Полезные ископаемые дна мирового океана. Полезные ископаемые

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.

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.

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-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.

Железомарганцевые отложения в океанах

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 1.66х10 12 т.

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.

Кобальтоносные железомарганцевые корки

Кобальтоносные железомарганцевые корки представляют собой образования, родственные конкрециям: они близки им по минеральному и химическому составу, текстурно-структурным особенностям и генезису. Наряду с этим коркам свойственны существенные специфические черты, позволяющие выделить их в самостоятельную формацию.

Химический состав железомарганцевых конкреций Мирового океана (М. Мельников, 2002).

Почти повсюду корки, как и конкреции характеризуются слоистым строением.

Наиболее полные разрезы корок известны в пределах Магеллановых гор, поднятий Маршалловых островов, Маркус-Уэйк и Уэйк-Неккер. Возраст этих структур раннемеловой или позднеюрско-раннемеловой, то есть 100-150 млн лет (М. Мельников, 2002).

Как видно, формирование корок началось намного раньше, чем охарактеризованных выше ЖМК абиссальных котловин. По возрасту конкреции могут быть сопоставлены со слоями III - верхней частью слоя II корок. Возможно, нижним слоям корок соответствуют слои более древних конкреций, которые иногда встречаются в разрезах осадочных пород. Погребенные конкреции, как правило, погребены в буквальном смысле слова - засыпаны под обвалами или оползнями. При этом фаунистическая их характеристика свидетельствует, в частности, и о плиоценовом возрасте.

В разрезе корок наиболее резко выделяется базальный реликтовый слой. Он отличается особенно высоким содержанием фосфора, кальция, серы, кремнезема, присутствием барита. В его строении нередко наблюдается чередование полос параллельно-слоистой и дендритовой текстур.

Изучение состава субмикроскопических слойков с использованием микро-анализаторов показало, что реликтовый слой имеет сложное строение: в одних участках развиты микро слойки однородного состава, в других наблюдается чередование контрастных по составу микро слойков, соответствующих <кристаллической> и <аморфной> фазам конкреций. Характерно, что в реликтовом слое наблюдаются многочисленные границы несогласий, разделяющих различные генерации, что свидетельствует о нестабильной обстановке формирования этого слоя.

По химическому составу указанные слои корок существенно отличаются от конкреций, с которыми они близки по возрасту. В корках понижена концентрация марганца, но повышено содержание железа. Марганцевый модуль (Mn/Fe) корок составляет 1-2,5, тогда как в конкрециях Тихого океана 3-6. Три внешних слоя корок характеризуются достаточно однородным составом субмикроскопических слойков. В отличие от конкреций в них редко наблюдаются участки, где чередуются микро слойки, контрастные по составу. Эта особенность строения корок позволяет предположить, что основная их масса относится к гидрогенным образованиям.

Исключением является реликтовый слой; он формировался, вероятнее всего в участках с относительно спокойной гидродинамической обстановкой. Существенным источником рудных компонентов при его образовании мог служить, по-видимому, гальмиролиз. Согласно возрастной характеристике слоев, этот процесс на подводных горах в Тихом океане имел место с позднего мела до раннего эоцена. Затем, по-видимому, этот источник исчерпал свой ресурс. Последующие слои корок нарастали гидрогенным путем, вследствие обогащения придонного слоя воды компонентами, поступающими из вулканических источников в периоды их активизации. Импульсы вулканической активности зафиксированы соответствующими слоями, характеризующимися индивидуальными геохимическими особенностями. Продолжительные периоды затухания вулканизма выражены перерывами в слоистости корок, явлениями размыва, накоплением обломочного, силикатного материала.

Как было отмечено, корки являются более древними образованиями, чем конкреции; они начали формироваться в позднемеловую эпоху, а может быть и раньше. Они связаны с иными вулканическими комплексами, чем конкреции. В частности, начало образования формации железомарганцевых корок совпадает с эпохой становления вулканогенных и плутонических комплексов коматиит-толеитового и габбро-норит-трактолитового составов. Возможно, обогащенность корок платиноидами обусловлена связью с указанными комплексами, которые характеризуются Ni-Cu-Cr и Ni-Pt-Cr специализацией. Как известно, содержание Pt в корках колеблется от 0,35 до 1,31 г/т, тогда как в конкрециях от 0,10 до 0,13 г/т (С. Андреев и др., 1999).

Надо отметить, что в районах развития корок, в межгорных депрессиях наблюдаются скопления железомарганцевых конкреций и корково-конкреционных образований, которые, также должны быть включены в единую формацию кобальтоносных железомарганцевых корок. Эти образования в данном случае можно рассматривать как продукты различных фаций единого рудогенетического процесса. По составу корки и сопровождающие их конкреции близки, они относятся к одному геохимическому типу, хотя уровень содержания Со в конкрециях несколько ниже, чем в корках. По содержанию Ni и Cu эти конкреции не уступают коркам. По химическому составу конкреции шлейфов гор занимают промежуточное положение между корками гор и конкрециями котловин.

Основные особенности состава, строения и размещения двух основных формаций оксидных руд океана, не имеющих аналогов на континенте, свидетельствуют о том, что на их формирование оказывают влияние разнообразные факторы. Важнейшую рудогенетическую роль играет морская вода, представляя собой одновременно и среду минералообразования, и агент транспортировки рудных компонентов; из морской воды в конечном итоге осаждается рудное вещество. Формирование корок и конкреций обусловлено и структурой водной толщи с ее геохимическими барьерами, и ее подвижностью; на размещение оксидных руд оказывает влияние субширотная климатическая зональность, они обнаруживают определенную зависимость от биологической активности.

В концентрации вещества оксидных руд участвуют процессы окисления, реакции автоколебательного характера, механизмы сорбции, коагуляции, соосаждения, возможно и биологические процессы.

Рудное вещество вероятнее всего происходит из разных источников - в первую очередь это вулканизм, диагенез, гальмиролиз и др. Из перечня источников нельзя исключить даже выщелачивание металлов из базальтов морского дна, хотя масштабы этого явления несравнимо меньше тех, что ему приписываются. Морская вода, интегрируя все источники, все факторы рудообразования в значительной степени маскирует влияние каждого из них. Генезис оксидных руд не может быть сведен к одному простому процессу, - они являются продуктом сложных взаимодействующих процессов, многообразных источников. Но при всем этом совершенно очевидно, что решающая роль в образовании рассмотренных формаций, сложенных элементами типичной базальтоидной ассоциации, принадлежит базальтоидному вулканизму. Именно этот источник обладает достаточно мощным ресурсом рудных компонентов и его периодически возобновляющаяся активность позволяет объяснить пульсирующий рост железомарганцевых образований. Оксидные руды обеих формаций состояний таким образом, в основном из эндогенного вещества, перенесенного и (при образовании формации ЖМК) предварительно накопленного в промежуточных коллекторах - активном слое рудоконтролирующих структур.

Массивные сульфидные руды океана

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 1.66х10 12 т.

Другой тип подобных образований - железомарганцевые корки, которые, в отличие от конкреций, образуют протяженные относительно тонкие покровы на твердых породах различного состава, преимущественно на подводных поднятиях. Они были открыты и впервые описаны совместно с конкрециями в результате той же экспедиции на “Челленджере” и лишь много позднее выделены в самостоятельный морфологический тип.

В 1954 г. появилось первое сообщение о высоком содержании кобальта (0.7%) в железо-марганцевых корках Тихого океана, что стимулировало дальнейшие комплексные исследования. В настоящее время кобальтоносные, медленно растущие корки обычно называют гидрогенными, или рудными, в отличие от бедных кобальтом и быстро растущих гидротермальных.

