Мир путешествий и приключений - сайт для нормальных людей, не до конца испорченных цивилизацией

| планета | новости | погода | ориентирование | передвижение | стоянка | питание | снаряжение | экстремальные ситуации | охота | рыбалка
| медицина | города и страны | по России | форум | фото | книги | каталог | почта | марштуры и туры | турфирмы | поиск | на главную |


OUTDOORS.RU - портал в Мир путешествий и приключений

На суше и на море 1972(12)


КЛАДОВЫЕ ОКЕАНА

КЛАДОВЫЕ ОКЕАНА

Находка, которую не оценили

24 мая 1876 г. в Англию из длительного кругосветного плавания вернулся корвет «Челленджер», посланный адмиралтейством для изучения Мирового океана. Это первая в мире океанографическая экспедиция положила начало новой эпохе в исследовании морской стихии. Во время путешествия, продолжавшегося три с половиной года, были собраны столь ценные материалы о морях и океанах, что к пятидесяти томам «Трудов» экспедиции до сих пор обращаются специалисты.

...Сотни глубоководных сборов драгами, тысячи измерений температур и магнитных постоянных, огромное количество промеров глубин, тысячи проб воды с разной глубины, коллекции морских организмов, поражающие богатством и числом ранее неизвестных видов,— все это наглядно свидетельствовало о том, что участники путешествия внесли существенный вклад в науку об океане. Сотрудники экспедиции разработали новые методы исследований и сконструировали оригинальные приборы; составили карты глубин Атлантического, Индийского и Тихого океанов; доказали, что морская вода обладает постоянным химическим составом; открыли своеобразный мир глубоководных организмов и... можно было бы еще долго перечислять все те многочисленные открытия и наблюдения, которые были сделаны во время плавания па «Челленджере», но и сказанного, думается, вполне достаточно .

Экспедиция па «Челленджере» была кошшексной, но с явным биологическим уклоном. Об этом говорит тот факт, что из пятидесяти томов ее «Трудов» сорок посвящены биологическим исследованиям. Немало ценного было сделано и по химии моря и геологии океанического дна. Здесь значителен вклад известного английского геолога Дж. Меррея (1841— 1914 гг.). Среди его многочисленных «трофеев» оказались и странные рудные образования, поднятые со дна океана и названные железо-марганцевыми конкрециями.

Но им не повезло: на конкреции долго не обращали того внимания, которого1 они заслуживали. Возможно, их время просто еще не пришло. Но через несколько десятилетий о железо-марганцевых конкрециях заговорили во всем мире. В 1957— 1958 гг., во время Международного геофизического года, на дне Тихого океана советские и американские экспедиции обнаружили колоссальные скопления конкреций. Изучение их состава, подсчет запасов показали большую экономическую ценность этих залежей.

В 1968 г. Академия наук СССР сочла необходимым отправить прославленное экспедиционное судно«Витязь» в центральную часть Тихого океана специально для изучения геологии дна и процессов рудообразовапия на нем. Это плавание значительно расширило наши знания о закономерностях распределения железо-марганцевых конкреций.

Теперь пора познакомиться ближе с этими своеобразными и во многом загадочными рудными образованиями. Итак, что же это такое — железо-марганцевые конкреции и где они обнаружены?



География конкреций

Конкреция (от латинского сопсгеtio — срастание) — это минеральное образование в осадочных горных породах, возникшее благодаря стягиванию рассеянных веществ и накоплению их вокруг каких-либо центров. Железо-марганцевые конкреции встречаются на океаническом дне в виде микроконкреций, входящих как компонент в состав глубоководных осадков, в виде корок, а также в виде более крупных образований, о которых и пойдет речь.

Карта распространения железо-марганцевых конкреций на дне Тихого океана. 1. Единичные. 2. Области массового распространения. 3. Области высоких концентраций

Внешне конкреции выглядят по-разному. Одни из них имеют овальную форму, другие — шаровидную; есть конкреции, похожие на лепешки, плитки, есть и такие, которые напоминают почки или картофелины. Конкреции бывают и твердые и хрупкие размером от 1 до 25 см, но чаще всего от 2 до 7 см. Впрочем, иногда попадаются и более крупные — в 10—20 см и весом до 4 кг, а изредка — настоящие гиганты.

