Твердые полезные ископаемые со дна океана (продолжение)
Добывается с морского дна и железная руда, причем годовая стоимость ее добычи значительно ниже, чем угля. На самом крупном месторождении - Вабана - в заливе Консепшен у восточного побережья о. Ньюфаундленд (запасы 2 млрд. т) ежегодная добыча составляет только 3 млн. т. Железные руды из подводных рудников получают также в Японии, Франции, Финляндии, Швеции.
Медь и никель в небольших количествах добываются из подводных шахт в Гудзоновом заливе (Канада), олово - у полуострова Корнуолл (Англия), ртуть - у побережья Эгейского моря (Турция).
Перспективными для развития шахтной подводной добычи полиметаллов в Советском Союзе являются некоторые участки шельфов Приморья, Сахалина, Чукотки и Камчатки. На крупном железорудном бассейне расположено все, Азовское море.
Крупные соляные осадочные бассейны в виде соляных куполов или пластовых залежей часто встречаются на шельфе, склоне, подножии материков и в глубоководных впадинах (Мексиканский и Персидский заливы, Красное море, северная часть Каспия, шельфы и склоны Африки, Ближнего Востока, Европы). Полезные ископаемые этих бассейнов представлены натриевыми, калийными и магнезитовыми солями, гипсом. Подсчет их запасов затруднителен: объем только калийных солей оценивается в пределах от сотен миллионов тонн до 2 млрд. т. Основная потребность в этих ископаемых в течение многих десятилетий будет удовлетворяться за счет месторождений на суше и добычи из морской воды. В Мексиканском заливе у берегов Луизианы эксплуатируются два соляных купола.
Из подводных месторождений ежегодно добывается более 2 млн. т серы. Эксплуатируется крупнейшее скопление серы Гранд-Айл, расположенное в 10 милях от берегов Луизианы. Для добычи серы здесь сооружен специальный остров. Добыча производится фраш-методом - расплавлением серы перегретым паром, нагнетаемым через специальные скважины. Две буровых установки дают около 15% всей добываемой в США серы.
Следует упомянуть и о других минеральных ресурсах, залегающих главным образом в глубоководных районах Мирового океана. Горячие рассолы и илы с богатым содержанием металлов (железа, марганца, цинка, свинца, меди, серебра, золота) обнаружены в глубоководной части Красного моря. Концентрации этих металлов в горячих рассолах превышают их содержание в морской воде в 1-50-Ю3 раз. Запасы их в металлоносных нлах Красного моря оцениваются в 130 млн. т, в том числе в верхних 30 м осадков содержится золота, меди, цинка и серебра на 2-3 млрд. долл.
Более 100 млн. км2 океанического дна покрыто глубоководными красными глинами слоем мощностью до 200 м. Эти глины (гидроокислы алюмосиликатов и железа) представляют интерес для алюминиевой промышленности (содержание окиси алюминия - 15-20%, окиси железа - 13%), они также содержат марганец, медь, никель, ванадий, кобальт, свинец и редкие земли. Запасы красных глин оцениваются в 10 000 трлн. т, а их годовой прирост - в 500 млн. т. Организация добычи этих глин в ближайшие десятилетия маловероятна.
Широко распространены в основном в глубоководных районах Мирового океана глауконитовые пески (алюмосиликаты калия и железа). Запасы их не оценены, а экономическое значение в ближайшем будущем не ясно.
Известковые и кремниевые илы распространены на площади 128 млн. км2 в глубоководных районах Мирового океана в виде слоя мощностью до нескольких сот метров. Запасы известковых илов (глобигериновых, фораминиферовых) оцениваются в 10 000 трлн. т, а кремниевых (диатомовых) - в 10 трлн. т. Возможно их рентабельное использование, однако организация разработки сдерживается большими начальными капиталовложениями и проблемой транспортировки сырья. В США известковые илы с глубин до 1000 м добываются и используются при изготовлении портланд-цемента (около 26 тыс. т в год).
Особый интерес в мире проявляется к конкрециям. Огромные участки морского дна устланы железо-марганцевыми, фосфоритовыми и баритовыми конкрециями. Они имеют чисто морское происхождение, образовались в результате осаждения растворимых в воде веществ на каком-либо субстрате - вокруг песчинки или мелкого камешка, зуба акулы, кости рыбы или млекопитающего животного.
Фосфоритовые конкреции содержат важный и полезный минерал - фосфорит, широко применяемый в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Кроме фосфоритовых конкреций фосфориты и фосфоросодержащие породы встречаются в фосфатных песках, в пластовых залежах дна океана, как в мелководных, так и глубоководных участках.
Мировые потенциальные запасы фосфатного сырья в море оцениваются в сотни миллиардов тонн . Потребность в фосфоритах непрерывно повышается и в основном удовлетворяется за счет месторождений суши. Но многие страны не имеют месторождений на суше и проявляют большой интерес к морским (Япония, Австралия, Перу, Чили и др.). Промышленные запасы фосфоритов найдены близ калифорнийского и мексиканского побережья, вдоль береговых зон Южной Африки, Аргентины, восточного побережья США, в шельфовых частях периферии Тихого океана (вдоль Японской островной дуги), у берегов Новой Зеландии, в Балтийском море. Фосфориты добываются в районе Калифорнии с глубин 80-330 м, где концентрация составляет в среднем 75 кг/м2. Запасы оцениваются в 1 -1,5 млрд. т.
