Руда со дна морского: что такое желваки и как добывают минеральное сырье будущего

Вода занимает три четверти поверхности планеты Земля. Люди освоили мизерную часть этих просторов. Человечество давно освоило полюса, затоптало и даже замусорило самую высокую вершину планеты. Но вот до самой глубокой части океана пока добралось всего три человека, хотя на Луне побывала дюжина землян. Мы все еще копошимся в прибрежных зонах, пересекаем акватории морей и океанов по поверхности по накатанным маршрутам. Однако толща воды и дно Мирового океана освоены минимально. Впрочем, развитие цивилизации требует все больше энергии и ресурсов. И то, что раньше считалось нерентабельным для добычи, а то и вовсе недоступным, в наши дни привлекает все больше интереса. Об одном из таких перспективных видов минерального сырья "Сегодня" рассказывает читателям.

Мини-ликбез: краткий экскурс в океанографию

Так называемая континентальная отмель (прибрежные участки с глубинами до 200 м) — это всего 8% площади Мирового океана. Чуть меньше 2% приходится на глубоководные желоба, уходящие в бездну от отметки 6000 м. А около 80% Мирового океана занимает так называемое ложе с глубинами от 2500 до 6000 м. Представляет оно собой бескрайнюю равнину под огромной темной толщей воды.

Немалая часть океанического ложа покрыта тонким слоем, состоящим из миллиардов желваков (округлых кусков минералов в толще породы) диаметром от нескольких сантиметров до почти полуметра.

Деоккупация юга страны – как украинские военные отвоевывают территории

Запрет на передвижение по стране для военнообязанных – все детали

Ракетные удары по мирным украинским городам - июль 2022

Ядерный терроризм россии

Месторождение. Богатые металлом желваки усеивают дно океанов, как картофель на осеннем поле. Фото: ifremer.fr

Иногда они лежат разрозненно на поверхности дна. Как выкопанный картофель на осеннем поле. Иногда формируют корку. Состоят эти "шарики" из целого набора минералов, содержащих самые разные металлы. Больше всего в их составе марганца — до 25%, железа — около 5%. Присутствуют также кобальт, никель, медь, цинк и редкоземельные элементы. Из-за такого состава эти природные образования назвали железо-марганцевыми конкрециями. Одним из самых богатых конкрециями районов является дно Тихого океана на участке примерно от Гавайских островов и до побережья Мексики. По имени двух гигантских тектонических разломов это место получило особое название — район Клиппертон-Кларион. Он рассматривается как один из самых перспективных участков для добычи. И на здешние ресурсы уже точат зубы несколько государств и частных горнодобывающих компаний.

В разрезе. Так выглядит распиленная конкреция. Фото: Thomas Walter

Как образуются эти желваки — геологи до сих пор точно не знают, хотя исследования ведутся с середины XX в. Неясность вызывает настороженность тех, кто выступает против перспективы промышленной добычи конкреций. Ведь последствия добычи спрогнозировать в такой ситуации тоже невозможно. А ждать промышленной добычи осталось недолго. Экономически развитые государства, на территории которых нет крупных месторождений марганца (те же США, Германия, Япония), уже делали пробную добычу. Сырье из океана оказалось гораздо лучшего качества, чем из залежей на суше. Единственное, что тормозило до последнего времени добычу, — отсутствие отработанных технологий и дороговизна процесса. Ведь не так просто соскрести конкреции на мно­гокилометровой глубине, поднять их на поверхность и доставить на переработку (не забываем, что добыча проходит в сотнях, если не тысячах километров от берега).

Загадка. Как образуются "шарики" — пока неясно. Фото: Koelle

Украина: утраченные перспективы и шансы

Добыча железомарганцевых конкреций — предприятие перспективное и сулящее преимущества в ближайшем будущем. Увы, солидные наработки, доставшиеся Украине от СССР, утеряны. Ряд исследовательских институтов УССР были вовлечены в общесоюзный проект по исследованию и добыче конкреций в Тихом океане и Атлантике. В 80-е годы началась разработка морского горно-металлургического комплекса. Более половины предприятий, вовлеченных в проект, находились в УССР. Главной организацией стал днепропетровский ВНИПИокеанмаш, являвшийся частью концерна "Ждановтяжмаш" (ныне — ОАО "Азовмаш"). Ключевыми разработчиками роботизированных систем управления подводными добывающими комлексами стали КБ "Южное" и ПО "Южмаш". Плавсредства намечалось построить на Черноморском и Херсонском судостроительном заводах. А первый полиметаллический сплав из конкреций, поднятых со дна Тихого океана, получили на Никопольском заводе ферросплавов.

История: научные подвиги и авантюры

В истории изучения полиметаллических конкреций есть два занимательных момента, о которых стоит упомянуть отдельно.

