.

Часть месторождений полезных ископаемых скрыта в недрах морского дна. Их разработка по сравнению с россыпями технически более затруднена. В простейшем случае вскрытие рудного пласта производится с берега. С этой целью проходят вертикальный ствол нужной глубины, а затем в сторону моря прокладывают горизонтальные или наклоненные ходы, по которым и добираются до месторождения. Так можно поступать, когда место разработки находится недалеко от берега. Подобные шахты, забои которых расположены под морским дном, имеются в Австралии, Англии, Канаде, США, Франции и Японии. В них добываются главным образом каменный уголь и железная руда. Один из крупнейших рудников мира, разрабатывающий «морское железорудное месторождение», расположен на маленьком острове в проливе Белл-Айл. Отдельные его участки уходят далеко от берега, причем над забоями располагается 300-метровая толща породы и стометровый слой воды. Годовая продукция шахты — 3 миллиона тонн.

Подсчитано, что морское дно у берегов Японии хранит не менее 3 миллиардов тонн угля, ежегодно из этого запаса извлекают 400 тысяч тонн.

Если месторождение обнаруживают в удалении от берега, вскрывать его описанным способом экономически невыгодно. В этом случае насыпают искусственный остров и через его толщу проникают к полезным ископаемым. Такой остров был создан в Японии на расстоянии двух километров от берега. В 1954 году через него проложили вертикальный ствол шахты «Мики».

Опыт строительства подводных туннелей позволяет использовать их не только в качестве транспортных артерий, но и для того, чтобы подобраться по морскому дну поближе к запасам полезных ископаемых. Готовые железобетонные секции туннеля укладывают на дно и из последней секции начинают вести проходку шахты.

При значительном удалении от берега и на достаточной глубине придется обойтись без туннеля. В этом случае предполагается вертикально установить на дно железобетонную трубу большого диаметра и затем удалять грунт изнутри. По мере выработки труба под влиянием собственной тяжести несколько опустится. Извлеченный грунт никуда отвозить не нужно, его просто выбрасывают наружу, и он будет оседать вокруг трубы, создавая насыпь, препятствующую проникновению внутрь трубы морской воды. По окончании строительства по этой трубе в шахту будут опускаться горняки, а наверх подниматься руда или уголь.

Чтобы не поднимать добытую руду на поверхность океана, одна английская фирма разработала проект подводного атомного рудовоза. Хотя такое судно еще не построено, оно уже получило имя «Моби Дик» в честь легендарного белого кашалота, описанного в одноименном романе американского писателя Г. Мел-вилла. Подводный рудовоз сможет перевозить за рейс до 28 тысяч тонн руды со скоростью 25 узлов.

Разработка полезных ископаемых, скрытых в недрах морского дна, требует беспрерывного контроля за проникающей в шахту водой, которая легко может просочиться по трещинам. Опасность затопления усиливается в сейсмически активных районах. Так, на некоторых морских шахтах Японии замечено, что после каждого землетрясения приток воды увеличивается примерно в три раза. Больше внимания приходится обращать и на возможность обрушивания породы, поэтому в ряде морских шахт, особенно там, где забои отделены от воды небольшим слоем породы, приходится ограничивать выем, оставляя часть рудоносного слоя в качестве опор.

Большой практический опыт, накопленный в добыче нефти со дна моря, оказался полезным при разработках такого вполне твердого ископаемого, как сера, залежи которой также имеются в толще грунта на морском дне. Для извлечения серы бурят скважину, подобную нефтяной, и под большим давлением вводят в пласт перегретую смесь воды и пара. Под влиянием высокой температуры сера плавится, и тогда ее откачивают с помощью специальных насосов.

К минеральным ресурсам океана, несомненно, относится и его вода, содержащая много веществ, находящих промышленное применение. Правда, для получения этого сырья совсем не нужно погружаться на дно — состав морской воды повсюду одинаков, ее можно черпать для переработки прямо с берега. Об извлечении из морской воды ценных материалов уже было сказано выше, необходимо лишь дать общую оценку этим ресурсам.

