На подводной окраине континентов
Если мы в поисках полезных ископаемых шагнем с берега в воду, то окажемся на шельфе — подводном продолжении континента. Под водой эта область океана оказалась совсем недавно. В геохронологии, оперирующей миллионами лет, для определения таких отрезков времени как 5—10 тысяч лет нет даже специального термина. Находки на шельфе орудий человека каменного века, остатков современной растительности и костей недавно исчезнувших животных убедительно показывают, что шельф затоплен водами океана уже на памяти современного человека. Наиболее вероятной причиной подъема уровня океана было таяние покровных ледников. Расчеты показывают, что подъем уровня океана за счет воды, содержавшейся в ледниках, должен был составить от 100 до 130 метров. В самом деле, на большей части шельфов мы видим резкий перегиб дна, отмечающий внешнюю границу шельфа и начало континентального склона как раз на глубине около 130 метров.
Поверхность шельфа, следовательно, должна хранить следы недавно бывшей здесь суши в виде форм рельефа — речных долин, бывших водоразделов, равнин и холмов; затем должны, хотя бы частично, сохраниться характерные отложения прибрежной суши — речной и озерный аллювий, торфяники, коры выветривания на водораздельных увалах и тому подобные субаэральные, как их называют, образования. Среди них могут быть и полезные ископаемые, разработка которых на небольших глубинах шельфа должна быть доступна для современной добычной техники. Кроме того, полезные ископаемые могут образовываться и на мелководье, особенно в теплых климатических зонах; такие новообразования называются аутигенными, возникшими на месте их нахождения, в отличие от аллохтонных (или аллотигенных) — принесенных издалека.
Среди полезных ископаемых, сохранившихся на шельфе от континентального этапа, пожалуй, шире всего распространены залежи гравия, галечников, песков. Не спешите пренебрежительно отмахнуться при перечислении этих «невзрачных» видов минерального сырья. Вспомните, что никакое строительство не может обойтись без них, что все стальные магистрали уложены на песчано-гравийном основании, что все первоклассные шоссе лежат на песчаной «подушке», что песок и гравий служат нейтральными наполнителями в бетоне — без них для строительства требовалось бы в 5—10 раз больше цемента. В местностях, где нет природных месторождений этих строительных материалов, вынуждены дробить твердые скальные породы в щебень и дресву или даже изготавливать из глины шарики и обжигать их. Чтобы яснее понять экономическое значение подводных месторождений песчано-галечных материалов, укажем, что только в США и Великобритании их добывается на сумму, превышающую стоимость добываемых во всем мире из россыпей тяжелых минералов в десятки раз.
Материалы эти— песок и гравий — хотя и дешевы, но добываются в количествах, измеряемых сотнями миллионов кубометров. Подводная добыча их имеет ряд преимуществ. На суше песчаные и гравийные карьеры уродуют местность, выводят из сельскохозяйственного или другого пользования большие площади земель, нарушают режим фунтовых вод. Подводные разработки лишены этих недостатков, однако и здесь нужны осмотрительность и научный подход к изъятию из моря накопившихся на дне отложений. Во всем мире множатся примеры разрушения берегов после добычи песков в береговой зоне.
Море вырабатывает определенное равновесие на берегах: сколько обломочного материала уносится, столько же и приносится. Если такого равновесия нет, то берег либо заносится песком и море отступает, либо берег размывается и море наступает и на него, и на все, что сооружено в прибрежной полосе. Так будет продолжаться, пока не выработается новое равновесие, а оно может долго не наступить.
Кто бывал, например, в Ялте в последние годы, тот, вероятно, обратил внимание на то, что пляж в Ялте исчез. Нет больше той полосы хорошо отполированного галечника, которая верно служила отдыхающим для загара и отпускного времяпровождения. Ребятишки уже не соревнуются, кто найдет камешек красивее, глаже. Строительство порта, усиленная добыча галечника «под беком» нарушили существовавшее в береговой зоне равновесие, и море «слизнуло» галечный пляж, оставив голую известковую скалу. Теперь там набрасывают щебень, в расчете на то, что море окатает угловатые обломки. Чтобы их не унесло, построены поперечные стенки — буны; но все это мало помогает: щебень уносит волнами, все время приходится его подсыпать, чтобы пляж не остался голым. Поэтому разработки гравия и песка в море нужно вести на некоторой глубине, чтобы не нарушить береговое равновесие в приносе — уносе материала. Такие подводные карьеры разрабатывают материал, накопленный еще в то время, когда шельф был сушей. Запасы их ограничены.
