Минерально-сырьевые ресурсы мирового океана:проблемы и перспективы их использования

Второй «газовый мост» в АТР сложился между эмиратом Абу-Даби, входящим в состав ОАЭ, и Японией. Еще два «газовых моста», проходящие через акваторию Тихого океана, также надо отнести к Азиатско-Тихоокеанскому региону. Оба они соединяют Японию, крупнейшего в мире потребителя СПГ, один– с Аляской, а другой – с Австралией.

Африкано-Западноевропейская газотранспортная система имеет приоритет по времени возникновения, но по объему поставок значительно уступает системе АТР. Ведущая страна – экспортер сжиженного газа в Северной Африке – Алжир.

Помимо этих двух газотранспортных систем существуют и другие подобные «связки», но значительно меньших размеров. К их числу относится, например, экспорт СПГ из Алжира на восточное побережье США, начатый еще в 1970-х гг. В 2000 г. начала экспортировать СПГ в США Малайзия [7].

Следующий перспективный четвертый этап начнется в двух ближайших десятилетиях XXI в. (с 2010 по 2030 г.). Тогда будет развернута добыча нефти и газа в более сложных и труднодоступных частях Мирового океана, в том числе в Северном Ледовитом океане. Существенно изменится география морской нефтегазодобычи. Появятся новые транспортные морские системы доставки нефти и газа к побережьям океанов. На этом этапе, наряду с совершенствованием мирового нефтяного рынка, будет создан эффективно действующий глобальный рынок природного газа. Одновременно будет задействована мировая система минимизации последствий антропогенных нарушений природной среды Мирового океана.

Рост использования нефтегазовых ресурсов Мирового океана в сочетании с глобальным распространением энергосберегающих технологий в разных сферах человеческой деятельности позволит к 2020 – 2030 гг. сохранить ведущее положение нефти и природного газа в мировом топливно-энергетическом балансе (табл. 2.1.2). Их суммарная доля останется на уровне, близком к 2/3, но при этом снизится удельный вес нефти и существенно повысится доля природного газа. Такие выводы вытекают из данных приведенной ниже таблицы [9].

Таблица 2.1.2

Доля основных групп первичных энергетических ресурсов в общемировом потреблении энергии (% на основе расчета в тут.) [9]

В Мировом океане заключены огромные, поистине неисчерпаемые ресурсы механической и тепловой энергии, к тому же постоянно возобновляющейся. Основные виды такой энергии – энергия приливов, волн, океанических (морских) течений и температурного градиента. Однако, как правило, концентрация такой энергии в водных массах очень невелика, что затрудняет ее эффективное производственное использование.

Суммарную энергетическую мощность приливов обычно оценивают от 2,5 млрд до 4 млрд кВт. Энергия морских приливов – неисчерпаемый и постоянный источник энергии. Тем не менее ученые считают, что технически возможно и экономически выгодно использовать лишь очень небольшую часть приливного потенциала Мирового океана (по некоторым оценкам, только 2 %). При определении технических возможностей большую роль играют такие факторы, как характер береговой линии, форма и рельеф дна, сила волн и ветра. Опыт показывает, что для эффективной работы ПЭС высота приливной волны должна быть не менее 5 м. Чаще всего такие условия возникают в узких заливах и эстуариях рек. Но подобных мест на земном шаре не так уж много: по разным источникам 25, 30 или 40.

Считается, что наибольшими запасами приливной энергии обладает Атлантический океан. В его северо-западной части, на границе США и Канады, находится залив Фанди, представляющий собой внутреннюю суженную часть более открытого залива Мэн. Этот залив знаменит самыми высокими в мире приливами, достигающими 18 м. Очень высоки приливы и у берегов Канадского Арктического архипелага. Например, у побережья Баффиновой Земли они поднимаются на 15,6 м. В северо-восточной части Атлантики приливы до 10 и даже 13 м наблюдаются в проливе Ла-Манш у берегов Франции, в Бристольском заливе и Ирландском море у берегов Великобритании и Ирландии.

Велики также запасы приливной энергии в Тихом океане. В его северо-западной части особенно выделяется Охотское море, где в Пенжинской губе (северо-восточная часть залива Шелихова) высота приливной волны составляет 9—13 м. На восточном побережье Тихого океана благоприятные условия для использования приливной энергии имеются у берегов Канады, Чилийского архипелага на юге Чили, в узком и длинном Калифорнийском заливе Мексики.

В пределах Северного Ледовитого океана по запасам приливной энергии выделяются Белое море, в Мезенской губе которого приливы имеют высоту до 10 м, и Баренцево море у берегов Кольского полуострова (приливы до 7 м). В Индийском океане запасы такой энергии значительно меньше. В качестве перспективных для строительства ПЭС здесь обычно называют залив Кач Аравийского моря (Индия) и северо-западное побережье Австралии. Однако и в дельтах Ганга, Брахмапутры, Меконга и Иравади приливы тоже составляют 4–6 м.

Первая промышленная ПЭС построена во Франции (в 1967г., мощностью 240 тыс. кВт) в устье р. Ранс, где величина приливов достигает 13,5 м.

