Поиск месторождений
Различные по площади скопления обломков горных пород, содержащих в качестве примесей полезные минералы, в геологии называются россыпями. В прибрежной зоне они формируются в результате активного взаимодействия суши и моря при определенных геоморфологических условиях. В частности, береговая зона должна иметь достаточное количество обломочного материала, который в свою очередь должен длительное время подвергаться гидродинамическому воздействию волн, приливных и ветровых течений. В итоге обломочный материал сортируется по крупности, форме, удельному весу, минеральному составу и отлагается на какой-либо устойчивой аккумулятивной форме берега — пляже, косе, пересыпи и т. д.
В таких россыпях концентрация тяжелых минералов достигает десятков процентов, а иногда 80 и даже 95%.
В общей массе обломочного материала, поступающего в море, главное место занимает речной аллювий, второе — продукты абразии берегов. Другие источники имеют локальное значение, хотя кое-где формируются крупные россыпи полезных минералов.
Обычно богатые полезными компонентами пески приурочены к пляжам, где они образуют полосу, ширина которой в зависимости от конфигурации береговой линии варьирует от десятков до сотен метров. Как исключение ширина такой полосы может достигать нескольких километров. Пляжевым россыпям свойственна небольшая (до 1 метра) мощность продуктивных толщ. Концентрация полезных минералов в рудоносном слое здесь преимущественно равна 20-30% от общей массы песков.
Подводные россыпи, расположенные на береговом склоне, в общем связаны с аккумулятивными формами рельефа дна: подводными валами, барами, косами. Эта разновидность продуктивных песков в большинстве случаев тянется широкой (до нескольких сотен метров) полосой на десятки километров параллельно современной береговой линии на расстоянии от 0,5 до 15 км от нее. Содержание полезных компонентов в ней, как правило, 4-10%, а в очень богатых россыпях достигает 20-25% от массы песков.
Важная ресурсная особенность морских россыпных месторождений — их способность восстанавливаться в результате приноса морем новых порций продуктивного материала взамен изъятых при разработке. Разрушение и восстановление россыпей может вызывать сама их разработка, строительство гидротехнических сооружений и другие виды производственной деятельности, приводящие к изменению динамических процессов в пляжевой зоне — области наиболее активного взаимодействия моря и суши. Эта особенность россыпей объясняется их подвижностью под воздействием волн, течений, приливов и т. п.
В прибрежно-морских россыпях содержатся десятки различных, в том числе тяжелых, минералов и металлов. К наиболее существенным из них, добываемым главным образом из пляжей и лагун, расположенных выше уровня моря, относятся ильменит, рутил, циркон, монацит, магнетит, касситерит, танталониобиты, золото, платина, алмазы и некоторые другие.
Крупнейшие прибрежно-морские россыпи известны в основном в тропической и субтропической зонах Мирового океана. При этом в размещении россыпных месторождений прослеживаются определенные закономерности. Так, россыпи ильменита, рутила, циркона, монацита и некоторых других минералов наиболее широко распространены вдоль побережий, нередко на значительном удалении от коренных источников. Россыпи касситерита, золота, платины и алмазов встречаются сравнительно редко, они представляют собой древнеаллювиальные месторождения, погруженные под уровень моря, и находятся поблизости от районов своего образования.
В зависимости от распространения тех или иных минералов в пляжевых и донных отложениях и их свойств они подразделяются на главные, второстепенные (менее распространенные) и спорадические. К главным минералам прибрежно-морских россыпных месторождений относиться ильменит, рутил, циркон и монацит наиболее широко распространенные, «классические» минералы обладают большим удельным весом, устойчивы к выветриванию и образуют промышленные концентрации во многих районах побережий Мирового океана.
Крупнейшие россыпные месторождения ильменита, рутила, циркона и монацита сосредоточены в Австралии. На ее западных берегах, главным образом в юго-западной части, близ Банбери и в районе Энеабба, распространен преимущественно ильменит. Запасы этих россыпей превышают 15 млн. тонн ильменита, 1 млн. тонн циркона, 100 тыс. тонн монацита, 500 тыс. тонн рутила и лейкоксена.
Вдоль большей части восточного побережья Австралии, в пределах Южного Квинсленда и северной части Нового Южного Уэльса, протягиваются россыпи, богатые в основном рутилом и цирконом. На юго-востоке страны крупные россыпи открыты на острове Кинг в Бассовом проливе.
По содержанию полезных компонентов австралийские россыпи уступают при брежно-морским месторождениям Индии и Шри-Ланки. Крупнейшие ильменит-монацитовые россыпи расположены на юго-западе Индии, в штате Керала, где общие запасы циркона составляют 7 млн. тонн, ильменита— 117 млн. тонн, рутила—1,8 млн. тонн и монацита — 2 млн. тонн. Главное место здесь занимает добыча ильменита, на долю которого приходится более 90% производимого концентрата. Вместе с тем расширяются разработки рутила и монацита.
