Какие полезные ископаемые добывают в тихом океане. Полезные ископаемые океанов. Полезные ископаемые на дне океанов

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.

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.

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.

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.

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.

Учитывая быструю истощаемость месторождений многих полезных ископаемых на суше, настала пора осваивать минеральные богатства, таящиеся на дне глубоких морей и океанов, площадь которых занимает более половины нашей планеты. В ближайшие десятилетия будут разрабатываться две группы месторождений: сначала скопления железомарганцевых руд, а потом - медно-цинновые залежи, располагающиеся главным образом на срединно-океанических хребтах (проходящих преимущественно в центральных частях океанов).

Помимо других удивительных открытий англо-голландская морская экспедиция на корабле «Челленджер» во время рейса 1873-1876 гг. обнаружила на дне океанов огромное количество минеральных образований округлой формы (конкреции), которые состояли из оксидов марганца и железа. С тех пор во время почти каждого исследовательского рейса учёные разных стран поднимали со дна эти загадочные образования. Прежде всего было установлено, что конкреции растут очень медленно - от 0,001 до 1,00 мм за 1 тыс. лет - и только вдали от берегов на больших (5-6 тыс. м) глубинах. Они поразительно равномерно располагаются на дне одним слоем, не соприкасаясь друг с другом.

Вплоть до 60-х гг. XX в. железомарганцевые конкреции были только объектом интереса учёных. Но с течением времени были накоплены сведения о гигантских запасах в них таких важных металлов, как марганец, кобальт, медь и никель. И проблемой освоения этих минеральных богатств заинтересовались специалисты горнорудной промышленности, прежде всего в высокоразвитых странах - США, Германии, Франции, Японии, Англии.

Началась гонка технологий, позволяющих извлечь эти образования с морского дна, и борьба за раздел Мирового океана, в которую в 50-х гг. включился и СССР. Под эгидой ООН с 1958 по 1982 г. были проведены три конференции, посвященные морскому праву, в частности добыче полезных ископаемых на дне океанов. Для ведения геологоразведочных работ ООН в 1987 г. выделила СССР в приэкваториальной части Северо-Восточной котловины Тихого океана (зона Кларион - Нлиппертон) участок морского дна площадью 75 тыс. км2. Теперь он перешёл к России.

Сейчас Россия - полноправный участник раздела минеральных богатств Мирового океана. Успехи наших морских геологов настолько впечатляющи, что их разработки используются во всём мире и положены в основу рекомендаций в комитетах и комиссиях при ООН.

Реальное освоение донных минеральных богатств морей и океанов - это такая же масштабная, сложная и трудная техническая задача, как освоение Антарктиды и космоса. И человечество вплотную подошло к решению этой задачи. В XXI в. в общем количестве извлекаемых минеральных ресурсов доля подводных полезных ископаемых будет неуклонно возрастать.

По прогнозам геологов в ближайшие 50 лет потребности в железе, меди, цинке, алюминии увеличится минимум в полтора раза, а в нефти и других минеральных материалах – в два-три раза, но, по прогнозам геологов, олово, медь, цинк, никель на суше исчезнут через 25-30 лет, серебро и золото через 15-20 лет. Даже огромные запасы каменного угля подойдут к концу спустя столетие. И тогда только глубоководные разработки смогут обеспечить будущим поколениям единственный источник природного сырья, и человечеству придется осваивать гигантские запасы океанских недр, а пока делаются только первые шаги в этом направлении

Корки на океанском дне

Весной нынешнего года новостные агентства сообщили, что Россия получила эксклюзивное право разведки полезных ископаемых в Тихом океане. Международный орган по морскому дну предоставил России на 15 лет эксклюзивное право разведки в рудных полезных ископаемых на площади 3 тыс. кв. км. Согласно этому документу, Россия сможет исследовать кобальтоносные железномарганцевые корки (слой полезных ископаемых на дне) в районе Магеллановых гор Тихого океана.Специалисты предупреждают, что надо понимать исключительную сложность работы на глубинах 5–6 км, ее можно сравнить с освоением космоса. Это самый передний край технического прогресса. Создание комплекса, который будет ползать по дну, добывать руду, подавать ее на поверхность и там ее обогащать – такое пока происходит только в фантастических романах.