Велики запасы фосфоритов в центральных частях океанов, в Тихом океане, в пределах вулканических поднятий в районе Маршалловых островов, системы поднятий Срединно-Тихоокеанских подводных гор, на подводных горах Индийского океана и т. д. .
Баритовые конкреции, содержащие 75-77% сульфата бария, используемого в химической, пищевой промышленности, в качестве утяжелителя растворов при нефтебурении, найдены у берегов Шри-Ланки, в Японском море и в других районах.
Особый интерес в международных экономических отношениях представляет предполагаемая добыча полиметаллических или, как их чаще называют, железо-марганцевых конкреций. (ЖМК). Впервые о них узнали более 100 лет назад как о стяжениях минеральных элементов вокруг какого-то твердого вещества, устилающих глубоководные районы дна. В состав конкреций входит множество металлов: марганец, медь, кобальт, никель, железо, магний, алюминий, молибден, ванадий, всего - до 30 элементов, но преобладают железо и марганец.
В 1958 г. было доказано, что добыча ЖМК из глубин океана технически осуществима и может быть рентабельной. ЖМК встречаются в большом диапазоне глубин - от 100 до 7000 м, их находят в пределах шельфовых морей - Балтийском, Карском, Баренцевом и др. Однако наиболее ценные и перспективные месторождения расположены на дне Тихого океана, где выделяются две крупные зоны: северная, простирающаяся от Восточно-Марианской котловины через весь Тихий океан до склонов поднятия Альбатрос, и южная, тяготеющая к Южной котловине и ограниченная на востоке поднятиями островов Кука, Тубуаи и Восточно-Тихоокеанским.
В восточной части северной рудной зоны конкреции покрывают около 30% поверхности дна, их концентрация в среднем 7,3 кг/м2; в южной зоне -23-46% поверхности дна, их средняя концентрация-10 кг/м2, размеры от 1 до 6 см, глубина залегания 5 км. Конкреции бывают размером и до 1,5-2 м в поперечнике, но наиболее удобны такие, которые легко бы проходили по всасывающему шлангу. Наиболее ценны конкреции с высоким содержанием металлов, прежде всего никеля и меди, и низким содержанием нерудных примесей.
Запасы железо-марганцевых конкреций только в указанных рудных зонах Тихого океана достигают 3,4-10" т, в том числе марганца - 7,1-Ю10 т, никеля - 23-109 т, кобальта - 1,0-109 т, меди-1,5-109 т. Наиболее высокая концентрация полезных минералов установлена в конкрециях близ Гавайских островов, островов Лайн, Туамоту, Кука и др. Значительные запасы ЖМК имеются в Индийском океане, в Атлантическом океане (Северо-Американская котловина, плато Блейк).
В полиметаллических конкрециях, оцениваемых в 2-3 трлн. т, имеется больше, чем на суше, кобальта в 5 тыс. раз, марганца - в 4 тыс., никеля - в 1,5 тыс., алюминия - в 200 раз, меди - в 150, молибдена - в 60, свинца - в 50 и железа - в 4 раза .
Опытная разработка ЖМК уже началась. В 1970 г. американская фирма "Дип си Венчурс инк" в Мексиканском заливе с глубин 1 км при помощи драги отбирала конкреции и по высасывающей трубе с потоком сжатого воздуха доставляла их на борт судна. В 1973 г. опытная добыча проводилась с глубин 4-7 км. Руда перерабатывалась на экспериментальном заводе, где извлекались марганец, никель, медь и кобальт.
В нашей стране с 1986 г. в Запорожье была проведена опытная плавка конкреций в промышленных условиях, было доказано, что из "морской руды" выходит намного больше марганца, чем из той, которую дают шахты и карьеры Марганецкого и Орджоникидзевского комбинатов на Днепропетровщине.
В настоящее время на земном шаре ежегодно добываются миллиарды тонн полезных ископаемых. При существующем объеме добычи полезных ископаемых из недр Земли, приуроченных к суше, может хватить, по определению ряда специалистов, лишь на первые сотни лет, а по некоторым ископаемым - лишь на первые десятки лет. Истощение запасов обуславливает вовлечение в разработку все более бедных по содержанию месторождений полезных ископаемых со сложными горно-геологическими и гидрологическими условиями, освоением месторождений в отдаленных и необжитых районах с неблагоприятными климатическими и метеорологическими условиями.
В то же время 2/3 территории земной поверхности покрыто морями и океанами, на дне и в водах которых сосредоточено большое количество запасов минерального сырья. Мировой океан является большим потенциальным источником для получения полезных ископаемых как за счет непосредственного их извлечения из морской воды, так и главным образом за счет добычи полезных ископаемых на громадных территориях, покрытых морями и океанами.
Еще задолго до нашей эры на побережьях морей и океанов добывалась пищевая соль, многие века славился янтарь с пляжей Прибалтики, более 100 лет производят добычу нефти и газа со дна морей и океанов. Однако лишь в последние десятилетия в связи с общим развитием науки и техники стали выявляться серьезные перспективы добычи твердых полезных ископаемых поводным способом. Интерес к полезным ископаемым морей и океанов в наши дни не случаен:
многие месторождения суши истощаются;
быстрый рост населения земного шара, а вместе с ним и потребностей в производстве средств производства и предметов потребления заставляет искать новые источники минерального сырья;
гигантский скачок в развитии науки и техники в последние годы дает возможность добраться до недоступных прежде богатств морей и океанов и разрабатывать их;
добыча некоторых видов полезных ископаемых, залегающих на морском дне, экономически выгоднее, чем на суше.
