Последние полтора столетия ознаменовались открытием на дне Мирового океана крупных скоплений твердых полезных ископаемых (ТПИ): железомарганцевых конкреций (ЖМК), кобальтмарганцевых корок (КМК) и фосфоритов в историческом рейсе «Челленджера» (1872–1876). Позднее их перечень был расширен за счет рудоносных илов и рассолов (1965–1966.), газогидратов (1969) и глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС) (1978). Будет справедливым назвать этот период эпохой великих геологических открытий в Мировом океане.

Сведения о составе океанических руд (табл. 1) почерпнуты из Банка данных о составе ЖМК, КМК и ГПС, созданном в отделе геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ОГиМРМО) ФГБУ «ВНИИОкеангеология» в результате обработки отечественных и зарубежных материалов за последние 40 лет и обобщения материалов более 200 отечественных экспедиций в Мировой океан, проведенных отраслевыми морскими организациями: «Южморгеология» (Геленджик), «Полярная морская геологоразведочная экспедиция» (Ломоносов), «Дальморгеология» (Находка), ВНИИОкеангеология (Санкт-Петербург) и Институтом океанологии РАН. Это самый крупный в мире системно организованный массив данных о ТПИ океана, насчитывающий более 40 тыс. информативных строк. Типичный состав океанических руд приведен в сопоставлении с данными по континентам [Бежанова, Струкова, 2015] (см. табл. 1).

На основе Банка данных ОГиМРМО впервые построены: Минерагеническая карта Мирового океана масштаба 1:15 000 000 (2009); Карта распространения гидротермальных сульфидных руд в Мировом океане масштаба 1:25 000 000 (2011); Прогнозно-минерагеническая карта акваторий дальневосточных морей и Алеутско-Курильской зоны Тихого океана масштаба 1:7 500 000 [Аникеева и др., 2012] и первая, относительно крупномасштабная Геолого-тектоническая схема Российского разведочного района (РРР–ГПС, САХ, 2014) масштаба 1:500 000 (гл. редактор С.И. Андреев, основные исполнители - Л.И. Аникеева, А.Б. Черномордик, В.Е. Казакова, Н.Л. Колчина, Л.Н. Романова, Е.С. Митина, С.И. Петухов, Г.А. Черкашёв, Е.А. Попова, Н.К. Иванов, С.Ф. Бабаева, Е.А. Березкина, Т.Л. Кочурова, И.В. Егоров, Т.В. Кузнецов и др.).

Тщательный и систематический подбор данных по металлогении Мирового океана позволил подойти к разработке теории океанского рудогенеза во всем его многообразии. Даже беглые комментарии к табл. 1 позволяют оценить экономические достоинства океанических руд в сопоставлении с сушей как по содержанию, так и ресурсному потенциалу. На дне океана мировая экономика имеет огромную ресурсную базу, превосходящую наземную по Co - на порядок, по Ni - в 2,4 раза, по Mn - сопоставимую, по Mo - немного ниже (в 0,72 раза). Если по объему выявленной рудной массы Cu и Au ГПС океана и уступают континентальным колчеданным рудам, возможно из-за недостаточной изученности, то содержания в них Cu в разы превосходят наземные месторождения, а концентрации Au находятся на уровне самых высоких его значений на суше (до 10 г/т и более).

В настоящее время вещественно-ресурсные показатели и закономерности распространения ТПИ океана достаточно хорошо изучены (рис. 1). Минерагеническая карта Мирового океана (масштаб 1:15 000 000) с объяснительной запиской [Объяснительная…, 2008; Минерагеническая…, 2009], охватывающая все виды ТПИ океана, и Карта распространения гидротермальных сульфидных руд в Мировом океане (масштаб 1:25 000 000) [Карта…, 2011] дают полное представление о распространении ТПИ Мирового океана в региональном плане. В 2012 г. подготовлена Минерагеническая карта дальневосточных морей России (масштаб 1:7 500 000) [Аникеева и др., 2012], на которой выделены перспективные участки для поисков ГПС в Охотоморской тыловодужной зоне, к западу от Большой Курильской островной гряды [Карта…, 2011]. Всего в Мировом океане выделено 12 полей ЖМК, 5 полей КМК и более 100 крупных рудопроявлений ГПС.