Американские экономисты подсчитали, что стоимость всех веществ, растворенных в одном кубическом километре морской воды, по расценкам второй половины ХХ века приблизительно равна миллиарду долларов. Из этого объема можно получить 30 миллионов тонн поваренной соли, 4,5 миллиона тонн металлического магния и т.д. Может быть, ужаснувшись огромному количеству материалов, экономисты не пошли дальше и не попытались определить, сколько же стоит весь Мировой океан.

В настоящее время в Мировом океане широко развернулся поиск нефти и газа. Разведочное глубокое бурение уже осуществляется на площади около 1 млн. кв. километра, выданы лицензии на поисковые работы еще на 4 млн. кв. километра морского дна. В условиях постепенного истощения запасов нефти и газа на многих традиционных месторождениях суши заметно повышается роль Мирового океана как источника пополнения этих дефицитных видов топлива.

Важно осветить и подводную добычу каменного угля.

С давних пор во многих странах каменный уголь используется в больших масштабах как важнейший вид твердого топлива. И сейчас в топливно-энергетическом балансе ему принадлежит одно из главных мест. Надо сказать, что совместный уровень добычи этого полезного ископаемого на два порядка меньше по сравнению с его запасами. Это означает, что мировые ресурсы угля позволяют увеличивать его производство.

Каменный уголь залегает в коренных породах, в основном покрытых сверху осадочным чехлом. Коренные каменноугольные бассейны, расположенные в береговой зоне, во многих районах продолжаются в недрах шельфа. Угольные пласты здесь нередко отличаются большей мощностью, чем на суше. В отдельных районах, например на североморском шельфе, обнаружены угольные месторождения. Не связанные с береговыми. Добыча каменного угля из подводных бассейнов ведется шахтным способом.

В прибрежной зоне Мирового океана известно более 100 подводных месторождений и действуют около 70 шахт. Из недр моря извлекается примерно 2% мировой добычи каменного угля. Наиболее значительные морские угольные разработки ведут Япония, которая получает 30% угля из подводных шахт, и Великобритания, добывающая во внебереговой зоне 10% угля. Значительное количество каменного угля дают подводные бассейны у побережья Китая, Канады, США, Австралии, Ирландии, Турции и в меньшей степени- Греции и Франции. Поскольку запасы угля на суше более существенны и коммерчески доступнее. Чем на море. Подводные месторождения разрабатывают преимущественно страны, малообеспеченные углем, В некоторых странах, например в Великобритании, развитие подводной добычи угля в известной мере связано с истощением запасов в традиционных месторождениях на суше.

В общем, прослеживается тенденция к увеличению подводной добычи каменного угля.

Твердые полезные ископаемые со дна океана.

Твердые полезные ископаемые, извлекаемые из моря, пока что играют значительно меньшую роль в морском хозяйстве, чем нефть и газ. Однако и здесь наблюдается тенденция к быстрому развитию добычи, стимулируемая истощением аналогичных запасов на суше и их неравномерным размещениям. Кроме того, стремительное развитие техники обусловило создание усовершенствованных технических средств, способных вести разработки в прибрежных зонах.

Залежи твердых полезных ископаемых в море и океане можно подразделить на коренные, встречающиеся на месте своего первоначального залегания, и рассыпные, концентрации которых образуются в результате выноса обломочного материала реками вблизи береговой линии на суше и мелководье.

Коренные, в свою очередь, можно подразделить на погребенные, которые извлекаются из недр дна, и поверхностные, расположенные на дне в виде конкреций, илов и т. п.

Наибольшее значение после нефти и _

газа в настоящее время имеют россыпные Твердые полезные ископаемые месторождения металлоносных минералов, / \

алмазов, строительных материалов и янтаря. коренные россыпные По отдельным видам сырья морские россы- / \

пи имеют преобладающее значение. В них погребенные поверхностные

ле тяжелых минералов и металлов, которые пользуются спросом на мировом зарубежном рынке. К наиболее существенным из них относятся ильменит, рутил, циркон, монацит, магнетит, касситерит, тантало-ниобиты, золото, платина, алмазы и некоторые другие. Крупнейшие прибрежно-морские россыпи известны в основном в тропической и субтропической зонах Мирового океана. При этом россыпи касситерита, золота, платины и алмазов встречаются значительно редко, они представляют собой древнеаллювиальные месторождения, погруженные под уровень моря, и находятся поблизости от районов своего образования.