Кроме строительных, балластных материалов на шельфе под водой могут оказаться и россыпи, сформировавшиеся в речных долинах еще до погружения шельфа под уровень моря. Теоретически это могут быть любые россыпи, но практически известны и усиленно разрабатываются россыпи оловянного камня — касситерита на шельфах Индонезии, Малайзии, Таиланда, а в последние годы — и Бирмы. Подводные россыпи были открыты недавно, после второй мировой войны. Когда известные на суше оловянные месторождения стали истощаться, геологи решили поискать их на шельфе, где, по видимому, должны были бы сохраниться затопленные долины рек.
По геологическому строению шельф стран Юго-Восточной Азии не отличается от прибрежной суши. В тектоническом отношении — это молодая платформа, получившая наименование платформы Зунда (или Сунда) по старому названию области архипелага Индонезии. Изучение островной суши Индонезии и полуострова Малакка показало, что долины многих рек уходят под уровень моря, в том числе и долины таких рек и ручьев, в которых находили оловоносные россыпи. Однако первые поиски оказались безрезультатными: речные долины на шельфе обнаружены не были. Их искали, измеряя глубину, но оказалось, что за сравнительно короткое время эти долины были погребены под осадками, сносимыми с суши.
Эта область юга и юго-востока Азии представляет собой одну из самых сильно размываемых областей суши вообще. В море здесь сносится огромное количество терригенного материала, а скорости накопления осадков составляют десятки и даже сотни миллиметров за 1000 лет. При высоком темпе осадконакопления речные долины и другие неровности поверхности шельфа были быстро выравнены и скрыты под покровом рыхлых осадков.
Когда это выяснилось, применили геофизические методы поисков и последующее подводное бурение, и это сразу дало хорошие результаты. Из геофизических методов применялась так называемая сейсмоакустика или звукогеолокация: посылается -направленный ультразвуковой импульс, который, проникая в осадочную толщу, частично отражается от поверхности осадков и поверхностей раздела внутри самой толщи и подстилающих плотных пород; прибор улавливает серию отражений ультразвука — эхо, интенсивность и скорость возраста которого зависят от строения толщи осадков. В зависимости от задач работ таким методом можно изучать строение осадочных толщ мощностью первые десятки, первые сотни и даже многие сотни и тысячи метров; это зависит от мощности посылаемого сигнала и конструктивных особенностей аппаратуры.
Первые подводные открытия были сделаны на шельфе Индонезии близ «оловянных островов» — Банка, Биллитон, Синкеп, на которых имелось множество россыпей касситерита. Через острова и прилегающий шельф проходит «оловянный пояс»
Юго-Восточной Азии, к которому приурочены важнейшие мировые запасы олова.
На шельфе Индонезии геофизическими методами сначала были установлены продолжения древних речных долин, совершенно скрытые под осадками. Затем по обнаруженным руслам рек начали бурение с понтонов. Буровыми скважинами небольшой (десятки метров) глубины были вскрыты отложения аллювия и оловоносные россыпи. В Юго-Восточной Азии такие россыпи очень богаты крупными кристаллами касситерита, залегающими в основном продуктивном слое, который у местных горняков получил название «какса». Мощность этого продуктивного слоя достигает первых метров, а содержание касситерита — сотен килограммов в одном кубическом метре породы — горной массы. Кроме аллювиальных затопленных россыпей найдены также элювиально-делювиальные россыпи и россыпи, переработанные морем. Эти последние разновидности затопленных россыпей касситерита менее богаты, чем аллювиальные.
Подобные россыпи возможны только там, где находятся коренные месторождения касситерита, поскольку этот хрупкий минерал не выдерживает дальнего переноса. Вообще возможности нахождения на шельфе касситеритовых россыпей определяются наличием оловорудных месторождений на прилегающей суше.