Информация о ресурсном богатстве дна Мирового океана не осталась без внимания со стороны стран мирового сообщества. Руководствуясь разработанной в 1982 г. Конвенцией ООН по морскому праву, более 20 стран мира, подписавших ее (в т. ч. и РФ), через Международный орган по морскому дну (МОМД), штаб-квартира которого размещается на о. Ямайка (г. Кингстон), сделали заявки на участки морского дна с целью изучения и последующего освоения ТПИ океана и заключили 15-летние контракты на их разведку. В настоящее время по линии ЖМК в качестве заявителей выступают 17 стран; по линии КМК - 5 государств; по линии ГПС - 7 государств. Во всех отмеченных случаях Россия имеет заявочные участки и контракты на их разведку. Картограмма размещения заявленных участков на ЖМК, КМК и ГПС представлена на рис. 2.

Факт существования таких контрактов в XXI в. не является чем-то неожиданным для морских геологов Министерства природных ресурсов и экологии РФ. Первый из них на ЖМК в поле Кларион-Клиппертон (Тихий океан) начат в 2001 г. и должен был завершиться в 2016 г., но продлен до 2021 г. В Российском разведочном районе (РРР–ЖМК) общей площадью 75 тыс. кв. км (рис. 3) завершается оценочная и начинается разведочная стадия с последующим проведением опытной добычи. Средний состав руд: Mn - 30,3%; Ni - 1,47%; Cu - 1,18%; Co - 0,24%; Mo - 0,05% [Минеральные…, 2007]. Ресурсный потенциал по категории Р₁ - 150–180 млн т сухой рудной массы, обеспечивает добычу ЖМК с учетом потерь в течение 20 лет с годовой производительностью 3,0 млн т руды. Fe-Mn-руды, кроме того, что они уникальны по комплексности, являются технологически высокосортным гидроксидным марганцевым сырьем, способным полностью покрывать годовую национальную потребность страны в этом металле (≈1,0–1,3 млн т Mn). Кроме РРР–ЖМК, Россия обладает долей 20% при освоении участка в том же поле в Тихом океане - СО «Интерокеанметалл». Отметим, что Fe-Mn-руды океана, кроме металлоносности, обладают высокой природной сорбционной способностью, экономический эффект которой предстоит еще по-настоящему оценить.

Российский разведочный район КМК (РРР–КМК) располагается в Магеллановых горах Тихого океана (см. рис. 3). Контракт заключен в 2015 г. Идет поисковая стадия контрактных работ. Руды КМК уникальны по стабильно высокому содержанию Co - 0,50–0,61% и ресурсам (Р₁ - 188,5 млн т, Р₂ - 98,3 млн т, Р₃ - 14,0 млн т сухой рудной массы) - в итоге порядка 300 млн т сухой рудной массы, а также комплексны по составу: Mn - 21–23%; Ni - 0,45–0,54%; РЗЭ - 1,2 кг/т [Минеральные…, 2007].

ЖМК и КМК залегают на поверхности дна: первые - в абиссальных котловинах, на осадках при базовой глубине 4800 м, вторые - в интервале 1400–3500 м на поверхности подводных гор и гайотов. Ориентировочная категория сложности месторождений ЖМК и КМК не выше третьей.