Распространение железомарганцевых конкреций, обогащенных рудными металлами

Металлоносные осадки с аномально высоким содержанием железа были впервые обнаружены экспедицией “Челленджера”, а спустя 70 лет экспедицией “Карнеги” в юго-восточной части Тихого океана, но они также не привлекли к себе внимания. Ситуация изменилась, когда были опубликованы карты распределения железа и марганца в осадках Тихого океана, продемонстрировавшие региональное обогащение этими металлами обширной юго-восточной зоны. Такое обогащение связывалось с поставкой гидротермального вещества. О возможном наличии в океане подобного процесса сообщал и К.К. Зеленов, воочию наблюдавший осаждение гидроксидов железа и алюминия из гидротерм на подводном склоне вулкана Бану-Вуху в Индонезии.

Столь же повышенный интерес вызвали к себе металлоносные осадки Красного моря. В 1964 г. в его центральной впадине, названной впоследствии именем исследовательского судна “Атлантис II”, на глубине 2190 м обнаружили горячие рассолы с температурой 44°С и соленостью 261‰. (Заметим, что температурная аномалия была здесь впервые выявлена на глубине 600 м контр-адмиралом С.О. Макаровым во время плавания на корвете “Витязь”, в 1886 г., и впоследствии многократно подтверждалась другими экспедициями, но ее объясняли погружением нагретых и осолоненных поверхностных вод.) Затем установили, что придонный рассол обогащен растворенными металлами, а донные осадки состоят из чередующихся полужидких слоев оксидов и сульфидов металлов, превращающихся при высыхании в рудное вещество с примесью соли. Поэтому осадки впадины Атлантис II нередко называют рудными илами. После таких сенсационных находок в Красном море работало несколько экспедиций и было установлено 14 впадин с осадками, обогащенными металлами гидротермального происхождения .

Наличие сульфидных прослоев в металлоносных осадках Красного моря показало, что сульфидоносные гидротермы могут разгружаться также и в рифтовых зонах открытого океана. Действительно, в 1967 г. в зоне тройного сочленения Аравийско-Индийского и Центрально-Индийского подводных хребтов, в гидротермально измененных основных породах, обнаружили сульфидную минерализацию штокверкового типа, представленную пиритом, халькопиритом, ковеллином, ильменитом, гематитом. Судя по характеру двойников халькопирита, температура рудоносного флюида была около 550°С. Но большинство исследователей считало, что накопление сульфидов на поверхности дна в рифтовых зонах открытого океана невозможно из-за насыщенности морской воды кислородом, который приводит к быстрому окислению сульфидов.

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. 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.

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. Для подтверждения первой точки зрения требуется объяснить, почему конкреции не перекрываются относительно быстро накапливающимися осадками, для подтверждения второй - откуда за относительно короткое время поступила колоссальная масса марганца, необходимая для формирования конкреций в масштабах всего океана.

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. Железомарганцевые гидрогенные (или рудные) корки характеризуются низкими скоростями накопления, относительно стабильным составом и повышенным содержанием цветных металлов, что сближает их с глубоководными железомарганцевыми конкрециями. Рудные корки, распространенные на подводных поднятиях, встречаются во всех климатических зонах в прибрежных, гемипелагических и пелагических обстановках на глубинах от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. В наибольшей степени они распространены в Тихом океане - на подводных горах Мид Пацифик и Магеллановых, в северной части экваториальной зоны, на склонах Гавайского хребта, на подводных горах в районе Маршалловых островов и архипелага Туамоту и в других районах.

Обычно корки залегают на поверхности плотных пород - базальтов, гравелитов, известняков, мергелей, иногда фосфоритов. В большинстве регионов их мощность связана с глубиной океана. Так, на подводных горах Мид Пацифик корки мощностью свыше 6 см находятся на глубинах 1500-2100 м; выше и ниже этого интервала их мощность сокращается до 0.5-3.5 см.

Генезис корок связан, очевидно, с теми же механизмами, которые предлагались для железомарганцевых конкреций, но с превалированием гидрогенных процессов, т.е. осаждением металлов непосредственно из океанской воды. Об этом свидетельствует и определенная зависимость между средними содержаниями элементов в корках и воде. Наибольшую роль в процессе формирования таких образований играют, по мнению большинства исследователей, окислительные и сорбционные процессы. Но для платины предполагался также механизм ее восстановления двухвалентным марганцем, что подтверждается находкой самородной платины в железомарганцевых конкрециях Тихого океана.

Гидротермальные рудопроявления (из которых наибольшим разнообразием пользуются металлоносные осадки) известны в Тихом, Атлантическом океанах и в меньшей степени - в Индийском.

Металлоносные осадки отличаются повышенным содержанием железа гидротермального происхождения (более 10%). Обширная зона их распространения - юго-восточная часть Тихого океана (около четверти всей площади) между 5° и 45°ю.ш., куда поступает гидротермальный материал из рифтовой зоны Восточно-Тихоокеанского поднятия. На значительной части этой площади содержание железа в осадках (в пересчете на бескарбонатное вещество) превышает 20%.

Путем геохимических сопоставлений было показано, что основная часть (62-88%) Fe, Mn, Pb, Zn поступила в эти осадки из гидротермальных источников, в то время как основная часть (54-94%) Ba, Ni, Co, Zr, La, Sm, Eu - из океанской воды. Доля гидротермального источника в поставке Si, V, B оценена в 28-37%, Ni, Co, Zr - в 11-18%.

Массивные сульфиды представляют собой плотные образования сложного строения и переменного состава. Они известны в ряде участков Восточно-Тихоокеанского поднятия, в Калифорнийском заливе, в зонах задугового спрединга, западной части Тихого океана, в северной части.

Во впадине Гуаймас (Калифорнийский залив) встречаются конусообразные гидротермальные постройки высотой до 50 м; другие постройки, находящиеся на внутритроговых полях, имеют форму колонн и пагод, возвышающихся над коническими цоколями на 17-23 м. На поверхности цоколей наблюдаются скопления вестиментифер (специфической фауны гидротермали) и бактериальные маты.

Минеральный состав массивных сульфидов варьирует в пределах каждого рудопроявления в зависимости от состава и температуры гидротермального раствора, скорости его истечения и условий осаждения рудного материала. Для большинства рудопроявлений характерны различные сочетания сульфидов железа, меди, цинка и свинца (табл.3). Химический состав сульфидов также варьирует в зависимости от того, рассматриваются ли мономинеральные компоненты, минеральные агрегаты, поликомпонентные штуфы или морфологически обособленные части рудных построек.

Гидротермальные железомарганцевые корки встречаются как совместно с металлоносными осадками, так и без них, нарастая на твердых породах или на поверхности неконсолидированных осадков, главным образом на возвышенностях океанского дна. По морфологии они аналогичны гидрогенным (рудным) коркам, но отличаются минеральным составом.

Химический состав гидротермальных корок характеризуется резким преобладанием марганца или железа: отношение Fe/Mn колеблется от 24 000 (при максимальном содержании Fe = 58%) до 0.001 (при максимальном содержании Mn = 52%).

Генезис фосфоритов на современных подводных окраинах континентов связан с явлением прибрежного апвеллинга, обеспечивающим высокую биологическую продуктивность фитопланктона, накопление обогащенных подвижным фосфором биогенных осадков и формирование в них диагенетических фосфатных стяжений. При последующем переотложении таких осадков фосфатный материал может подвергаться вторичной концентрации, о чем, например, свидетельствует сходство строения и состава современных фосфатных зерен, рассеянных в диатомовых илах внутреннего шельфа и сконцентрированных в переотложенных плиоценовых-плейстоценовых осадках внешнего шельфа Намибии.