Экономическая целесообразность подводной добычи полезных ископаемых обеспечивается радом преимуществ:
отпадает необходимость отчуждения земель и последующей их рекультивации;
при разработке подводных месторождений не нужны подъездные пути;
многие из таких месторождений не нуждаются в оборудовании отвалов и различного рода хранилищ;
значительно уменьшаются затраты по вскрытию месторождения;
не нужно производить больших трудоемких и дорогостоящих взрывных работ, тратить средства на приобретение взрывчатых веществ, сложного оборудования и т.д.
Подводная добыча - разработка полезных ископаемых дна рек, озер, морей и океанов. Подводная добыча - извлечение полезных ископаемых из подводного забоя на поверхность комплексом механизмов и оборудования, работающего в водной среде, с целью получения, переработки и использования основных и сопутствующих компонентов месторождения. Подводная добыча осуществляется открытым (драги и земснаряды) и подземным (горные выработки под дном и буровые скважины) способами. Условно к подводной добыче относят извлечение полезных компонентов из морской воды (физико-химическое выделение солей и химических элементов).
При подводной добыче открытым способом выделяют следующие производственные процессы: 1) отделение добываемого сырья от массива месторождения; 2) доставка от заборного механизма до плавающего или стационарного средства (судна, баржи, понтона, платформы); 3) первичная обработка сырья (грохочение, сепарирование, промывание и т. д.); 4) хранение и транспортировка для последующей переработки. Первый этап осуществляется механическим, гидравлическим, пневматическим способами или их сочетанием. При механическом способе применяют бульдозерные лопаты, шнеки, грейферы, ковши и т. п., при гидравлическом и пневматическом - гидромониторы, эрозионные насадки, сифоны, насосы. Работы второго этапа ведут с помощью грейферов, ковшовых цепей, шнековых и ленточных конвейеров, напорных насосов, эрлифтов, эжекторов. Третий этап связан с работой грохотов, гидроциклонов, сепараторов. На четвертом этапе необходимы хранилища, а также средства транспорта (суда, баржи, трубопроводы). В зависимости от горно-геологических и гидрометеорологических условий, глубины разработки и вида полезного ископаемого применяются различные технические средства, а также способы подводной добычи. Преобладающим фактором является глубина моря. Различают добычу: мелководную при глубине воды не более 5 - 10 м; в пределах шельфа с глубиной до 100 - 200 м; свыше 200 м до предельных глубин океана (моря). В двух первых зонах добывают: строительные материалы, драгоценные камни и металлы, полиметаллические и железосодержащие пески, сырье для химической промышленности, энергетическое сырье. Третья зона перспективна для добычи конкреций, нефти и газа.
Разрабатываются россыпи преимущественно многочерпаковыми, гидравлическими и грейферными драгами. Для разработки железомарганцевых конкреций испытаны и строятся (1974) драги с гидравлическим подъёмом (эрлифт) и ковшами, закрепляемыми на бесконечном тросе (рис. 16.4.).
В Ленинградской области началась добыча марганца со дна Финского залива. ООО «Промтрак», ведущее разработку, планирует обеспечить 5-7% потребности России в марганце, импортируемом сейчас из стран СНГ и дальнего зарубежья. Завод построен в промышленной зоне города Кингисеппа. Сейчас ведется опытно-промышленная эксплуатация.
В России крупных месторождений марганца нет, до 90% этого металла закупается за рубежом. Ближайшие месторождения - в Грузии, Казахстане и Украине. Но огромные запасы марганца находятся на дне морей и океанов (больше всего его в Тихом и Индийском океанах).
Большой интерес представляют источники богатые различными элементами - горячие подводные гейзеры, или «чёрные курильщики» (рис.16.5.).
В них морская вода сначала просачивается по трещинам на большую глубину, там нагревается до нескольких сотен градусов, обогащается минералами и вырывается наверх, вынося густую взвесь, богатую минералами, которая разносится течением и оседает в окрестностях. Так возникают километровые холмы, богатые металлами (рис 16.6.). Извлечение таких полезных ископаемых ведётся также как и добыча россыпей (рис. 16.4.).
При подводной добыче подземным способом производственные процессы аналогичные с процессами подземной добычи полезных ископаемых, приуроченных к суше. На большинстве подводных рудников стволы закладываются на суше, вследствие этого откаточные выработки имеют протяжённость до 10 км. Применяют вскрытие шахтных полей стволами с искусственных островов (например, рудник «Майке», Япония). Глубина заложения горных выработок под дном, гарантирующая их от затопления, зависит от свойств вышележащих пород и обычно равна 65 - 80 м. Разработка месторождений ведётся с закладкой выработанного пространства. Таким способом производят добычу каменного угля в Японии, Канаде, Англии, Шотландии, Турции, Китае и на острове Тайвань.
Чаще всего морские месторождения представляют собой продолжение, скрытых в недрах суши.
Хорошо развита добыча из подводных шахт железной руды, которая ведется в Японии на острове Кюсю, в Австралии, в Канаде в Гудзоновом заливе и на острове Ньюфаундленд (здесь для извлечения руды сооружен искусственный остров), а также в Финляндии, у входа в Финский залив.
Значительно реже встречаются подводные рудники, где разрабатываются руды меди и никеля, олова и ртути. В Канаде, в Гудзоновом заливе, близ г. Черчилл, добывается медь и никель, в Великобритании, на полуострове Корнуолл, - медь, никель, и олово.