Заявочный объект ГПС (рис. 4) располагается в Срединно-Атлантическом хребте (САХ) в интервале 12°45'–21°00' с.ш., узкой полосой протягиваясь вдоль осевой рифтовой долины почти на 900 км. Контракт на его разведку заключен в 2012 г. В настоящее время завершается четвертый год первого, поискового этапа контракта с МОМД. В пределах РРР–ГПС (САХ) уже установлено 20 рудных объектов, сложенных колчеданными рудами, в разной степени обогащенными Cu и Au. В пределах РРР–ГПС (САХ) по географическому принципу были выделены три группы рудных объектов: Северная, Центральная и Южная (см. рис. 4), в которых гидротермальный рудогенез протекал существенно по-разному (табл. 2). В оставшиеся два года поисков (2017–2018) предстоит оценить рудный потенциал Южной группы, пять из десяти рудных полей которой сложены преимущественно богатыми медными рудами.

Рудные объекты Северной группы РРР–ГПС (САХ) располагаются на бортах рифтовой долины (поля Юбилейное и Зенит-Виктория). Рудное поле Пюи-де-Фоль локализовано на плоской вершине крупного вулкана центрального типа, залегающего на днище осевой рифтовой долины. Рудное поле Петербургское, расположенное на западном фланге срединно-океанического хребта за пределами осевой рифтовой долины, приурочено к северному борту крупного нетрансформного разлома 18–19° с.ш. Суммарные ресурсы сухой рудной массы этой группы - 32,7 млн т, за счет существенной доли медно-колчеданных руд (см. табл. 2).

Рудные поля Центральной группы (Краснов, Победа-1, -2, -3, залегающие на восточном борту рифтовой долины, и фланговое поле Холмистое) преимущественно серно-колчеданные, при общих прогнозных ресурсах порядка 22,6 млн т сухих руд (см. табл. 2).

Южная группа объектов ГПС характеризуется контрастным составом руд: рудные поля Логачев-1, -2, Семенов-2, Ириновское и Ашадзе-2 характеризуются очень высокими содержаниями Cu (14,3–27,5%) и Au (от 2 до 39,0 г/т) при небольших суммарных ресурсах сухой рудной массы по категории Р₃ - 8,6 млн т. Другие рудные объекты (Семенов-3, -4), в которых преобладают серно-колчеданные руды с небольшими содержаниями меди (около 1%), обладают ресурсами более 30 млн т руды. Общие суммарные ресурсы сульфидных руд Южной группы составляют 46,3 млн т (см. табл. 2). Большая часть объектов на юге РРР–ГПС (САХ) непосредственно (рудный узел Семенов) или опосредованно (рудные поля Ашадзе-1, Ириновское, Логачев-1, -2) связаны со структурами поперечной или диагональной ориентировки. С позиции выбора первоочередных перспективных рудные поля Южной группы выглядят предпочтительными как по вещественно-ресурсной характеристике, так и по географической сближенности. Они могут составить «ядро» рудных образований, рекомендуемых для последующего проведения оценочных, а впоследствии и разведочных работ.

По данным «Полярной экспедиции», суммарные прогнозные ресурсы РРР–ГПС (САХ) оцениваются более чем в 100 млн т сухой рудной массы (Р₃ и Р₂). Ресурсы меди Южной и Северной групп практически сопоставимы, в то же время ресурсы золота Южной группы в 5,2 раза превосходят таковые Северной группы (см. табл. 2). Основной вещественно-ресурсный вклад в составе Северной группы вносит рудное поле Пюи-де-Фоль, расположенное на уплощенной вершине одноименного вулкана. Несомненно, к расширению его МСБ перспективы есть, но продуктивная площадь ограничена контурами вулканической постройки. На юге можно предполагать расширение продуктивной площади рудных узлов Ашадзе и Логачев, полей Ириновское, Семенов-2 и Семенов-5, с расчетом на выявление очень богатых медно-колчеданных руд, обогащенных Au, при относительной сближенности объектов между собой.

Таким образом, минерально-сырьевые ресурсы ТПИ глубоководных районов Мирового океана заслуживают самого пристального внимания с нескольких позиций:

• Согласно нормам международного права Конвенции ООН по морскому праву (1982), океанические полезные ископаемые на дне Мирового океана в Международном районе являются «всеобщим достоянием человечества», и Россия несомненно имеет интерес закрепить за собой достойную их долю в обозримом будущем и для будущих поколений.

