Мировой океан - это такое необъятное образование, что все, с ним связанное, все, что ему принадлежит и расположено в его пределах, - характеризуется грандиозными величинами. Некоторые представления о величине минерально-сырьевого потенциала океанского дна дает табл. VII.1. Но океан не только необъятен, он еще и мало изучен, а объекты, интересующие человека, трудно доступны. Поэтому, когда речь идет о минерально-сырьевых ресурсах, не следует обольщаться грандиозностью цифр, а скорее попытаться трезво оценить, что из этого богатства может быть реально освоено в ближайшем будущем, а что останется нетронутым даже в отдаленной перспективе.
В настоящее время перспективными геолого-промышленными типами океанских месторождений можно считать следующие: 1) месторождения железомарганцевых конкреций; 2) залежи кобальтоносных железомарганцевых корок; 3) металлоносные осадки красноморского типа; 4) скопления массивных сульфидных руд.
Ресурсы железомарганцевых образований
Железомарганцевые конкреции и корки являются сырьем комплексного типа. Основные элементы конкреций: Mn, Ni, Co, Cu. Попутно могут извлекаться еще 29 элементов: благородные металлы (Au, Ag, МПГ), рассеянные элементы (Vo, Te, Ta, Bi, Rb, Hf), редкие (V, Zr) и некоторые редкоземельные элементы группы церия и иттрия. Уровень содержания попутных компонентов в конкрециях может быть охарактеризован следующими показателями: Mo - 0,06%, Au - 0,03 г/т, Ag - 1,1 г/т, Pt - 0,12 г/т, TR - 0,5 кг/т.
В отличие от конкреций, в которых преобладает Mn, корки содержат почти равные количества Fe и Mn, зато Co в них примерно в 3 раза больше, чем в конкрециях. По содержанию Ni, Zn, Cu корки уступают конкрециям. Корки являются кондиционными рудами по содержанию Mn и Co, попутно из них могут извлекаться Ni, Cu, Pt, Mo, V, TR.
Оксидные руды океана характеризуются высокими содержаниями основных компонентов по сравнению с рудами континентальных месторождений (в особенности российских), содержание металлов в которых обнаруживает устойчивую тенденцию к снижению (табл. VII.2).
Что касается Mn, то в ЖМК и КМК он представлен оксидными рудами металлургического сорта, которые по качеству значительно превосходят карбонатные руды российских месторождений. По извлекаемой ценности содержащихся в них компонентов оксидные руды могут рассматриваться как богатые (табл. VII.3).
Очень важным показателем высокого качества оксидных руд является коэффициент извлечения металлов. Разработаны два способа переработки оксидных руд: пирометаллургический и гидрометаллургический. Сквозное извлечение металлов (в %) при использовании указанных методов составляет соответственно: никеля - 90 и 94, меди 88 и 83, кобальта 86 и 92, марганца 74 и 82.
Помимо этого, оксидные руды являются высокоэффективным природным сорбентом. Расчеты показывают, что использование ЖМК и КМК и продуктов их переработки для очистки сбросовых вод промышленных (металлургических, металлообрабатывающих и др.) предприятий обеспечит повышение за счет сорбции содержания металлов: меди и никеля в 5-10 раз, кобальта - в 20-25 раз.
Экспертные количественные оценки ресурсов железомарганцевых образований дают различные, но весьма высокие показатели. По данным С. Андреева и его соавторов (1999), основной ресурсный фонд железомарганцевых образований сосредоточен в пределах 20 полей железомарганцевых конкреций и корок и распределен следующим образом. Наиболее значительные ресурсы находятся в Тихом океане (13 полей): Кларион-Клиппертон и Калифорнийское (Ni-Cu геохимический тип); Центрально-Тихоокеанское и Менарда (Ni-Cu-Co); Южно-Тихоокеанское и Пенрин (Со); Перуанское (Ni); Магеллановых гор, Уэйк, Мид-Пасифик, Гавайи, Лайн, Туамоту (корки-Со) - всего 61,03 млрд тонн. В Индийском океане известны 5 полей: Центрально-Индоокеанское (Ni-Cu и Ni-Cu-Co); Западно-Австралийское и Диамантина (Ni-Cu-Co); Мадагаскарское (Со); Экватор (Со) - всего 11,88 млрд тонн руды. В Атлантическом океане 2 поля: Северо-Американское и плато Блейк (Со) - 2,32 млрд тонн руды.
Общие мировые ресурсы ЖМК и корок, по этим данным, в пределах полей оцениваются в 75,3 млрд тонн сухой рудной массы. Их структура следующая: 64,59 млрд тонн отвечают категории Р3 и выше; они считаются установленными; 10,71 млрд тонн представляют собой так называемые геологические ресурсы. Из установленных ресурсов 19,59 млрд тонн - абиссальные конкреции типа Кларион-Клиппертон, 19,24 млрд тонн - кобальтоносные корки, 2,21 млрд тонн - Перуанские конкреции, богатые марганцем.
Если вместе с крупными полями учесть ресурсы, рассеянные по площадям небольшого скопления, то суммарные ресурсы составят 102,43 млрд тонн сухой рудной массы.
