В комплексе наук, изучающих Мировой океан, с каждым годом все большее значение приобретает геология морей и океанов.
Что это за наука? Каковы ее основные задачи?
Как известно, геология — это наука о составе, строении и истории Земли. Она исследует процессы и последовательность образования горных пород и содержащихся в них полезных ископаемых, историю развития земной коры, физико-географических условий и органического мира на Земле.
Задачи геологии не могут ограничиваться только пределами суши, занимающей менее 30% поверхности земного шара, но должны распространяться и на остальную, большую часть нашей планеты, скрытую под водами морей и океанов. Изучение этих необозримых подводных пространств Земли и составляет основное содержание морской геологии.
Без морской геологии нег геологии и нет океанологии!
К числу главнейших научных проблем, которые стоят перед морской геологией, относятся следующие:
- состав и процессы образования рыхлых осадков и твердых пород на поверхности и в недрах морского дна;
- происхождение рельефа и тектоника дна морей и океанов; строение земной коры под ними;
- геологическая история морей и океанов.
Разработка этих фундаментальных проблем направлена на развитие теории породо- и рудообразования, на выяснение общепланетарных закономерностей строения и эволюции Земли, на изучение генезиса и выявление новых месторождений полезных ископаемых, как на суше, так и на дне морей и океанов.
Если учесть, что океаны покрывают свыше 70% поверхности Земли, что изучение геологии морского дна началось гораздо позднее, чем изучение геологии континентов, что количество морских геологов неизмеримо меньше бесчисленной армии геологов и горняков, работающих на суше и что, наконец, исследовать дно океанов значительно сложнее, чем даже самые малодоступные горные районы, — становится очевидным, какие грандиозные, безграничные перспективы открываются перед этой новой областью знания.
Следует иметь в виду, что строение дна морей и океанов оказывает огромное влияние на процессы, происходящие в их водной толще (морские течения, приливы, распределение донных животных и т. д.). Поэтому в развитии геологических исследований в океанах и морях океанологи заинтересованы почти в такой же мере, как и геологи.
Не менее значительны практические задачи морской геологии.
Основной практической задачей геологических наук на суше является выявление и изучение месторождений полезных ископаемых: всевозможных руд, необходимых для извлечения металлов, неметаллических и горючих ископаемых, минеральных солей и агрономических руд, строительных материалов и многих других видов минерального сырья.
Помимо этого, геологические исследования на суше необходимы для изыскания подземных пресных и минеральных вод (гидрогеология) для обеспечения строительства различных зданий, дорог, тоннелей, плотин (инженерная геология) и для других практических целей. Но полезные ископаемые — это главное!
Свыше половины (в ценностном выражении) общих запасов и общей добычи всех полезных ископаемых на суше связано с осадочными горными породами, а большая их часть — с осадочными породами, морского происхождения. Сюда относится большинство месторождений железных, марганцевых и алюминиевых руд, фосфоритов, известняков, горючих сланцев, калийных солей и других видов минерального сырья. Они образовались на дне морей или морских лагун, покрывавших в разные геологические периоды и эпохи обширные пространства современной суши.
Для того, чтобы правильно вести поиски и разведку этих полезных ископаемых, надо знать условия их образования, исследовать процессы осаждения их вещества из морской воды, закономерности распределения на дне морей и океанов донных осадков, из которых образовались и образуются осадочные породы.
Но полезные ископаемые распространены не только на суше, но и в области дна морей и океанов.
До конца прошлого столетия в изучении минеральных богатств морского дна были сделаны лишь самые первые шаги. Это объяснялось тем, что недра самой суши были еще сравнительно мало изучены и люди искали и добывали полезные ископаемые там, где они были более доступны.
В XX в. и особенно после второй мировой войны в связи с бурным ростом промышленности положение резко изменилось. В настоящее время уже многими странами ведется разработка целого ряда полезных ископаемых морского дна и с каждым годом эти работы расширяются.
Отсюда следует, что основной практической задачей морской геологии как обширной части геологии также должно являться изучение условий образования и выявление месторождений полезных ископаемых.
Наряду с этим морские геологические исследования имеют и другие важные практические задачи: обеспечение некоторых запросов морского рыбного промысла, мореплавания, гидротехнического строительства на морском дне; изучение мест и причин возникновения подводных землетрясений, вызывающих разрушительные волны цунами и т. д.
Говоря о полезных ископаемых применительно к задачам морской геологии, следует указать на несколько типов месторождений и несколько направлений их изучения.
Во-первых, это месторождения полезных ископаемых, скрытые в недрах морского дна и являющиеся нередко непосредственным продолжением месторождений, разрабатываемых на суше.
В области материковых отмелей или шельфов, т. е. прибрежных мелководий, окружающих материки более или менее широкой полосой (примерно до глубины 200 м) и представляющих их сравнительно недавно затопленные части, находятся многие крупные месторождения различных полезных ископаемых.
Среди них прежде всего следует назвать подводные месторождения нефти и газа, эксплуатация которых началась уже давно и ведется сейчас во многих районах земного шара (например, у берегов СССР — в Каспийском море; у берегов США — в Мексиканском заливе и близ Калифорнии; у берегов Венесуэлы, острова Тринидад, Мексики, Аргентины, в Персидском заливе, в Северном море и в ряде других районов мира). В некоторых богатых нефтеносных районах на дне моря уже пройдены сотни глубоких буровых скважин.