• Разделение МСБ Мирового океана между странами мирового сообщества и последующее их освоение представляют собой важную статусную задачу, определяющую «визитную карточку» государства.

• Кроме общих геополитических мотивов, в оценке ТПИ океана играет большую роль их реальная практическая значимость. Все три вида ТПИ (ЖМК, КМК и ГПС) являются комплексными рудными образованиями, содержащими стратегически важные металлы в кондиционных или очень высоких содержаниях (по наземным меркам) и крупных ресурсных объемах.

• Последнее обстоятельство переводит минеральные ресурсы океана в категорию, важную для экономического развития страны не в отдаленном, а обозримом будущем, соизмеримым со сроками завершения контрактов с МОМД на разведку заявленных океанических объектов. Речь прежде всего идет о контракте на ЖМК в поле Кларион-Клиппертон (Тихий океан), завершающемся, после продления на пять лет, в 2021 г.

Необходимо решить два основных вопроса: нужно ли океаническое Fe-Mn-сырье стране и как построить освоение ЖМК с учетом технических и территориальных сложностей, а также возможностей внутригосударственной и международной кооперации в системе переработки и экономически оправданного сбыта? При этом необходимо учитывать специфику международного контракта с МОМД, условия выполнения которого жесткие по срокам и содержанию - до конца контракта ЖМК осталось пять лет. Необходимо выполнить разведку с целью выбора эксплуатабельных блоков на первые пять лет освоения месторождения ЖМК, провести опытную добычу и по результатам завершенных контрактных работ получить право от МОМД на заключение следующего контракта на освоение месторождения ЖМК в полном объеме ориентировочно на 20 лет.

Авторы этих строк более 40 лет тому назад с нуля начинали заниматься изучением ЖМК, затем КМК и ГПС в различных районах Мирового океана. На наших глазах и с нашим непосредственным участием постепенно нарастали и конкретизировались методические наработки ГРР в условиях совершенно новой глубоководной среды [Андреев и др., 2016]. Складывались представления о механизмах формирования океанских руд, рождались классификационные системы таксономического и геохимического плана. Определялись общие закономерности распространения ЖМК, КМК и ГПС. Были выделены морфогенетические типы Fe-Mn оксидных образований и сульфидных руд, определен зональный характер их образования и распространения. Постепенно формировался комплекс научных знаний о ТПИ Мирового океана. За прошедшие годы издано около 20 научных монографий и большое количество статей в отечественных и зарубежных журналах. Отдел геологии и минеральных ресурсов Мирового океана ФГБУ «ВНИИОкеангеология», функционируя многие десятки лет, превратился в слаженный коллектив единомышленников в ранге докторов, кандидатов, научных сотрудников и инженеров, увлеченных изучением нового научного направления - «Минеральные ресурсы глубоководных районов Мирового океана».

К обычной отечественной научной и производственной деятельности добавилась международная, связанная с работой экспертов Международного органа по морскому дну на о. Ямайка (г. Кингстон) в период ежегодных сессий и систематической годовой отчетностью о ходе работ по 15-летнему контракту в пределах РРР–ГПС (САХ).

В последние годы (2001–2017) к проблеме изучения минеральных ресурсов Мирового океана подключилось более двух десятков стран, самого разного уровня развития. На рис. 2 показано расположение заявочных участков более 20 стран мира. Их исследования в большинстве случаев находятся в начальной стадии, в то время как в России ГРР носят системный упорядоченный характер, основанный на опыте многолетних работ в наземных условиях.

Вопрос об актуальности освоения океанических ЖМК с позиции национальных потребностей имеет все предпосылки быть решенным уже в самом ближайшем будущем, так как РФ практически не обладает реальной марганцево-рудной базой.