Такие минералы прибрежно-морских россыпных месторождений, как ильменит, рутил, циркон и монацит - наиболее широко распространенные, «классические» минералы морских россыпей. Эти минералы обладают большим удельным весом, устойчивы к выветриванию и образуют промышленные концентрации во многих районах побережий Мирового океана.

Ведущее место в добыче россыпных металлоносных минералов занимает Австралия, ее восточное побережье, где россыпи тянутся на полторы тысячи километров. Только в песках этой полосы содержится около 1 млн. тонн циркона и 30.0 тыс. тонн монацита.

Главный поставщик на мировой рынок монацита - Бразилия. Ведущим производителем концентратов ильменита, рутила и циркона являются также США (россыпи этих металлов почти повсеместно распространены на шельфе Северной Америки - от Калифорнии до Аляски на западе и от Флориды до Род-Айленда на востоке). Богатые ильменит-цирконовые россыпи найдены у берегов Новой Зеландии, в прибрежных россыпях Индии (штат Керала), Шри-Ланки (район Пулмоддай). Менее значительные прибрежно-морские месторождения монацита, ильменита и циркона обнаружены на Тихоокеанском побережье Азии, на острове Тайвань, на Ляодунском полуострове, в Атлантическом океане у берегов Аргентины, Уругвая, Дании, Испании, Португалии, Фолкендских островов, ЮАР и в некоторых других районах.

Большое внимание в мире уделяется добыче касситеритового концентрата - источник олова. Наиболее богатые в мире прибрежно-морские и подводные аллювиальные россыпные месторождения оловоносной руды- касситерита сосредоточены в странах Юго-Восточной Азии: Бирме, Таиланде, Малайзии и Индонезии. Значительный интерес представляют россыпи касситерита у побережья Австралии, у полуострова Корнуолл (Великобритания), в Бретани (Франция), на северо-восточном берегу острова Тасмания. Морские месторождения приобретают все большее значение из-за истощения запасов на суше и потому, что морские месторождения оказались богаче наземных по содержанию металла.

Более или менее значительные и богатые прибрежно-морские россыпи магнетитовых (содержащих железо) и титаномагнетитовых песков встречаются на всех континентах. Однако промышленными запасами располагают далеко не все из них.

Крупнейшие по запасам скопления железистых песков расположены в Канаде. Весьма значительными запасами этих минералов располагает Япония. Они сосредоточены в Тайском заливе, возле островов Хонсю, Кюсю и Хоккайдо. Железистые пески также добываются в Новой Зеландии. Разработка прибрежно-морских россыпей магнетита осуществляется в Индонезии и Филиппинах. На Украине россыпные титаномагнетитовые месторождения эксплуатируются на пляжах Черного моря; в Тихом океане - в районе острова Инсурут. Перспективные залежи оловоносного песка обнаружены в Ваньковой губе моря Лаптевых. Береговые магнетитовые и титаномагнетитовые россыпи разведены на побережьях Португалии, Норвегии (Лофопянские острова), Дании, германии, Болгарии, Югославии и других странах.

Наибольшее значение после нефти и газа в настоящее время имеют россыпные месторождения металлоносных минералов, алмазов, строительных материалов и янтаря.

Рис 2.

По отдельным видам сырья морские россыпи имеют преобладающее значение. В них содержаться десятки различных, в том числе тяжелых минералов и металлов, которые пользуются спросом на мировом зарубежном рынке. К наиболее существенным из них относятся ильменит, рутил, циркон, монацит, магнетит, касситерит, тантал-ни обиты, золото, платина, алмазы и некоторые другие. Крупнейшие прибрежно-морские россыпи известны в основном в тропической и субтропической зонах Мирового океана. При этом россыпи касситерита, золота, платины и алмазов встречаются значительно редко, они представляют собой древнеаллювиальные месторождения, погруженные под уровень моря, и находятся поблизости от районов своего образования.

