Полезные ископаемые в недрах мирового океана
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.
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.
До недавнего времени практически все минеральные вещества — нефть, газ, уголь, черные, цветные и редкие металлы, сырье для химической и строительной промышленности — извлекались исключительно из недр континентов. В связи с уменьшением их запасов на материках все более актуальной становится проблема освоения минеральных ресурсов дна морей и океанов.
Океан является грандиозным хранилищем минеральных богатств. Практический интерес представляют полезные ископаемые, таящиеся в недрах под дном океанов, поверхностные образования континентального шельфа, континентального склона и глубоководного океанического дна. Большую роль могут играть и сами воды Мирового океана. Они содержат в растворенном состоянии огромное количество химических элементов.
По подсчетам ученых, в шельфовой зоне под дном Мирового океана сосредоточено не менее трети мировых запасов нефти. Запасы нефти и природного газа предполагаются также в Черном и Азовском морях. Богатой кладовой нефти и газа является дно Северного Ледовитого океана. Здесь недавно на побережье северной части Аляски обнаружено крупнейшее нефтяное месторождение. Нефтяные месторождения давно известны в Мексиканском и Персидском заливах; найдена нефть в прибрежных районах Африки, Индонезии, Малайзии и др. Большие запасы нефти выявлены в восточной части Бассова пролива (Австралия) и в Бискайском заливе. К настоящему времени на акваториях морей и океанов выявлено более 900 месторождений нефти и газа. Почти 350 из них уже разрабатываются.
Первые шаги в добыче нефти со дна моря сделаны в 20-е годы прошлого века в Бакинской бухте. Здесь, в 20—30 м от берега строили деревянные колодцы, откачивали из них воду и добывали нефть. В 1888 г. в Японии осуществили проходку скважины для добычи морской нефти с деревянного свайного основания. В 1896 г. у берегов Калифорнии пробурили первую морскую скважину методом наклонного бурения с суши. В СССР в 1947 г. в районе Баку началось освоение знаменитого месторождения Нефтяные Камни, удаленного на 80 км от берега. В настоящее время основную часть нефти, добываемой из морских месторождений, получают в Венесуэле, Персидском и Мексиканском заливах. Нефть добывается у берегов Калифорнии, в заливе Кука (Аляска), дельте Нигера и других районах.
В 1975 г. на континентальный шельф приходилась 1/5 всей добываемой в мире нефти — 435,7 млн. т. По предварительным оценкам ученых, в начале 80-х годов мировая добыча морской нефти должна составить более 35% всей ее добычи, а к 2000 г.— не менее 45%.
У побережья Шотландии более 350 лет эксплуатировалась угольная шахта, углубленная в твердые породы морского дна из искусственно насыпанного острова. Шахтным способом разрабатываются недра под водами морей в ряде других стран. В них добывается уголь, железная руда, руды никеля, меди, олова. Глубина шахт колеблется от 30 до 2400 м под дном моря при максимальной глубине воды до 120 м и при удалении от берега до 8 км. В Японии добыча морского угля составляет около 26% от общей добычи угля в стране, в Англии — «Около 10%.
В недрах Мексиканского залива в 11 км от берега Луизианы разведано крупное месторождение серы. Здесь разрабатывается и морское месторождение соли. Добыча серы и соли ведется методом закачки горячей воды под давлением в сероносный или соленосный пласт и вывода расплавленной серы и соли на поверхность по трубам. Большой интерес представляют прибрежные песчаные осадки. В них содержатся переотложенные россыпи тяжелых минералов — железа, титана, хрома, циркония, олова, ниобия, тантала, тория, ильменита, монацита, рутила, глауконита, а также золота, серебра, платины, алмазов, фосфоритов. Такие россыпи, например, содержатся в прибрежных песках, протягивающихся на 1500 км вдоль побережья Австралии. Ильменито-монацитовые и ильменито-цирконовые россыпи обнаружены в прибрежных районах Индии, Бразилии, США, Новой Зеландии, о. Цейлона. В 1961 г. на дне океана вдоль юго-западного побережья Африки открыты богатые месторождения алмазов. В прибрежных водах Калифорнии, Орегона, Канады, Панамы, Чили, Турции, Египта обнаружено золото.
