Сколько же этого сырья на дне Мирового океана? Но прежде — почему нас так интересуют эти два металла: никель и кобальт?
Кобальт — один из тех химических элементов, с которыми человек познакомился на заре своей истории. Соединения кобальта применялись еще в Древнем Египте для окраски стекол в устойчивый и удивительно красивый синий цвет. Ныне кобальт используется главным образом для производства специальных сплавов и сталей. На основе кобальта получены превосходные катализаторы для органического синтеза, для извлечения из нефти серы, окисления аммиака, сушки лаков и масляных красок. Соли кобальта применяются для получения химически чистого металлического кобальта (путем электролиза), для гальвано пластического покрытия других металлов, изготовления необычайно стойких и красивых эмалей и красок, столь нужных стекольной и фарфоровой промышленности. Радиоактивный изотоп Со60 применяется при лечении рака («кобальтовая пушка»).
Большая часть никеля используется для получения сплавов с другими металлами. Жаропрочные и жаростойкие хромо-никелевые сплавы крайне необходимы современной технике. Сплавы никеля используются в атомных реакторах, в чистом же виде этот металл идет на изготовление особо прочных листов, труб. Немало его расходуется для производства щелочных аккумуляторов и антикоррозионных покрытий. Применяется никель и для изготовления специальной химической аппаратуры, и как катализатор многих химических процессов.
В общем совершенно очевидно, что без кобальта и никеля просто невозможно представить себе современную промышленность. Между тем на суше руды, как уже говорилось, бедны этими элементами. Не удивительно, что железо-марганцевые конкреции, эти богатые полиметаллические руды, привлекают сейчас пристальное внимание специалистов. Этот интерес подстегивается то и дело мелькающими в печати цифрами, характеризующими запасы марганца, никеля, кобальта на дне Мирового океана.
Попытки определить запасы железо-марганцевых конкреций предпринимались неоднократно. Для этого систематически фотографировали дно, брали многочисленные пробы. Только за один рейс экспедиции в Тихий океан на судне «Академик Курчатов» в 1968 г. было получено 800 фотоснимков дна, позволяющих судить о распределении на нем конкреций. Необходимо, однако, оговориться, что все расчеты весьма и весьма приблизительны, ибо количество конкреций может сильно меняться даже на близко расположенных участках, а заснять все дно Мирового океана, естественно, пока что невозможно.
Так вот, по приблизительным оценкам, запасы железо-марганцевых конкреций на дне океанов составляют 250–350 млрд, т., в том числе на дне Тихого океана — более 100 млрд. т. Подсчитано, что на океаническом дне нас ожидает около 64 млрд, т марганца, 1–2 млрд, т кобальта и раза в два больше никеля. Выявлены районы, в которых конкреции настолько густо покрывают дно, что количество марганца на 1 км2 превышает 38 тыс. т.
Цифры, что и говорить, внушительные. Но и они не дают полного представления о богатствах дна океанов. Ведь подсчитаны лишь те конкреции, которые лежат на поверхности, но они есть и в донных отложениях. Сколько их там? Никто не знает… Но видимо, не меньше, чем на поверхности. «Поэтому, — полагают доктор геолого-минералогических наук П. Безруков и доктор географических наук В. Корт, — суммарные запасы таких рудных залежей в океанах должны измеряться гораздо большими, почти астрономическими цифрами».
Откуда же на дне океанов взялись эти сокровища?
Происхождение железо-марганцевых конкреций давно уже интересует ученых, предложивших несколько гипотез их образования. Так, предполагается, что конкреции образовались в результате: 1) разложения вулканических пород; 2) деятельности бактерий; 3) химических процессов извлечения и осаждения элементов из морской воды.
Если допустить, что на образование железо-марганцевых конкреций идут металлы, содержащиеся в морской воде, то количество металлов в ней должно со временем уменьшиться. Однако известно, что химический состав морской воды остается неизменным. Следовательно, в Мировой океан непрерывно поступает определенное количество металлов, восполняющее потерю. Откуда же океаны их получают?
Значительное, может быть даже наибольшее, количество марганца, железа, кобальта и других металлов попадает в океан в виде тончайших коллоидных взвесей, сносимых о материков вместе с речным стоком. Какое-то количество металлов попадает в моря и океаны при извержениях подводных вулканов и в результате послевулканических гидротермальных процессов на океаническом дне; указывают также и на метеориты, падающие в океан.
Но откуда бы ни попадали в морскую воду металлы, как бы ни шел процесс образования железо-марганцевых конкреций, бесспорно одно: осаждение элементов из морской воды и стягивание их в конкреции представляет весьма сложный и длительный геохимический процесс. Особенно большие споры вызывает роль бактерий в этом процессе: одни ученые полагают, что микроорганизмы играют основную роль в образовании конкреций, другие же, напротив, считают, что их роль в этом незначительна.