Генезис фосфоритов на подводных горах и возвышенностях объясняется аналогичным образом для мелководных этапов геологической истории поднятий, когда они омывались поверхностными водами. Вопрос о том, происходила ли фосфатизация пород при глубоководной стадии развития подводных гор, остается спорным и требует дополнительного исследования.

Идея освоения рудных ресурсов океана возникла на базе значительных достижений в области исследований океанского дна, проводившихся ведущими мировыми державами в эпоху холодной войны и активной конкуренции за приоритет в освоении океана как стратегического пространства. Естественно, что эта идея получила поддержку руководства каждой из конкурирующих сторон, поскольку руды марганца и кобальта рассматривались как стратегическое сырье. В океане были проведены сотни специализированных рейсов научно-исследовательских судов США, СССР, а также Индии, Японии, европейских стран, Австралии, Новой Зеландии и ЮАР. Было получено и обработано огромное количество новой информации о рудном потенциале океана, на что было истрачено, по ориентировочной оценке, около 4 млрд. долл.

Экологические проблемы, связанные с нарушением среды как на дне, так и в фотическом горизонте водной толщи, предполагалось разрешить путем минимизации взмучивания придонного слоя, а также выводом продуктов промывки конкреций с борта судна на глубину нескольких сот метров по специальному трубопроводу. Наконец, наиболее критическая проблема, ставшая первостепенной, - рентабельность предприятия в целом. Еще в конце 70-х годов было подсчитано, что капитальные затраты на создание производственного комплекса по добыче и переработке 3 млн т конкреций в год составят 1.5-2 млрд долл. При этом доходы на вложенный капитал - 8.5-9.5%, а чистая прибыль после вычета налогов - лишь 3-4.5%. С учетом нестабильности океанской среды, изменчивости ситуации на рынках сбыта, а главное, при отсутствии стратегического стимула, такой экономический риск не оправдан. Но работавшие в этой области специалисты считают, что накопленный опыт по освоению подводных месторождений необходимо тщательно сохранять и приумножать, дабы немедленно его реализовать в случае изменения экономической ситуации в мировой экономике и технологиях, могущих вызвать повышение цен на черные и цветные металлы. Ресурсы массивных сульфидов исследованы недостаточно, но в перспективе могут оказаться весьма значительными: протяженность зон спрединга океана, к которым они приурочены, достигает 60 тыс. км, а расстояние между расположенными вдоль них гидротермальными полями может быть относительно коротким - десятки и сотни километров. В Галапагосском поле заключено около 25 млн т массивных сульфидов, а общие ресурсы меди и цинка в сульфидных рудах океана оценивались в 1987 г. от 216 до 518 млн т, или соответственно 14 и 29% от мировых запасов. Массивные сульфиды образуют, в противоположность железомарганцевым конкрециям, концентрированные рудные тела, залегают на значительно меньшей глубине (около 2.5 км) и находятся в большинстве случаев ближе к континенту, что упростит проблему их будущей разработки.

Фосфориты

Фосфориты рассматриваются как раннедиагенетические образования, формирующиеся за счет фосфора поровых, отчасти над донных вод, который в свою очередь является результатом деструкции мягких тканей организмов. Слои, перекрывающие реликтовый слой, часто почти не обнаруживают заметных признаков фосфатизации.

Фосфатные слойки, чередующиеся с оксидными, не обладают никакими признаками метасоматического замещения. Эти слойки ничего общего не имеют и с нередко наблюдаемыми секущими прожилками фосфатного материала, которые представляют собой трещины, заполненные илом.

Природа фосфатного материала в корках остается не совсем ясной. Можно предположить, что фосфор концентрировался в основном в начальную стадию формирования коркового слоя, возможно, в результате апвеллинга, механизм которого активно функционировал вследствие того, что подводные горы на этом раннем этапе были приподняты. После повышения уровня океана, может быть вследствие второго (45 млн лет) или третьего (10 млн лет) скачка водной толщи, или вследствие перемещения подводных гор на большие глубины (Ю. Богданов и др., 1998), произошло резкое уменьшение отложения фосфора. Возможно, это событие и является тем рубежом, который отделяет время и условия образования реликтового слоя от последующих этапов.

Ресурсы фосфоритов, потребность в которых по мере расширения сельскохозяйственного производства неуклонно растет, оцениваются примерно в 20-25 млрд. т Р2О 5 на подводных окраинах континентов и свыше 1 млрд. т на подводных горах. При этом многие страны и регионы, имеющие выход в океан, не обеспечены наземными ресурсами фосфоритов, что стимулирует исследование возможностей их освоения. Также они пригодны и для производства простого и двойного суперфосфата, аммофоса, фосфорной кислоты, кормовых фосфатов. Препятствия на пути освоения океанских фосфоритов носят, видимо, временный характер. Месторождение желваковых фосфоритов на подводном поднятии Чатам (к востоку от Новой Зеландии) признано перспективным, но проект его разработки для производства удобрений вызвал протесты новозеландских экологов в связи с высоким содержанием уранов.

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.

Введение

1. Геологическое строение дна Мирового океана

3. Твердые ископаемые Мирового океана

4. Минеральные ресурсы Мирового океана и возможности их освоения

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Актуальность исследования. По мере истощения полезных ископаемых на суше добыча их из океана будет приобретать все большее и большее значение, так как океанское дно представляет собой колоссальную, еще почти не тронутую кладовую. Некоторые полезные ископаемые открыто лежат на поверхности морского дна, иногда почти у самого берега или на сравнительно небольшой глубине. Естественно, что такие месторождения начинают разрабатывать в первую очередь, так как здесь можно использовать лишь слегка модернизированное обычное оборудование.

В ряде развитых стран запасы руды, минерального топлива и некоторых видов строительных материалов настолько истощились, что их приходится импортировать. По всем океанам курсируют огромные рудовозы, перевозящие с одного континента на другой закупленные руду и каменный уголь. В емкостях танкеров и супертанкеров транспортируют нефть. Между тем зачастую совсем рядом имеются свои источники минеральных ресурсов, но они скрыты под слоем океанской воды.

Большой интерес для промышленной добычи в зоне шельфа представляют различные строительные материалы -- песок, гравий, щебень. Как правило, они отличаются высокими качествами, ибо сама природа позаботилась об их сортировке по размерам составляющих частиц. Запасы такого рода стройматериалов в зоне шельфа почти неограниченны, и потому их добычу ведут многие приморские страны. Только в США из моря ежегодно получают 0,5 миллиарда тонн песка и гравия для строительных нужд. Транспортировка на берег или погрузка материала на баржи осуществляется по трубам в смеси с водой, поэтому стоимость его относительно невысока.

В некоторых теплых морях огромные участки грунта состоят из напластований раковин мелких двустворчатых моллюсков. Это почти чистая известь, пригодная для использования в строительном деле, но главным образом она идет на подкормку домашних птиц. Большие запасы битой «ракуши» имеются в Азовском море. Ежегодно тысячи тонн этого ценного материала отправляются отсюда на птицеводческие хозяйства страны. Интересно, что запасы «ракуши» при этом практически не уменьшаются -- раковины отмершего поколения моллюсков восполняют нанесенный ущерб.