Рассматриваемое в качестве перспективного отечественного объекта Усинское месторождение в Кемеровской области представлено низкосортным, в основном карбонатным, сырьем с содержанием Mn не более 20% при ограниченных ресурсах, т. е. является очень бедной Mn-содержащей рудой [О состоянии…, 2015]. Среди других марганцево-рудных объектов нужно отметить кремнисто-карбонатные залежи на Южном острове Новой Земли. Среднее содержание Mn - 12,6%. Ресурсный потенциал по содержащему марганец Рогачевско-Тайнинскому району оценивается в миллиарды тонн рудной массы, но участки с кондиционными содержаниями металла (до 30%) невелики и составляют 0,1–0,2 млн т рудной массы по категории Р₁ [Минерально-сырьевые…, 2007]. Этот стратегический металл в основном полностью импортируется из-за рубежа - из Казахстана, Китая, Южной Африки и других стран. Наладить его собственное производство в России пока не удается по комплексу причин: низкосортности и ресурсной ограниченности отечественных объектов, из соображений крайней их удаленности, неблагоприятных условий залегания и возможного негативного экологического воздействия на окружающую среду.

В составе ЖМК марганец присутствует стабильно в содержаниях 30±10%. Это сырье самого высокого качества, сложено гидроксидными рудами с малой концентрацией вредных примесей (Р₂О₅ менее 1%). Ресурсный потенциал в пределах заявочного участка России оценивается в 400–450 млн т сухой рудной массы.

Из других металлов интересен Ni (1,4%), содержание которого в составе ЖМК по средним показателям превосходит такой уникальный наземный объект, как Норильский рудный район (Ni 0,69–0,79%) [О состоянии…, 2015]. Рентабельность эксплуатации этого заполярного объекта достигается за счет добавления в добытую рудную массу сплошных Cu-Ni-руд с очень высоким содержанием Ni (4,20–4,64%) и Cu (3,67–4,94%) в пирротиновых рудах, Ni (5,09%) и Cu (24,98%) в медистых халькопиритовых рудах [Минерально-сырьевые…, 2007]. Ресурсы добычного района ЖМК, при соблюдении разрешенной ежегодной квоты по Ni не более 46,5 тыс. тонн металла и сроков контрактной добычи 20 лет, могут составить 150–180 млн т сухой руды, что при производительности 5 млн тонн в год и средних содержаниях Mn - 30%, а Ni - 1,4% позволит получать ежегодно до 1 млн т Mn и 40–42 тыс. т Ni. Суммарная добыча на Октябрьском и Талнахском месторождениях в 2014 г. - 260 тыс. тонн [О состоянии…, 2015]. Следовательно, полномасштабное освоение месторождения ЖМК в океане может полностью решить проблему импортозамещения страны по Mn и на 15–17% пополнить объем добычи Ni. Последние годы Россия утрачивает свое лидерство в добыче этого вида минерального сырья, скатываясь на 3–4-е место в мире - после Филиппин, Индонезии и Австралии. Кроме того, попутно с Ni будет извлекаться Cu (1,18%) и кобальт, в ЖМК заметно превосходящий (0,24%) его содержания в Cu-Ni-рудах Норильска (0,07%) [Минерально-сырьевые…, 2007].

При освоении КМК Co (0,56–0,60%), Mn (20–22%) и попутный Ni (0,47–0,50%) повысят общий суммарный эффект по укреплению национальной базы Mn и Ni. Кобальт в КМК может стать новой сильной конкурентоспособной экспортной продукцией страны. Медьсодержащие объекты в пределах РРР–ГПС (САХ) суммарно сопоставимы с самыми крупными колчеданными месторождениями Среднего и Южного Урала [О состоянии…, 2015], например Гайским, по запасам (более 4 млн т меди), но заметно уступают океаническим скоплениям по содержаниям металла (1,3% меди против 8,6%) в целом по РРР–ГПС (САХ) [Андреев и др., 2013]. В пользу технологической доступности ГПС говорит также возможность при их металлургическом переделе использовать схемы, применяемые при переработке наземных колчеданных руд Урала.