В 1968 г. в Тихом океане, когда «Витязь» находился над подводной горой, с ее склона с глубины более 3 км была поднята какая-то странная глыба полутора метров в диаметре. Она оказалась конкрецией весом более тонны. В следующем году советские ученые во время 43-го рейса «Витязя» подняли почти двухтонную конкрецию размером 170x145x64 см.

Нередко железо-марганцевые конкреции имеют концентрически-слоистое строение; в центре образования обычно располагается одно или несколько ядер. Ими могут быть обломки пород (пемза, базальты, туфы), зубы акул, слуховые косточки китов и т. п. Ядром гигантской конкреции, о которой только что говорилось, оказался кусок фосфорита. От очертаний обломков, служащих ядрами, нередко зависит и форма конкреций.

Железо-марганцевые конкреции встречаются в некоторых пресноводных водоемах, на дне многих морей, но больше всего их на океаническом дне. Наиболее часто конкреции находят на глубинах от 3 до 6 км в области осадков материкового склона и ложа океанов, главным образом на красных глинах. Но и здесь конкреции встречаются не везде — их распространение зависит от рельефа дна. Количество железо-марганцевых конкреций особенно велико на подводных возвышенностях, на склонах подводных хребтов и отдельных гор. На мелководьях (область континентального шельфа) они встречаются гораздо реже. Всего, по некоторым данным, железо-марганцевые конкреции распространены на площади 15 млн. км2.

Районы максимальной концентрации конкреций приходятся на тропическую и субтропическую части Мирового океана. В некоторых местах там,—как писал замечательный советский океанолог академик Л. А. Зенкевич,— «океанское дно устлано... сплошным слоем железо-марганцевых конкреций...». На фотографиях такие участки дна океана напоминают булыжную мостовую.

Но железо-марганцевые конкреции встречаются ие только на поверхности дна, но и в толще осадков. Колонки осадков, полученные в Тихом океане при помощи грунтовых трубок, показали, что конкреции распределяются на глубину до 7,5 м. Вполне возможно, что залегают они слоями (толщина каждого — несколько сантиметров); между собой эти слои разделены прослойками осадков, в которых конкреций нет.



Из чего они состоят?

Железо-марганцевые конкреции — это по существу полиметаллические руды. Чтобы яснее стала вся ценность конкреций, приведем несколько цифр, характеризующих их химический состав. Кроме того, в конкрециях отмечено повышенное содержание свинца, цинка, молибдена, циркония; в них присутствуют также радиоактивные, рассеянные и редкие элементы. Всего в конкрециях обнаружено 35 элементов.

Элемент Содержание в железо-марганцевых конкрециях (в %)

В среднем Максимально

Марганец 25 50

Железо 15 21

Никель 1 2

Кобальт 0,5 1

Медь 0,5 2



Анализируя таблицу, мы видим, что железа в конкрециях явно мало, и пока что никто не собирается, возиться с ними ради извлечения этого металла. Ну, а марганца — много его или мало? Марганцевые руды бывают трех типов: руды, содержащие 35% марганца и выше; железо-марганцевые руды, содержащие 10—35% марганца; марганцовистые железные руды, в которых марганца 4—10%. И так как среднее содержание этого химического элемента в железо-марганцевых конкрециях 25%, это, конечно, не очень много, но и не очень мало. В общем содержание его таково, что добыча конкреций со дна океанов ради получения одного только марганца в настоящее время энтузиазма вызвать не может.

Невыгодна экономически добыча железо-марганцевых конкреций и специально ради извлечения из них меди, ибо медные руды на суше содержат ее от 0,7 до 6% , так что средняя цифра в 0,5% выглядит малообещающе.

Но картина резко меняется, если мы обратимся к никелю и кобальту. В кобальтовых рудах на суше содержание этого элемента колеблется от десятых долей до 1—2% максимально, а в комплексных рудах содержание кобальта составляет сотые, изредка десятые доли процента. Чисто кобальтовые руды встречаются редко, месторождения их маломощны. Обычно кобальт извлекается из медных, никелевых, серебряных и других руд в качестве побочного металла. Ясно, что содержание кобальта (в среднем 0,5%) в конкрециях не может не заинтересовать специалистов.