Ближе к внешнему краю шельфа во многих частях Мирового океана обнаружены конкреции, содержащие большое количество фосфора. Их запасы еще окончательно не разведаны и не подсчитаны, но, по некоторым данным, они достаточно велики. Так, у берегов Калифорнии имеется месторождение около 60 миллионов тонн. Хотя содержание фосфора в конкрециях всего 20--30 процентов, добыча его с морского дна экономически вполне выгодна. Обнаружены фосфаты и на вершинах некоторых подводных гор в Тихом океане. Главная цель добычи этого минерала из моря -- производство удобрений; но, кроме того, он используется и в химической промышленности. В качестве примесей фосфаты несут в себе также ряд редких металлов, в частности цирконий.

На отдельных участках шельфа морское дно покрыто зеленым «песком» - водной окисью силикатов железа и калия, известной в минералогии под названием глауконита. Этот ценный материал находит применение в химической промышленности, где из него получают поташ и калийные удобрения. В небольших количествах глауконит содержит также рубидий, литий и бор.

Цель работы - проанализировать полезные ископаемые Мирового океана.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть - геологическое строение дна Мирового океана.

2. Рассмотреть - нефтегазоносные районы Мирового океана.

3. Охарактеризовать - твердые ископаемые Мирового океана.

4. Проанализировать - минеральные ресурсы Мирового океана и возможности их освоения.

Объект исследования - минеральные ресурсы Мирового океана.

Предмет исследования - полезные ископаемые Мирового океана.

1. Геологическое строение дна мирового океана

Под словом «земля» мы обычно подразумеваем сушу, а не безбрежные воды океанов, хотя они занимают 70,8% поверхности всей планеты. Давно уже известно, что океаны - это водные бассейны, заполняющие огромные впадины нашей планеты, а суша - материки - это крупнейшие поднятия земной поверхности, как бы острова среди океанов. «Белых пятен» на карте суши уже почти нет. А вот подводные пространства Земли, скрытые поверхностью океана, хранят в себе еще много тайн.

Как установлено, геологическое строение дна океанов очень сложно и во многом отличается от материковой суши. Между тем, если не знать геологического строения дна Мирового океана, нельзя представить себе и строение Земли в целом, нельзя понять законы ее геологического развития. А нужно ли это людям? Есть ли практическая необходимость проникнуть в тайны океанского дна?

Издавна людей интересовало, как устроено дно океана. Прежде всего, мореплавателям нужно было знать, что ждет корабль в открытом море: огромные глубины или опасные скалистые мели -- такой вопрос задавал себе каждый, кто отправлялся в плавание. По мере развития техники мореплавания интерес к океану возрастал. Моряки научились измерять океанские глубины и по характеру их изменения даже грубо определять местонахождение корабля. Так, если глубины начинали резко уменьшаться, капитаны судов ожидали приближение берега. Появление подводных лодок усилило интерес моряков к строению морского дна на значительно больших глубинах. Строением дна стали интересоваться и рыбаки: обычно треска, палтус, камбала и другая промысловая рыба собирается у краев отмели, вершин подводных возвышенностей и некоторых частей склонов; там ее ловят тралами. Вместе с тем рыбакам важно знать и характер грунта, чтобы не задеть за скалы и валуны -- так можно порвать, а то и совсем оборвать трал или забить траловую сеть илом. Но даже если рыбаки ловят и не донную рыбу, а плавающую вблизи поверхности или в толще воды -- сельдь, сайру, тунца, то им также небезынтересно строение дна океана. Оказывается, эти рыбы часто держатся над банками (отмелями) и вершинами подводных гор, потому что восходящие движения глубинных вод океана над склонами таких форм рельефа выносят наверх соли, способствующие развитию планктона, которым питаются рыбы.

Заинтересовались морским дном и геологи. Залежи нефти и природного газа на дне Каспийского моря, в Мексиканском заливе и в Северном море, россыпи руд марганца, меди и фосфатов в Тихом океане - все это обнаружено в таких количествах, которые не идут в сравнение с минеральными богатствами суши многих стран мира. И еще одна причина заставляет геологов исследовать дно океанов: минеральные богатства на поверхности суши с каждым днем убывают - мы расходуем их весьма интенсивно. В глубинах Земли их еще очень много, но искать там трудно и дорого. Поиски полезных ископаемых в глубинах материковой суши будут намного легче, если знать законы геологического развития земной коры. Огромные пространства суши в прошлом были заняты морями и океанами, а они развивались по тем же законам, которые управляют развитием дна современных морей и океанов. Изучая дно, мы найдем ключ к пониманию геологического прошлого материков, их глубинного строения и, следовательно, ключ к подземным кладовым полезных ископаемых, которые будут использоваться для блага человека.

Вот и выходит, что географию и геологию подводного мира необходимо знать, чтобы лучше использовать на благо человека природные условия и богатства Мирового океана и Земли в целом. Поэтому воды океанов теперь бороздят не только грузовые и пассажирские, рыболовные и военные корабли, но и исследовательские суда, измеряющие глубины океана и изучающие геологическое строение его дна.

Рельеф дна Мирового океана, так же как и рельеф суши, формировался на протяжении всей геологической истории земного шара. Его общий характер создавался в процессе изменения поверхности Земли под влиянием вертикальных и горизонтальных перемещений земной коры, ее поднятий в одном месте и опусканий - в другом, а также под влиянием вулканической деятельности и землетрясений.

Как показали многочисленные измерения глубин, произведенные в различных местах Мирового океана, рельеф его дна по своему характеру имеет много общих черт с рельефом суши. Для рельефа дна Мирового океана так же, как и для рельефа суши, характерны горные хребты и отдельные возвышенности, высокие с крутыми склонами плосковершинные плато, остроконечные пики и обширные плоскогорья, огромные котловины, узкие и вытянутые долины, ущелья и глубокие впадины. При этом глубина впадин океана значительно превышает высоту самых высоких гор на суше. Например, глубина самой глубокой из известных в настоящее время Марианской впадины в Тихом океане составляет более 11000 м, в то время как на суше высота самой высокой горы Эверест составляет лишь 8882 м.

Рельеф дна Мирового океана подвержен постоянному изменению. Течения и волнения своим действием размывают возвышенности и разрушают берега, сглаживая их очертания и пере­нося этот размытый материал в другие места побережья и в пониженные места океана, постепенно заполняя их. Вместе с тем под влиянием вулканических подводных извержений и землетрясений на дне океана создаются новые формы рельефа в виде конусообразных поднятий или глубоких впадин.

Рельеф дна материковой отмели в общем ровный, спокойный. Он имеет отдельные низкие округлой формы холмы, образующие отмели, называемые банками, а также неглубокие ложбины и желоба. В отдельных районах на материковой отмели вследствие деятельности некоторых живых организмов - корал­лов и известковых водорослей - создаются сложные фантастические рельефные образования, которые часто возвышаются над уровнем океана в виде островов. Коралловые образования, скрытые под водой или выступающие при понижении уровня воды, называются коралловыми рифами.

Коралловые острова и рифы характерны для материковой отмели в тропических и субтропических широтах, где температура воды круглый год не ниже 20, т.е. такая, какая необходима для развития кораллов. Иногда коралловые рифы тянутся на много километров вдоль берегов, образуя барьеры. На­пример, Большой Барьерный риф у северо-восточного берега Австралии тянется на 2000 км, барьерный риф у Новой Каледонии имеет протяженность 1500 км.

Часто в местах впадения в океан рек и в других местах на материковой отмели и на материковом склоне расположены до­лины, оставшиеся после рек, протекавших здесь в прошлом, или возникшие в результате тектонических процессов. Эти подводные долины, так как и склоны гор на суше, расчленяют материковую отмель и материковый склон глубоко врезанными ущелья­ми, которые называются каньонами. Подводные каньоны имеют вид узких и глубоких ущелий с очень крутыми склонами.