В Турции под дном Эгейского моря разрабатываются месторождения ртутных руд.
К подводной добыче относят также извлечение полезных ископаемых из морской воды, основанное на физико-химических процессах выделения растворённых в ней солей, различных химических элементов, общий объём которых достигает 48 млн. км3 (в т. ч. около 2x1016 т натрия, около 2x1015 т магния, около 1,3x1014 т брома).
С середины 19 в. из маточных рассолов поваренной соли во Франции начали получать бром. С 30-х гг. 20 в. начато промышленное извлечение из морской воды магния. В 1970 в СССР, США, Великобритании и др. странах работало свыше 100 предприятий по добыче хлористого натрия из морской воды с объёмом производства свыше 10 млн. т, магния 300 тыс. т и брома 75 тыс. т.
Технология извлечения химических элементов из морской воды предусматривает, как правило, их концентрацию, а затем, при взаимодействии насыщенного раствора с др. элементами, их получение в виде соединений (рис. 16.7.)
Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела"
ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"
Издание: Издательство МГУ, Москва, 2000 г., 160 стр., УДК: 553.3, ISBN: 5-211-04346-4
Язык(и) Русский
В учебнике дана характеристика важнейших геолого-промышленных типов рудных и нерудных месторождений океана, как активно разрабатьшаемьгх в настоящее время, так и перспективных, промышленное освоение которых планируется в будущем. Приведены сведения по геологии и металлогении океана, закономерностям размещения и локализации месторождений. Рассмотрены процессы современного рудогенеза; основное внимание уделено формированию железомарганцевых конкреций и корок, сульфидоносных осадков и массивных сульфидных руд.
Для студентов и магистрантов геологических вузов и специалистов в области морской геологии и рудных месторождений.
Все возрастающая потребность в различных видах минерального сырья и истощение запасов полезных ископаемых на суше выдвигают проблему изучения и освоения минеральных ресурсов дна Мирового океана в разряд первоочередных. В последние десятилетия на всей огромной акватории океана проводятся целенаправленные поисковые работы на различные виды минерального сырья. Судя по прогнозам отечественных и зарубежных специалистов, доля морских месторождений полезных ископаемых в третьем тысячелетии станет преобладающей по сравнению с месторождениями суши. Многие государства, обладающие наибольшими ресурсами твердых полезных ископаемых в зонах особых экономических интересов и в интенсивно исследуемых участках Международного района морского дна, - в первую очередь США, Франция, Россия, Япония, КНР, Индия, Республика Корея и другие - активно готовятся к началу освоения морских месторождений.
Современный уровень изученности морских минеральных образований позволяет выделить следующие группы твердых полезных ископаемых: 1) железомарганцевые (полиметалльные) конкреции; 2) кобальтоносные железомарганцевые корки; 3) массивные сульфиды; 4) металлоносные осадки; 5) фосфориты; 6) россыпи (оловоносные, золотые, титано-циркониевые, алмазоносные и др.); 7) углеводороды в твердой фазе - газогидраты; 8) строительные материалы (песок, гравий, ракушечник). Настоящий учебник составлен в соответствии с программами курсов «Рудные месторождения» и «Полезные ископаемые Мирового океана», предусмотренных учебными планами геологических факультетов университетов и геологоразведочных вузов. Содержит характеристику перспективных геолого-промышленных типов месторождений твердых полезных ископаемых океана. Приведены сведения об истории обнаружения и изучения, распространенности каждого типа полезных ископаемых, минеральном и химическом составе руд, генезисе, перспективах промышленного освоения. При составлении пособия использован обширный литературный материал и результаты личных исследований авторов.
Минеральные богатства океана люди начали использовать давно, но только в последнее время стало возможным оценить их запасы.
Сама морская вода является ценной «полиминеральной рудой». 1 кг морской воды содержит в среднем 35 г солей.
В Мировом океане сосредоточено около 5·10 16 т минерального сырья. Насколько велика эта масса, можно оценить из такого сравнения. Если извлечь всю соль из океана и равномерно распределить по поверхности земной суши, то на каждый квадратный метр придется по 330 т соли, а толщина слоя составит около 150 м.
Больше всего в океане хлора - 2,64·10 16 т, натрия - 1,4·10 16 т, магния - 1,8·10 15 т, кальция - 5,6·10 14 т, калия - 5,3·10 14 .
По приближенным подсчетам, в воде Мирового океана содержится 20 млрд. т урана, 15 млрд. т меди, 0,5 млрд. т серебра, 8-10 млн. т золота.
Однако и опресненная вода потенциально является одним из наиболее важных соединений, которое может быть получено из морской воды. От употребления воды низкого качества в мире ежегодно заболевают 500 млн. человек. В настоящее время в промышленно развитых странах мира начал ощущаться недостаток пресной воды.
Все эти обстоятельства заставляют искать способы опреснения морской воды. В Мировом океане заключена огромная масса воды.
Объем гидросферы:
- Океаны - 1380 км 2
- Озера и реки - 0,5 км 2
- Лед - 22 км 2
- Вода в атмосфере - 0,013 км 2
- Вода в морских и континентальных осадках - 196 км 2
Высокая стоимость получения пресной воды является основным недостатком всех методов опреснения. С экономической точки зрения выгодно создавать опреснительные установки совместно с атомными электростанциями или другими дешевыми источниками энергии.
В Советском Союзе опреснительная атомная электростанция построена в городе Шевченко на Каспийском море. Мощность станции по опреснению воды равна 120 000 м 3 в сутки.
