Океаны обладают огромными запасами полезных ископаемых. Сама морская вода содержит почти все химические элементы, но многие из них – в столь низких концентрациях, что стоимость их извлечения гораздо выше стоимости добычи тех же элементов на суше.
Получение химических соединений из морской воды
Из морской воды в промышленных масштабах извлекают лишь немногие вещества, а именно обычную поваренную соль, магний и бром. Соль получали из моря с глубокой древности. Традиционный метод, применяемый для этой цели, – заполнение морской водой береговых котлованов. При выпаривании воды на солнце часть примесей высаживается. Концентрированный рассол (рапа) затем переводится в другой котлован, где и происходит осаждение соли. В настоящее время около 33% мировой добычи соли приходится на долю морской воды.
Магний – незаменимая составляющая легких сплавов, применяемых в самолето- и ракетостроении и в точном приборостроении. В 30-е годы около 66,6% мирового производства магния приходилось на долю Германии, и американские и британские ученые начали эксперименты по его извлечению из морской воды. В 1939 г. усилия англичан увенчались успехом – ими был разработан технологический процесс отделения магния в форме гидроксида после смешивания морской воды с известью. В настоящее время магний, получаемый из морской воды, составляет более 60% его ежегодной мировой продукции.
Бром – элемент, необходимый для фотографии, фармацевтической промышленности и производства высокооктанового бензина, – тоже в значительной степени добывается из морской воды. Перспективы же извлечения из морской воды других элементов определяют главным образом два фактора: затруднения с получением какого-либо элемента из наземных источников и дальнейший прогресс технологии.
В засушливых прибрежных районах большую ценность представляет пресная вода. Ее можно получать из морской путем испарения и конденсации пара – именно так образуются дожди и вообще пресные воды на Земле. Однако искусственное ускорение этого процесса на опреснительных установках – весьма энергоемкое производство и рентабельно только там, где дешева энергия, например на Аравийском полуострове.
Ресурсы континентального шельфа
Помимо ресурсов, заключенных в самой морской воде, существенное количество минералов дает эксплуатация океанского дна. Большую их часть добывают вблизи береговой линии или в мелководных зонах континентального шельфа.
Песок, гравий и известняк, используемые в строительстве, получают с пляжей или из прибрежных вод. Некоторые прибрежные отложения содержат металлы в достаточных для их извлечения количествах. Например, черные пески вдоль Атлантического побережья США от Нью-Джерси до Флориды содержат ильменит и рутил – рудные минералы титана, а также редкоземельный минерал монацит. Черный песок пляжей западного побережья Новой Зеландии богат железом. Однако чрезмерная эксплуатация подобных месторождений может вызвать размыв берегов.
Важное значение также приобретает добыча материалов с морского дна на мелководье. Так отсасываются по трубам подводные железосодержащие пески вокруг Японии, а с 1962 г. ведутся разработки алмазоносного гравия вблизи берегов Намибии.
Некоторые минералы извлекают из пород, слагающих морское дно. Поиски их ведутся аналогичными наземным методами, кроме того, используется подводная фотография. В настоящее время эффективно ведутся подводные разработки на глубинах до 183 м. Например, Япония около 20% угля добывает из подводных шахт. Над залежью угля сооружают искусственный остров и с него бурят ствол, вскрывающий угольные пласты.
Со дна Мексиканского залива с помощью перегретой воды вытапливается сера. Серное месторождение там было открыто при поисках нефти. В настоящее время нефть и природный газ являются самыми важными видами минерального сырья, добываемого на морском дне. Нефтяные вышки над водой можно теперь встретить повсюду: и в Бассовом проливе между Тасманией и Австралийским материком, и на Каспийском море, и в Мексиканском заливе, и в Северном Ледовитом океане, и вдоль Калифорнийского побережья, и в Северном море, в море Сулу на Филиппинах и в других местах.
Однако монтаж буровых вышек в море весьма сложен и порой сопряжен с риском для жизни. Буровые вышки и платформы должны противостоять жестоким штормам и даже напору дрейфующих ледяных полей. Ученые предлагают использовать для разработки нефтяных месторождений в Арктике искусственный айсберг. Подсчитано, что его создание обойдется в 5 раз дешевле постройки традиционной платформы для бурения. Несмотря на трудности, уже сейчас около 20% мировой добычи нефти приходится на морские разработки и по мере истощения нефтяных месторождений на суше эта доля будет возрастать.
Глубоководные месторождения
На глубоководных участках океанского дна распространены так называемые марганцевые конкреции. По форме они похожи на картофелины и известны уже около 100 лет. Помимо марганца они содержат кобальт, медь, железо, никель и другие металлы. В отдельных местах Тихого океана масса конкреций на дне превышает 54 кг/м2; встречаются они и в Атлантическом, и в Индийском океанах. Ученые полагают, что конкреции имеют биологическое происхождение. На суше марганец распределен неравномерно.