Поиск полезных ископаемых под водой

Поиск подводных месторождений: история, практика, технологии

То, что нефть и газ могут залегать под дном морей, человек знал много веков назад. И на Ближнем Востоке, и на Каспии люди видели нефтепроявления и газовые пузыри на поверхности воды. Прибрежные месторождения просто «уходили» под водную толщу. Пионерами в освоении водных пространств стали нефтяники Каспия, у которых были достаточно благоприятные условия: отсутствие океанских ураганов, ледовых атак и небольшая глубина.

Хотя и тут это было сопряжено с новыми сложностями, которые приходилось решать. Например, сухопутных специалистов удивляла совершенно непривычная коррозия металла: соленая вода буквально «съедала» трубы и опорные конструкции. Пришлось обращаться к опыту кораблестроителей.

Но главное, нужно было искать нефтяные и газовые месторождения вдалеке от берега, в открытом море, то есть те, которые не выходили на сушу. Если на берегу можно было бурить скважины то тут, то там, пытаясь «оконтурить» месторождения, то в море это было уже крайне затратно и очень сложно. Требовалось создать буровые установки нового типа. Таковыми стали самоподъемные буровые платформы, по сути баржи с буровыми установками на борту, которые оснащались выдвигающимися вниз «ногами». Придя на точку бурения, платформа выпускала «ноги», которые упирались в морское дно, и поднималась над водой на высоту, превышающую высоту волн.

Но если решался вопрос, с какого основания бурить разведочную скважину, то нужно было решать и вопрос — а где бурить? Тут первая скрипка стала отводиться непрерывному сейсмическому профилированию. Морское научное судно идет по заданному курсу и тащит за собой источник мощных импульсов, а также длинную, в сотни метров, систему из кабелей и сейсмодатчиков. Все это напоминает эхолот, но система НСП пробивает поверхность морского дна и на ленте видно не только морское дно, но и все основные геологические границы на сотни и тысячи метров под морским дном. Одного профиля, конечно, недостаточно их нужно много, но это все равно дешевле, чем бурить скважины наугад.

Огромной проблемой было определение координат. Точность определения местоположения в десятки и сотни метров никак не устраивала морских нефтяников и газовиков. Поэтому стали разрабатываться и модернизироваться специальные береговые навигационные системы, которые стали повышать точность определения местоположения судов до метров. Наконец-то равнина моря покрылась невидимой, но реальной координатной сеткой, и буровики могли точно знать, куда им приводить платформу. Ну а потом пришло время и спутниковой навигации.

К сожалению, далеко не всегда там, где лучше всего бурить, можно поставить буровую платформу, так как морское дно сложено очень слабыми грунтами и платформа, выдвигая свои «ноги», просто завалится на бок и утонет. А значит, нужны специальные инженерно-геологические изыскания. Очень скоро стало ясно, что на морском дне буровым платформам угрожают оползни, прорывы газа, грязевые вулканы, неравномерность прочностных свойств и многие другие сложности. Для того чтобы качественно изучить все эти опасности, потребовалось создать специализированные инженерно-геологические суда для ведения буровых и геофизических работ.

По мере продвижения вглубь моря самоподъемные установки уже не годились. На их место пришли так называемые полупогружные буровые платформы. Их принцип взят у куклы-неваляшки: платформа, придя на место бурения в надводном виде, начинает забирать в свои резервуары воду и погружается. В результате центр ее тяжести опускается далеко вниз и штормовые волны не могут ее сильно колебать. Такие платформы потребовали еще более точной навигации.

Геофизики постепенно отказались от бумажной записи и стали вводить данные в мощные суперкомпьютеры. А затем создали системы трехмерной сейсмики. Это повысило качество получаемых данных, ученые получили возможность буквально видеть всю нефтегазоносную структуру.

Инженеры-геологи тем временем также совершенствовали свою аппаратуру. Появлялись и новые инженерные задачи, например, прокладка трубопроводов в условиях возможных ледовых атак, смещений морского дна, его деформаций. Все это требовало работы по созданию новых систем прокладки трубопроводов, их защиты от агрессивной морской среды.

Буровики тоже требовали новых решений. С одной платформы, стоящей в море, бурятся десятки скважин, которые должны быть обсажены специальными трубами, чтобы изолировать их от морской среды и предотвратить попадание нефти и бурового раствора в окружающую среду. Вопросы экологии стали превалирующими, и любые проблемы стали рассматриваться именно в этом ключе.

Рубеж веков ознаменовался выходом морских нефтяников и газовиков на край шельфа и спуск по так называемому материковому склону. Глубины моря теперь уже превысили километровый рубеж, как, например, в Мексиканском заливе и у берегов Бразилии. С другой стороны, расширяется освоение сложных акваторий, таких как Арктика и Охотское море, для которых характерны экстремальные погодные условия и сейсмическая активность. Для работы в таких условиях нужна самая современная техника, самые лучшие материалы и первоклассные специалисты.

Источник

Золотая лихорадка в морской пучине. Последний передел мира!

От редакции сайта: Добыча золота из морей и океанов дело не новое. В начале прошлого века американские старатели обнаружили золото в галечниках на берегу Берингова моря. Они же основали город Ном. Для добычи золота из-под воды придумывали самые разные способы и устройства.

Старательская добыча золота продолжается возле Нома до настоящего времени. Любители изобретают драги (см.рис.слева), работают под водой в теплых гидрокостюмах, добывая золото для себя и своей страны.