Интересна идея получения пресной воды из айсбергов. Подсчитано, что если буксировать айсберг объемом 250 млн. м 3 из района Антарктиды в Чили (пустыня Атакама) и он за время пути потеряет 86% своей массы, то полученная прибыль составит 1,4 млн. долларов (стоимость оставшейся воды 2,7 млн. долларов минус 1,3 млн. долларов - расходы на транспортировку).
В настоящее время из всех известных химических элементов, находящихся в морской воде, добывают натрий и хлор (в виде поваренной соли), бром, магний, калий.
Запатентованы способы извлечения урана, золота, серебра и ряда других элементов из морской воды в отдельности или в виде полиметаллического концентрата.
Добыча поваренной соли из морской воды была известна еще с времен античной Греции и Рима. Соль была дорогим продуктом, и во многих странах существовала монополия государства. Еще в XVIII в. в Италии по морскому побережью расставлялась охрана, которая следила за тем, чтобы жители «не крали» морскую воду.
Извлечение соли из морской воды возможно путем естественного испарения или вымораживания. Основной способ - испарение морской воды, протекающий в две стадии. Мелководные заливы разгораживают на ряд бассейнов, в которых после испарения первым выпадает сульфат кальция. Затем полученный рассол перекачивают в другой бассейн, где после дополнительного испарения осаждается хлористый натрий. Эффективность этого способа получения поваренной соли крайне низка: извлекается всего 4%.
Производство магния из морской воды хорошо освоено. Стоимость магния из морской воды значительно ниже, чем из минеральных залежей на суше. На заводах морская вода смешивается с реагентом (известковое молоко) и полученные соединения магния подвергают химической обработке соляной кислотой с последующим получением чистого магния в электролитических ваннах.
Соединения магния широко используются в различных областях промышленности: при производстве бумаги, текстиля, резины, как огнеупорный материал для облицовки плавильных печей.
Бром можно рассматривать как исключительно морской элемент: в океане растворено 99% мировых запасов брома. Процесс извлечения брома из морской воды несложен. Морскую воду подкисляют серной кислотой и затем продувают сильной струей воздуха. Бромо-воздушная смесь затем реагирует со стружками железа, образуя бромистое железо. Существуют и другие способы извлечения брома из морской воды с использованием хлора, сульфата, анилина.
Главные потребители брома: производство антидетонаторов для горючего, органическая синтетическая промышленность, медицина и фотография.
Полезные ископаемые . Полезные ископаемые океана можно классифицировать следующим образом:
I. Сырье в недрах под океаном (нефть, газ, уголь, сера, железная руда, барит).
II. Прибрежные россыпные месторождения (ильменит, монацит, циркон, магнетит, золото, алмазы, касситерит, вольфрамит, платина).
III. Полезные ископаемые морского дна (железомарганцевые конкреции и фосфориты).
По данным ООН, наибольший интерес представляет добыча нефти и газа на океанском шельфе (материковая отмель). Мировая добыча нефти составила в 1972 г. 2,6 и, по прогнозам, в 2000 г. может достигнуть 7,4 млрд. т. В 1975 г. на континентальный шельф приходилось уже 1/5 всей добываемой нефти, и предполагается, что в 2000 г. уже половина всей нефти будет добываться со дна океана.
Самые большие нефтяные месторождения - Персидский и Мексиканский заливы. Запасы нефти бассейна Северного моря оцениваются в 5 млрд. т и газа - 3,0-4,5 триллиона м 3 , и следует отметить особую ценность этого района для европейских стран.
Потребности мирового хозяйства в нефти и природном газе растут очень быстро, свидетельством тому явился так называемый «энергетический кризис».
Кроме нефти и газа, на шельфе имеются залежи угля и руд. Много лет ведется добыча угля шахтами, расположенными на суше в Англии, Японии, Канаде, Чили и других странах. Разведаны месторождения угля на шельфе Турции, Китая, Австралии, в Арктике, США. Считается, что экономически выгодна добыча угля до 25 км от берега. К 1980 г. станет оправдана добыча угля до 25 км от берега. Извлечение угля из недр морского дна составляет для Англии 10% годовой добычи, а для Японии - 30%.
Железная руда . Добыча железной руды из недр шельфа ведется с крупнейшего из известных в настоящее время месторождения Вабана, расположенного у восточного побережья о. Ньюфаундленд. Запасы месторождения Вабана оценены в 2 млрд, т, а производительность рудника - 3 млн. т в год. В меньшем объеме ведется добыча руды во Франции, Финляндии и Швеции.
Сера . При разведочных работах на нефть были обнаружены значительные залежи серы в Мексиканском заливе, вблизи побережья США. Запасы серы оцениваются в 40 млн. т. Для эксплуатации серного месторождения Гранд-Айл построена стальная эстакада, на которой нагревают морскую воду и под давлением закачивают в серный пласт, где она вызывает плавление серы. Расплавленную серу перекачивают на сушу по трубопроводу. В настоящее время на океан приходится 4% мирового производства серы.
Барит . На шельфе вблизи побережья Аляски эксплуатируется единственное месторождение барита, производственная мощность которого составляет 1000 т в сутки. Общие запасы составляют 2,5 млн. т.
Прибрежные россыпные месторождения тяжелых минералов образуются на границе океан - суша вследствие разрушения берегов, выноса обломочного материала реками, сортирующей и транспортирующей деятельности ветрового волнения и течений. Крупнейшие прибрежные россыпи находятся в основном в тропической и субтропической зонах. Они имеют большое экономическое значение, так как на них приходится значительная часть добычи и запасов редких металлов. Минералы ильменит и рутил содержат титан, циркон - цирконий, гафний, монацит - торий.