Наибольшие запасы никеля на суше сосредоточены в сульфидных медно-никелевых рудах, в которых содержание этого металла колеблется в пределах 0,3—2% . Так что и в отношении никеля железо-марганцевые конкреции весьма перспективны: как-никак никеля в них содержится в среднем около 1%.

Итак, конкреции выгодно использовать даже ради получения только никеля и кобальта, но, несомненно, наиболее заманчивым представляется извлечение из конкреций всех содержащихся в них элементов, то есть комплексное использование этого своеобразного полиметаллического подводного сырья.



Железо-марганцевые конкреции имеют самую различную форму. Одни из них напоминают шары и эллипсы (1), другие — лепешки или плитки (2); встречаются конкреции и сплошной сростковой формы (3). На рис. 4 видны конкреции, ядрами которых послужили зубы акул (Фото из журнала «Природа»)

Сколько же этого сырья на дне Мирового океана? Но прежде — почему нас так интересуют эти два металла: никель и кобальт?



Миллиарды под килем

Кобальт — один из тех химических элементов, с которыми человек познакомился на заре своей истории. Соединения кобальта применялись еще в Древнем Египте для окраски стекол в устойчивый и удивительно красивый синий цвет. Ныне кобальт используется главным образом для производства специальных сплавов и сталей. На основа кобальта получены превосходные катализаторы для органического синтеза, для извлечения из нефти серы, окисления аммиака, сушки лаков и масляных красок. Соли кобальта применяются для получения химически чистого металлического кобальта (путем электролиза), для гальванопластического покрытия других металлов, изготовления необычайно стойких и красивых эмалей и красок, столь нужных стекольной и фарфоровой промышленности. Радиактивный изотоп Со60 применяется при лечении рака («кобальтовая пушка»).

Большая часть никеля используется для получения сплавов с другими металлами. Жаропрочные и жаростойкие хромо-никелевые сплавы крайне необходимы современной технике. Сплавы никеля используются в атомных реакторах, в чистом же виде этот металл идет на изготовление особо прочных листов, труб. Немало его расходуется для производства щелочных аккумуляторов и антикоррозионных покрытий. Применяется никель и для изготовления специальной химической аппаратуры, и как катализатор многих химических процессов.

В общем совершенно очевидно, что без кобальта и никеля просто невозможно представить себе современную промышленность. Между тем на суше руды, как уже говорилось, бедны этими элементами. Не удивительно, что железо-марганцевые конкреции, эти богатые полиметаллические руды, привлекают сейчас пристальное внимание специалистов. Этот интерес подстегивается то и дело мелькающими в печати цифрами, характеризующими запасы марганца, никеля, кобальта на дне Мирового океана.

Попытки определить запасы железо-марганцевых конкреций предпринимались неоднократно. Для этого систематически фотографировали дно, брали многочисленные пробы. Только за один рейс экспедиции в Тихий океан па судне «Академик Курчатов» в 1968 г. было получено 800 фотоснимков дна, позволяющих судить о распределении на нем конкреций. Необходимо, однако, оговориться, что все расчеты весьма и весьма приблизительны, ибо количество конкреций может сильно меняться даже на близко расположенных участках, а заснять все дно Мирового океана, естественно, пока что невозможно.

Так вот, по приблизительным оценкам, запасы железо-марганцевых конкреций на дне океанов составляют 250—350 млрд. т., в том числе на дне Тихого океана — более 100 млрд. т. Подсчитано, что на океаническом дне нас ожидает около 64 млрд. т марганца, 1—2 млрд. т кобальта и раза в два больше никеля. Выявлены районы, в которых конкреции настолько густо покрывают дно, что количество марганца на 1 км2 превышает 38 тыс. т.

Цифры, что и говорить, внушительные. Но и они не дают полного представления о богатствах дна океанов. Ведь подсчитаны лишь те конкреции, которые лежат на поверхности, но они есть и в донных отложениях. Сколько их там? Никто не знает... Но видимо, не меньше, чем на поверхности. «Поэтому,— полагают доктор геолого-минералогических наук П. Безруков и доктор географических наук В. Корт,— суммарные запасы таких рудных залежей в океанах должны измеряться гораздо большими, почти астрономическими цифрами».