В последние десятилетия развитие подводой техники и роботов для подводных горных работ, привлекло к океанской добыче полезных ископаемых крупные фирмы. Уже создан специальный Международный орган по морскому дну (ISA — International Seabed Authority). Это организация под эгидой ООН, посредством которой государства-участники организуют и контролируют деятельность в отношении минеральных ресурсов морского дна в международной зоне за пределами национальной юрисдикции. Он начал работать в 1994 году и находится в Кингстоне (Ямайка). В 2002 году Орган принял Правила поиска и разведки полиметаллических конкреций в Районе (определяемом как «морское и океанское дно и его недра за пределами национальной юрисдикции»). — http://www.un.org/ru/

Небольшой обзор по теме подводной разраотки недр приведен ниже. В дальнейшем, мы будем поддерживать эту тему, дополняя обзор новыми статьями, так как добыча полезных ископаемых в океане, несомненно, будет развиваться.

Золотая лихорадка в бездне

William J. Broad

Новый подход к пониманию морской геологии привел к открытию под водой сотен сульфидных рудных тел, что стало причиной возникновения среди стран, компаний, бизнесменов новой золотой лихорадки — морской! Началась настоящая погоня за лицензиями на участки морского дна. Теперь добытчики, мотивируемые сокращающимися ресурсами на земле и высокими ценами на золото и серебро, заняты сбором образцов и оцениванием месторождений стоимостью в миллиарды долларов.

Еще совсем недавно скептики сравнивали добычу на дне океана с разработкой полезных ископаемых на Луне. Но развитие морской геологии и прогнозы об истощении запасов металлов в ближайшее десятилетие, привели к тому, что сегодня горная промышленность «спускается» на дно океана, — это уже становится реальностью.

Экологи поднимают тревогу, утверждая, что риски при добыче на морском дне велики и не изучены. На это мировая горная промышленность отвечает серией успешных исследований, открытий и оптимистичными конференциями. Теперь технологическое развитие сосредоточено на создании новых роботов, сенсоров и другого оборудования. Некоторые технологии пришли из нефтегазовой добычи на поверхности земли, например, специальные разведочные устройства и буры, спускаемые с корабля на длинном тросе и вгрызающиеся в морское дно. В общем, разрабатываемое подводное оборудование уже позволяет искать и извлекать потаенные богатства.

Сегодня значительные силы горной промышленности, поддерживаемые на правительственном уровне в Китае, Японии и Южной Корее, брошены на охоту за сульфидными месторождениями в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Также частные компании, такие как «Odyssey Marine Exploration», уже провели сотни глубоководных разведочных операций в вулканических тихоокеанских зонах рядом с островными государствами Фиджи, Тонга, Вануату, Новая Зеландия, Соломоновы Острова и Папуа-Новая Гвинея.

Бывшее ранее не особо востребованным подразделение ООН, занимающееся распределением прав на добычу в море,— «International Seabed Authority» — неожиданно начали осаждать вопросами по поводу этих сульфидных месторождений.

Поскольку страны тихоокеанского региона контролируют распределение прав на добычу полезных ископаемых в своих территориальных водах, то прийти с ними к согласию порой бывает довольно трудно.

Попытки добывать полезные ископаемые были предприняты еще 60–70-е годы, но тогда прибыль была настолько мала, что никогда не покрывала высокие затраты на разведку, подъем со дна и транспортировку.

Перемены начались в 1979 году с открытия «черных курильщиков» — гидротермальных источников срединно-океанических хребтов. Из них в океаны под высоким давлением в сотни атмосфер поступает высокоминерализованная горячая вода. «Курильщики» покрывают 46000 миль вулканических трещин, создавая своего рода «сетку».

Ученые выяснили, что «курильщики» сформировались в результате того, что горячая вода, поднимавшаяся через вулканические породы, встречалась с холодной, и это приводило к осаждению различных минералов, медленно объединявшихся в «насыпи» и «столбы». Один такой «столб» высотой в 15-этажное здание, названный «Годзилла», найден у побережья штата Вашингтон.

Первая волна открытий показала, что эти вулканические источники минерального сырья дают убежище тысячам удивительных морских существ. Затем обнаружили, что эти «холмы» и «столбы», неважно, горячие они или холодные, новые или старые, активные или неактивные, состоят из комплекса минералов, содержащего внушительные количества меди, серебра и золота.

Сегодня, даже совсем не богатые месторождения (например, меди) на поверхности отрабатываются современнейшей дорогостоящей техникой, хотя многие промышленные руды содержат ничтожно малые концентрации металла — всего полпроцента. В то время как океанские разведчики обнаружили на дне руду с 10-процентной концентрацией (и выше) и не только меди, но и золота и серебра.

15 лет назад первую лицензию на подводный участок получила компания «Nautilus Minerals» (Канада). Она выиграла право на разработку на 2000 квадратных милях вулканического морского дна возле Папуа-Новой Гвинеи. Но фирма не спешит переходить непосредственно к добыче, а вот разведка у «Nautilus Minerals» поставлена на «отлично»: компания занимается исследованием сотен различных мест дна Тихого Океана, обнаружив уже не один десяток перспективных с точки зрения подводной добычи участков.

В прошлом году «Nautilus» получил 20-летнюю лицензию на разработку богатого (10 тонн золота и 125000 тонн меди) месторождения на глубине около мили в Море Бисмарка на юго-западе Тихого Океана. «Nautilus» возможно начнет добычу в следующем году. Сейчас компания занята строительством роботов высотой около 8 метров, которые будут собирать и перекачивать сульфиды на поверхность. Затем минералы на баржах будут транспортироваться в ново-гвинейский порт Рабаул.

Эксперты по всему миру пристально следят за работой «Nautilus», за тем, как компания избегает острых экологических вопросов и использует новейшие технологии. «Любой успех станет катализатором для других горнодобывающих компаний», — говорит российский морской геолог и президент «Института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана» Георгий Черкашов.