На ложе Мирового океана простираются высокие и большой протяженности горные хребты, подобные горным хребтам Кордильер или Аид, огромные по своим размерам котловины, отдельные плато и островершинные пики, узкие ложбины и глубоководные впадины. Глубоководных впадин в Мировом океане в настоящее время насчитывается 18; они в основном сосредоточены в океаническом полушарии, большую часть которого занимает Тихий океан.

Геологическая деятельность Мирового океана. Полезные ископаемые дна Мирового океана.

Водная оболочка Земли покрывает почти 71% ее поверхности (362 млн. км 2), что в 2,5 раза больше площади суши (149 млн. км2или 29%), так что нашу планету можно назвать океанической. Объем вод океанов и морей оценивается в гигантскую цифру 1,4 млрд. км 3 , тогда как вся гидросфера составляет 1,8 млрд. км 3 . Распределение акваторий океанов таково, что в северном полушарии, считающимся материковым, суша занимает 39,3%, а океаны - 60,7%. В южном, океаническом полушарии, соответственно 19,1% и 80,9%.

Геологическая деятельность океанов и морей осуществляется разными процессами:

· абразией (“абрадо” - соскабливать, лат.), разрушением береговых линий волнами, приливами, течениями;

· переносом разнообразного материала, выносимого реками, образующимися за счет вулканизма, эоловой (ветровой) деятельности, разносимого льдом, а также растворенного вещества;

· аккумуляция или отложения осадков: биогенных, гидрогенных (эвапоритов, железо-марганцевых конкреций), обломочных и космогенных (сферул);

· преобразование осадков в породы или диагенез и пере отложения осадков. Прежде чем рассматривать геологические процессы в океанах и морях, необходимо сказать о свойствах самой водной массы и ее перемещении под действием различных сил.

2. Нефтегазоносные районы Мирового океана

Одна из наиболее острых и актуальных проблем в настоящее время - обеспечение всевозрастающих потребностей многих стран мира топливно-энергетическими ресурсами. К середине XX в. их традиционные виды - уголь и древесное топливо - уступили место нефти, а затем и газу, ставшими не только главными источниками энергии, но и важнейшим сырьем для химической промышленности. За 20 лет, с 1950 по 1970 г., мировое потребление нефти повысилось в 4 раза, а природного газа в 5 раз. В мировом энергетическом балансе доля нефти и газа достигла 64%, в том числе во всех развитых странах она превысила 75%, из которых на государства Западной Европы в 2000 г. приходилось 67%, а США - около 80%. Однако далеко не все районы земного шара в одинаковой степени обеспечены этими полезными ископаемыми.

Большинство промышленно развитых стран удовлетворяют свои нужды за счет импорта нефти. Даже США, одно из крупнейших государств - производителей нефти (примерно треть ее мировой добычи), более чем на 40% покрывает свой дефицит ввозимой нефтью.

Япония, вторая из стран по объемам использования нефти, добывает ее в ничтожно малых количествах, а закупает почти 17% нефти, поступающей на мировой рынок. Западноевропейские государства импортируют до 96% расходуемой нефти, и их потребности в ней продолжают расти.

К началу XXI в. ведущее место в энергетике принадлежит нефти, газу и отчасти углю, несмотря на интенсивное развитие и успехи атомной энергетики. Это повлечет за собой заметное уменьшение запасов горючих ископаемых, так как их возобновление требует многих тысяч лет. В настоящее время существуют довольно разноречивые оценки мировых нефтегазовых ресурсов и темпов их потребления, и все они носят ориентировочный характер. Обычно с увеличением добычи этих ископаемых пропорционально возрастают их разведанные запасы в мире в целом, но в развитых странах добыча нефти, например, опережает рост её разведанных запасов. Кроме того, потребление нефти и газа во многом определяется рыночной конъектурой, поэтому оно заметно изменяется от года к году, иногда в течении нескольких лет. Наконец, нехватка собственной нефти и газа и стремление уменьшить зависимость от их импорта стимулирует многие страны к расширению поисков новых нефтегазоносных месторождений. Развитие, обобщение результатов геологоразведочных работ за последние 20-30 лет убедительно показали, что главным источником добычи нескольких десятков миллиардов тонн нефти и триллионов кубометров газа может служить дно Мирового океана.

По современным представлениям, нефть и газ в недрах Земли создаются в результате преобразования рассеянного органического вещества, свойственного субаквальным осадком. При этом необходимое геологическое условие такой трансформации - существование в районах образования и накопления нефти и газа больших по размерам осадочных толщ. Они формируют крупные нефтегазоносные осадочные бассейны, которые представляют собой целостные автономные системы, где протекают процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Морские месторождения нефти и газа располагаются в пределах этих бассейнов, большая часть площади которых находится в подводных недрах океанов и морей. Планетарные сочетания осадочных бассейнов представляют собой главные пояса нефтегазообразования и нефтегазонакопления Земли (ГПН), подразделяемые на три основных типа: эпигеосинклинальные, перикратонные (краевые) и периокеанические. Геологи установили, что в ГПН существует комплекс природных предпосылок, благоприятных для развития крупномасштабных процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления.

Не случайно, поэтому из 284 известных на Земле крупных скоплений углеводородов 212 с запасами свыше 70 млн. тонн обнаружено в пределах ГПН, простирающихся на континентах, островах, океанах и морях. Однако значительные месторождения нефти и газа распределены неравномерно между отдельными поясами, что объясняется различиями геологических условий в конкретных ГПН.

Всего в мире известно около 400 нефтегазоносных бассейнов. Из них примерно половина продолжается с континентов на шельф, далее на материковый склон и реже на абиссальные глубины. Приуроченность осадочных бассейнов к участкам сочленения континентальных и океанических структур позволяет констатировать зависимость количества подводных бассейнов в том или ином районе Мирового океана от протяженности береговой линии.

Для морских нефтепромыслов характерны высокие темпы роста объемов добычи за последние полтора десятилетия. Морскими нефти разработками ныне охвачено около 350 месторождений, расположенных в разных районах Мирового океана.

Существенная особенность современных морских нефтепромыслов -- их размещение в пределах шельфа. Добыча нефти ведется главным образом до глубин 200 метров.

В настоящее время сложилось несколько крупнейших центров подводных нефтеразработок, которые определяют ныне уровень добычи нефти в Мировом океане. Главный из них - Персидский залив. В его недрах сосредоточено 12-13 млрд. тонн извлекаемых запасов нефти и 3,6- 3,9 трлн. м3 природного газа. Здесь извлечено несколько более 200 млн. тонн нефти и 42,0 млрд. м3 газа, что равно соответственно 40 и 25% от их мировой добычи на море в год.

Второй по объему добычи район - Венесуэльский залив и лагуна Маракайбо. Его запасы нефти на 2005 год оценивались в 1,5 млрд. тонн, а годовая добыча составляла более 100 млн. тонн.

Крупными запасами нефти (410 млн. тонн) и газа (1030 млрд. м3) обладает Мексиканский залив, где извлекается более 50 млн. тонн нефти и 115 млрд. м3 газа в год.

Богат нефтью Гвинейский залив, запасы которого оцениваются в 1,4 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет 50 млн. тонн.

Северное море сравнительно недавно стало важным районом добычи нефти и газа, запасы которого пока ориентировочно оценены в 3-7 млрд. тонн. В 2006 году. Здесь было добыто 30 млн. тонн нефти.