Рис. 2.1.4. Крупнейшая в мире ПЭС  Ля Ранс, Франция [13]

Ведется проектирование более мощных ПЭС – в бухте Мон-Сен-Мишель во Франции (мощностью 10 млн кВт), в эстуарии р. Северн, впадающей в Бристольский залив в Англии, Запроектирована совместная американо-канадская ПЭС мощностью 1 млн кВт в заливе Фанди.

Проводятся исследования по проектированию ПЭС в Камбейском заливе (Индия) и на западном побережье Австралии. Всего в 23 странах имеются районы, пригодные для строительства эффективных ПЭС, В странах СНГ действует Кислогубская ПЭС мощностью 400 кВт (работает с 1968г.). В России разработаны также проекты крупных Лумбовской ПЭС (340 тыс. кВт), Мезенской (1,3 млн кВт) и Кулойской ПЭС (500 тыс. кВт) как составных частей крупной Беломорской ПЭС, которая 100 километровой платиной должна отгородить восточную часть Мезенского залива [10].

К числу энергетических ресурсов Мирового океана относят также кинетическую энергию волн. Энергию ветровых волн суммарно оценивают в 2,7 млрд. кВт в год. Опыты показали, что ее следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. В некоторых шельфовых акваториях волновая энергия достигает значительной концентрации: в США и Японии – около 40 кВт на 1 м волнового фронта, а на западном побережье Великобритании – даже 80 кВт на 1 м.

Еще один энергетический ресурс Мирового океана – океанические (морские) течения, которые обладают огромным энергетическим потенциалом. Достаточно вспомнить, что расход Гольфстрима даже в районе Флоридского пролива составляет 25 млн. м3/с, что в 20 раз превышает расход всех рек земного шара.

Когда говорят об использовании температурного градиента, то имеют в виду источник уже не механической, а тепловой энергии, заключенной в массе океанских вод. Обычно разность температур воды на поверхности океана и на глубине 400 м составляет 12 °C. Если амплитуда температур достигает 20° и более, считается экономически оправданным использование ее для получения электроэнергии на гидротермальных электростанциях [7].

2.2. Металлургическое сырье

Рис. 2.2.1. Классификация металлургических ресурсов Мирового океана (сост. автором по [10])

На рубеже суши и моря полезные минералы распространены в прибрежно-морских россыпях – различных по площади скоплениях обломков горных пород (обычно песков различной крупности). Среди полезных ископаемых океана морские россыпи по экономическому значению занимают второе место после углеводородов. Они накапливаются до промышленных концентраций в результате активного взаимодействия суши и океана. Концентрация полезных минералов в рудоносном слое достигает 20 – 30 % от общей массы пород. На берегу они приурочены к пляжам шириной от десятков до сотен метров. На береговом склоне располагаются подводные россыпи, залегают они широкой полосой (до нескольких сотен метров), протянувшись на десятки километров вдоль береговой линии (на удалении от 0,5 до 15 км). Содержание полезных компонентов в них обычно 4 – 10 %, а в очень богатых россыпях достигает 20 – 28 % массы песков. Природно-экономической особенностью морских россыпных месторождений является их способность восстанавливаться за счет приноса морем и реками новых порций продуктивного материала. По генезису, свойствам и хозяйственному использованию они делятся на главные (ильменит, рутил, циркон, монацит), второстепенные (касситерит, магнетит) и акцессорные (золото, платина). Из месторождений рассыпного типа добывают ежегодно 7 – 9 % всех мировых руд, на морскую добычу приходится 100 % мировой добычи рутила и циркона, 80 % - ильменита, более 40 % - касситерита.

Наиболее богатые прибрежно-морские россыпи расположены преимущественно в тропической и субтропической зонах Мирового океана. В их залегании прослеживаются следующие закономерности: месторождения ильменита, рутила, циркона, монацита распространены вдоль побережий на значительном удалении от коренных источников, россыпи касситерита, золота, платины представляют древнеаллювиальные месторождения, погруженные под уровень моря, расположенные близко от районов образования.

Наиболее крупные россыпные месторождения минералов главной группы, где ведется их широкая эксплуатация, сосредоточены в Австралии. Их месторождения протянулись вдоль восточного побережья от Тасмании и южного Квинследа до северной части Нового Южного Уэльса на 1500 км. Общие запасы рудных песков этого района оцениваются в 1 млрд. т рутила, 1,4 млрд. т циркона при содержании минералов до 20 %. Разведанные запасы по восточному побережью оцениваются в 6,5 млн. т рутила и более 6,1 т циркона. На западном побережье Австралии, главным образом в юго-западной части, распространен преимущественно ильменит. Запасы россыпей в этом районе составляют 15 млн. т ильменита, 1 млн. т циркона, 100 тыс. т монацита, 500 тыс. т рутила и лейкосена. Вдоль западного побережья Новой Зеландии распространены россыпные залежи ильменита, монацита, магнетита с цирконом (в отложениях морских террас на глубине до 70 м).