Наиболее известны морские россыпи Австралии, на долю которых приходится 90% производства рутилового концентрата в капиталистическом мире, 60% мировой добычи циркона и 25% монацита.
Богатейшие прибрежные россыпи имеются на побережье Бразилии. Их протяженность - 1600 км. Годовая добыча монацита составляет до 7000 т (в 1963 г. - 1/3 мировой добычи).
Крупные месторождения ильменита, рутила и циркона находятся на полуострове Флорида (США), на южном побережье Индии.
Олово . Кассетеритовые пески - одна из ценных руд, которая встречается в подводных россыпях. Основной район добычи олова - Юго-Восточная Азия, где находится 75% запасов олова всего капиталистического мира.
Золото, платина и алмазы . Добыча золота из россыпей невелика. Предполагают, что в будущем начнут разрабатывать морские россыпи золота. Основные районы золотоносных песков - Аляска (США).
Морское месторождение платины в заливе Гудньюс (Аляска) разрабатывается с 1926 г. и обеспечивает 90% потребностей США в платине.
На африканском шельфе у берегов Намибии известен и разрабатывается район подводной добычи алмазов, которая оказалась вполне рентабельной.
Среди полезных ископаемых океанского дна наибольший практический интерес представляют железомарганцевые конкреции и фосфориты. По химическому составу конкреции - полиминеральная руда, содержащая ценные металлы: никель, кобальт и медь. Конкреции наиболее распространены в акватории Тихого океана, запасы конкреций в котором оцениваются в 1,5·10 12 т. Суммарные ресурсы Индийского и Атлантического океанов равны 1·10 11 т. Содержание в конкрециях отдельных элементов во много раз превышает запасы их в месторождениях суши.
Фосфориты . Фосфориты широко распространены на шельфе и частично на материковом склоне Мирового океана. Наиболее крупные месторождения расположены у берегов Калифорнии. Общие запасы сырья оцениваются в 1,5-3 млрд. т. Фосфориты обнаружены у берегов Чили, Перу, Мексики, Аргентины, Японии, Австралии, Мадагаскара, Намибии, Южно-Африканской Республики.
Общие запасы фосфоритов на шельфе составляют не менее 30 млрд. т, но экономически выгодно для разработки лишь 10% этого количества.
При современных темпах потребления фосфоритов в качестве удобрений этого количества хватит на ближайшие 200-1000 лет.
Загрязнение океана . В Мировой океан, занимающий 2/3 общей площади Земли, попадает большинство отходов с суши и атмосферы. По данным ЮНЕСКО, в океан ежегодно сбрасывается 6,5 млн. т фосфора, 2,3 млн. т свинца, 320 млн. т железа.
Нефть и нефтепродукты в настоящее время являются одним из основных видов загрязнения океана. Основные источники поступления - нефтяные скважины, танкеры и речной сток. К особенно тяжелым последствиям приводят аварии нефтеналивных судов. Так, в 1967 г. из супертанкера «Тори-Каньон», севшего на мель у берегов Англии, вылилось в море 117 тыс. т нефти, которая вызвала массовую гибель морских рыб и птиц.
По оценкам специалистов, суммарное количество нефти, поступающей в океан, составляет от 2 до 10 млн. т.
Нефть и нефтепродукты загрязняют огромные пространства, покрывая водоемы тонкой пленкой. 1 т нефти покрывает пленкой 12 км 2 поверхности океана. Нефтяная пленка затрудняет газообмен между водой и атмосферой, а в Мировом океане производится более половины всего земного кислорода.
Морские животные (планктон, нектон) могут усваивать растворенную нефть, которая оказывает вредное воздействие также на виды, их поедающие. Нефтяное загрязнение приводит к гибели 1/3 молодых морских организмов.
Нефть погубила бы океан, если бы не было нефтеокисляющих бактерий. Борьба с нефтяным загрязнением сложная и неотложная задача.
С промышленным стоком в океанскую среду попадают металлы - свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, сурьма, хром, медь, цинк и ряд других. Многие тяжелые металлы являются токсичными, аккумулируясь в морских организмах, могут вызвать гибель их или сделать опасными для употребления в пищу.
В последние годы в океан стало попадать огромное количество моющих синтетических веществ, которые губят рыбную молодь и водоросли.
Значительно возросло количество твердых отходов: тара, мусор. Так, в районе Гавайских островов, по подсчетам американских специалистов, плавает 35 млн. пустых пластмассовых бутылок. Загрязненность Средиземного моря в 1977 г. по сравнению с 1974 г. полимерными материалами, по оценке советских ученых, возросла в 4 раза.
Беспорядочное загрязнение Мирового океана может вызвать необратимые процессы и привести к гибели флоры и фауны. Защита Мирового океана от загрязнения - проблема международная.
Мировой океан как источник сырья в состоянии обеспечить длительный прогресс человечества при условии сохранения чистоты его вод.
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 россыпи имеют преобладающее значение. В них погребенные поверхностные 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, 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.
К спорадическим минералам прибрежно-морских россыпей принадлежат прежде всего золото, платина и алмазы. Все они обычно не образуют самостоятельных месторождений и встречаются главным образом в виде примесей. В большинстве случаев морские россыпи золота приурочены к устьевым районам «золотоносных» рек.