Правительства многих странах заинтересовано в морской добыче полезных ископаемых. Китай — крупнейший потребитель золота, меди и других промышленных металлов, не ждал подтверждений успешности добычи на океанском дне. Когда в мае 2010 года были приняты правила разведки сульфидов, представители Пекина в тот же день подали заявку от своей страны. В прошлом году Китай подписал контракт на получение исключительных прав на разработку 3860 квадратных миль вулканической расселины в Индийском Океане. Генеральный секретарь «Агентства по минеральным ресурсам океана» Дзин Дзанкай сказал журналистам, что такие месторождения «помогут Китаю соответствовать высокому спросу» на металлы.

Тем временем, крупнейший импортер медного концентрата Китая и один из крупнейших в мире переплавщиков компания «Tong Ling» недавно подписала соглашение с «Nautilus» на поставку со дна Тихого Океана более чем 1 миллиона тонн в год сульфидных руд. Кроме того, страна разрабатывает устройство для разведки сульфидизированных участков, способное погружаться на большие глубины и названное в честь мифического дракона «Jiaolong».

Россия «заразилась» глубоководной лихорадкой в 2011 году, а Франция и Южная Корея в мае этого года. Совсем недавно Сеул получил право на разведку в водах Фиджи.

Океанограф из Университета Вашингтон Джон Дилэйни, изучавший вулканическую активность на океанском дне в течение десятков лет, говорит, что экологическая опасность от проектов, реализующихся в открытом океане, возможно, меньше, чем от проектов, которые реализуются в территориальных водах островных государств Тихого Океана. «Они больше заботятся о своей экономике, чем об экологии», — сказал мистер Дилэйни в интервью.

Доктор Черкашов пытается успокоить защитников окружающей среды и говорит, что одна из главных причин разработки океанского дна — это то, что она значительно меньше влияет на экологию, чем наземная горная деятельность. Источник www.nytimes.com

Дополнительная информация по теме

Nautilus Minerals уходит на глубину (читать)

Судан и Саудовская Аравия продолжают строить планы на морскую добычу (читать)

Стружков Ф. Э., Чаунское райгру. Полезные ископаемые со дна моря. Колыма, 1969, №12

Источник

Глубоководная добыча — Deep sea mining

• Транспорт
  • Земля
  • Воды
  • Воздух
  • Железная дорога
  • Экологичный транспорт
• Городской
• Сонар
  • Морские млекопитающие и гидролокатор
• Промышленные
• Военный
• Абстрактный
• Контроль шума

Глубоководная добыча — это растущая область экспериментальной разработки морского дна, которая включает извлечение полезных ископаемых и отложений со дна океана, обнаруженных на глубинах 200 метров и более. По состоянию на 2021 год большая часть усилий по морской добыче ограничивается только мелководными прибрежными водами, где песок, олово и алмазы более доступны. Большой интерес вызывают три типа глубоководной добычи: добыча полиметаллических конкреций, добыча полиметаллических сульфидов и добыча кобальтоносных железомарганцевых корок. Большинство предполагаемых участков глубоководной добычи полезных ископаемых находятся рядом с полиметаллическими конкрециями или активными и потухшими гидротермальными жерлами на глубине от 1400 до 3700 метров (от 4600 до 12 100 футов) ниже поверхности океана. Жерла создают глобулярные или массивные сульфидные месторождения , содержащие ценные металлы, такие как серебро , золото , медь , марганец , кобальт и цинк . Месторождения разрабатываются с помощью гидравлических насосов или ковшовых систем, которые вывозят руду на поверхность для обработки.

Морские минералы включают минералы, извлеченные из моря и морского дна. Минералы, добываемые в море, обычно добываются дноуглубительными работами в прибрежных зонах на максимальной глубине моря около 200 м. Минералы, обычно добываемые на этих глубинах, включают песок, ил и грязь для строительных целей , богатые минералами пески, такие как ильменит и алмазы.

Как и все операции по добыче полезных ископаемых, глубоководная добыча полезных ископаемых вызывает вопросы о ее потенциальном воздействии на окружающую среду. Группы защиты окружающей среды, такие как Greenpeace и Deep Sea Mining Campaign, утверждали, что добыча полезных ископаемых на морском дне не должна быть разрешена в большинстве мировых океанов из-за потенциального ущерба глубоководным экосистемам и загрязнения шлейфами, содержащими тяжелые металлы. Видные экологические активисты и руководители государства также призвали к мораториям или полному запрету из-за потенциального разрушительного воздействия на окружающую среду. Некоторые утверждают, что должен быть полный запрет на разработку морского дна. Некоторые кампании по борьбе с заминированием морского дна получили поддержку крупных предприятий, таких как некоторые технологические гиганты и крупные автомобильные компании. Однако те же самые компании будут все больше полагаться на металлы, которые могут предоставить минералы морского дна. Некоторые ученые утверждают, что добыча полезных ископаемых на морском дне не должна продолжаться, поскольку мы знаем очень мало о биоразнообразии глубоководной океанической среды. Отдельные страны, располагающие значительными месторождениями полезных ископаемых морского дна в пределах своих больших ИЭЗ, принимают собственные решения в отношении разработки морского дна, изучают способы проведения добычи на морском дне, не нанося слишком большого ущерба глубоководной среде океана, или решают не разрабатывать шахты на морском дне.