Окончательно не решен до сих пор и вопрос о длительности процесса созидания конкреций. Есть расчеты, согласно которым конкреции на дне Мирового океана образуются со скоростью несколько меньше 1 мм в тысячу лет.
Современная техника позволяет за несколько десятилетий (а иногда и того быстрее) выработать до конца, до полного истощения такое месторождение полезного ископаемого, на образование которого ушла целая геологическая эпоха. Человеку приходится все глубже и глубже забираться в недра Земли, использовать все более бедные руды, которые раньше вообще не признавались за руду, а считались «пустой породой» и шли в отвал. Между тем рядом с нами лежат почти не затронутые эксплуатацией минеральные богатства Мирового океана.
Заслуживает внимания такой факт; рост отложений конкреций на дне океанов превышает рост мирового потребления меди, никеля и кобальта, так что железо-марганцевые конкреции представляют собой громадный резерв для получения этих элементов.
И еще одно существенное обстоятельство: установлено, что в разных районах Тихого океана химический состав конкреций различен. В зависимости от определенных факторов (рельефа дна, состава донных илов, наличия или отсутствия вулканов) в одних местах в конкрециях больше железа, в других — марганца, в третьих — никеля или кобальта, или тех или других сочетаний этих элементов. Поэтому, зная закономерность изменения состава железо-марганцевых конкреций по акватории океана, можно заранее выбрать определенный район для их добычи, в зависимости от того, какой элемент интересует нас в первую очередь.
Железо-марганцевые конкреции, поднятые со дна Тихого океана, были подвергнуты технологическим испытаниям в институте «Гипроникель». Опыты советских специалистов показали эффективность переработки конкреций и возможность почти полного извлечения марганца, меди, никеля и кобальта. Экономисты рассчитали, что уже в настоящее время добыча железо-марганцевых конкреций выгодна. Поэтому усиленно разрабатываются проекты добычи конкреций драгами или своеобразными гигантскими «грунтососами». В последнем случае, по расчетам американских специалистов, стоимость тонны конкреций составит всего лишь от 2 до 5 долларов (в зависимости от глубины, расстояния от берега, погоды, плотности конкреций на дне и ряда других факторов).
Мировой океан — это и важнейшие транспортные пути и источник получения пищи; море дает человеку поваренную соль и магний, нефть и газ, фосфориты и железо, алмазы и золото. И недалек уже тот день, когда список даров из царства Нептуна пополнится кобальтом и никелем, медью и марганцем. А в будущем Мировой океан станет, несомненно, одним из главных поставщиков сырья для человечества.
Об авторах
Астапенко Павел Дмитриевич, профессор, доктор географических наук. Родился в 1917 году в Корсуни (ныне Корсунь-Шевченковский). Работает проректором Ленинградского высшего авиационного училища гражданской авиации и заведующим кафедрой авиационной метеорологии; участвовал в 3-й и 7-й советских антарктических экспедициях.
Автор более 70 научных работ, в том числе пяти монографий по проблемам авиационной метеорологии, климатографии, биометеорологии и природы Антарктики. Автором опубликовано свыше 10 научно-популярных очерков и книг о своих путешествиях, в том числе «Литл Америка», «Путешествие за тридевять земель», а также статьи в журналах «Природа», «Знание — сила», «Нева» и других. В нашем сборнике выступает в третий раз.
Талызин Федор Федорович. Родился в 1903 году в Нерчинске. Окончил медицинский факультет Иркутского государственного университета. Специалист по ядовитым животным и паразитолог. Доктор медицинских наук, член-корреспондент Академии медицинских наук, заслуженный деятель науки РСФСР, профессор, работает заведующим кафедрой биологии с общей генетикой 1-го Московского ордена Ленина и Трудового Красного Знамени медицинского института имени И. М. Сеченова. Автор более 100 научных работ, учебников и монографий. Им опубликовано свыше 20 научно-популярных книг, в том числе таких: «Под солнцем Мексики», «Секреты природы», «По Ирану и Ираку», «По Индии и Цейлону» и других. В нашем сборнике выступает второй раз. В настоящее время работает над книгой об академике Е. Н. Павловском, как географе, и очерком «Животный мир пещер».
Яблоков Александр Александрович. Родился в 1934 году в городе Балахне Горьковской области. Окончил географический факультет Самаркандского государственного университета. По специальности гляциолог. Работает старшим инженером гляциологической партии Управления гидрометслужбы Таджикской ССР. Опубликовал несколько научных статей и докладов в журналах «Известия ВГО», «Метеорология и гидрология» и других. Автор научно-художественной книги «Снежная робинзонада». В сборнике «На суше и на море» выступает второй раз. В настоящее время работает над новой к