Железомарганцевые конкреции

На протяжении предшествующих тысячелетий единственным источником минеральных ресурсов был континентальный блок, а в последней четверти ХХ в. началось освоение дна Мирового океана. В связи с этим уместно рассмотреть, каковы перспективы будущего освоения рудных ресурсов океана. Различным аспектам проблемы посвящено множество публикаций. Мы коснемся лишь самых характерных сторон состава и формирования океанских рудоносных отложений.

Начальные сведения о рудных образованиях на дне открытого океана были получены в ходе проведения первой в истории мировой науки комплексной океанологической экспедиции на английском судне “Челленджер”, продолжавшейся почти четыре года (1872-1876).

18 февраля 1873 г. при проведении драгировки в 160 милях к юго-западу от Канарских о-вов со дна были подняты черные округлые желваки - железомарганцевые конкреции, содержащие, как показали уже первые анализы, значительное количество никеля, меди и кобальта. Правда, несколько ранее, в 1868 г., во время экспедиции Н. Норденшельда на шведском судне “София”, похожие конкреции были подняты со дна Карского моря, но эта находка осталась практически незамеченной.

В течение нескольких десятилетий после экспедиции “Челленджера” конкреции находили регулярно почти все последующие экспедиции, получавшие донные пробы, и начиная с 60-х годов ХХ в. стали появляться обоснованные предположения о глобальном характере железомарганцевого оруденения на дне океана. Так, по расчетам Д. Меро, общие ресурсы железомарганцевых конкреций на дне Тихого океана достигают 1.66·1012 т.

Рис 3.

Железомарганцевые конкреции, широко распространенные на дне Мирового океана, максимально сосредоточены в нескольких рудных полях, в пределах которых они распределяются неравномерно, хотя на некоторых участках конкреции покрывают свыше 50% площади дна. В их минеральном составе доминируют гидроксиды марганца (тодорокит, бернессит, бузерит, асболан) и железа (вернадит, гематит, фероксигит), с ними связаны все представляющие экономический интерес металлы.

Распространение железомарганцевых конкреций, обогащенных рудными металлами.

Химический состав океанских конкреций крайне разнообразен: в тех или иных количествах присутствуют практически все элементы периодической системы. Для сравнения в таблице 1 приводятся средние содержания главных рудных элементов в морских железомарганцевых конкрециях и в глубоководных пелагических осадках.

Соотношение средних содержаний химических элементов в железомарганцевых конкрециях (ЖМК) и глубоководных осадках океана.

Проблема генезиса железомарганцевых конкреций сопряжена с проблемой скорости их роста. Согласно результатам датирования конкреций традиционными радиометрическими методами, скорость их роста оценивается миллиметрами за миллион лет, т.е. намного ниже скоростей отложения осадков. По другим данным, в частности по возрасту органических остатков и по изотопному составу гелия, конкреции растут в сотни и тысячи раз быстрее и могут, как предполагают, оказаться моложе подстилающих осадков.

В первом случае предлагался ряд объяснений, например: активность переворачивающих конкреции донных организмов, воздействие придонных течений, поддерживающих конкреции “на плаву”, тектонические толчки, встряхивающие донные отложения. Для обоснования второй концепции наиболее удобна гипотеза усиленной поставки в позднечетвертичный океан гидротермального марганца, однако конкретные доказательства подобного явления пока не приводились. В любом случае конкреции сформировались за счет поступления рудного материала из подстилающих осадков, о чем свидетельствует корреляция средних содержаний в них различных элементов.

До сих пор мы фактически не знаем откуда берутся металлы, связанные в железо-марганцевых отложениях (ЖМО), каков механизм формирования конкреций, скорости их роста и др. И хотя исследований на эти темы опубликовано много, возможно тысячи, включая капитальные монографии, однако по-прежнему сохраняется дискуссионность и неопределенность во многих вопросах. Может случиться, что добыча конкреций и рудных корок (с подводных поднятий) начнется раньше, чем будут выяснены кардинальные вопросы их происхождения и роли в океанской среде. Ведь известно, что обогащенность ЖМО ценными металлами связана с их высокой сорбционной активностью, а это значит, что роль их в поддержании равновесия в составе морской воды огромна, и особенно, в условиях резкого увеличения антропогенных и техногенных сбросов в океаны.