Другие, довольно многочисленные нефтегазоносные участки Мирового океана с меньшими запасами и объемами добычи представляют существенный интерес для тех стран, которые ведут добычу.

Крупнейшие районы нефтегазодобычи из подводных недр - Персидский, Венесуэльско-Маракаибский и Гвинейский - расположены у берегов развивающихся стран, поставляющих на мировой рынок нефть и газ. Только Мексиканский и Североморский районы находятся у побережий развитых стран - крупных потребителей жидкого и газообразного топлива. Для некоторых европейских стран (Великобритания, Норвегия и др.) добыча нефти и газа со дна Северного моря стала существенным стимулом промышленного роста.

В настоящее время многие страны, в том числе и те, где добыча нефти и газа из подводных недр высокоразвита, ведут разведку новых нефтегазоносных акваторий.

Перспективная на нефть и газ площадь дна океанов и морей равна примерно 60-80 млн. км 2 , в том числе около 13 млн. км 2 приходится на районы с глубинами до 200 метров, что составляет почти половину всей площади шельфа Мирового океана. Прогнозные геологические запасы углеводородов в осадочной толще океанов и морей, по оценке советских и зарубежных специалистов, достигают 60-70% от общемировых. В недрах дна Мирового океана (без районов территориальных вод социалистических стран) может быть обнаружено 550 млрд. тонн нефти и 260 трлн. м3 газа, из которых на современном уровне техники добычи (без учета стоимости) можно извлечь около 230 млрд. тонн нефти, 200 трлн. м3 газа. При этом более 60% возможно извлекаемого количества нефти и газа приходится на долю шельфа. Пока еще не учтены возможности нефтегазо-накопления в осадочных породах подножия материков, где геологические условия благоприятны для генерации углеводородов.

Главный элемент разведки и добычи нефти - бурение. В море оно ведется либо со своеобразных гидротехнических сооружений - стационарных оснований для буровых, либо с передвижных буровых установок. Широко распространены основания в виде стальных конструкций. На первых этапах их устанавливали в море на забитые в дно металлические сваи на глубинах до 20-30 метров. Их полностью собирали и монтировали в море, а это возможно лишь при спокойной погоде.

Более совершенной конструкцией таких островов стали крупноблочные основания. По своим техническим данным они используются на глубинах 60-90 м. Это существенный шаг в освоении морских нефтегазоносных акваторий. Кроме того, основания такого типа позволили индустриализировать строительно-монтажные работы. Крупные блоки оснований целиком изготовляются на заводах и доставляются на место строительства в море.

Здесь специальное крановое судно в короткое время монтирует искусственный остров и устанавливает на нем буровую вышку. Свайные и крупноблочные производственные площадки располагаются в море либо в виде отдельных оснований, либо связанных между собой, а во многих случаях и с берегом эстакадными переходами. С тех и с других ведется бурение одиночными и групповыми (кустом) скважинами. Подобные морские нефтепромыслы наиболее широко распространены в нашей стране, а также в США и Венесуэле. Стационарные основания, главным образом крупноблочной конструкции, могут применяться и на глубинах 100 метров и несколько больше, однако их сооружение требует очень больших затрат.

В настоящее время для морского бурения начали применять передвижные основания. Они представляют собой крупные платформы с буровой установкой, которые буксируются в нужную точку, где устанавливаются на дно с помощью выдвижных ног-опор.

Для работы на глубинах более 200 метров конструируются и внедряются в практику безопорные платформы. Одну из них в течение 10 лет довольно успешно эксплуатирует на глубинах около 200 метров французская нефтяная компания, по заказу которой строится еще одна такая же платформа.

Более мобильное и, следовательно, более эффективное средство морского глубоководного бурения -- суда с буровыми установками на борту. Они ведут бурение через киль, а современная электронная и гидроакустическая аппаратура обеспечивает фиксацию судна в нужной точке и повторное попадание буровых труб в устье подводной скважины.

Даже столь краткое рассмотрение основных средств разработки нефтегазовых месторождений в Мировом океане показывает, что добыча нефти и газа с морского дна представляет собой сложную и специфическую инженерно-техническую задачу, на решение которой направляются крупные капиталовложения. Применение той или иной техники добычи зависит от природных условий в районе промысла. Наиболее существенно на эксплуатационные расходы влияют: глубина места, толщина и твердость породы, в которой ведется бурение, гидрометеорологические условия (ветроволновой режим, ледовитость и т. п.), естественная защищенность промысла и его удаленность от берега. Теперь, когда обращается серьезное внимание на недопустимость утечки нефти в море, на промыслах обычно предусматриваются природоохранные меры, что тоже связано с определенными расходами. Рельеф дна между берегом и морским нефтепромыслом определяет возможность прокладки трубопровода под водой.

Кроме того, добыча нефти и газа из морских недр требует применения дорогостоящей техники. Для нее характерны высокие общие производственные издержки. Например, стоимость буровой платформы для работы на глубинах порядка 45 м равна 2 млн. долл., на глубинах 160-320 метров от 6 до 30 млн. долл. Эксплуатационное основание для глубоководной добычи в Мексиканском заливе будет стоить 113 млн. долл.

Как уже отмечалось, с увеличением глубины в районах нефтяных и газовых промыслов заметно повышаются и эксплуатационные расходы. На глубинах порядка 15 метров при использовании передвижной буровой дневные затраты равны 16 тыс., на глубинах 40 метров 21 тыс. долл. Применение самоходной платформы на глубине 30 метров повышает расходы до 1,5 млн., а на глубине 180 метров до 7 млн. долл.

Таким образом, высокая стоимость нефти на глубинах 300 метров и более делает ее рентабельной только на крупных месторождениях.

Неодинаковы затраты на добычу "подводной" нефти в разных географических условиях. Открытие одного месторождения в мелководном Персидском заливе обходится примерно в 4 млн. долл., во внутренних морях Индонезии - почти в 5 млн., а в Северном море - порядка 11 млн. долл.

Сопоставление общих затрат на добычу нефти на суше и на море показывает, что частично они более значительны для первых, частично - для вторых разработок. К примеру, на суше более высоки издержки на разведку, так как здесь промышленный дебит нефти дают лишь 12% скважин, а на море - 42%. На континентальных месторождениях нефть залегает обычно глубже, чем на морских, поэтому на суше бурением проходится большая толща породы, чем на море, а бурение - один из наиболее капиталоемких процессов добычи. Довольно дорого на суше стоит подготовка участка для бурения.

Стоимость лицензии на разработку морского месторождения вдвое выше, чем континентального. Большие расходы связаны с применением специальной дорогостоящей техники. Значительных затрат требует сооружение хранилищ и транспортировка нефти и газа к берегу. Вместе с тем, как правило, высокий промышленный дебит морских скважин существенно снижает эксплуатационные расходы по сравнению с эксплуатационными расходами при добыче на суше.

В среднем пока извлечение нефти со дна моря обходится несколько дороже, чем ее добыча в соответствующих районах на суше. На некоторых акваториях поиск и добыча ее ещё не стали рентабельными. Однако для мирового производства жидкого топлива в целом нефть, добытая со дна моря, стала конкурентоспособной по сравнению с нефтью, добытой на суше. Кроме того, в современных условиях спрос на нефть опережает предложение. Это влечет за собой повышение цен на нее и стимулирует рост капиталовложений в освоение подводных нефтяных месторождений. Общие затраты на разведку и добычу нефти со дна моря в капиталистических странах достигают примерно 1/3 всех расходов по нефтегазовой промышленности. В начале 70-х годов на разработку морских нефтегазовых месторождений было израсходовано 25 млрд. долл., к началу 80-х годов эти расходы увеличились почти вдвое. Самые большие вклады в освоение подводных нефтегазовых месторождений в начале 70-х годов приходились на долю США (около 19 млрд. долл.), но в последующие годы по темпам роста капиталовложений их опередили Канада, Австралия и североморские государства.