Еще одна заманчивая перспектива: добыча метана , который скапливается под дном океана в громадных количествах, в 2 раза превышающих общее количество угля, нефти и газа в мире. Метан мог бы решить энергетические проблемы будущего, но пока не придумали безопасный способ его добычи, морские глубины так просто свои богатства не отдадут. На глубине газ находится в виде замороженного гидрата метана, который «цементирует» морское дно. Если же ледяное твердое вещество превратится в газ, его объем увеличится более чем в 100 раз. Это делает его извлечение очень опасным для прибрежных регионов. Несмотря на то, что на океанском дне можно найти все элементы таблицы Менделеева, реализована пока только добыча со дна океанов и морей нефти и газа. Россия тоже активно участвует в разработке ресурсов, в том числе, в Тихоокеанском регионе.

Богатства Сахалина

На шельфе и в других районах Охотского моря сосредоточены огромные запасы рыбы и морепродуктов. Коренных жителей региона всегда кормило море. У берегов острова сосредоточены самые большие запасы крабов и беспозвоночных, в том числе, морских ежей. На побережье строят свои гнезда и отдыхают при сезонных перелетах птицы. Здесь находятся лежбища морских котиков, сивучей.

Кроме живых морских богатств, в регионе открыты уникальные месторождения нефти и газа.

Сахалинская область стала центром нефте- и газодобычи на Дальнем Востоке. Здесь открыто более 80 месторождений, в том числе,16 на шельфе острова Сахалин в Охотском море. 8 шельфовых месторождений по объемам запасов специалисты отнесли к категории крупных, а 2 из них, Лунское месторождение проекта «Сахалин-2» и Южно-Киринское проекта «Сахалин-3» – к категории уникальных.

Проект «Сахалин-3» по разработке крупнейшего Южно-Киринского газоконденсатного месторождения активно развивается. Большинство разведанных запасов нефти и газа находятся на северо-восточном шельфе Сахалина.

В соответствии с принятыми документами, должен быть заранее рассчитан и скомпенсирован возможный ущерб, нанесенный экологии края и ее биологическим ресурсам, в том числе, рыбным.

Какие работы выполняются при освоении месторождений нефти и газа:

– Геологические изыскания, сейсморазведка, бурение для оценки запасов;

– Монтаж платформ, прокладка трубопроводов, бурение скважин, подготовка инфраструктуры на берегу;

– Эксплуатация месторождения – добыча полезных ископаемых, обслуживание скважин, транспортировка нефти и газа.

Какие риски для окружающей природы они несут:

– При выполнении сейсморазведки выполняется несколько миллионов пневмовзрывов, ударные волны от них вызывают гибель мальков рыб, а у взрослых особей поражают зрение, слух, нарушают способность к ориентации.

– При бурении образуются буровой раствор и шлам, которые сбрасываются обратно в море. К сожалению, в них содержатся тяжелые металлы и другие токсичные вещества. Из-за этого ухудшаются характеристики воды, гибнет фито- и зоопланктон.

– Вероятность аварий, главная из которых разлив нефти, имеющий долговременные отрицательные последствия (гибель морских гидробионтов и птиц, загрязнение воды).

Как защитить природу:

В российском законодательстве существуют строгие требования по охране природы при освоении нефтегазовых месторождений и компенсации возможного ущерба для морской экологии. Главное, добиться строгого соблюдения этих требований. Необходим экологический мониторинг и открытый доступ к собранной информации для самых широких слоев общественности.

Например, законом прямо запрещено сбрасывать буровые отходы в море, но, к сожалению, эти нормы часто нарушаются. Важный момент, который нужно учесть при работах на Сахалине – это высокая сейсмическая опасность в регионе. При прокладке трубопроводов должна быть обеспечена прочность, необходимая для их функционирования даже в условиях землетрясения силой 9 баллов. Очень важно минимизировать возможность столкновения танкеров, перевозящих нефть с рыболовными судами.

Несмотря на все экономические плюсы от увеличения добычи нефти и газа на Сахалине и в других регионах, нельзя жертвовать рыбной отраслью. Срок эксплуатации месторождений исчисляется десятками лет, нефть и газ – ресурс не возобновляемый, в отличие от морских биологических ресурсов: рыбы и других обитателей океана, которых мы должны сохранить для наших потомков.

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.

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.

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.