Общее количество нефти, добываемой ежегодно в прибрежных районах морей и океанов, уже сейчас измеряется многими десятками (если не сотнями) миллионов тонн, а газа — миллиардами кубометров. Общие же запасы нефти и газа, скрытые в недрах только материковых отмелей, согласно ориентировочным подсчетам, соизмеримы с их общими запасами на суше. Имеются все основания предполагать нахождение крупных скоплений нефти и газа в недрах не только многих мелководных морей, но также под материковым склоном, т. е. на глубинах океана во много сотен метров и даже в несколько километров. В этом направлении уже ведутся научные исследования и разрабатываются проекты.
Помимо нефти и газа, в недрах морского дна в прибрежных районах известны и другие полезные ископаемые (угля, железные руды, фосфориты, сера), причем в некоторых районах мира они разрабатываются либо в штольнях — со стороны берега, либо в шахтах или драгами — в самом море. В будущем же количество видов и размеры добычи полезных ископаемых в недрах морского дна будут несомненно растя, причем в некоторых районах морей и океанов могут быть найдены различные руды не только осадочного, но и магматического происхождения.
Во-вторых, необходимо назвать полезные ископаемые, образующиеся сейчас на поверхности дна морей и океанов, в результате современных процессов осадконакопления. Среди них в настоящее время уже имеют крупное промышленное значение морские россыпи целого ряда ценных минералов, разрабатываемые как в зоне пляжа, так и в прибрежных частях моря, на глубинах до нескольких десятков метров. Они образуются из продуктов размыва берегов или речных наносов при активной деятельности волн, которые уносят более легкие частицы и оставляют на дне тяжелые минералы.
К числу наиболее богатых морских месторождений россыпного типа следует отнести титаномагнетитовые пески, добываемые, например, у берегов Японии; оловоносные (касситеритовые) пески — у берегов Малайзии и Таиланда; ильменитовые и моноцитовые пески, разрабатываемые у берегов Индии и Цейлона и содержащие, помимо других ценных компонентов, примесь урана; алмазоносные пески — у берегов Юго-Западной Африки, золотоносные пески — у берегов Аляски и многие другие прибрежные минеральные россыпи з различных районах мира.
В отдельных местах они значительно богаче месторождений соответствующих минералов, разрабатываемых на суше.
Но полезные ископаемые образуются и широко распространены на морском дне не только в прибрежных мелководных районах, но и в удаленных от суши областях океанов почти на любых глубинах. Среди них особенно интересны глубоководные железо-марганцевые руды или, как их обычно называют, железо-марганцевые конкреции, покрывающие огромные пространства дна Тихого, Индийского и Атлантического океанов на глубинах от 2—3 до 5—6 км. Они были впервые открыты при драгировках дна еще в конце прошлого века во. время английской кругосветной экспедиции на судне «Челленджер», а в последние годы более подробно изучались советскими и американскими экспедициями, особенно экспедициями Института океанологии Академии наук СССР на исследовательском судне «Витязь».
Железо-марганцевые конкреции представляют собой минеральные вещества округлой, лепешковидной или неправильной формы разных размеров, а чаще всего от 3—4 до 10—12 см в диаметре. Количество их нередко достигает нескольких десятков килограммов на квадратный метр дна. Во многих районах океанов они покрывают дно сплошным покровом, напоминая булыжные мостовые. Интересной особенностью железо-марганцевых конкреций является то, что они обладают повышенным содержанием не только железа и марганца, но также никеля, кобальта, меди, молибдена и некоторых других металлов. Например, содержание никеля в них в среднем равно около 0,5%, а иногда достигает 1,5—2,0%. Примерно такое же содержание и кобальта, т. е. конкреции, представляют собой богатые многокомпонентные руды.
Общие запасы железо-марганцевых конкреций только на поверхности дна Тихого океана превышают 100 млрд, г, но они залегают и глубже; грунтовыми трубками конкреции были обнаружены в ряде мест на глубине 3—4 м ниже поверхности дна.
Для того, чтобы получить более наглядное представление о количествах ценных металлов, содержащихся в океанских железо-марганцевых рудах, следует указать, что мировые запасы кобальта на суше составляют примерно миллион тонн, а в конкрециях на дне океанов его заключено около миллиарда тонн.
Железо-марганцевые конкреции известны и на дне некоторых мелководных морей, например, в Баренцевом, Карском. Черном и Балтийском морях, но гам они более редко рассеяны и качество их низкое, в них нет почти никеля, кобальта и меди. Образование высококачественных руд возможно только в удаленных от суши частях океана, где темпы поступления продуктов размыва берегов — минимальные.
В самое последнее время пластовые железные руды, но совсем другого типа — обогащенные, помимо железа, цинком, обнаружены в наиболее глубоких впадинах дна Красного моря (на глубине более 2 км). Образование их ученые связывают с выходом здесь на дне по трещинам термальных вод, представляющих собою рудоносные растворы.
Но наибольшую практическую ценность из числа глубоководных руд в будущем, вероятно, будут иметь океанские железо-марганцевые конкреции, богатые никелем и кобальтом. Согласно имеющимся предварительным расчетам разработка железо-марганцевых конкреций на больших глубинах океанов окажется технически вполне возможной и экономически рентабельной.
По мере истощения минеральных ресурсов на суше подводные месторождения полезных ископаемых будут приобретать все большее промышленное значение, ибо дно океанов — это еще почти не тронутая колоссальная кладовая человечества. Перед морскими геологами-океанологами стоят огромные и увлекательные задачи изучения и освоения этих неисчерпаемых богатств океанов.
Автор: П. Л. Безруков, доктор геолого-минералогических наук