По ценам на январь 2002 г. было продано нефти и газа, полученных из морских месторождений, на общую сумму порядка 100 млрд. долл., что в 4 раза превысило затраты на их добычу. Это свидетельствует о том, что морские нефтегазовые промыслы в настоящее время дают значительную прибыль. Заметное влияние на них оказывает рыночная конъюнктура, что проявляется в общем в двух основных аспектах.

Во-первых, регулярное повышение цен на нефть и газ в последнее десятилетие вместе с совершенствованием техники добычи увеличивает рентабельность морских промыслов, так как издержки на разведку и на извлечение этих видов топлива с лихвой покрываются его продажей по высоким рыночным ценам. Вместе с тем применение новой техники и современных способов хранения и транспортировки морской нефти снижает ее себестоимость.

Во-вторых, расширение производства нефти и газа в результате освоения морских площадей увеличивает топливные ресурсы развивающихся стран -- основных экспортеров нефти и в значительной мере ослабляет зависимость от импорта нефти некоторые развитые страны, в частности Норвегию и Великобританию.

В то же время многим развитым капиталистическим странам свойственна явно выраженная нефтяная экспансия, особенно в отношении подводных залежей, так как получение лицензий на морские месторождения, вероятно, проще, чем на континентальные, находящиеся на территории государства. Так, крупнейшие нефтяные компании США - страны, менее других капиталистических стран зависящие от импорта нефти, участвуют в эксплуатации морских месторождений на Ближнем Востоке, у берегов Мексики, Венесуэлы, в Северном море и в других районах Мирового океана, весьма удаленных от её берегов.

Япония, которая ввозит 99% потребляемой нефти и 74% природного газа, на правах долевого участия добывает нефть на акваториях некоторых Ближневосточных государств, но особенно активно она ведет разведку на шельфе стран Юго-Восточной Азии, Австралии, Новой Зеландии с перспективой развития здесь собственной добычи нефти и газа.

Подобные экспансионистские тенденции проявляют не только национальные нефтяные компании Великобритании, Франции, Германии и других развитых стран, но и межнациональные.

В настоящее время в Мировом океане широко развернулся поиск нефти и газа. Разведочное глубокое бурение уже осуществляется на площади около 1 млн. км 2 , выданы лицензии на поисковые работы еще на 4 млн. км2 морского дна. В ближайшие 20 лет предполагается освоить глубоким бурением 3 млн. км 2 подводных пространств. Это позволит осуществить разработку новых доступных морских месторождений. Однако при всевозрастающих потребностях в этих видах топлива морские промыслы, по предварительным данным, смогут лишь наполовину обеспечить запросы в них развитых стран. 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.

Потребление нефти и газа во многом определяется рыночной конъюнктурой, поэтому оно заметно изменяется от года к году, иногда в течение нескольких лет. Нехватка собственной нефти и газа и стремление уменьшить зависимость от их импорта стимулируют многие страны к расширению поисков новых нефтегазоносных месторождений. Развитие, обобщение результатов геологоразведочных работ показали, что главным источником добычи нескольких десятков миллиардов тонн нефти и триллионов кубометров газа может служить дно Мирового океана.

По современным представлениям, необходимое геологическое условие создания нефти и газа в недрах Земли - существование в районах образования и накопления нефти и газа больших по размерам осадочных толщ. Они формируют крупные нефтегазоносные осадочные бассейны, которые представляют собой целостные автономные системы, где протекают процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Морские месторождения нефти и газа располагаются в пределах этих бассейнов, большая часть площади которых находится в подводных недрах океанов и морей. Планетарные сочетания осадочных бассейнов представляют собой главные пояса нефтегазообразования и нефтегазонакопления Земли (ГПН). Геологи установили, что в ГПН существует комплекс природных предпосылок, благоприятных для развития крупномасштабных процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления.

Одним из старых и освоенных районов морской добычи нефти и газа является акватория Мексиканского залива. У американского побережья залива открыто около 700 промышленных скоплений, что составляет около 50% всех месторождений, известных в Мировом океане. Здесь сосредоточено 32% мирового парка плавучих морских установок, треть всех скважин, пробуренных на морских месторождениях.

Развитие морской нефтегазовой промышленности в Мексиканском заливе сопровождалось созданием комплекса смежных производств - специального машиностроения, верфей для строительства плавучих и стационарных буровых платформ, верфи для создания вспомогательного флота, базы обеспечения и вертолетных площадок, танкерных причалов и терминальных устройств, нефтеперерабатывающих и газоочистных заводов, береговых приемных мощностей и распределителей у устьев морских трубопроводов. Особо следует упомянуть создание разветвленной сети подводных нефте- и газопроводов. Центрами морской нефтегазовой промышленности на берегу стали Хьюстон, Нью-Орлеан, Хоума и другие города.

Развитие морской добычи нефти и газа в США способствовало ликвидации их зависимости от какого-либо регионального источника, в частности от ближневосточной нефти. С этой целью развивается морская нефтедобыча в прибрежье Калифорнии, осваиваются моря Берингово, Чукотское, Бофорта.

Богат нефтью Гвинейский залив, запасы которого оцениваются в 1,4 млрд. т, а ежегодная добыча составляет 50 млн. т.

Сенсационным явилось открытие крупной Североморской нефтегазовой провинции площадью 660 тыс. квадратных километров. Обеспеченность нефтегазовыми ресурсами стран Северного моря оказалась крайне неодинаковой. В секторе Бельгии не выявлено ничего, в секторе Германии - очень мало месторождений. Запасы газа у Норвегии, контролирующей 27% площади шельфа Северного моря, оказались выше, чем у Великобритании, контролирующей 46% площади шельфа, однако в секторе Великобритании сосредоточены основные месторождения нефти. Разведочные работы в Северном море продолжаются. Охватывая все более глубокие воды, и открываются новые месторождения.

Разработка нефтегазовых богатств Северного моря происходит форсированными темпами на основе крупных капиталовложений. Высокие цены на нефть способствовали быстрому освоению ресурсов Северного моря и даже падения добычи в более богатых рентабельных районах Персидского залива. Северное море вышло на первое место по добыче углеводородного сырья в Атлантическом океане. Здесь эксплуатируется 40 месторождений нефти и газа. В том числе 22 у побережья Великобритании, 9- Норвегии, 8- Нидерландов, 1- Дании.

Разработка североморской нефти и газа привела к сдвигам в экономике и внешней политике некоторых стран, В Великобритании быстро стали развиваться сопутствующие отрасли; насчитывается более 3 тысяч компаний, связанных с морскими и нефтегазовыми работами. В Норвегии произошел перелив капитала из традиционных отраслей - рыболовства и судоходства - в нефтегазодобывающую промышленность. Норвегия стала крупным экспортером природного газа, обеспечившего стране треть экспортных поступлений и 20% всех правительственных доходов.

3. Твердые ископаемые мирового океана

Добыча твердых полезных ископаемых Мирового океана во многом зависит от развития и становления морской геологии и морского горного дела.

До настоящего времени она была сосредоточена в зоне шельфа при глубине до 200 м, т. е. тяготела к суше и практически развивалась теми же путями, что и на континентальных разработках.

