Районы добычи полезных ископаемых в мировом океане
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.
| РЕСУРСЫ МИРОВОГО ОКЕАНА. Ресурсы Мирового океана — природные элементы, вещества и виды энергии, которые добываются или могут быть добыты непосредственно из вод, прибрежной суши, дна или недр океанов.
Биологические ресурсы — рыба, моллюски, ракообразные, китообразные, водоросли. Около 90% добываемых промысловых объектов — рыба. На шельфовую зону приходится более 90% общемирового улова рыбы и нерыбных объектов. Наибольшая часть мирового улова добывается в водах умеренных и высоких широт Северного полушария. Из океанов самый большой улов дает Тихий океан. Из морей Мирового океана самыми продуктивными являются Норвежское, Берингово, Охотское, Японское.
Главное богатство глубоководного ложа океана — железомарганцевые конкреции.
При интенсивном использовании ресурсов Мирового океана происходит его загрязнение в результате сброса в реки и моря промышленных, сельскохозяйственных, бытовых и других отходов, судоходства, добычи полезных ископаемых. Особую угрозу представляет нефтяное загрязнение и захоронение в глубоководных частях океана токсичных веществ и радиоактивных отходов. Проблемы Мирового океана требуют согласованных международных мер по координации использования его ресурсов и предотвращению дальнейшего загрязнения.
| ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОКЕАНИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В ДОКЛАДАХ ООН ГЛОБАЛЬНЫЙ ОБЗОР АФРИКА АЗИАТСКО-ТИХООКЕАНСКИЙ РЕГИОН ЕВРОПА ЛАТИНСКАЯ АМЕРИКА И КАРИБСКИЙ БАССЕЙН СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА ЗАПАДНАЯ АЗИА ПОЛЯРНЫЕ РЕГИОНЫ |
Запасов ключевых полезных ископаемых, обеспечивающих нужды человечества, с каждым годом становится всё меньше. Между тем, океан содержит большую часть минералов, которые есть на суше, а также уникальные минеральные образования, не встречающиеся на континентах, например железомарганцевые конкреции или полиметаллические сульфиды.
Минеральные ресурсы Мирового океана включают в себя пять категорий: углеводороды, газовые гидраты, «традиционные» твёрдые полезные ископаемые, специфические глубоководные твёрдые полезные ископаемые и более семидесяти химических элементов, содержащихся в морской воде.
Доля добычи углеводородов шельфовых и глубоководных месторождений в мировом объёме составляет, по различным оценкам, от 30 до 35%. К 2050 году этот показатель может увеличиться до 4045%, в том числе за счёт освоения потенциала Арктического шельфа и глубоководных, свыше 1500 метров, месторождений.
В ближайшем будущем ископаемые энергоносители по-прежнему будут основным компонентом энергобаланса. К 2050 году ископаемое топливо по-прежнему будет составлять около 75% глобального энергоснабжения.
Разработка новых технологий может сделать экономически эффективными морские месторождения, которые ранее были нерентабельными, что форсирует разработку морской техники для разведки и добычи, стимулирует технологическое развитие всей промышленности, связанной с освоением шельфа, в особенности технологий, обеспечивающих безопасность исследований и разработки новых источников углеводородного сырья.
Газовые гидраты (клатраты) существуют при низких температурах и высоком давлении и при нарушении этих условий легко распадаются на воду и газ. В гидратах очень высоко содержание метана: из одного кубометра газогидратов в стандартных условиях можно получить 164 кубометра этого газа.
Разработка месторождений газогидратов является более дорогостоящей по сравнению с разработкой традиционных месторождений природного газа из-за низкой отдачи от масштаба, необходимости сжатия природного газа, более высокой стоимости освоения скважин и применения технологий, препятствующих добыче песка. Несмотря на то, что с накоплением опыта и развитием технологий стоимость разработки залежей газогидратов должна снизиться, не все эксперты согласны с тем, что данный̆ ресурс сможет стать конкурентоспособным.
Экологические опасения при разработке месторождений газогидратов связаны с применением ингибиторов, а именно с риском загрязнения окружающей среды в результате аварийных выбросов ингибитора или разливов при производстве, транспортировке и применении ингибитора.
История разработки морских месторождений «традиционных» твёрдых полезных ископаемых, таких как уголь, железные руды, олово, алмазы, никель, ртуть, сера и др., насчитывает несколько десятилетий. Большой опыт накоплен у таких стран, как Великобритания, Япония, Канада, Австралия, Новая Зеландия, Турция.
Доля добычи «традиционных» твёрдых полезных ископаемых на морских месторождениях в мировом объёме сегодня составляет 1015%, а к 2050 году может увеличиться до 2025%.
