Загадки океана

Непосредственное использование гидротерм для добычи тех или иных металлов в настоящее время считается экономически невыгодным. По подсчетам американских исследователей, для получения 1 т цинка требуется переработать примерно 6 млн. т термальной воды. Столько извергает средний «курильщик» за несколько месяцев. Одна тонна цинка стоит (по ценам 1986 г.) около 1 тыс. рублей. За такие деньги достать с большой глубины и переработать несколько миллионов тонн горячей воды невозможно. Иначе обстоит дело с использованием сульфидных руд, образующихся естественным путем в поле гидротерм.

В гидротермальном растворе содержится около 0,01 % железа и по нескольку десятитысячных долей процента цинка, марганца, меди, кобальта и других ценных металлов. Имеется много кремнезема (0,129 %), сероводорода (0,021 %) и кальция.

После выхода гидротермальный раствор смешивается с холодной водой океана. Происходят различные химические реакции, в том числе приводящие к образованию «черного дыма» (взвесь мелких частиц сульфида железа). Это соединение нерастворимо в воде, поэтому оно выпадает в виде черного дыма. А потом садится на дно, образуя залежи сернистого железа, известного в геологии под названием пирита.

В местах выхода гидротерм благодаря осаждению вокруг струи сульфата кальция образуются трубы. Кальций — из раствора, сульфат — из морской воды. Схема химических реакций, происходящих в «черных курильщиках», показана на рисунке на с. 93. Постепенно трубы разрастаются, их внутренняя поверхность реагирует с неразбавленной струей гидротермы и растворяется. В результате сульфат кальция замещается сульфидными минералами. Образуются сульфидные руды — ценное сырье для промышленности. Процесс идет не только вверх, но и вширь за счет боковых прорывов струи через стенки трубы. Постепенно на дне океана образуются сульфидные залежи, достигающие толщины в несколько десятков метров и длины в сотни метров. Образование отложений может привести к «засорению» труб и, следовательно, к прекращению функционирования гидротерм на данном участке поверхности дна.

С «Алвина» наблюдали множество «иссякших» труб на протяжении до 600 м по оси хребта. Отложение сульфидных руд в этом месте достигает толщины в несколько десятков метров! Миллионы тонн ценнейшей руды. Вопрос состоит в том, как лучше организовать их добычу.

Интересно, что подтверждение описанному механизму образования гидротерм было найдено на поверхности Земли. Речь идет об офиолитовом комплексе Омана на побережье Аравийского моря. Офиолитами обычно называются комплексы, где базальтовые породы лежат поверх ультраосновной океанической коры. Они представляют собой легкий шлак, поднявшийся в верхнюю часть грандиозной плавильной печи, которой являются недра Земли. Из базальта состоит океаническое дно. Базальтовый слой «вышел* на материк в результате столкновения литосферных плит. Обнажился слоеный пирог — офиолит. Кроме Омана подобные структуры встречаются в Калифорнии, Тибете, на острове Кипр, в прибрежной зоне северо — восточного Средиземноморья и в других местах.

Изучение офиолитового комплекса Омана показало, что некогда морская вода проникла в толщу пород под дном океана на глубину более 5 км, где и произошла химическая реакция с породами океанской коры при температуре около 400 °C.

А потом, спустя долгое в геологическом понимании время, участок океанического дна был вытеснен тектоническими силами на поверхность Земли в районе Омана. Теперь здесь ученые имеют возможность, не погружаясь в океан, изучать химические реакции, происходившие давным — давно в глубинах Земли под дном океана.

Изучение офиолитовых комплексов имеет большое практическое значение, поскольку в них встречаются металлоносные осадки и рудные тела (в виде линз они часто встречаются в офиолитах в разных концах Земли). В них содержатся миллионы тонн пирита.

Предполагается, что в глубинах океанов на дне много сульфидных руд, богатых разными металлами, в том числе серебром. Например, сульфидная руда из Восточно — Тихоокеанского поднятия (21° с. ш.) со держит около 50 % чистого цинка, 0,75 % меди, 0,35 % свинца, 700 г/т кадмия и до 400 г/т других металлов. Столь же богаты ценными металлами сульфидные руды из трех других месторождений на дне океана. Ученые ищут промышленные месторождения сульфидных руд. Сульфидные руды очень ценны. Поэтому даже небольшие залежи их имеют промышленное значение. Недавно было сообщение о том, что совместная франко — американская экспедиция нашла в одной из рифтовых долин Тихого океана залежи сульфидных руд во много миллионов тонн. Поиски велись с борта французского подводного обитаемого аппарата «Сиана» методом электроразведки. Месторождение это имеет промышленное значение. Будут найдены и другие месторождения этих ценнейших руд. Вопрос состоит в том, как лучше организовать их разведку, а потом — добычу.