В настоящее время (2021 г.) промышленная добыча полезных ископаемых морского дна отсутствует. Международный орган по морскому дну предоставляет многочисленные лицензии на разведку для геологоразведочных компаний , которые работают, например, в Clarion Клиппертон. Существует потенциал для добычи полезных ископаемых в Мировом океане от малых до очень крупных. Технологии, связанные с добычей полезных ископаемых морского дна, будут высокотехнологичными и будут включать в себя ряд роботизированных горнодобывающих машин, а также надводные корабли и заводы по переработке металла в различных местах по всему миру. Мир после ископаемого топлива будет полагаться на ветряные электростанции, солнечную энергию, электромобили и усовершенствованные аккумуляторные технологии: в них используются большие объемы и широкий спектр металлических товаров, включая «зеленые» или «критические» металлы, многие из которых относительно недолговечны. поставка . Разработка морского дна может обеспечить долгосрочное решение проблемы снабжения многими из этих металлов.

СОДЕРЖАНИЕ

Майнинг сайтов

Глубоководная добыча полезных ископаемых — это относительно новый процесс извлечения полезных ископаемых, который исследуется на дне океана . Участки добычи полезных ископаемых в океане обычно расположены вокруг больших площадей полиметаллических конкреций или активных и потухших гидротермальных источников на глубине примерно 3000–6500 метров ниже поверхности океана. Источники создают месторождения сульфидов , которые содержат драгоценные металлы, такие как серебро , золото , медь , марганец , кобальт и цинк . Месторождения разрабатываются с помощью гидравлических насосов или ковшовых систем, которые вывозят руду на поверхность для обработки.

Типы минералов

Минералы морского дна в основном расположены на глубине от 1 до 6 км под поверхностью океана и делятся на три основных типа:

• Полиметаллические месторождения или залежи массивных сульфидов на морском дне, которые образуются в активных океанических тектонических условиях, таких как островные дуги, задние дуги и срединно-океанические хребты. Эти отложения связаны с гидротермальной деятельностью и гидротермальными жерлами на глубине моря в основном от 1 до 4 км. Полиметаллические сульфидные минералы богаты медью, золотом, свинцом, серебром и другими металлами. Они встречаются в системе Срединно-Атлантического хребта, вокруг Папуа-Новой Гвинеи, Соломоновых островов, Вануату и Тонга, а также в других аналогичных океанских средах по всему миру.
• Полиметаллические или марганцевые конкреции находятся на глубине от 4 до 6 км под поверхностью моря, в основном в пределах абиссальных равнин. Марганец и связанные с ним гидроксиды осаждаются из океанской воды или воды в поровых осадках вокруг ядра, которым может быть зуб акулы или кварцевое зерно, образуя клубеньки в форме картофеля примерно 4-14 см в диаметре. Они срастаются очень медленно, со скоростью 1-15 мм за миллион лет. Полиметаллические / марганцевые конкреции богаты многими элементами, включая редкоземельные элементы, кобальт, никель, медь, молибден, литий и иттрий. Самые большие месторождения полиметаллических конкреций находятся в Тихом океане между Мексикой и Гавайями в районе, который называется зоной разломов Кларион Клиппертон . Острова Кука содержат четвертое по величине в мире месторождение полиметаллических конкреций в районе, называемом Южный бассейн Пенрин, недалеко от плато Манихики .
• Кобальтоносные корки (CRC) образуются на свободных от отложений поверхностях горных пород, вокруг подводных гор, океанских плато и других возвышенных топографических объектов в океане. Отложения находятся на глубине 600-7000 м ниже уровня моря и образуют «ковры» из полиметаллических слоев толщиной около 30 см на поверхности возвышенностей. Корки богаты целым рядом металлов, включая кобальт, теллур, никель, медь, платину, цирконий, вольфрам и редкоземельные элементы. Они встречаются во многих частях всех океанов, таких как подводные горы в Атлантическом и Индийском океанах, а также в таких странах, как Федеративные Штаты Микронезии, Маршалловы Острова и Кирибати.

Глубокое море содержит множество различных ресурсов, доступных для добычи, включая серебро, золото, медь, марганец, кобальт и цинк. Это сырье находится в различных формах на морском дне.

Минералы и связанные с ними глубины

Тип месторождения полезных ископаемых	Средняя глубина	Найдены ресурсы
Полиметаллические конкреции

4 000 — 6 000 м Никель, медь, кобальт и марганец Марганцевые корки 800 — 2400 кв.м. В основном кобальт, немного ванадия, молибдена и платины. Сульфидные отложения 1400 — 3700 кв.м. Медь, свинец и цинк, немного золота и серебра

Алмазы также добываются с морского дна De Beers и другими компаниями. Nautilus Minerals Inc. планировала вести разработку морских вод в Папуа-Новой Гвинее, но проект так и не сдвинулся с мертвой точки из-за финансовых проблем компании. Neptune Minerals владеет многоквартирными домами в Японии, Папуа-Новой Гвинее, Соломоновых островах, Вануату, Фиджи, Тонга и Новой Зеландии и намеревается исследовать и добывать эти районы в будущем.

Кобальтоносные железомарганцевые образования находятся на различных глубинах от 400 до 7000 метров ниже уровня моря (над уровнем моря). Эти образования являются типом отложений марганцевой корки. Подложки горных пород состоят из слоистых слоев железа и магния (отложения оксигидроксида Fe-Mn), которые будут вмещать минерализацию.

Кобальтоносные железомарганцевые образования существуют в двух категориях в зависимости от среды осадконакопления : (1) гидрогенетические кобальтоносные железомарганцевые корки и (2) гидротермальные корки и инкрустации. Температура, глубина и источники морской воды являются зависимыми переменными, которые определяют процесс роста пластов. Гидротермальные корки осаждаются быстро, около 1600–1800 мм / млн лет, и растут в гидротермальных флюидах примерно при 200 ° C. Гидрогенетические корки растут намного медленнее (1–5 мм / млн лет), но в них будут более высокие концентрации критических металлов.