В странах Европы россыпные месторождения тяжелых минералов расположены в прибрежных зонах морей, омывающих берега Норвегии, Дании, Германской Демократической Республики, Польши, Англии, Испании, Португалии и Италии, а также на побережьях Балканских стран. В этих месторождениях содержатся: ильменит, магнетит, рутил, цирконий, монацит, гранат, хромит и другие минералы. В 1 м3 прибрежно-морского песка может содержаться до десятков и сотен килограммов ильменита и рутила.
Развитие современных технических средств создало возможность экономически выгодно разрабатывать месторождения ряда полезных ископаемых в прибрежных частях моря на глубине до 100—200 м и более. Так, прибрежные месторождения Австралии дают основную массу добычи рутила и циркония, а также значительную долю добычи ильменита и монацита. А первоначально эти месторождения разрабатывались как золото- и платиноносные. Около 70 лет добываются золото и платина на прибрежных пляжах Аляски. Разрабатываются африканские месторождения алмазов. В них на 1 т породы приходится до 14 каратов алмазов против 1 карата на 1 т породы на суше. Оловоносные россыпи эксплуатируются в Индонезии, Таиланде, Малайзии. Япония в прибрежных районах добывает железистые и титано-железистые пески.
Среди полезных ископаемых континентального склона наибольшее значение имеют фосфориты н глауконитовые пески, распространенные на глубинах 200—600 м. Они распространены вдоль берегов Африки, Америки, у восточного побережья Австралии, у Новой Зеландии и Японии, Португалии, Франции, Румынии, Шотландии.
Кроме фосфора, полезным компонентом в фосфоритах является примесь циркония, урана и ряда редких элементов. Глауконитовые пески представляют интерес как калийсодержащие минеральные удобрения.
На дне глубоководного океана реально получение в больших количествах марганца, железа, меди, свинца, цинка, хрома, никеля, кобальта, платины. Обширные пространства океанического дна усеяны железо-марганцевыми конкрециями. Химический анализ показал, что они содержат марганец, железо, никель, кобальт, медь, молибден.
Конкреции представляют собой минеральные тела, образовавшиеся благодаря стягиванию вокруг твердых центров (раковин и костей вымерших животных) растворенных в воде различных элементов. Они обнаружены на глубинах от 20 м и до 8 тыс. м, но чаще всего распространены на глубинах 3500—5500 м. Форма конкреций обычно округлая или чечевицеподобная, размеры от 1 до 20 см в диаметре.
Широкое распространение железо-марганцевых конкреций установлено на огромных площадях Тихого, Атлантического и Индийского океанов. Подсчеты показали, что, например, в восточной части Тихого океана на квадратном километре дна имеется около 11,5 тыс. т конкреций, в западной части — 9,6 тыс., а в центральной — до 20 тыс.
В качестве потенциального минерального сырья рассматриваются глубоководные океанические красные глины. Они покрывают дно океанов слоем мощностью в среднем 100 м на площади около 10 млн. км2. Анализы показали, что в глинах содержится 25% окиси алюминия, 13% окиси железа, 0,2% меди, 0,08% никеля, 0,04% ванадия, 0,02% кобальта. По предварительным подсчетам, в этих глинах содержится 9-1013 т алюминия, около 9-1011 т меди.
Кроме железо-марганцевых конкреций и океанических красных глин, на дне океанов широко распространены также диатомовые и известковые илы. Они могут служить источником добычи кремния и кальция.
Большим содержанием железа, марганца, цинка, свинца, меди, золота, серебра характеризуются высокотемпературные рассолы, изливающиеся на морское дно вдоль осевой линии срединно-океанических хребтов.
Уникальной кладовой минерального сырья являются сами воды Мирового океана. В них содержатся почти все известные в природе элементы.
В океанах сосредоточено около 5-1016 т минеральных веществ. Если извлечь все соли, находящиеся в водах океанов, и равномерно распределить их на континентах, то толщина такого слоя составит более 150—200 м. А если эти соли рассыпать по поверхности всего земного шара, то, по подсчетам академика Л. А. Зенкевича, они покрыли бы земной шар слоем в 45 м. В одном кубическом километре морской воды содержится: 28 ■ 106 т поваренной соли, 1,3• 10б т магния, 3,1-104 т бора, 300 т брома, 79 т меди, 11 т урана и целый ряд некоторых соединений элементов.
Развитие техники существенно приблизит возможности освоения минеральных ресурсов Мирового океана. В результате запасы морских месторождений станут более доступными, чем месторождения суши.