Полезные ископаемые добываемые на шельфе океанов
Добыча подводных месторождений
Во многих районах Мирового океана на поверхности и в недрах шельфа и континентального склона выявлены различные ценные полезные ископаемые.
На дне залегают фосфоритовые конкреции — специфические образования, представленные зернами размером от 0,1-0,3 до 2-3 мм, желваками — до 5-10 см, плитами и глыбами весом до десятков и сотен килограммов. Они содержат до 30% окиси фосфора с незначительными примесями молибдена, ванадия, цинка, стронция.
В размещении фосфоритных конкреций проявляются определенные закономерности. Их залежи встречаются на пространствах, ограниченных параллелями 40-42° с.ш. и 50° ю.ш., и приурочены они исключительно к океанским шельфам. В окраинных и внутренних морях они не обнаружены. Скопления конкреций наблюдаются в зонах апвеллинга.
Наиболее богаты фосфоритами южнокалифорнийский и мексиканский шельфы. Эти ископаемые широко распространены у берегов Северной и Южной Америки, от острова Ванкувер до берегов Чили, возле Хонсю, на плато Чатам у Новой Зеландии, на шельфе острова Тасмания, на банках возле Соломоновых островов, на западноафриканском шельфе, от Гибралтара до банки Агульяс, в районе Пиренейского полуострова, у берегов Бразилии и США, на плато Блейк, в шельфовой зоне Аравийского полуострова, Индостана, Северных Андаманских островов, острова Рождества, Мадагаскара, Сокотра и в других районах.
Общие запасы фосфоритных конкреций в Мировом океане достигают 3*1011 тонн. Их запасы на шельфе Калифорнии оцениваются в 2-4 млрд. тонн. При современных и даже более высоких темпах потребления фосфатного сырья океан может обеспечить мировую потребность в нем на ближайшие 1000 лет. Однако промышленная добыча фосфоритов из подводных залежей пока не ведется, так как их качество ниже, чем на суше; технология морских разработок еще не отработана. Исследования показали, что только калифорнийские фосфоритовые конкреции образуют настолько богатые залежи, что их добыча может давать до 50% прибылей на вложенный капитал. Здесь проводится разведка фосфоритовых залежей. Определенный интерес к подводным фосфоритовым месторождениям проявляют Япония, Австралия, Перу и другие страны. 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 представляют собой образования округлой формы размером от 1 до 20 см и содержат примерно от 75 до 84% сернокислого бария. В качестве примесей в них присутствуют сульфаты стронция и свинца. 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. Его запасы оцениваются здесь в 2,5 млн. тонн, а суточная добыча составляет около 1000 тонн. Баритовое сырье используется в химической и пищевой промышленности, а также как утяжелитель глиняных растворов при бурении на нефть.
В морских осадках на глубинах 2000-6000 метров распространен минерал глауконит, содержащий от 4 до 9,5% окиси калия. Этот минерал считают потенциально возможным сырьем для производства калийных удобрений.
Некоторые виды полезных ископаемых залегают в недрах шельфа. К ним относится сера. Обычно она встречается в соляных куполах, погребенных под слоем осадочных пород мощностью в несколько десятков метров. Потенциальные ресурсы серы в подводных месторождениях оцениваются от десятков до сотен миллионов тонн. В настоящее время серу добывают США в Мексиканском заливе на глубинах порядка 15 метров. Здесь пробурены скважины, через которые к местам залегания серы подается горячий пар или вода. Сера плавится, становится жидкой и под воздействием сжатого воздуха через эти же скважины поступает к трубопроводам и по ним к баржам, где и застывает в охладительных цистернах. Это месторождение дает 20% серы, производимой в США, и 4% ее мирового выпуска. Соляно-купольные структуры с возможным промышленным содержанием серы обнаружены в Персидском заливе, Красном и Каспийском морях.
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 Ньюфаунленда (месторождение Ваба-на). Достоверные запасы железной руды здесь оцениваются в 2 млрд. тонн, а ее ежегодная добыча равна примерно 3 млн. тонн. Кроме того, Канада добывает железную руду в Гудзоновом заливе, Япония — на острове Кюсю, Финляндия — у входа в Финский залив. Вместе взятые, эти страны добывают из подводных месторождений 1% от общемировой добычи железной руды. Перспективны шельфы Африки, полуострова Индостан в Азии, Австралии, Южной Америки.
В небольших количествах из подводных шахт добываются медь и никель (Канада — в Гудзоновом заливе, близ Черчилля, и Великобритания — у полуострова Корнуолл). В Турции, на побережье Эгейского моря, разрабатываются ртутные руды. Швеция начала проектные работы по добыче железа, меди, цинка, свинца, золота и серебра из недр Ботнического залива. Разработки предполагается вести шахтным способом на глубине 140-150 м от поверхности дна.
В настоящее время в Мировом океане осваиваются коренные месторождения уже в значительных масштабах. Известно более 100 подводных шахт и рудников, заложенных с берега материков, естественных или искусственных островов для добычи полезных ископаемых погребенного типа. Некоторые из этих рудников и шахт глубиной 100-120 метров удалены от берега на 8 км и простираются до глубин от 30 до 240 метров ниже уровня моря. В перспективе намечается освоение новых подводных месторождений с выходом на большие глубины.