В 1872—1876 годах состоялась британская экспедиция на парусно-паровом корвете "Челленджер". Корабль успел принять участие в войне с Мексикой и карательной экспедиции на аборигенов Фиджи, опрометчиво убивших миссионера. Звездный час корвета наступил, когда его переоборудовали для научных исследований. За 3,5 года экспедиции было сделано столько открытий, что плавание считают началом науки океанографии в современном ее понимании. Современники назвали результаты рейса как "самый большой прогресс в знаниях о Земле со времен знаменитых открытий XV—XVI веков". В честь корвета "Челленджер" через сто лет назвали один из американских космических челноков.

Именно в ходе той легендарной экспедиции человечество впервые узнало о существовании "полей" загадочных каменных шаров на дне океана.

Рейс. Первое в мире научно-исследовательское судно "Челленджер"

Во второй половине XX века сверхзадачей для СССР и США стало получение сведений о субмаринах друг друга. В 1968-м гибнет советская лодка K-129, и в США решают тайно поднять ее. Проблема в том, что лежала K-129 на глубине 5 тыс. м. Нужна было не просто спецтехника, но еще и такая, которая не вызывала бы никакого подозрения в ее предназначении! Так за 40 месяцев с нуля спроектировали уникальное судно и спустили его на воду в 1972-м.

Официально Hughes Glomar Explorer занимался разведкой и добычей тех самых конкреций. Судно оснастили сверхмощным подъемным механизмом, позволявшим поднять обломки лодки и скрытно поместить их в трюм. В 1974 году удалось извлечь носовую часть К-129.

Прикрытие. Hughes Glomar Explorer должен был поднять подлодку

Добыча: как поскрести дно

Потенциально добывать железомарганцевые конкреции с многокилометровых глубин стало возможным еще полвека назад. Правда, тогда это было экономически нерентабельно. С того времени прогресс в технологиях заметно удешевил эту задачу. А изменения в глобальной политике и экономике все более настоятельно вынуждают начать разработку месторождений на дне Мирового океана. Например, подавляющее количество редкоземельных элементов на мировой рынок поставляет Китай из собственных месторождений. Поэтому он может без проблем посадить многие высокотехнологичные производства стран-конкурентов на голодный паек.

Еще один показательный факт — в последние десятилетия США закрыли доступ ко всей информации, касающейся темы полиметаллических конкреций.

В то же время в этих невзрачных желваках вполне солидное содержание редкоземельных элементов (помимо марганца, железа, меди, никеля и т. д). Кроме того, они довольно просто извлекаются из сырья.

Наконец, поля конкреций расположены в нейтральных водах. Если вовремя застолбить за собой участок, то никто не сможет помешать добывать там руду.

Прогноз. Так будет выглядеть рудовоз, доставляющий добытые конкреции на металлургический завод

Чтобы скоординировать деятельность всех желающих, был создан Международный орган по морскому дну. Штаб-квартиру этой организации разместили в Кингстоне, столице Ямайки. Отсюда, из страны растаманов и музыки рэгги, чиновники регулируют и контролируют разведку и добычу ресурсов морского дна за пределами зон национальной юрисдикции. В знаменитой зоне Клиппертон-Кларион уже обзавелись своими участками правительственные организации и частные компании из Китая, Южной Кореи, Германии, Японии, Франции, Индии, РФ.

Одной из таких контор стала компания "Интерокеанметалл" (ИОМ), учрежденная еще во времена соцлагеря. В наше время формально в "Интерокеанметалл" входят Болгария, Куба, Польша, Россия, Чехия и Словакия. ИОМ получил права на разведку и добычу на участке дна, где содержится около 1 млрд тонн руды. Полтора десятка лет назад в Украине вдруг вспомнили, что мы имеем все основания и неплохие возможности, чтобы претендовать на свой кусок железомарганцевого пирога. Даже начались переговоры о присоединении Украины к ИОМ. Увы, дальше разговоров дело не пошло. Удивительно, но "Интерокеанметалл" умудрился пережить смутные времена. Правда, нашим геологам и инженерам места так и не нашлось. Ключевую роль в ИОМ теперь играет РФ. Ее научно-исследовательское судно в эти дни как раз работает в районе Кларион-Клиппертон.

Наиболее вероятным способом добычи конкреций сейчас является их сбор специализированными подводными машинами, выглядящими как огромные бульдозеры. Далее следует подъем собранного сырья на поверхность океана по специальным трубопроводам. Здесь груз переваливается на огромные суда-рудовозы. Они доставляют их на берег, на металлургические предприятия. В небольших масштабах такая технология уже более-менее отработана. Однако до промышленной добычи дело пока не дошло.

Геологи. Поднятые со дна образцы готовят к изучению