Примерно так же обстоит дело с затопленными морем первично аллювиальными россыпями золота и платины. Такие россыпи известны на Аляске, близ города Ном и кое-где в других местах. Они тоже залегают в руслах рек, продолжающихся на шельфе и перекрытых позднейшими осадками. Россыпи платины, например, местами погребены под осадками мощностью до 60 м; естественно, что разрабатывать такие россыпи в подводных условиях нерентабельно. Но россыпи, залегающие ближе к поверхности дна, успешно разрабатываются. Россыпи платины на Аляске — это один из немногих источников редкого драгоценного металла в США, поэтому они тщательно изучаются. Бурение на шельфе в этом арктическом краю ведется в зимних условиях с припайного льда.
До сих пор мы рассматривали, какие полезные ископаемые могли остаться на поверхности или в толще осадков шельфа от его континентальной стадии. Но ведь полезные ископаемые могут и образовываться на шельфе. Такие аутигенные минералы и минеральные массы известны, хотя они пока почти не используются.
Одним из важнейших по перспективам использования видов аутигенных образований на шельфе являются фосфориты. Не будем касаться дискуссии о их происхождении, отметим только, что на современном шельфе и континентальном склоне встречаются две разновидности фосфоритов. Одна из них, найденная у берегов Флориды, на северо-западном шельфе Африки, у берегов южной части Африки, у Аравийского полуострова и в других районах прибрежного мелководья — это фосфориты, вымытые из древних (мезозойских, третичных) отложений и снесенные в море с берега либо вымытые со дна подводными течениями. Эти фосфориты не аутигенные, они просто переотложены из коренных месторождений. Особого интереса такие фосфориты не представляют ни в научном, ни в практическом отношении. Другая разновидность фосфоритов образуется на шельфах в настоящее время или образовывалась недавно. Такие фосфориты залегают, например, на юго-западном шельфе Африки, на шельфе и континентальном склоне штата Калифорния в США, у берегов полуострова Калифорния, возможно, у берегов Перу, вблизи Японии и Новой Зеландии в Тихом океане. Образуются такие фосфориты в условиях, когда масса отмирающих организмов при разложении обогащает фосфором среду осадконакопления, и при повышенном содержании фосфора в воде образуются фосфатные соединения. Скачала возникают гелевые (студнеобразные) сгустки, которые впоследствии твердеют и превращаются в обычный «желвак» — окаменевают. Такие отложения характеризуются крупными запасами. Например, около побережья Калифорнии их масса составляет многие десятки, а возможно, сотни миллионов тонн, разработка же могла бы вестись без особых затруднений. Сейчас таким разработкам препятствует то, что на суше в тех же странах имеются крупные месторождения фосфоритов и, кроме того, морские фосфориты уступают добываемым на суше по качеству. В фосфоритовых рудах, пригодных для переработки на суперфосфат, должно содержаться не менее 31% пятиокиси фосфора. В морских же фосфоритах это содержание обычно много ниже, редко более 20%.
Своеобразно происхождение фосфоритов на «фосфоритовых» островах Науру, Ошен — в Тихом океане и на острове Рождества — в Индийском. Это бывшие атоллы, построенные кораллами на погружающихся вулканических подводных горах. Но атоллы эти в противоположность большинству таких островов перестали погружаться, а, наоборот, несколько приподнялись, так что отложившиеся в лагунах осадки оказались выше уровня океана. В этих лагунах обитала, по-видимому, богатая фауна, продукты разложения которой, после ее отмирания, обогащали осадки фосфором. Оказавшись над уровнем океана, осадки лагуны, преимущественно известковые, начали растворяться под воздействием дождевых вод, а малорастворимый фосфат кальция накапливался в поверхностном слое. Таким путем, по мнению геологов Океании, образовались крупнейшие месторождения фосфоритов на нескольких островах. Любопытно, что первый такой остров был открыт во время плавания «Челленджера» в Индийском океане — остров Рождества. Участник экспедиции, а впоследствии научный руководитель группы обработки материалов Джон Меррей, будучи не лишен деловой сметки, организовал компанию по добыче фосфоритов, которая и поныне продолжает разработку месторождения. Уже через пять лет после начала разработок доходы от продажи фосфоритов покрыли расходы по экспедиции «Челленджера».