Морские традиционные твёрдые полезные ископаемые важный объект исследований «Геологии будущего». Коммерческий интерес представляют пески и гравий, фосфориты, а также прибрежные россыпные месторождения алмазов, касситерита олова, ильменита и рутила, титана, золота, других металлов. Подводная добыча осуществляется открытым (драги и земснаряды) и подземным (горные выработки под дном и буровые скважины) способами.
Рост спроса на металлы со стороны различных производственных отраслей обеспечивает значительный толчок рынку морской горной добычи. Расширение использования драгоценных металлов и наночастиц металлов, особенно никеля, золота и платины, в нескольких промышленных сегментах, включая печатные краски, катализаторы и медицинские диагностические агенты, создает высокую потребность в извлечении таких металлов. Кроме того, увеличиваются потребности агропромышленного сектора мировой экономики в искусственных удобрениях на основе фосфора, что положительно влияет на увеличение добычи фосфоритов. Ресурсы континентального шельфа, представляющие коммерческий интерес, также включают фосфориты и железистые песчаники, богатые титаномагнетитом и известково-солончаковыми полевыми шпатами для производства стали.
Воздействие на окружающую среду включает физическое изменение бентической среды и подводного культурного наследия. В первую очередь удаляется осадочный слой, что приводит к исчезновению бентических колоний (планктон). По данным многочисленных исследований, в результате добычных работ с использованием землечерпальных систем уничтожается 3070% биомассы (в некоторых случаях до 95%). Кроме того, вмешательство в осадочный слой приводит к уменьшению доступа солнечного света, необходимого для фотосинтеза фитопланктона. Приливы и течения разносят используемые химикаты, что приводит к загрязнению океана не только в зоне добычи ископаемых. Степень воздействия на окружающую среду зависит от метода добычи и её интенсивности, а также от состава осадочного слоя и гидродинамики местных вод.
На дне глубоководных районов Мирового океана сосредоточены огромные минеральные ресурсы. Потенциал их освоения полностью не раскрыт до сих пор. Не исключено, что океанское дно содержит большую часть тех минералов, которые есть на суше. Помимо этого, в глубоководных районах обнаружены минеральные образования, которые встречаются только в Мировом океане: железомарганцевые конкреции (ЖМК), глубоководные полиметаллические сульфиды (ГПС), кобальто-марганцевые корки (КМК).
Добыча специфических глубоководных полезных ископаемых является очень сложной задачей в связи с экстремальными условиями океанских глубин, однако, основываясь на современных оценках размера, расположения и состава залежей глубоководных полезных ископаемых, предполагаемых капитальных и операционных расходах, а также цене на металлы, некоторые эксперты приходят к выводу о том, что коммерческая эффективность добычи ГПС выше, чем у проектов ЖМК и КМК.
Экологический ущерб от добычи специфических глубоководных полезных ископаемых в полной мере определить пока не удаётся. Учёные только начали описывать возможные воздействия, чтобы регулирующие органы и общественность лучше представляли себе последствия новой промышленной активности в Мировом океане. Некоторые учёные считают, что разработку глубоководных полезных ископаемых должна предварять большая исследовательская работа в течение 1015 лет.
Важной составляющей̆ ресурсов Мирового океана является морская вода, содержащая элементы солевого состава, которые можно использовать для хозяйственных нужд. Океанская вода используется как для обеспечения населения пресной водой через технологии опреснения, так и для получения полезных химических элементов и соединений (гидрохимические ресурсы).
По современным оценкам, воды Мирового океана содержат более 70 химических элементов. В наибольшем количестве океаносфера содержит соединения хлора, натрия, магния, серы, кальция. При этом вследствие огромного объёма морской воды суммарная масса элементов с меньшим удельным содержанием (золото, серебро) довольно высока.
В следующие десятилетия ожидается, что сочетание достижений в супрамолекулярной химии, теории разделения, химии материалов, нанобиотехнологии, технологической инженерии и масштабируемого производства приведёт к качественному прогрессу, необходимому для создания, оптимизации и эксплуатации завода будущего по переработке морской воды.
По некоторым оценкам, в 2030 году мировые объёмы опреснения воды вырастут до 120 млрд тонн в год и продолжат расти дальше. Экономическая прибыль, получаемая при извлечении минералов, зависит от концентрации данных минералов в морской воде и рыночной стоимости этих минералов.
Однако выбросы воды с изменённым молекулярным составом могут оказать существенное влияние на экологический баланс в морской среде. Также существенным воздействием на окружающую среду большинства опреснительных установок является выброс парниковых газов от генерации потребляемой энергии.