По оценкам цитированных источников, при интенсивной добыче, полномасштабная рентабельная отработка конкреций может продлиться 40-60 лет, после чего конкреционный потенциал океана, в основном, истощится. Ресурсы корок могут быть освоены за 80-100 лет (Андреев и др., 1999).
В пределах Российского разведочного района запасы и прогнозные ресурсы ЖМК категорий С2, Р1 и Р2 (в соотношении 3,1:2,1:94,8) оцениваются в 448 млн т сухой руды при среднем содержании Mn 29,4% (Е. Козловский, 2004).
В настоящее время интенсивно разрабатываются морские россыпные месторождения, располагающиеся на глубинах до 20 м. Глубоководные месторождения пока не разрабатывались. Железомарганцевые конкреции океанических котловин располагаются на глубинах 4-5 тыс. метров, на больших площадях; плотность залегания конкреций достигает 20 кг/м2. Технико-экономические расчеты подтверждают техническую возможность и экономическую целесообразность отработки месторождений ЖМК.
Сбор конкреций со дна не требует разрушения донной поверхности, поскольку они залегают на мягких глинах. Опыты по подъему конкреций на поверхность проводились в США и Японии. Рассматривались два способа. Это эрлифт, разрабатываемый в США, и многоковшовая система на канатах нейтральной плавучести, разрабатываемая в Японии.
Наиболее богатая рудная провинция Кларион-Клиппертон в Тихом океане Международным органом по морскому дну ООН разделена между странами и международными консорциумами. Часть площади зарезервирована за Международным органом для тех стран, которые к настоящему времени не имеют возможности (или необходимости) вести геологоразведочные работы, разрабатывать добычное устройство, технологию передела - осваивать месторождение. В этой провинции выделены участки площадью по 75000 км2 Российской Федерации (Советскому Союзу), Японии, Франции, Китаю, Республике Корея и международным организациям (консорциумам) OMI, OMCO, IOM и другим. Индия заявила и получила такой же участок в Центральной котловине Индийского океана.
Международный орган подписал контракты с предприятиями, представляющими отдельные страны, владеющие участками (разведочными районами по терминологии Органа), и с международными консорциумами на проведение геологоразведочных работ по утвержденным программам до 2015 года. Программы предусматривают разработку технологии разведки, исследования экологического фона до начала массового нарушения экосистемы. Начало собственно освоения месторождений - добычи конкреций будет определено в общем случае конъюнктурой рынка металлов, а для каждой страны или консорциума - технической готовностью и геологической обеспеченностью процесса добычи и металлургического передела руды.
Еще больший интерес проявлен в мире к железомарганцевым рудным коркам. Их исследования ведутся как в исключительных экономических зонах островных государств западной части Тихого океана, так и в Международном районе. Корки представляют интерес, прежде всего, в связи с тем, что в некоторых из них содержание кобальта достигает 2% при минимальных концентрациях более 0,4%, тогда как в известных промышленных месторождениях суши содержание этого металла варьирует от 0,1% и несколько меньше до 2%. Ресурсы КМК в северо-западной части Тихого океана в 1842 млн т сухой руды, содержащей около 380 млн т Mn и 10 млн т Со.
С разной степенью детальности изучены рудные корки горы Экватор, локальных поднятий Кокосовой котловины (Индийский океан), гайотов и островершинных гор западной части Тихого океана (Императорский хребет, Мид Пасифик, система поднятий Маркус-Уэйк-Неккер, Магеллановы горы). В этих районах ведут исследования кроме Российской Федерации, Китай, международные экспедиции Европейских стран и др. В ГНЦ <Южморгеология> ведутся работы по подготовке заявки в Подготовительную Комиссию Международного органа по морскому дну ООН на выделение Российской Федерации участка для дальнейшего освоения.
К настоящему времени практически разработаны поисковые критерии коркового оруденения. Наиболее мощные богатые кобальтом корки тяготеют к верхним частям вогнутых склонов гор при уклонах более 20°. Состав субстрата принципиального значения не имеет. Разрабатываются поисковые признаки богатых рудных обособлений.
Корки достаточно прочно соединены с субстратом, представляющим собой скальные породы. В этом заключается основная проблема освоения корок как полезного ископаемого. Во-первых, при разработке существенная часть субстрата будет поднята вместе с рудным материалом, что приведен к значительному разубоживанию. Во-вторых, разрушение поверхности дна при разработке будет иметь негативные экологические последствия. Еще одна проблема - это сложность горно-геологических условий будущей добычи, обусловленная резкой расчлененностью рельефа дна в зонах развития корок. Сегодня отсутствуют не только технические средства и технология разработки корок, но и общая идеология разрушения твердого вещества на дне, сбора осколков и подъема раздробленной массой на поверхность (на суда рудовозы).
Тем не менее, по свидетельству Е.А. Козловского, сейчас разрабатываются два различных способа - 1) использование гусеничных машин, соединенных с надводными судами системой гидравлических трубопроводов, 2) использование абразивно-струйных систем Hydrojet, в которых давление струи достигает 200 бар.
Технико-экономические расчеты зарубежных экспертов подтверждают возможность эксплуатации КМК на подводных горах. Согласно этим расчетам, рентабельность таких разработок оценивается в 14,3-19,5%, срок окупаемости капитальных вложений 3,0-3,5 года.
|