Провинции подводных гор, связанные с горячими точками и распространением морского дна, различаются по глубине вдоль дна океана. Эти подводные горы демонстрируют распределение характеристик, которые связывают их с богатой кобальтом железомарганцевой формацией. В западной части Тихого океана исследование, проведенное на глубине от Абиссальной равнине разных размеров, некоторые из них достигают 15 см в длину. Зона разломов Клиппертон (CCZ) — хорошо известная зона залегания. По кодировке конкреции имеют среднюю скорость роста около 10–20 мм / млн лет.

В зоне разлома Клиппертон находится крупнейшее неиспользованное месторождение никеля; Полиметаллические конкреции или марганцевые конкреции находятся на морском дне. Эти конкреции не требуют бурения или обычных методов разработки открытых месторождений. Никель, кобальт, медь и марганец составляют почти 100% конкреций и не образуют токсичных хвостов. Полиметаллические конкреции в зоне разлома Клиппертон в настоящее время изучаются с целью производства аккумуляторных металлов.

Усилия по глубоководной добыче

За последнее десятилетие начался новый этап глубоководной добычи полезных ископаемых. Растущий спрос на драгоценные металлы в Японии , Китае , Корее и Индии подтолкнул эти страны к поиску новых источников. В последнее время интерес сместился в сторону гидротермальных источников как источника металлов, а не рассеянных конкреций. Тенденция перехода к основанной на электроэнергии информационной и транспортной инфраструктуре, наблюдаемая в настоящее время в западных обществах, еще больше увеличивает спрос на драгоценные металлы. Возродившийся в настоящее время интерес к добыче фосфорных конкреций на морском дне объясняется тем, что искусственные удобрения на основе фосфора имеют большое значение для мирового производства продуктов питания. Рост населения мира вызывает потребность в искусственных удобрениях или более широком внедрении органических систем в сельскохозяйственную инфраструктуру.

Первая в мире «крупномасштабная» разработка месторождений гидротермальных источников полезных ископаемых была проведена Японией в августе — сентябре 2017 года. Японская национальная корпорация нефти, газа и металлов (JOGMEC) провела эту операцию с использованием исследовательского судна Hakurei . Эта добыча проводилась на жерловом поле «скважина / котел Изена» в гидротермально активном задуговом бассейне, известном как Окинавский прогиб, который содержит 15 подтвержденных жерловых полей согласно базе данных InterRidge Vents .

Предприятие по глубоководной добыче полезных ископаемых в Папуа-Новой Гвинее , проект Solwara 1, получило разрешение на добычу, чтобы начать добычу высококачественного медно-золотого ресурса из слабоактивного гидротермального источника. Этот спорный проект вызвал огромную реакцию общественности и активистов-экологов. Проект Solwara 1 был расположен на глубине 1600 метров в море Бисмарка , провинция Новая Ирландия . Используя технологию ROV ( дистанционно управляемые подводные аппараты ), разработанную британской компанией Soil Machine Dynamics, Nautilus Minerals Inc. является первой компанией в своем роде, объявившей о планах начать полномасштабные подводные разработки месторождений полезных ископаемых. Однако из-за спора с правительством Папуа-Новой Гвинеи производство и операции были отложены до начала 2018 года. В сентябре 2019 года было объявлено, что проект рухнул, поскольку Nautilus Minerals Inc. перешла в управление, а ее основные кредиторы стремились возместить миллионы долларов. они погрузились в проект. Премьер-министр Папуа-Новой Гвинеи назвал проект «полным провалом», что вызвало призывы к мораторию на глубоководную добычу полезных ископаемых со стороны своих тихоокеанских коллег.

Еще один участок, который исследуется и рассматривается как потенциальный участок глубоководной добычи, — это зона разломов Кларион-Клиппертон (CCZ). CCZ простирается на 4,5 миллиона квадратных километров в северной части Тихого океана между Гавайями и Мексикой. По абиссальной равнине разбросаны триллионы полиметаллических конкреций , каменистых отложений размером с картофель, содержащих минералы, такие как магний, никель, медь, цинк, кобальт и другие. Полиметаллические конкреции также широко распространены в бассейне центральной части Индийского океана и бассейне Перу. Заявки на добычу полезных ископаемых, зарегистрированные в Международном органе по морскому дну (ISA), в основном находятся в ЗКК, чаще всего в провинции марганцевых конкреций. ISA заключила 18 различных контрактов с частными компаниями и национальными правительствами для изучения пригодности добычи полиметаллических конкреций в ЗКК.

В 2019 году правительство Островов Кука приняло два законопроекта, касающихся глубоководной добычи полезных ископаемых в ИЭЗ страны. Минералы морского дна (SBM) Закон 2019 года был принят в «включить эффективное и ответственное управление донных минералов островов Кук таким образом , что также . стремится максимизировать преимущества полезных ископаемых морского дна для нынешних и будущих поколений Островитяне Кука «. Закон о нормах добычи полезных ископаемых морского дна (разведка) и Закон о внесении поправок в Закон о минералах морского дна были приняты парламентом в 2020 и 2021 годах соответственно. По дну океана в ИЭЗ острова Кука разбросано 12 миллиардов тонн полиметаллических конкреций. Конкреции, обнаруженные в ИЭЗ, содержат кобальт, никель, марганец, титан и редкоземельные элементы .

10 ноября 2020 года китайский подводный аппарат Fendouzhe достиг дна Марианской впадины 10 909 метров (35 790 футов). Он не превзошел рекорд американского подводного исследователя Виктора Весково, заявившего 10 927 метров (35 853 футов) в мае 2019 года. Главный конструктор подводного аппарата Е Конг сказал, что морское дно изобилует ресурсами, и из него можно составить «карту сокровищ». глубокое море.