Помимо поверхности континентов, человек в течение всей своей истории использует полезные ископаемые океана и моря.

До недавних времен главной областью эксплуатации было рыболовство, но в последние десятилетия важную роль в экономике некоторых приморских государств играет с морского дна в районе материковых окраин.

Человек использует соли, растворенные в морской воде. В настоящее время о запасах моря часто говорят, как о надежде человечества. Моря и океаны, покрывающие более двух третей поверхности земного шара, призваны поддержать энергетический, сырьевой и пищевой баланс увеличивающегося населения Земли.

Естественно, встает вопрос, реально ли это?

Что можно добыть с Мирового океана

Казалось бы само собой разумеющимся, что соль, которую употребляет человек, происходит из моря, но это не так.

Лишь третья часть поваренной соли получается путем испарения морской воды, остальная добывается на континентах или путем испарения соляного раствора - минерализованных вод, сопровождающих месторождения соли.

Итак, морская вода является химическим сырьем, но самое ценное, что из нее получают, не соль, а бром , используемый в первую очередь в фотографической промышленности, и магний . Из морской воды добывается более двух третей мирового потребления этих элементов.

Добыча брома в океане

Морская вода содержит и ряд других соединений, находящихся в растворенном состоянии. Время от времени в СМИ можно прочесть, сколько в ней находится урана или золота. Эти цифры действительно поражают.

Однако нас ограничивает в действиях тот факт, что мы пока не располагаем достаточным количеством энергии, чтобы наладить процесс их извлечения. Но ряд процессов проводит за человека сама природа.

Добыча тяжелых металлов с морского дна

Так, например, медь, марганец, кобальт, никель нет необходимости добывать из морской воды, поскольку эти металлы выпадают и кристаллизуются на дне океанских впадин в виде марганцовых конкреций. Это — образования величиной с орех, кулак или футбольный мяч, во множестве рассыпанные по дну Тихого и Атлантического океанов и состоящие из слоев окислов железа и марганца, кристаллическая структура которых легко связывает более тяжелые металлы, как никель, кобальт и медь.

Общее содержание полезных ископаемых океана в виде металлов в марганцовых конкрециях достигает 2,5%. Поэтому исследовательские корабли составляют карты морского дна, фотографируют его с помощью подводных камер, а ученые анализируют содержание металла в этих шаровидных образованиях.

Выявленное содержание металлов пока невелико, а расходы по добыче сырья со дна велики. Но надежды на источники сырья имеются, хотя о юридической стороне вопроса добычи со дна моря люди договариваются с трудом.

С большим успехом проводится добыча так называемых тяжелых минералов в прибрежных областях.

Например, ученые нашли подводную гору в 300 милях от побережья Канарских островов. Гора представляет редкоземельный металл теллур.

Стоимость этого металла составляет порядка 300 долларов за кг, что будет достаточно прибыльно начать добычу с морского дна.

Вода сортирует минералы

Средневековые горняки, да и позже золотоискатели получали золото путем промывки речных наносов. Вода уносила из старательских сит более легкие силикатные минералы, а на дне оставались более тяжелые минералы. Когда посчастливилось, то и кусочки золота.

Морской прибой и сильные морские течения в ряде мест делали эту работу за человека.

Более тяжелые минералы, например, касситерит (оловянная руда), циркон (циркониевая руда), рутил (окисел титана), моназит (сложный фосфат с содержанием редкоземельных элементов) и даже алмаз высвобождаются из горных пород в процессе выветривания, а поскольку они более стойки, чем многие другие минералы (например, полевой шпат), вода уносит их в море. Там они сортируются как в старательском сите: более легкие, обычно силикатные и кварцевые материалы уносятся, а на пляже или на мелком морском дне остаются тяжелые, полезные фракции. Во многих местах в мире добываются минералы в переходных зонах от океана к материкам.