Крупные россыпи расположены на северо-востоке Шри-Ланки, в районе Пулмоддай. В них содержится около 80% ильменита и рутила. Общие запасы полезных минералов оцениваются в 3,26 млн. тонн обогащенных песков. К 2000 г. Шри-Ланка производила более 80 тыс. тонн ильменитового концентрата. Намечено дальнейшее увеличение продукции — до 60 тыс. тонн ильменита, 11 тыс. тонн рутила и 9 тыс. тонн циркона в год (там же). Крупные разработки береговых россыпей ведутся близ Тринкомали и Берувала.
Прибрежно-морские россыпи этих минералов почти повсеместно распространены в пляжевых зонах и на шельфе Северной Америки — от Калифорнии до Аляски на западе и от Флориды до Род-Айленда на востоке.
Наиболее крупные и богатые месторождения расположены на восточном побережье Флориды, между устьями рек Сент-Джонс и Норт, где пляжевые россыпи сочетаются с донными. Содержание тяжелых минералов в песках здесь невелико, но мощность продуктивного слоя (до 36 м) обусловливает их очень большие запасы. Только в эксплуатируемых месторождениях запасы циркона оцениваются в 5,5 млн. тонн, ильменита — более чем в 20 млн., рутила — в 3,0- 3,5 млн. тонн. Россыпи Флориды в значительной мере обеспечивают потребности США в ильмените и цирконе.
Прибрежно-морские россыпи развиты и на берегах Южной Америки. Особенно богатые месторождения тяжелых минералов — монацита, ильменита и циркона — находятся на Атлантическом побережье Бразилии, в штатах Эспириту-Санто и Байя. Эти россыпи тянутся на расстоянии 1600 км. В них преобладает монацит, добыча которого составляет 7 тыс. тонн в год. Бразилия — один из основных мировых поставщиков этого минерала.
Менее значительные прибрежно-морские месторождения монацита, ильменита и циркона обнаружены на Атлантическом побережье Африки, Европы, на Тихоокеанском побережье Азии, на острове Тайвань, на Ляодунском полуострове и в некоторых других районах. Часть этих россыпей разрабатывается в настоящее время.
Менее распространены прибрежно-морские россыпи, содержащие касситерит, магнетит и титаномагнетит. Наиболее богатые в мире прибрежно-морские и подводные аллювиальные россыпные месторождения оловоносной руды — касситерита в основном сосредоточены в шельфовой зоне Юго-Восточной Азии. От Индии и Шри-Ланки через побережье Таиланда, Филиппин, Китая, Корейского полуострова, островов Японии и до Чукотского полуострова в России протянулся так называемый оловорудный пояс береговых и подводных песков. Содержание касситерита в них равно 2-5% от веса породы.
Прибрежные и подводные оловоносные пески интенсивно разрабатывает Индонезия в районе островов Банка, Биллитон, Синкеп, Суматра и Калимантан. Таиланд 90% олова получает из морских россыпей, расположенных в районе острова Пукет. К разработке морских месторождений олова приступила Малайзия возле полуострова Малакка.
В Европе начали разработку оловоносных песков на шельфе Великобритания (полуостров Корнуолл) и Франция (Бретань). Россыпные месторождения олова в морских песках известны у полуострова Сьюарда, запасы которого оцениваются примерно в 3 тыс. тонн. Перспективны на олово россыпи у берегов северо-восточной Тасмании. Поиски касситерита ведутся в разных районах океана.
Более или менее значительные и богатые прибрежно-морские россыпи магнетитовых (содержащих железо) и титаномагнетитовых песков встречаются на всех континентах. Однако промышленными запасами располагают далеко не все из них.
Крупнейшие по запасам (15-18 млрд. тонн) скопления железистых песков расположены в Канаде, где их годовая добыча достигает примерно 40 тыс. тонн. Весьма значительными запасами (1,7 млрд. тонн) этих минералов располагает Япония. Они сосредоточены в Токийском заливе, возле островов Хонсю, Кюсю и Хоккайдо. Их разработка ведется на глубинах до 30 метров. Из прибрежно-морских месторождений Япония добывает 1,5 млн. тонн железистых песков в год, причем ее общая годовая добыча железной руды равна 2,4 млн. тонн. Прибрежно-морские магнетитовые пески с запасами порядка 2,5 млн. тонн обнаружены в Панаме, в районе Бальбоа, и на полуострове Чам. Ведется их разработка. Месторождение татаномагнетитов, запасы которого превышают 800 тыс. тонн, выявлено у берегов Северного острова Новой Зеландии.
Береговые магнетитовые и титаномагнетитовые россыпи разведаны на побережьях Португалии, Норвегии (Лофотенские острова), Дании, Германии, Болгарии, Югославии и других стран.
К спорадическим минералам прибрежно-морских россыпей принадлежат прежде всего золото, платина и алмазы. Все они обычно не образуют самостоятельных месторождений и встречаются главным образом в виде примесей к распространенным минералам россыпей. В большинстве случаев морские россыпи золота приурочены к устьевым районам «золотоносных» рек.