Россыпное золото в прибрежно-морских отложениях обнаружено на западных берегах США и Канады, в Панаме, Турции, Египте, странах Юго-Западной Африки (город Ном). Значительными концентрациями золота характеризуются подводные пески пролива Стефанса, к югу от полуострова Гранд. Установлено промышленное содержание золота в пробах, поднятых со дна северной части Берингова моря. Разведка прибрежных и подводных золотоносных песков активно ведется в разных районах океана.
Крупнейшие подводные залежи платины находятся в заливе Гудньюс (Аляска). Они приурочены к древним руслам рек Кускоквим и Салмон, затопленных морем. Это месторождение обеспечивает 90% потребностей США в этом металле.
Основные месторождения прибрежно-морских алмазоносных песков сосредоточены на юго-западном побережье Африки, где они приурочены к отложениям террас, пляжей и шельфа до глубин 120 м. Значительные морские террасовые россыпи алмазов расположены в Намибии, к северу от реки Оранжевой, в Анголе (в районе Луанды), на побережье Сьерра-Леоне. Перспективны африканские прибрежно-морские россыпи.
Янтарь, предмет украшения и ценное сырье для химической и фармацевтической промышленности, встречается на берегах Балтийского, Северного и Баренцева морей. В промышленных масштабах янтарь добывается в России.
Среди нерудного сырья в шельфовой зоне представляют интерес глауконит, фосфорит, пирит, доломит, барит, строительные материалы - гравий, песок, глина, ракушечник. Ресурсов нерудного сырья, исходя из уровня современных и предвидимых потребностей, хватит на тысячи лет.
Интенсивной добычей строительных материалов в море занимаются многие прибрежные страны: США, Великобритания (пролив Ла-Манш), Исландия, Украина. В этих странах добывается ракушечник, его используют в качестве основного компонента при производстве строительной извести, цемента, кормовой муки.
Рациональное использование морских строительных материалов предполагает создание промышленных комплексов по обогащению песков путем их очистки от ракуши и других примесей и утилизации ракуши в разных отраслях хозяйства. Добыча ракушечника ведется со дна Черного, Азовского, Баренцева и Белого морей.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что к настоящему времени сформировалась береговая горнодобывающая промышленность. Ее развитие в последние годы было связано, во-первых, с разработкой новых технологий, во-вторых, получаемый продукт отличается высокой чистотой, так как посторонние примеси уходят в процессе формирования россыпи, в- третьих, разработка прибрежно-морских россыпей не влечет за собой изъятия из землепользования продуктивных угодий.
Характерно, что страны- производители концентратов из минерального сырья, добываемого из прибрежно-морских россыпей (кроме США и Японии), не используют свою продукцию, а экспортируют ее в другие государства. Основное количество этих концентратов на мировой рынок поставляют Австралия, Индия и Шри-Ланка, в меньшей степени - Новая Зеландия, южноафриканские страны и Бразилия. В больших масштабах это сырье ввозят Великобритания, Франция, Нидерланды, Германия, США, и Япония.
В настоящее время разработки прибрежно-морских россыпей расширяются во всем мире и все новые страны начинают осваивать эти богатства океана.
В последние годы обозначились благоприятные перспективы добычи коренных залежей морских недр шахтно-рудничным способом. Известно более сотни подводных шахт и рудников, заложенных с берега материков, естественных и искусственных островов для добычи угля, железной руды, медно-никелевых руд, олова, ртути, известняка и других полезных ископаемых погребенного типа.
В прибрежной зоне шельфа расположены подводные месторождения железной руды. Ее добывают с помощью наклонных шахт, уходящих с берега в недра шельфа. Наиболее значительная разработка морских залежей железной руды ведется в Канаде, на восточном побережье Ньюфаундленда (месторождение Вабана). Кроме того, Канада добывает железную руду в Гудзонском заливе, Япония - на острове Кюсю, Финляндия - у входа в Финский залив. Железные руды из подводных рудников получают также во Франции, Финляндии, Швеции.
В небольших количествах из подводных шахт добываются медь и никель (Канада - в Гудзонском заливе). На полуострове Корнуолл (Англия) ведется добыча олова. В Турции, на побережье Эгейского Моря, разрабатываются ртутные руды. Швеция добывает железо, медь, цинк, свинец, золото и серебро в недрах Ботнического залива.
Крупные соляные осадочные бассейны в виде соляных куполов или пластовых залежей часто встречаются на шельфе, склоне, подножии материков и в глубоководных впадинах (Мексиканский и Персидский заливы, Красное море, северная часть Каспия, шельфы и склоны Африки, Ближнего Востока, Европы). Полезные ископаемые этих бассейнов представлены натриевыми, калийными и магнезитовыми солями, гипсом. Подсчет этих запасов затруднителен: объем только калийных солей оценивается в пределах от сотен миллионов тонн до 2 млрд. тонн. Основная потребность в этих ископаемых удовлетворяется за счет месторождений на суше и добычи из морской воды. В Мексиканском заливе у берегов Луизианы эксплуатируются два соляных купола.
Из подводных месторождений добывается более 2 млн. тонн серы. Эксплуатируется крупнейшее скопление серы Гранд-Айл, расположенное в 10 милях от берегов Луизианы. Для добычи серы здесь сооружен специальный остров (добыча производится фраш-методом). Соляно-купольные структуры с возможным промышленным содержанием серы обнаружены в Персидском заливе, Красном и Каспийском морях.