Откуда же на дне океанов взялись эти сокровища?



Вулканы или бактерии?

Происхождение железо-марганцевых конкреций давно уже интересует ученых, предложивших несколько гипотез их образования. Так, предполагается, что конкреции образовались в результате: 1) разложения вулканических пород; 2) деятельности бактерий; 3) химических процессов извлечения и осаждения элементов из морской воды.

Если допустить, что на образование железо-марганцевых конкреций идут металлы, содержащиеся в морской воде, то количество металлов в ней должно со временем уменьшиться. Однако известно, что химический состав морской воды остается неизменным. Следовательно, в Мировой океан непрерывно поступает определенное количество металлов, восполняющее потерю. Откуда же океаны их получают?

Значительное, может быть даже наибольшее, количество марганца, железа, кобальта и других металлов попадает в океан в виде тончайших коллоидных взвесей, сносимых с материков вместе с речным стоком. Какое-то количество металлов попадает в моря и океаны при извержениях подводных вулканов и в результате послевулканических гидротермальных процессов на океаническом дне; указывают также и на метеориты, падающие в океан.

Но откуда бы ни попадали в мор-скую воду металлы, как бы ни шел процесс образования железо-марганцевых конкреций, бесспорно од-но: осаждение элементов из морской воды и стягивание их в конкреции представляет весьма сложный и длительный геохимический процесс. Особенно большие споры вызывает роль бактерий в этом процессе: одни ученые полагают, что микроорганизмы играют основную роль в образова-' нии конкреций, другие же, напротив, считают, что их роль в этом незначительна.

Окончательно не решен до сих пор и вопрос о длительности процесса созидания конкреций. Есть расчеты, согласно которым конкреции на дне Мирового океана образуются со скоростью несколько меньше 1 мм в тысячу лет.



Будущее конкреций

Современная техника позволяет за несколько десятилетий (а иногда и того быстрее) выработать до конца, до полного истощения такое месторождение полезного ископаемого, на образование которого ушла целая геологическая эпоха. Человеку приходится все глубже и глубже забираться в недра Земли, использовать все более бедные руды, которые раньше вообще не признавались за руду, а считались «пустой породой» и шли в отвал. Между тем рядом с нами лежат почти не затронутые эксплуатацией минеральные богатства Мирового океана.

Заслуживает внимания такой факт: рост отложений конкреций на дне океанов превышает рост мирового потребления меди, никеля и кобальта, так что железо-марганцевые конкреции представляют собой громадный резерв для получения этих элементов.

И еще одно существенное обстоятельство: установлено, что в разных районах Тихого океана химический состав конкреций различен. В зависимости от определенных факторов (рельефа дна, состава донных илов, наличия или отсутствия вулканов) в одних местах в конкрециях больше железа, в других — марганца, в третьих —никеля или кобальта, или тех или других сочетаний этих элементов. Поэтому, зная закономерность изменения состава железо-марганцевых конкреций по акватории океана, можно заранее выбрать определенный район для их добычи, в зависимости от того, какой элемент интересует нас в первую очередь.

Железо-марганцевые конкреции, поднятые со дна Тихого океана, были подвергнуты технологическим испытаниям в институте «Гипроникель». Опыты советских специалистов показали эффективность переработки конкреций и возможность почти полного извлечения марганца, меди, никеля и кобальта. Экономисты рассчитали, что уже в настоящее время добыча железо-марганцевых конкреций выгодна. Поэтому усиленно разрабатываются проекты добычи конкреций драгами или своеобразными гигантскими «грунтососами». В последнем случае, по расчетам американских специалистов, стоимость тонны конкреций составит всего лишь от 2 до 5 долларов (в зависимости от глубины, расстояния от берега, погоды, плотности конкреций на дне и ряда других факторов).

Мировой океан — это и важнейшие транспортные пути и источник получения пищи; море дает человеку поваренную соль и магний, нефть и газ, фосфориты и железо, алмазы и золото. И недалек уже тот день, когда список даров из царства Нептуна пополнится кобальтом и никелем, медью и марганцем. А в будущем Мировой океан станет, несомненно, одним из главных поставщиков сырья для человечества.

Вл. Кречетов


 
Рейтинг@Mail.ru
один уровень назад на два уровня назад на первую страницу