Россыпное золото в прибрежно-морских отложениях обнаружено на западных берегах США и Канады, в Панаме, Турции и в странах Юго-Западной Африки. Наиболее широко известны золотоносные пески Аляски (Ном). В 1 тонне песка подводных россыпей, уходящих на расстояние до 5 км. от берега и на глубину до 60 метров, содержится золота на сумму 15 долл. Значительными концентрациями золота характеризуются подводные пески пролива Стефанса, к югу от полуострова Гранд. Здесь они встречаются до глубин 170-300 метров. Перспективны для разработки золотоносные пески, обнаруженные на полуострове Кенай (россыпь Уэст-Кост), на побережье залива Гудньюс и на пляжах островов Кадьяк и Св. Лаврентия. Разведка прибрежных и подводных золотоносных песков активно ведется в разных районах океана.
Крупнейшие подводные залежи платины находятся в заливе Гудньюс. Они приурочены к древним руслам рек Кускоквим и Салмон, затопленных морем. В настоящее время здесь с глубин до 30 метров добывается около 500 кг платины в год. Это месторождение обеспечивает 90% потребностей США в этом металле. Перспективными для разработок считают платиновые россыпи на Тихоокеанском побережье Колумбии.
Основные месторождения прибрежно-морских алмазоносных песков сосредоточены на юго-западном побережье Африки, где они приурочены к отложениям террас, пляжей и шельфа до глубин 120 метров. По имеющимся оценкам, запасы алмазов в песках береговых террас составляют 30 млн. каратов (1 карат = 0,2 г), а в отложениях шельфа — от 7,9 до 13,6 млн. каратов. Значительные морские террасовые россыпи алмазов расположены в Намибии, к северу от реки Оранжевой. Добыча алмазов, часть которых пригодна для ювелирных работ, у берегов Африки ведется с начала 60-х годов. Она дает около 20% валовой стоимости и 5% мировой добычи алмазов (там же). Африканские прибрежно-морские россыпи перспективны. Геологи предполагают возможность скопления алмазов в прибрежно-морских россыпях Индии, Шри-Ланки, Бразилии, Анголы, где на суше есть месторождения алмазов.
Из полезных ископаемых прибрежно-морских россыпей давно используются как строительные материалы песок, гравий, ракушечник. Так, США ежегодно добывают примерно 500 млн. тонн песка и гравия, Великобритания — более 100 млн. тонн строительных материалов. Обе эти страны вместе с Исландией добывают на 300 млн. долл. ракушечника, используемого в качестве карбонатного сырья. Мировая добыча строительных материалов из береговых месторождений, вероятно, значительно выше, но она пока не учтена.
Краткий обзор размещения прибрежно-морских россыпей и объемов добычи из них полезных компонентов указывает на их широкое распространение и крупные масштабы разработок. Хотя мировая добыча минералов из береговых и подводных отложений ограничивается пока небольшой долей (около 7% от общей добычи полезных ископаемых и россыпных месторождений суши), по отдельным видам минералов она весьма существенна. Так, прибрежно-морские россыпи дают 100% всего циркона и рутила, около 80% ильменита, более 40% касситерита.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что к настоящему времени сформировалась береговая горнодобывающая промышленность. Ее развитие в последние годы было связано с несколькими обстоятельствами. Во-первых, технология разработки береговых россыпей проста: в ней нет такого дорогостоящего процесса, как измельчение руды. Во-вторых, получаемый продукт отличается высокой чистотой, так как посторонние примеси уходят в процессе формирования россыпи. В-третьих, разработка прибрежно-морских россыпей не влечет за собой изъятия из землепользования продуктивных угодий. Наконец, увеличение потребности и поэтому резкое повышение спроса на редкоземельные и радиоактивные элементы. Так, например, монацит содержит торий, а ильменит и рутил богаты титаном, который ныне широко применяется в специальной металлургии, лакокрасочной промышленности, электросварке и других областях техники. Широко и весьма разнообразно в современной промышленности используется олово, получаемое из прибрежных касситеритных песков.
Характерно, что страны — производители концентратов из минерального сырья, добываемого из прибрежно-морских россыпей (кроме США и Японии), не используют свою продукцию, а экспортируют ее в другие государства. Основное количество этих концентратов на мировой рынок поставляют Австралия, Индия и Шри-Ланка, в меньшей степени — Новая Зеландия, южноафриканские страны и Бразилия. В больших масштабах это сырье ввозят Великобритания, Франция, Нидерланды, Германии, а за последние годы их крупнейшими импортерами стали США и Япония, которые полностью потребляют вырабатываемые у себя концентраты и покрывают потребность в них за счет ввоза.
В настоящее время разработки прибрежно-морских россыпей расширяются во всем мире и все новые страны начинают осваивать эти богатства океана.