Методы экстракции

Последние технологические достижения привели к использованию дистанционно управляемых транспортных средств (ROV) для сбора проб минералов с перспективных рудников. Используя сверла и другие режущие инструменты, ТПА получают образцы для анализа на драгоценные материалы. После того, как участок был обнаружен, устанавливается горное судно или станция для добычи полезных ископаемых.

Для полномасштабных операций рассматриваются две преобладающие формы добычи полезных ископаемых: ковшовая система непрерывного действия (CLB) и гидравлическая система всасывания. Система CLB является предпочтительным методом сбора узелков. Он работает во многом как ленточный конвейер, идущий от морского дна к поверхности океана, где корабль или горнодобывающая платформа добывают желаемые минералы и возвращают хвосты в океан. При добыче с гидравлическим всасыванием труба опускается на морское дно, по которой конкреции переносятся на добывающее судно. Еще одна труба с корабля на морское дно возвращает хвосты в район добычи.

В последние годы наиболее перспективными районами добычи полезных ископаемых были Центральная и Восточная котловина Манус вокруг Папуа-Новой Гвинеи и кратер Конической подводной горы на востоке. Эти места показали многообещающие количества золота в сульфидных месторождениях района (в среднем 26 частей на миллион ). Относительно небольшая глубина воды 1050 м, а также непосредственная близость золотоперерабатывающего завода делают его отличным местом для добычи полезных ископаемых.

Цепочка добавленной стоимости проекта глубоководной добычи может быть дифференцирована с использованием критериев вида деятельности, в которой действительно добавляется стоимость. На этапах поиска, разведки и оценки ресурсов нематериальные активы добавляются к стоимости, а на этапах добычи, обработки и распределения стоимость возрастает в зависимости от обработки продукта. Существует промежуточная фаза — экспериментальная отработка добычи, которую можно рассматривать как неизбежный шаг в переходе от классификации «ресурсы» к классификации «запасы», где начинается реальная стоимость.

Этап разведки включает в себя такие операции, как определение местоположения, сканирование морского дна и отбор проб с использованием таких технологий, как эхолоты, гидролокаторы бокового обзора, глубоководная фотосъемка, ROV, AUV. Оценка ресурсов включает изучение данных в контексте потенциальной осуществимости добычи.

Цепочка добавленной стоимости, основанная на переработке продукции, включает такие операции, как фактическая добыча (или добыча), вертикальная транспортировка, хранение, разгрузка, транспортировка, металлургическая обработка конечной продукции. В отличие от этапа разведки, стоимость увеличивается после каждой операции с обработанным материалом, который в конечном итоге поставляется на рынок металла. В логистике используются технологии, аналогичные тем, которые применяются в шахтах. То же самое и с металлургической переработкой, хотя богатый полиметаллический минеральный состав, который отличает морские полезные ископаемые от наземных аналогов, требует специальной обработки месторождения. Экологический мониторинг и анализ оценки воздействия относятся к временным и пространственным сбросам горнодобывающей системы, если они происходят, шлейфам наносов, нарушению бентической среды и анализу регионов, затронутых морскими машинами. Этап включает изучение возмущений у морского дна, а также возмущений у поверхности. Наблюдения включают сравнения исходных условий для количественной оценки воздействия на обеспечение устойчивости процесса добычи.

У берегов Папуа-Новой Гвинеи с использованием робототехники разрабатываются мелкомасштабные разработки морского дна , но препятствия огромны.

Воздействие на окружающую среду

Как и все операции по добыче полезных ископаемых, глубоководная добыча вызывает вопросы о потенциальном экологическом ущербе прилегающим территориям. Поскольку глубоководная добыча является относительно новой областью, все последствия полномасштабных горных работ неизвестны. Однако эксперты уверены , что удаление частей морского дна приведет к нарушениям в придонной слое , увеличение токсичности в толще воды , а также осадка шлейфы из хвостов. Удаление частей морского дна нарушает среду обитания бентосных организмов , возможно, в зависимости от типа добычи и местоположения, вызывая постоянные нарушения. Помимо прямого воздействия на горнодобывающий район, утечки, разливы и коррозия могут изменить химический состав горнодобывающего района.

Среди воздействий глубоководной добычи есть теория, что шлейфы наносов могут иметь наибольшее влияние. Шлейфы образуются, когда хвосты от горных работ (обычно мелкие частицы) сбрасываются обратно в океан, создавая облако частиц, плавающее в воде. Встречаются два типа шлейфов: придонные шлейфы и надводные шлейфы. Придонные шлейфы возникают, когда хвосты закачиваются обратно на место добычи. Плавающие частицы увеличивают мутность или непрозрачность воды, забивая фильтрующие устройства, используемые бентосными организмами. Поверхностные шлейфы вызывают более серьезную проблему. В зависимости от размера частиц и водных потоков шлейфы могут распространяться по обширным территориям. Шлейфы могут повлиять на зоопланктон и проникновение света, что, в свою очередь, повлияет на пищевую сеть в этом районе. Дополнительные исследования были проведены Массачусетским технологическим институтом для изучения того, как эти шлейфы перемещаются через воду, в попытке создать математические модели, которые позволили бы предсказать, как шлейфы могут перемещаться, и потенциально уменьшить ущерб. Это исследование используется для содействия работе Международного органа по морскому дну , органа, который уполномочен разрабатывать, внедрять и обеспечивать соблюдение правил ведения глубоководной добычи полезных ископаемых в пределах своей зоны ответственности , чтобы получить полное представление о воздействии на окружающую среду.

Многие противники глубоководной добычи указывают на угрозу серьезного и необратимого ущерба, который она может нанести хрупким глубоководным экосистемам . По этой причине организации Fauna and Flora International и Всемирный фонд дикой природы , телеведущий Дэвид Аттенборо и компании BMW , Google , Volvo Cars и Samsung призвали к глобальному мораторию на глубоководную добычу полезных ископаемых.