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 добыча нефти 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 источники сырья будут находиться в море.
Основные минеральные ресурсы мирового океана
Самый ценный ресурс океана — это его вода, которая содержит в своем составе 75 хим. соединений. Для промышленности из воды добывают Cl, Na, Mg и Br. При добыче таких элементов, в качестве продуктов распада, добывают Са и К.
Что касается, минер. ресурсов, то это, в первую очередь, полезные ископаемые (п. и.). Их разделяют на ресурсы из зоны шельфа (нефть и газ) и ресурсы с морского дна (отложения руды — каменный уголь, железная руда; растворимые и жидкие п. и. — S, нефть, газ, поташ; минер. отложения с верхушки морского дна — конкреции фосфоритов и Mn, тяжелые металлы, насыпи алмазов).
В 90-е годы 20 века добыча нефти и океана составила примерно 30% от всемирных ресурсов. Также очень распространено добывание песка, гравия и ракушечника со дна океанов.
Из ресурсов зоны шельфа главенствующее место по праву достается газу и нефти. Основные районы добывания газа и нефти – это Персидский, Гвинейский, и Мексиканский заливы, Северное море и берег Венесуэлы. Также нефтедобывающие районы расположены у нас в Беринговом и Охотском морях.
Твердые п. и. из зоны шельфа можно разделить на следующие группы:
- местозарождения Fe, Ni, Cu, и пр. (добывают их на о. Кюсю, на Гудзоне, в США и Англии);
- морские и прибрежные россыпи (расположены на берегах Балтийского моря и в США);
- залежи фосфора в глубинных частях шельфа на материке (Тихий океан; добыча на данный момент не производится).
Еще одно из главных богатств океана – железо-марганцевые конкреции. Известно, что они расположены в верхних слоях морских осадков на глубине 1-3 километров, а начиная с 4 километров они часто образовывают сплошной слой.
Помимо Fe и Mn, они содержат более 20 химических элементов. Самое большое количество конкреций сосредоточено в Тихом океане. В развитых странах уже разрабатываются технологии по добыче этих ресурсов с морского дна.
Кроме железо-марганцевых конкреций там также можно обнаружить и железо-марганцевые корки, которые покрывают породу на океанических хребтах на глубине 1-3 километра.
Минеральные ресурсы Тихого океана
Тихий океан – самое крупное океаническое пространство в мире. В его водах находятся залежи газа и нефти, а на дне — образцы тяжёлых минералов и других полезных пород и всевозможных минералов. Основные расположения нефти рассредоточены на периферии. В Тасмановом бассейне открыты следующие месторождения газа, газовых гидратов и нефти — Барракуда, Марлин и др.; около Новой Зеландии находится местозарождение газа — Капуни.
Из твёрдых п. и. обнаружены — местозарождения магниевых песков (Сев. Америка, Япония), обнаружены кристаллы, олово, циркон, ильменит (Малайзия, Австралия, Индонезия), Pt и Au (на Аляске). В океане найдены большие накопления глубоководных железо-марганцевых пород, содержащих в себе большое количество Ni и Cu (в разломе Кларион-Клиппертона). На большом количестве подводных гор и склонов островов были найдены железо-марганцевые породы, богатые Co и Pt. На шельфах Калифорнии и о. Новой Зеландии обнаружены месторождения фосфора. Еще в Тихом океане обнаружено много красной глины.
Минеральные ресурсы Атлантического океана
Второй по размерам водный бассейн – это Атлантический океан, он в два раза мельче Тихого.
Из всех минеральных ресурсов этого океана самое важное значение также имеют газ и нефть. В Мексиканском заливе добывают нефть. Уголь добывается в Великобритании и Канаде. В Ньюфаундленде находится крупное железо-рудное местозарождение Уобана. Тяжёлые минералы добывают у берегов Флориды. Шельф на юго-западе Африки — зона добычи алмазов. У полуострова Новая Шотландия обнаружены золото. Фосфор найден в шельфовых зонах США, Марокко, Либерии и др.
К нефтяным и газовым шельфовым зонам у берегов Сев. Америки относятся шельфы Лабрадорского моря, заливы Новой Шотландии, Джорджес-Банк и др.
Самые крупные нефти-газовые бассейны Атлантического океана:
- Бассейн Мексиканского залива.
Впервые местозарождения этого бассейна были найдены в 1896 г. в Америке, в шельфовой зоне – в 1938 г.
Крупнейшие местозарождения в американской части бассейна — Агуа-Далс-Страттон, Ист-Тексас, Картидж, Кайю-Айленд, Олд-Ошен, а в мексиканской части – Ирис-Хиральдас, Бермудес, Кантарель.
- Маракайбский бассейн.
Самые первые нефтяные местозарождения были найдены в 1917 г. Всего открыто 79 зарождений нефти и 4 – газа. Маракайбский бассейн образован преимущественно залежами мезозоя и кайнозоя. Главная особенность этого бассейна – преобладающая нефтеносность.