Шельфовые месторождения были выявлены как часть месторождений суши, как их естественное продолжение в море (например, платина - в США, касситерит - в Индонезии). В ряде случаев геологическая ситуация на суше благоприятствовала выявлению месторождений в прилегающей шельфовой зоне (алмазы - в Намибии, железистые пески - в Японии). Известными выходами пластов ископаемого на берегу, которые удалось проследить под дном моря, отличаются некоторые месторождения в Канаде, Японии, Англии и др.

Из коренных месторождений морского дна извлекают уголь, железные руды, олово, серу. Шахты и рудники под дном моря имеют разветвленную сеть горных выработок. В Японии из таких шахт добывают более 30% угля, в Англии--10%. Одним из крупнейших высокопроизводительных железорудных предприятий мира является канадский рудник «Вабана», вскрытый наклонными выработками с о-ва Белл-Айленд.

В пляжевой и прибрежно-морской зонах сейчас уже разрабатывают россыпные месторождения олова, золота, платины, редкоземельных элементов, железистых песков. Так, в капиталистических странах из подводных россыпных месторождений получают около 100% (от общего объема добычи) циркония и рутила, около 80% ильменита, более 50% касситерита. Добыча в прибрежной зоне строительных материалов (лесок, гравий, ракушечник) средствами современной техники позволяет получать высококачественное сырье по приемлемой себестоимости.

Зона шельфов - относительно доступная в техническом отношении - занимает одну пятую часть площади континентов. В структурном плане она является продолжением континентальных платформ под уровнем моря. Вероятность обнаружения месторождений твердых полезных ископаемых в осадочных и коренных породах дна шельфа такая же, как и в континентальных условиях. Это немаловажное обстоятельство: в нашей стране шельфы занимают территорию около 6 млн. км8 (21,8% всей площади шельфовых вон в Мировом океане).

В последнее время за рубежом придают особое значение освоению глубоководных рудных залежей, обнаруженных в центральных районах океанов и в некоторых разломах земной коры на дне морей и океанов. Месторождения, пригодные для разработки, содержат в среднем до 2% никеля, кобальта и меди, около 20% марганца, а также ряд других ценных элементов. Средняя плотность залегания конкреций на перспективных участках доходит до 10 кг на 1 м3 площади дна. По ориентировочным подсчетам рентабельная добыча может быть обеспечена предприятием, ежегодно производящим 3 млн. т сухих конкреций.

Выявление и освоение месторождений твердых полезных ископаемых, особенно в открытых частях Мирового океана, сталкивается с отсутствием опыта ведения морских горных работ. Недостаточная эффективность морских горных разработок, осуществляемых средствами традиционной техники, применяемой в континентальных условиях, является главным препятствием на пути развертывания морского горного производства. Анализ мирового опыта морских горных работ, современных технических средств и технологий, тенденций их совершенствования является задачей актуальной.

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.

Подобные документы

Понятие активных действиях вод Мирового океана и морей. Последствия движений вод морей и океанов. Волновые движения, их развитие на поверхности воды и возникновение под действием и по направлению ветра. Основные способы разрушения горных пород берега.

курсовая работа , добавлен 28.06.2014


Главные черты строения океанических впадин. Действительная картина подводного рельефа на современных картах Мирового океана. Особенность строения океанского ложа и хребтов. Осадки Мирового океана. Будущее освоение океана. Основные типы донных осадков.

реферат , добавлен 16.03.2010


История исследования глубоководных областей океана. Методы изучения строения океанического дна. Анализ особенностей образования континентальных окраин материков. Структура ложа океана. Описания основных форм рельефа, характерных для Мирового океана.

реферат , добавлен 07.10.2013


Биогенное и эндогенное происхождение вод биосферы. Распределение суши и воды по поверхности. Суммарные запасы поверхностных вод. Составляющие Мирового океана. Водный и солевой баланс, температурный режим. Население Мирового океана, его суммарная биомасса.

курсовая работа , добавлен 19.04.2011


Особенности геологического строения Северного Кавказа, полезные ископаемые и крупные месторождения нефти и газа. Перспективы развития и увеличения добычи. Описание учебной геологической карты: стратиграфия и тектоника, виды разломов, магматические породы.

курсовая работа , добавлен 08.06.2013


Зоны дна Мирового океана. Понятие шельфа. Формирование шельфа. Осадки неритовой области моря. Полезные ископаемые шельфовой области. Наглядное представление о характере распределения высот суши и глубин океанского дна дает гипсометрическая кривая.

курсовая работа , добавлен 05.10.2008


Характеристика наиболее крупных форм рельефа океана, которые отражают поднятия материков и впадины океанов, а также их взаимоотношение. Материковые отмели или шельфы, склоны. Глобальная система срединных океанических хребтов. Островные дуги, талаплены.

курсовая работа , добавлен 16.04.2011


Основные черты рельефа дна Мирового океана по морфологическим данным. Основные особенности строения земной коры под океанами. Краткая история развития сейсморазведки. Современные методы сейсморазведки и аппаратура, применяемая при исследованиях на море.

курсовая работа , добавлен 19.06.2011


Полезные ископаемые как фактор экономического состояния территории. Классификация и сравнительная характеристика полезных ископаемых на территории Еврейской Автономной Области, их геологическое развитие, история освоения, разведка, использование и добыча.

курсовая работа , добавлен 11.05.2009


Классификация полезных ископаемых. Запасы минерального сырья в мире и России. Использование недр человеком. Обзор добычи нефти и газа за 2005 год. Направления по рациональному использованию и охране недр. Государственный мониторинг геологической среды.

Мировой океан богат не только на водные ресурсы, мир флоры и фауны, а также здесь имеются различные полезные ископаемые. Некоторые из них находятся в воде и растворены, другие залегают на дне. Люди разрабатывают различные технологии, чтобы их добывать, обрабатывать и использовать в различных сферах экономики.

Металлические ископаемые

В первую очередь в Мировом океане имеются значительные запасы магния. В последующем он применяется в медицине и металлургии. Поскольку это легкий металл, его применяют для строительства летательных аппаратов и автомобилей. Во вторую очередь воды океанов содержат бром. Добыв его, он применяется в химической промышленности и в медицине.

В воде есть соединения калия и кальция, но они в достаточном количестве есть на суше, поэтому добывать их с океана пока что не актуально. В дальнейшем будет осуществляться добыча урана и золота, ископаемых, которые также можно обнаружить в воде. Россыпи золотых самородков встречаются на океаническом дне. Также встречается платина и титановые руды, которые оседают на океаническом дне. Важное значение имеет цирконий, хром и железо, которые используются в промышленности.

Россыпи металлов практически не добываются в прибережных районах. Вероятно, наиболее перспективная добыча происходит в Индонезии. Здесь обнаружены значительные запасы олова. Месторождения на глубине будут созданы в дальнейшем. Так со дна можно добывать никель и кобальт, марганцевую руду и медь, сплавы стали и алюминия. В данный момент добыча металлов проводится в районе, находящемся на запад от Центральной Америки.

Строительные ископаемые

В данный момент одним из перспективных направлений добычи природных ресурсов со дна морей и океанов является добыча строительных ископаемых. Это песок и гравий. Для этого используется специальное оборудование. Для изготовления бетона и цемента используется мел, который также поднимают с океанического дна. Строительные ископаемые в основном добываются со дна мелководья акваторий.

Итак, в водах Мирового океана имеются значительные ресурсы некоторых полезных ископаемых. В основном это металлические руды, которые используются в промышленности, в медицине и в других отраслях. Для строительной индустрии применяются строительные ископаемые, которые поднимаются со дна океанов. Также здесь можно встретить драгоценные породы и минералы, такие как алмазы, платину и золото.