морская жизнь

Исследования показывают, что поля полиметаллических конкреций являются горячими точками изобилия и разнообразия для очень уязвимой абиссальной фауны . Поскольку глубоководная добыча полезных ископаемых является относительно новой областью, полные последствия полномасштабных операций по добыче полезных ископаемых для этой экосистемы неизвестны. Тем не менее, некоторые исследователи заявили , что они считают , что удаление частей морского дна приведет к нарушениям в придонной слое , повышенная токсичность в водной толще и донных отложений шлейфов от хвостохранилища . Удаление частей морского дна может нарушить среду обитания бентических организмов с неизвестными долгосрочными последствиями. Предварительные исследования нарушений морского дна в результате деятельности, связанной с добычей полезных ископаемых, показали, что для восстановления морского дна от незначительных нарушений требуются десятилетия. Для восстановления полезных ископаемых, добываемых на морском дне, требуются миллионы лет, если они вообще регенерируются. Помимо прямого воздействия добычи полезных ископаемых, некоторые исследователи и активисты-экологи выразили обеспокоенность по поводу утечек, разливов и коррозии, которые могут изменить химический состав района добычи.

Поля полиметаллических конкреций образуют одни из немногих участков твердого субстрата на дне пелагической красной глины , привлекающего макрофауну. В 2013 году исследователи из Гавайского университета в Маноа провели базовое исследование бентосных сообществ в ЗКК, оценив территорию площадью 350 квадратных миль с помощью дистанционно управляемого транспортного средства (ROV). Они обнаружили, что на обследованной территории находится одно из самых разнообразных сообществ мегафауны, зарегистрированных на абиссальной равнине . Обследованная мегафауна (виды размером более 0,78 дюйма) включала стеклянных губок, анемонов, безглазых рыб, морских звезд, психропотов, амфипод и равноногих моллюсков. Было обнаружено, что макрофауна (виды размером более 0,5 мм) отличается очень высоким разнообразием местных видов: 80–100 видов макрофауны на квадратный метр. Наибольшее видовое разнообразие было обнаружено среди полиметаллических конкреций. В ходе последующего исследования исследователи идентифицировали более 1000 видов, 90% из которых ранее были неизвестны, а выживание более 50% из них зависит от полиметаллических конкреций; все они были выявлены в районах, разграниченных для потенциальной разработки морского дна. Многие ученые считают, что разработка морского дна наносит непоправимый вред хрупким местам обитания на глубинных равнинах. Несмотря на потенциальное воздействие на окружающую среду, исследования показывают, что потери биомассы, связанные с Deep Sea Mining, значительно меньше ожидаемых потерь биомассы в результате добычи наземной руды. Подсчитано, что продолжение процесса добычи руды на суше приведет к потере 568 мегатонн (примерно такой же, как у всего человеческого населения) биомассы, тогда как прогнозы потенциального воздействия Deep Sea Mining на окружающую среду приведут к потере 42 мегатонны биомассы. В дополнение к потере биомассы, добыча наземной руды приведет к потере 47 триллионов организмов мегафауны, в то время как глубоководная добыча, как ожидается, приведет к потере 3 триллионов организмов мегафауны .

Редкий вид под названием « Чешуйчатая улитка », также известный как морской панголин, стал первым видом, которому угрожает опасность из-за глубоководной добычи полезных ископаемых.

Шлейфы осадка

Среди воздействий глубоководной добычи шлейфы наносов могут иметь наибольшее воздействие. Шлейфы образуются, когда хвосты от горных работ (обычно мелкие частицы) сбрасываются обратно в океан, создавая облако частиц, плавающее в воде. Встречаются два типа шлейфов: придонные шлейфы и приземные шлейфы. Придонный шлейф возникает, когда хвосты закачиваются обратно на место добычи. Плавающие частицы увеличивают мутность или непрозрачность воды, забивая фильтрующие устройства, используемые бентосными организмами. Поверхностные шлейфы вызывают более серьезную проблему. В зависимости от размера частиц и водных потоков шлейфы могут распространяться по обширным территориям. Шлейфы могут повлиять на зоопланктон и проникновение света, что, в свою очередь, повлияет на пищевую сеть в этом районе. Исследование, проведенное в заливе Портман (Мерсия, Испания), показало, что шлейфы наносов несут в себе концентрации металлов, которые могут накапливаться в тканях моллюсков и сохраняться в течение нескольких часов после первоначальной добычи полезных ископаемых. Отложения хвостохранилища и места образования плюмов вторичного взвеси стали причиной наихудших экологических условий в их районе по сравнению с участками, расположенными недалеко от хвостохранилищ рудников, оказав значительное экотоксикологическое воздействие на фауну в течение короткого периода времени. Накопление токсичных металлов в организме, известное как биоаккумуляция , проходит через пищевую сеть, вызывая пагубные последствия для здоровья более крупных организмов и, в основном, людей.

Шум и световое загрязнение

Усилия Deep Sea Mining увеличат окружающий шум в обычно тихой пелагической среде. Известно, что антропогенный шум влияет на глубоководные виды рыб и морских млекопитающих. Воздействие включает изменение поведения, трудности с общением, а также временное и необратимое нарушение слуха.

Районы, где может иметь место Deep Sea Mining, обычно лишены солнечного света и антропогенных источников света. При добыче полезных ископаемых использование прожекторного освещения резко повысит уровень освещенности. Предыдущие исследования показывают, что глубоководные креветки, обнаруженные в гидротермальных источниках, страдали необратимым повреждением сетчатки глаза при освещении прожекторами на пилотируемых подводных аппаратах. Поведенческие изменения включают модели вертикальной миграции , способность общаться и обнаруживать добычу. Каждый источник загрязнения вносит свой вклад в изменения экосистем, не подлежащие немедленному восстановлению.