Острой проблемой современности является слабая техническая оснащенность геологоразведочных работ на стадиях разведки и опытной добычи - этапах, завершающих контракты с МОМД. Путь к освоению ТПИ океана пролегает через необходимость создания новых технических средств и технологий, самостоятельной морской горнодобывающей отрасли России.

Что касается полномасштабной добычи ЖМК, которая намечается после 2021 г., то в этом вопросе пока нет ясности. С позиции окупаемости добыча океанических полезных ископаемых не самый привлекательный процесс по времени (не ранее чем через 6–8 лет). Рентабельность также не самая высокая, не выше 12%, да и эта цифра весьма оптимистичная.

Проблема ТПИ Мирового океана, безусловно, является проблемой государственного статуса, поскольку минерально-сырьевая база ТПИ Мирового океана включает комплекс военно-стратегических металлов: Mn, Ni, Cu, Co, Mo, обеспечивающих оборонную мощь и безопасность государства. Имеет значение и геополитический фактор, определяющий международный вес России в глазах мирового сообщества, поскольку она на данный момент находится в числе лидеров в области контрактных ГРР на заявленных участках и, несомненно, не имеет равных себе в области системной разработки методических вопросов и основ океанского рудогенеза. Хотелось бы, чтобы Россия осталась в первых рядах и на этапе промышленного освоения ТПИ океана, сроки которого захватывают все третье десятилетие XXI столетия. В ближайшее время необходимо модернизировать «Морскую доктрину Российской Федерации» (2015) с продлением не менее чем до 40–50-х гг. текущего века и на ее основе обновить «Стратегию развития морской деятельности Российской Федерации», составленную до 2030 г. На основе этих двух основополагающих документов необходимо составить федеральную программу изучения и практического освоения ТПИ Мирового океана. В ее разработке могут принять участие ФГБУ «ВНИИОкеангеология» (Санкт-Петербург), морские экспедиции АО «Южморгеология» (Геленджик) и АО «Полярная экспедиция» (Ломоносов), Департамент «Моргео» с привлечением АО «Росгеология».

Список литературы

Андреев С.И., Аникеева Л. И., Казакова В.Е. и др. Металлогения гидротермальных сульфидных руд Мирового океана. СПб., 2013, 207 с.

Андреев С.И., Черкашев Г.А., Муравьев К.Г. и др. Научно-методическая основа ГРР на ТПИ Мирового океана: основные результаты и перспективы развития // Разведка и охрана недр. 2016. № 10. С. 27–32.

Аникеева Л.И., Андреев С.И. и др. Геология и минерагения дальневосточных морей России. Твердые полезные ископаемые. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2012. 125 с.

Бежанова М.П., Струкова Л.И. Ресурсы, запасы, добыча, потребление и цены важнейших полезных ископаемых мира (на начало 2015 г.). М., 2015. 161 с.

Карта распространения гидротермальных сульфидных руд в Мировом океане, масштаб 1:25 000 000 / гл. ред. С.И. Андреев. СПб., 2011. 2 листа.

Минерально-сырьевые ресурсы Российской Арктики. Состояние. Перспективы. Направление исследований. СПб.: Наука, 2007. 767 с.

Минерагеническая карта Мирового океана. М-б 1 : 15 000 000 / гл. ред. С.И. Андреев. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2009. 2 листа.

Минеральные ресурсы Мирового океана. Концепция изучения и освоения (на период до 2020 г.) / гл. ред. С.И. Андреев. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2007. 97 с.

Объяснительная записка к «Минерагенической карте Мирового океана». М-б 1: 15 000 000 / гл. ред. С.И. Андреев. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2008. 84 с.

О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2014 г. М., 2015. 380 с.

Ссылка на статью:

Андреев С.И., Черкашёв Г.А. Твердые полезные ископаемые Мирового океана: проблемы изучения и освоения // 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов (под ред. В.Д. Каминского, Г.П. Аветисова, В.Л. Иванова). СПб.: ВНИИОкеангеология, 2018. С. 405-414.