Следует упомянуть и о других минеральных ресурсах, залегающих главным образом в глубоководных районах Мирового океана. Горячие рассолы и илы с богатым содержанием металлов (железа, марганца, цинка, свинца, меди, серебра, золота) обнаружены в глубоководной части Красного моря. Концентрации этих металлов в горячих рассолах превышают их содержание в морской воде в 1 - 50000 раз.
Более 100 млн. квадратных километров океанического дна покрыто глубоководными красными глинами слоем мощностью до 200 м. Эти глины (гидроокислы алюмосиликатов и железа) представляют интерес для алюминиевой промышленности (содержание окиси алюминия- 15-20%, окиси железа- 13%), они также содержат марганец, медь, никель, ванадий, кобальт, свинец и редкие земли. Годовой прирост глин составляет около 500 млн. тонн. Широко распространены в основном в глубоководных районах Мирового океана глауконитовые пески (алюмосиликаты калия и железа). Эти пески считают потенциально возможным сырьем для производства калийных удобрений.
Особый интерес в мире проявляется к конкрециям. Огромные участки морского дна устланы железомарганцевыми, фосфоритовыми и баритовыми конкрециями. Они имеют чисто морское происхождение, образовались в результате осаждения растворимых в воде веществ вокруг песчинки или мелкого камешка, зуба акулы, кости рыбы или млекопитающего животного.
Фосфоритовые конкреции содержат важный и полезный минерал- фосфорит, широко применяемый в качестве удобрения в сельском хозяйстве, Кроме фосфоритовых конкреций фосфориты и фосфорсодержащие породы встречаются в фосфатных песках, в пластовых залежах дна океана, как в мелководных, так и глубоководных участках.
Мировые потенциальные запасы фосфатного сырья в море оцениваются в сотни миллиардов тонн. Потребность в фосфоритах непрерывно повышается и в основном удовлетворяется за счет месторождений суши, но многие страны не имеют месторождений на суше и проявляют большой интерес к морским (Япония, Австралия, Перу, Чили и др.). Промышленные запасы фосфоритов найдены близ калифорнийского и мексиканского побережья, вдоль береговых зон Южной Африки, Аргентины, восточного побережья США, в шельфовых частях периферии Тихого океана (вдоль Японской основной дуги), у берегов Новой Зеландии, в Балтийском море. Фосфориты добываются в районе Калифорнии с глубин 80-330 м, где концентрация составляет в среднем 75 кг/м куб.
Велики запасы фосфоритов в центральных частях океанов, в Тихом океане, в пределах вулканических поднятий в районе Маршалловых островов, системы поднятий Срединно-Тихоокеанских подводных гор, на подводных горах Индийского океана. В настоящее время морская добыча фосфоритовых конкреций может быть оправданной лишь в районах, где остро ощущается недостаток фосфатного сырья и куда затруднен его ввоз.
Другой вид ценных полезных ископаемых - баритовые конкреции. Они содержат 75-77% сульфата бария, используемого в химической, пищевой промышленности, в качестве утяжелителя растворов при нефтебурении. Эти конкреции обнаружены на шельфе Шри-Ланки, на банке Син-Гури в Японском море и в других районах океана. На Аляске в проливе Дункан, на глубине 30 м разрабатывается единственное в мире жильное месторождение барита.
Особый интерес в международных экономических отношениях представляет добыча полиметаллических, или, как их чаще называют, железомарганцевых конкреций (ЖМК). В их состав входит множество металлов: марганец, медь, кобальт, никель, железо, магний, алюминий, молибден, ванадий, всего- до 30 элементов, но преобладают железо и марганец.
В 1958 г. было доказано, что добыча ЖМК из глубин океана технически осуществима и может быть рентабельной. ЖМК встречаются в большом диапазоне глубин - от 100 до 7000 м, их находят в пределах шельфовых морей - Балтийском, Карском, Баренцевом и др. Однако наиболее ценные и перспективные месторождения расположены на дне Тихого океана, где выделяются две крупные зоны: северная, простирающаяся от Всточно-Марианской котловины через весь Тихий океан до склонов поднятия Альбатрос, и южная, тяготеющая к Южной котловине и ограниченная на востоке поднятиями островов Кука, Тубуан и Восточно-Тихоокеанским. Значительные запасы ЖМК имеются в Индийском океане, в Атлантическом океане (Северо-Американская котловина, плато Блейк). Высокая концентрация таких полезных минералов, как марганец, никель, кобальт, медь, установлена в железомарганцевых конкрециях близ гавайских островов, островов Лайн, Туамоту, Кука и других. Надо сказать, что в полиметаллических конкрециях имеется больше, чем на суше, кобальта в 5 тыс. раз, марганца - в 4 тыс. раз, никеля - в 1,5тыс. раз, алюминия - в 200раз, меди - в 150, молибдена - в 60, свинца- 50 и железа - в 4 раза. Поэтому добыча ЖМК из морских недр очень выгодна.
Сейчас ведется опытная разработка ЖМК: создаются новые глубоководные аппараты с видеосистемами, буровыми приспособлениями, с дистанционным управлением, которые расширяют возможности изучения полиметаллических конкреций. Многие специалисты предрекают добыче железомарганцевых конкреций блестящее будущее, утверждают, что массовая их добыча будет в 5-10 раз дешевле «сухопутной» и тем самым станет началом конца всей горнорудной промышленности на суше. Однако на пути к освоению конкреций стоят еще многие технические, эксплуатационные, экологические и политические проблемы.