Минеральные ресурсы Индийского океана
Индийский океан является третьим по размерам мировым океаном. Почти по всей шельфовой зоне этого водного пространства были найдены залежи нефти и газа.
Самые большие запасы этих ресурсов расположены во шельфовой зоне юго-востока Азии и в нефти-газовом бассейне Персидского залива.
На западе и северо-западне шельфовой зоны в Австралии известно около 10 местозарождений нефти, у побережья Бангладеша обнаружено 7 местозарождений газа. Залежи газа также выявлены в Андаманском море, нефте-газовые районы найдены в Красном море, Аденском заливе и около побережьев Африки.
Самые важные россыпи местозарождений Индийского океана расположены у побережий на юго-востоке Азии и у берегов Австралии. На дне некоторых котловин — Западно-Австралийской, Центральной, Южно-Аравийской – были найдены крупные поля железо-марганцевых конкреций. В Красном море обнаружены залежи соли, рудоносные осадки рифовых впадин, богатых Fe, Cu, Zn и другими полезными минералами.
Минеральные ресурсы Северно-Ледовитого океана
Серверный Ледовитый океан – самый маленький океан на Земле. В материковой части океана расположены крупные нефти-газовые бассейны, продолжающиеся в шельфовой зоне:
- Западно-Сибирский, периферия его расположена в юго-западе шельфа в Карском море.
- Печорский бассейн (в Баренцевом море).
- Бассейн Северного склона Аляски (в Америке),
- Свердруп (в Канаде).
Нефти-газовые площадки обнаружены и на шельфовой зоне Норвежского моря и в небольшой части Баренцева моря, а также на северо-востоке Гренландии.
Недра океана со своими термобарическим условиям – благоприятный фактор для возникновения газогидратов. На побережьях морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского обнаружены россыпи кристаллов. Рифовые ущелья Срединно-Арктического хребта, имеют хорошие перспективы для металлоносного ила и полиметаллических гидротермальных месторождений больших сульфидов.
Использование минеральных ресурсов мирового океана
В настоящий период некоторые ресурсы суши исчезают, поэтому людям необходим другой мощных альтернативный источник, который будет восполнять недостаток ресурсов. Таким источником и является Мировой океан. Его богатства еще не до конца изучены, поэтому все развитые страны понимают, насколько важно их изучение и освоение. Для того, чтобы это осуществить, нужна хорошая научно-техническая исследовательская база. Эти процессы требуют огромных вкладов и международного взаимодействия.
На данный момент, к сожалению, все океанические исследования уходят преимущественно в геополитику и проблему использование ресурсов: минеральных, геологических и биологических. Прежде всего это добыча газа и нефти. На сегодняшних день можно говорить о том, что уже началась нефти-газовая лихорадка во всем мире. А началось все с освоения шельфа. Шельф – крайняя часть материка, которая простирается от берега до двух сотен метров на глубину. Далее находится то, что называется материковый склон — до четырех-пяти тысяч метров; все, что расположено дальше — океанское дно.
Количество шельфовой нефти во льдах Арктики так велико, что те, кто будут обладать ими получит около трети от всех мировых запасов. Из-за этого вопрос об присвоении Арктики является причиной многих споров в политике. Добыча ресурсов из-подо льда требует сложной оснащенной подготовленной базы, вопрос ее упрощения – один из важных вопросов дальнейшего развития человечества.
Второй спорной локацией является северный Каспий, где расположена серия местозарождений углеводорода — имени Корчагина, Филановского и Ракушечное. В 2010 году началась газо-нефтяная добыча. Возможно, в Черном море также будут найдены крупные припасы углеводородов.
Лидирующие страны всего мира ещё в семидесятые годы 20 века осознали, что океан и его дары требуют особого к себе отношения, потому что иррациональное и неэффективное потребление и преобразование его ресурсов могут стать причиной серьезных глобальных проблем в мире. Чтобы этого не произошло, были разработаны правила, которые регламентируют:
- добычу п. и., в том числе нефти и газа;
- рыболовство в мировом океане;
- использование энергетических и других минеральных ресурсов.
Также было создано большое количество международных конференций и конвенций, подписано большое количество договоров, регулирующих и контролирующих процесс загрязнения океанических вод. Также активно ведется работа для обеспечения безопасности нефти-газовой добычи и обеспечению безопасности атомных электростанций.
При постоянной растрате океанических благ, происходит постоянное загрязнение океанов, особенно из-за выброса в его воды, а также моря и реки промышл., с/х, быт. и прочих вредных и опасных отходов.
Отдельную угрозу представляют собой нефтяные выбросы и отходы, а также захоронения токсичных отходов и радиоактивных веществ в глубинах океанических пространств. На данный момент, остро стоит вопрос о проблемах загрязнения мирового океана и распределении его ресурсов – эти проблемы требуют от глав стран четких действий и согласованных международных решений и мер, направленных на контроль использования морских ресурсов и предотвращение дальнейшего загрязнения океанских вод.