Однако полезные ископаемые океана и моря пока сложно извлечь или достать с морского дна с учетом получения прибыли. Но технологии улучшаются и, возможно, основные будут находиться в море.

Мировой океан - хранилище колоссальных ресурсов . По прогнозам, доля морских месторождений в третьем тысячелетии станет преобладающей по сравнению с месторождениями суши. Выделяют следующие группы полезных ископаемых:

железо-марганцевые конкреции (ЖМК);
кобальто-марганцевые корки (КМК);
глубоководные полиметаллические (колчеданные) сульфидные руды (ГПС);
фосфориты;
россыпи (золотоносные, оловоносные, титан-циркониевые и др.);
строительные материалы (песок, гравий, ракушечник);
металлоносные осадки;
газогидраты (углеводороды в твердой фазе).

Наибольшее практическое значение имеют первые четыре группы. В конкрециях, корках, колчеданных рудах и фосфоритах содержится значительное количество нике-ля, кобальта, марганца, меди, цинка, серебра, золота, свинца, фосфора, присутствуют платина, кадмий, редкоземельные и другие элементы.

Общая стоимость ресурсов железо-марганцевых конкреций и кобальто-марганцевых корок составляет около 38 трлн долл., что почти в два раза превышает ценность указанных компонентов в месторождениях суши. Наибольшую ценность представляют кобальто-марганцевые корки и железо-марганцевые конкреции, в которых валовая стоимость кобальта - 4435,8 млрд долл. и марганца - 1661,0 млрд долл. Поэтому именно кобальто-марганцевые корки и железо-марганцевые конкреции являются первоочередными объектами освоения глубоководных минеральных ресурсов.

Доля России в общей площади экономических зон в Тихом, Индийском и и в валовой стоимости заключенных там ресурсов твердых полезных ископаемых составляет около 10 %. Общая их ценность в зоне особых интересов России достигает почти 1 трлн долл.

В соответствии с Конвенцией по морскому праву, Международный орган по морскому дну (МОД ООН) выделил России в международном районе морского дна (МРМД) в пределах поля Кларион-Клиппертон () участок морского дна площадью 75 тыс. кв. км с месторождением железо-магранцевых конкреций. Среднее содержание марганца - 27 %, никеля - 1,3%, меди - 1,1%, кобальта - 0,25 %. Предварительная геолого-экономическая оценка его освоения показала, что на выделенном участке прогнозные ресурсы железо-марганцевых конкреций, в которых содержится 142 млн т марганца, 6680 млн т никеля, 5550 тыс. т кобальта оцениваются в 703 млн т, что равноценно запасам двух уникальных месторождений марганца и кобальта и двух крупных - никеля и меди Если бы это месторождение было освоено в наши дни, то оно давало бы от годовой добычи России до 20 % никеля, 100 % марганца (в1991–2000 гг. этот металл в России практически не добывался) и 80–90 % кобальта. В целом это может быть сопоставимо только с гигантами Норильского рудного узла, запасы которого катастрофически тают, а качество руд резко падает.

Зоны особых интересов России, связанные с железо-марганцевыми конкрециями, сосредоточены исключительно в Международном районе морского дна в пределах поля Кларион-Клиппертон Тихого океана и Центральной котловины , где эти конкреции представляют практический интерес.

Железо-марганцевые образования могут рассматриваться не только как рудное сырье, но и как высокоэффективный природный сорбент или высококачественное сырье для синтеза неорганических ионообменных материалов. По предварительным данным, железо-марганцевые образования и продукты их переработки могут эффективно использоваться вместо дорогостоящих синтетических смол для дезактивации малоактивных вод атомных электростанций, сбросовых вод производств цветной металлургии, металлообработки, электролитических производств, извлечения металлов из природных и рудничных вод.