Образование фосфоритов связано с органическим веществом. Живые организмы — растительные и животные — вообще очень сильно влияют на геологические процессы на шельфе, где находится зона расцвета жизни на Земле вообще. В частности, например, моллюски и кораллы накапливают огромное количество углекислого кальция — известняка. Там, где берег обрамлен коралловыми рифами, там и береговой песок состоит из мелких обломков кораллов и других известьвыделяющих организмов. Известковый мл нередко добывается из моря для разнообразных целей — от производства цемента до известкования кислых почв. Вы скажете, что распространяться об известковых отложениях не стоит: слишком это вещество — известняк — обыкновенно и вездесуще. Но если бы вы были жителем, например, такого вулканического острова, как Исландия, который весь состоит из базальтов, то вы гораздо больше ценили бы дар природы в виде колоний моллюсков на подводных скалах. Накопившиеся за тысячелетия раковины моллюсков представляют собой единственный местный источник извести на острове. Да и в таких странах, как США, где недостатка в известковых породах нет, в прибрежной зоне часто более выгодно разрабатывать залежи устричных раковин, чем привозить известняк из карьеров на суше.
На шельфе некоторых тропических стран образуется минерал глауконит. Он обычно формируется на глубине более 40 м, иногда встречается на глубинах в сотни метров, где он, вероятно, переотложен. Глауконит — это сложный по составу водный алюмосиликат железа и магния, содержащий от 4 до 9% окиси калия, обычно глауконит образуется на таких участках шельфа, где терригенное осадконакопление замедленно или отсутствует. Как правило, глауконит образует зерна песчаной размерности, заполняет раковинки фораминифер или другие пустоты в органических остатках.
Области практического применения глауконита довольно разнообразны. Как калийсодержащий минерал, после обжига или даже в сыром виде он применяется как калийное удобрение. Из него делают зеленую краску, обладующую стойкостью по отношению к кислотам и щелочам, не имеющую токсических свойств, а также относительно дешевую по сравнению с другими зелеными красками. Глауконит под названием неопермутита применяется для смягчения жесткой воды в сахарной, пивоваренной, винокуренной, текстильной и других отраслях промышленности. Перспективность глауконита как минерального сырья заключается в основном в его широком распространении и колоссальных запасах, а также в доступности этого минерала для дешевой гидравлической добычи.
Мы познакомились лишь с некоторыми, далеко не всеми аутигенными образованиями шельфа, которые можно отнести к полезным ископаемым.
Шельф по геологическому строению не отличается от прибрежной суши. Очевидно, если в прибрежной области залегают какие-то полезные ископаемые, то они могут оказаться и на шельфе, под толщей вышележащих пород. Действительно, во многих странах известны такие месторождения, которые разрабатываются шахтами, заложенными на суше, но затем уходящими далеко в сторону моря. Иногда такие шахты закладываются на искусственно намытых островах, как, например, угольные шахты в Японии. Первые шахты для добычи угля из подводных месторождений были сооружены в Шотландии; теперь они есть в Канаде, Австралии, на Филиппинах и в других странах. В Финляндии и Канаде, на острове Ньюфаундленд, разрабатываются железорудные месторождения под дном морей, в Гудзоиовом заливе под водой заложены шахты для добычи сульфидной медно-никелевой руды. Однако все это не морские месторождения, они лишь расположены ниже уровня моря, а сами методы их разработки ничем не отличаются от традиционных методов, применяемых на суше. Поэтому о таких месторождениях говорить больше не будем.
Следуя с шельфа в глубину, мы попадаем на континентальный склон. Здесь все еще есть земная кора континентального типа, так что пока мы еще не выйдем за пределы континента. Да, пожалуй, и на континентальном подножии на глубине 2,5—3 километров мы все еще будем находиться на континентальной коре, но уже сильно «похудевшей», истончившейся, прогибающейся под массой толщи осадков, турбидитов, снесенных сюда по подводным каньонам.
Какие полезные ископаемые могут залегать в толще пород континентального склона и подножия — мы пока не знаем. Здесь, несомненно, могут быть нефть и газ в соответствующих ловушках, как уже было отмечено вначале. О твердых полезных ископаемых пока ничего определенного сказать нельзя. На поверхности континентального склона были обнаружены залежи фосфоритов, глауконита, барита и других видов осадочных отложений. В толще же пород окраины континента полезные ископаемые пока не установлены.
|
|
Читайте в рубрике «Континенты и океан»: |