Более богатыми по содержанию полезных компонентов являются прибрежно-морские месторождения Индостана и Шри-Ланки. Наиболее богатые пески расположены на юго-западе и востоке Индии (штаты Керала, Мадрас). Общие запасы индийских россыпей оцениваются в 7 млн. т циркона, 117 – ильменита, 1,8 – рутила, 2 – монацита. В производимом концентрате 90 % составляет ильменит. Крупные россыпи расположены на северо-востоке Шри-Ланки (районы Пульмоддай, Берувала, Тринкомали), в них содержится около 80 % ильменита и рутила (запасы оцениваются в 3,3 млн. т).

Повсеместно распространены россыпи главных минералов в пляжевых зонах и на шельфе Северной Америки – от Калифорнии до Аляски на западе и от Флориды до Рой-Айленда на востоке. Крупные месторождения (побережья штатов Каролина, Джорджия, Флорида) содержат около 4 % минералов при значительной мощности продуктивных песков (до 36 м). Только на эксплуатируемых месторождениях Флориды запасы ильменита оцениваются в 20 млн. т, циркона – 5,5, рутила – 3,5. Во многих районах западного побережья Канады (Ванкувер)и США (Орегон, Калифорния) выявлены месторождения ильменита, циркония и монацита. В Южной Америке месторождения монацита, ильменита и циркона выявлены на Атлантическом побережье Бразилии (штаты Эспириту-Санту, Баия) на протяжении 1600 км. Они отличаются преобладанием монацита, одним из основных поставщиков которых является Бразилия.

Крупные россыпные месторождения мирового значения находятся в Индийском океане у побережья ЮАР (Натал), где запасы ильменита, рутила, циркона и магнетита оцениваются в 700 млн. т. Месторождение Ричард-Бей дает ежегодно 80 – 100 тыс. т концентрата циркона, 40 – 55 тыс. т рутила. В прибрежно-морских россыпях ЮАР сконцентрировано 2 млн. т ильменита, 200 тыс. т  - рутила и 100 тыс. т циркона. Добыча ильменита и рутила в ЮАР дает 17 % мировой продукции. Севернее устья р. Замбези в Мозамбике выступают ильменито-цирконовые россыпи с богатым содержанием минералов (ильменита до 70 %, циркона – до 14 %), выявлены они также на восточном побережье Мадагаскара.

Кроме отмеченных крупнейших россыпей менее значимые месторождения главных минералов открыты на атлантическом побережье Европы (Куксхавен в Северном море у побережья Германии, где прогнозные запасы ильменита, рутила и циркона оцениваются в 6 млн. т, в т. ч. – 4,5 млн. т ильменита, 1 – циркона и 0,5 – рутила), заливе Бохайвань у Шаньдунского и Ляодунского полуострова Китая (ильменит, циркон, монацит), побережье о. Тайвань и других районах.

Второстепенные минералы представлены богатыми прибрежно-морскими и подводными аллювиальными месторождениями касситерита (оловянный камень) на шельфе Юго-Восточной Азии. От Индии до Шри-Ланки через побережье Таиланда, Вьетнама, Филиппин, Китая, Кореи, Японии и до Чукотского п-ова протянулся оловорудный пояс продуктивных прибрежных и подводных песков. Прибрежные оловоносные пески интенсивно разрабатывают Таиланд (90 % добычи из морских россыпей), Индонезия, Малайзия.

В Европе разработка оловоносных песков ведется на шельфе полуостровов Корнуолл (Великобритания) и Бретань (Франция). Россыпные месторождения олова известны у п-ова Сьюард (Аляска, запасы оцениваются в 3 тыс. т), перспективно побережье северо-восточной Тасмании и других районов.

Крупные запасы магнетита и титано-магнетита содержатся в железистых песках у побережья Канады (Гудзонов залив, побережье о. Ньюфаундленд), возле островов Хонсю, Кюсю и Хоккайдо (Япония). Запасы песков с магнетитом, титаномагнетитом, ильменитом и рутилом у побережья Кюсю оцениваются в 1,7 млрд. т, а магнетитовых песков у побережья Хонсю и Хоккайдо – в 100 млн. т. Продуктивные горизонты залегают здесь до глубины 30 м, руды содержат в среднем 20 – 30 % железа, 8 – 12 % титана, 0,6 % ванадия. Сходные по составу месторождения выявлены у побережья Камчатки и Курильских островов. Прибрежно-магнетитовые пески (запасы около 2,5 млн. т) выявлены у побережья Панамы (Бальбоа), Северного острова Новой Зеландии (запасы превышают 800 тыс. т), Португалии, Норвегии (Лофотенские о-ва), Дании и других стран.

Открытие россыпей касситерита прогнозируется на шельфах восточной (Танзания) и Юго-Западной Африки, о. Мадагаскар, в Мозамбикском проливе, на восточном побережье Бразилии, юго-востоке Канады (п-ов Новая Шотландия), вокруг п-ова Бретань и в Бискайском заливе, вдоль северных побережий Алжира, Марокко и Сомали.