Законы и правила

Основанные на международном праве правила глубоководной добычи полезных ископаемых содержатся в Конвенциях Организации Объединенных Наций по морскому праву с 1973 по 1982 год, которые вступили в силу в 1994 году. Конвенция учредила Международный орган по морскому дну (ISA), который регулирует деятельность государств. «глубоководные горнодобывающие предприятия за пределами исключительной экономической зоны каждой страны» (территория протяженностью 200 морских миль (370 км), окружающая прибрежные страны). ISA требует, чтобы страны, заинтересованные в добыче полезных ископаемых, исследовали два равных участка добычи и передали один ISA, наряду с передачей технологии добычи полезных ископаемых в течение 10-20-летнего периода. В то время это казалось разумным, поскольку было широко распространено мнение, что добыча конкреций будет чрезвычайно прибыльной. Однако эти строгие требования привели к тому, что некоторые промышленно развитые страны отказались подписать первоначальный договор в 1982 году.

Соединенные Штаты соблюдают Закон о твердых полезных ископаемых глубоководных районов морского дна, который был первоначально написан в 1980 году. Этот закон в целом признан одной из основных проблем, вызывающих озабоченность США при ратификации ЮНКЛОС.

Усилия по глубоководной добыче полезных ископаемых в ИЭЗ национальных государств Добыча полезных ископаемых на морском дне подпадает под юрисдикцию национального законодательства. Несмотря на обширные исследования как внутри, так и за пределами ИЭЗ, только несколько стран, особенно Новая Зеландия, создали правовые и институциональные основы для будущего развития глубоководной разработки морского дна.

Папуа-Новая Гвинея была первой страной, которая одобрила разрешение на разведку полезных ископаемых на глубоководных участках морского дна. Компания Solwara 1 получила лицензию и экологические разрешения, несмотря на то, что три независимых обзора рудника с заявлением о воздействии на окружающую среду выявили значительные пробелы и недостатки в фундаментальных научных данных.

ISA недавно организовала семинар в Австралии, на котором научные эксперты, представители промышленности, юристы и ученые работали над улучшением существующих правил и обеспечением того, чтобы разработка полезных ископаемых морского дна не наносила серьезного и необратимого ущерба морской среде.

Мораторий на глубоководную добычу полезных ископаемых был принят на Всемирном саммите по биоразнообразию в 2021 году.

Полемика

В статье, опубликованной в Harvard Environmental Law Review в апреле 2018 года, утверждалось, что «новая глобальная золотая лихорадка» глубоководной добычи полезных ископаемых имеет много общего с прошлыми нехватками ресурсов, включая общее игнорирование экологических и социальных последствий, а также маргинализацию коренных народов и их права «. Закон о береговой полосе и морском дне (2004 г.) вызвал ожесточенную оппозицию коренного населения Новой Зеландии, поскольку его притязания на морское дно для Короны, чтобы открыть его для добычи полезных ископаемых, противоречили притязаниям маори на их традиционные земли, которые протестовали против этого Закона как схватить.» Позже этот закон был отменен после того, как расследование Комиссии ООН по правам человека подтвердило обвинения в дискриминации. Впоследствии этот закон был отменен и заменен Законом о морских и прибрежных районах (2011 г.). Однако конфликты между суверенитетом коренных народов и добычей полезных ископаемых на морском дне продолжаются. Такие организации, как Deep Sea Mining Campaign и Alliance of Solwara Warriors, включающие 20 сообществ в море Бисмарка и Соломона, являются примерами организаций, которые стремятся запретить разработку морского дна в Папуа-Новой Гвинее , где должен быть реализован проект Solwara 1, и в Тихом океане. В первую очередь они утверждают, что при принятии решений о глубоководной добыче полезных ископаемых не учитывалось в достаточной мере свободное предварительное и осознанное согласие затронутых сообществ и не соблюдался принцип предосторожности — правило, предложенное Всемирной хартией природы ООН 1982 года, которая информирует нормативную базу ISA для разработка полезных ископаемых в морских глубинах.

Технологии, связанные с добычей полезных ископаемых морского дна, будут высокотехнологичными и будут включать в себя ряд роботизированных горнодобывающих машин, а также надводные корабли и заводы по переработке металла в различных местах по всему миру. Мир после ископаемого топлива будет полагаться на ветряные электростанции, солнечную энергию, электромобили и усовершенствованные аккумуляторные технологии: в них используются большие объемы и широкий спектр металлических товаров, включая «зеленые» или «критические» металлы, многие из которых относительно недолговечны. поставка . Разработка морского дна может обеспечить долгосрочное решение проблемы снабжения многими из этих металлов.

История

В 1960-х перспектива глубоководной добычи полезных ископаемых была поднята публикацией « Минеральных ресурсов моря» Дж. Л. Меро . В книге утверждалось, что почти безграничные запасы кобальта, никеля и других металлов можно найти по всему океану планеты. Меро заявил, что эти металлы встречаются в отложениях марганцевых конкреций , которые выглядят как комки сжатых цветов на морском дне на глубине около 5000 м. Некоторые страны, включая Францию , Германию и США, отправили исследовательские суда на поиски залежей конкреций. Первоначальные оценки жизнеспособности глубоководной добычи оказались сильно преувеличенными. Эта завышенная оценка вкупе со снижением цен на металлы привела к тому, что к 1982 году добыча конкреций практически прекратилась. С 1960-х по 1984 год на это предприятие было потрачено около 650 миллионов долларов США, но почти без прибыли.

Источник