Интересы России в отношении кобальто-марганцевых корок целиком связаны с международным районом морского дна. Причем, наибольшими преимуществами в связи с интенсивным изучением подводных гор Западного сектора северной приэкваториальной зоны Тихого океана обладает . В зоне ее особых интересов, охватывающей Магеллановы горы, поднятия Маркус-Уэйк и Уэйк-Неккер, а также северную часть подводного продолжения Маршалловых островов и островов Лайн, сосредоточено 1,83 млрд т руды кольбальто-марганцевых корок, содержащих 9,9 млн т кобальта и 380 млн т марганца.

Таким образом, Россия может претендовать на весьма существенные ресурсы руд кольбальто-марганцевых корок, однако реальное обладание ими затруднено, так как пока детально изучены только два участка Магеллановых гор. Ресурсы их составляют 777 тыс. т кобальта и 30 млн т марганца, что в два раза меньше ресурсов экономической зоны и в 40 раз меньше ресурсов кольбальто-марганцевых корок в экономической зоне . Металлогенические ресурсы кольбальто-марганцевоых корок в пределах высокоперспективных рудных полей сосредоточены в Тихом океане.

В пределах Магеллановых гор (северо-западная часть Тихого океана) выявлены потенциальные крупные месторождения кольбальто-марганцевых корок. Содержание кобальта в руде в среднем составляет 0,64 %; средняя мощность корок 6 см; плотность залегания 75–85 кг/м 2 Прогнозные ресурсы кобальта в кольбальто-марганцевых корок отдельных участков варьируют от 161 до 460 тыс. т и сопоставимы с прогнозными ресурсами Норильской и Уральской никеленосно-кобальтоносных провинций.

Кроме кобальта, практический интерес представляют, в первую очередь, платина, марганец, никель, а также вольфрам, молибден, легкие редкоземельные элементы, иттрий.

К настоящему времени зарубежными и отечественными исследованиями в Мировом океане обнаружено около 50 районов развития глубоководных полиметаллических (колчеданных) сульфидных руд. Потенциальная ценность руд, прогнозируемых в Мировом океане (1415 млн т) по пяти основным металлам (медь, цинк, свинец, золото, серебро) составляет 385,3 млрд долл. США. По географо-экономическим соображениям (близость к районам работ и др.) для России наибольший интерес представляют рудные районы Срединно-Атлантического хребта, где сосредоточено 15 % общих ресурсов глубоководных полиметаллических (колчеданных) сульфидных руд.

По предварительной оценке, в пределах рудного района можно ожидать выявление нескольких сближенных месторождений, которые могут обеспечить работу морского добывающего предприятия на 20–30 лет при производительности 1,5 млн т руды в год. Переработка руд возможна на действующих горно-обогатительных предприятиях.

Ресурсы глубоководных полиметаллических (колчеданных) сульфидных руд России в своей экономической зоне (Командорский и Курильский районы) составляют около 280 млн т, что существенно ниже, чем имеют США и Япония. Здесь содержится около 33 млн т цинка, 2 млн т меди, 32 тыс. т серебра, 3 тыс. т кобальта, 3 тыс. т никеля и 240 т золота.

Россия может увеличить потенциальные ресурсы глубоководных полиметаллических (колчеданных) сульфидных руд путем включения в зону своих особых интересов Центрально-Атлантической провинции Международного района морского дна, где нашей стране принадлежит приоритет открытия рудных полей «Полярное», ТАГ, «Мир». В этом случае общие ресурсы глубоководных полиметаллических (колчеданных) сульфидных руд, принадлежащие России в Мировом океане, могут возрасти до 400 млн т руды.

По фосфоритам на долю России (включая фосфориты ) приходится лишь 0,2 % общемировых (около 220 млн т). Тем не менее, интерес представляют фосфориты Охотского и .

Месторождения строительных материалов (песчано-гравийные смеси) имеются на Балтийском, Черном и .

Газогидраты, представляющие собой твердые соединения природного газа, обнаружены в западной части Тихого океана, в Каспийском и .

Таким образом, Россия по ресурсам твердых полезных ископаемых Мирового океана находится в среднем положении. Ее ресурсный потенциал значительно уступает потенциалам США и , но превышает потенциалы Китая и .

Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:

Рейтинг: