УДК 504

Анализ возможного экологического воздействия при добыче железомарганцевых конкреций в рудной провинции Кларион-Клипертон Тихого океана

Свинцов Никита Юрьевич – аспирант кафедры горного дела Владивостокского государственного университета.

Аннотация: В настоящей работе рассмотрены перспективы освоения железомарганцевых конкреций (ЖМК) в рудной провинции Кларион-Клипертон Тихого океана с возможностью минимизировать ущерб для морских экосистем. На основании существующих добычных комплексов для глубоководной добычи ЖМК выявлены отдельные системы и проведена оценка их негативного воздействия на окружающую природную среду. Предложен перечень мероприятий для охраны природы в океане.

Ключевые слова: глубоководная добыча железомарганцевых конкреций (ЖМК), морские экосистемы, оценка экологического воздействия, добыча твердых полезных ископаемых в океане.

Введение

В настоящее время Международный орган по морскому дну (МОМД) работает над установлением правил глубоководной добычи полезных ископаемых, поскольку компании, занимающиеся переходом на возобновляемую энергетику, требуют большего количества полезных ископаемых.

Согласно прогнозам геологов, через 25-30 лет мы столкнемся с исчезновением олова, меди, цинка и никеля на суше, а через 15-20 лет серебро и золото станут редкими металлами. Даже огромные запасы каменного угля будут исчерпаны через столетие. В такой ситуации, будущие поколения могут полагаться только на глубоководные разработки в качестве единственного источника природного сырья. Человечеству неизбежно придется осваивать гигантские ресурсы океанских глубин, хотя на данный момент мы лишь делаем первые шаги в этом направлении.

В глубоководных частях мирового океана расположены перспективные участки месторождений твердых полезных ископаемых, которые МОМД выделил России, наряду с другими ведущими странами, являются железомарганцевые конкреции (ЖМК) в средней части Тихого океана в зоне Кларион-Клиппертон площадью 75 тыс. км2 на глубинах 4500-5000 м. В районе содержание ценных компонентов довольно высокое: Ni – 1,4%, Co – 0,24%, Mn – 29,4%, Cu-1,1%, а в целом минерально-сырьевой потенциал сопоставим с ресурсами уникального Норильского горнопромышленного района [1].

Металлы в этих конкрециях можно использовать для изготовления аккумуляторов электромобилей, сотовых телефонов, солнечных панелей и других электронных устройств [2,3].

С 2001 года МОМД выдал 31 лицензию на разведку месторождений полезных ископаемых частным компаниям и государственным учреждениям. Однако организация не одобрит заявки на коммерческую добычу, пока ее совет не достигнет консенсуса по правилам эксплуатации и охраны окружающей среды. Переговоры в 2023 году закончились без достижения соглашения, и государства-участники установили сроки пересмотра и принятия правил до 2025 года.

Огромное сокровище важнейших минералов лежит на дне океана. Следует ли их добывать для борьбы с изменением климата?

Геологическая характеристика основных промышленных залежей ЖМК в рудной провинции Кларион-Клипертон Тихого океана

Наиболее изученной из глубоководных зон является поле Кларион-Клиппертон в приэкваториальной части Северо-Восточной котловины Тихого океана, где за Российской Федерацией закреплен участок площадью 75000 км2 (рис.2).

Из литературных источников [4,5,6] известно, что рудная зона между двумя субмеридиальными трансформными разломами Кларион и Клиппертон в целом представляет собой абиссальную равнину с минимальными глубинами 4000 - 4500 м на востоке и максимальными 5200 - 5400 м на западе [7].

Залежи ЖМК сложены обычно залегающими на поверхности дна стяжениями, диаметром от 4 до 12 см, наполовину и более погруженными в донные осадки (рис.3).

Рисунок 2. Схема раздела поля Fe-Mn конкреций Кларион-Клиппертон между ведущими странами Мира и Международными консорциумами.

Участки зарегистрированные первоначальными вкладчиками: 1- Япония; 2 – Франция; 3 – Россия; 4 – Китай; 5 – Корея; 6 – Германия; 7 – СО ИНТЕРОКЕАНМЕТАЛ; 8 – участки, находящиеся под контролем Международной Организации по морскому дну (МОД ООН).

Участки, на которые претендуют международные консорциумы: 9 – ОМА; 10 – OMI; 11 – OMCO; 12 – KCON.

Рисунок 3. Формы железомарганцевых конкреций

Встречаются полностью или частично погребенные слои конкреций. Количественной оценкой конкреционных скоплений является весовая плотность залегания - вес конкреций в пределах одного квадратного метра. Эта величина может изменяться от 5 до 20 кг и более на 1 м2. Состав ЖМК достаточно стабильный. Основными полезными компонентами являются Mn, Ni, Сu и Со. Попутными - Мо, V, платиноиды, висмут и РЗЭ. Средние содержания основных металлов на Заявочном Участке России, в поле Кларион-Клиппертон, следующие: Mn=27,96-29,73%; Ni=l,30-l,39%; Cu=0,91-l,15%; Со-0,22-0,24%.

Развенчивая и расширяя ранее накопленные знания, геологоразведочные работы на российских отрезках ЖМК в поле Кларион-Клиппертон успешно перешли на вторую стадию разведки. Масштабом 1:50000 была тщательно исследована огромная территория, при этом параллельно проводились инженерно-геологические и экологические исследования. Однако, техническое и технологическое обеспечение опытных работ и, в долгосрочной перспективе, промышленной добычи значительно отстает от успешности геологического исследования. Возникает ощущение, что ранее проводившиеся исследования судового и горно-добычного комплексов для будущего освоения ЖМК были преждевременно прекращены в начале 90-х годов.

На данный момент в России уровень развития горнодобывающей и транспортной отраслей для освоения подводных месторождений отстает от Мирового.

Эффективное использование ресурсного потенциала Мирового океана для экономического развития России требует создания технических и технологических решений по освоению ЖМК, которые с экологической точки зрения будут безопасными для сложной экосистемы океана, что на сегодняшний день представляет актуальную научную задачу.

Анализ возможных негативных воздействий систем добычного комплекса для разработки ЖМК на окружающую природную среду

Исходя из существующих перспективных способов разработки месторождений ЖМК в рудной провинции Кларион-Клипертон Тихого океана следует отметить ряд негативных факторов, которые оказывают влияние на состояние морской среды:

- повышение содержания мелких твердых частиц в морской воде;

- увеличение химических веществ;

- изменение кислородного режима в данном регионе;

- нарушение рельефа в месте разработки.

Стоит отметить, что основным фактором, обеспечивающим ресурсосбережение и охрану окружающей природной среды (ОПС) при разработке месторождений ЖМК является высокая ответственность используемой технологии ведения горных работ и применяемого для этих целей оборудования.

Выше рассмотренные системы добычного комплекса для разработки ЖМК можно подробнее охарактеризовать по воздействию на ОПС. (табл.1)

Таблица 1. Оценка негативных воздействий систем добычного комплекса для разработки ЖМК на ОПС

№ п/п	Системы добычного комплекса	Негативные воздействия на ОПС
1	Глубоководные добычные машины и механизмов (агрегаты сбора)	- шум и вибрация от работающих механизмов; - нарушение рельефа при добыче твердых полезных ископаемых (ТПИ); -загрязнение придонного слоя воды мутью; - возможное загрязнение вод ГСМ при протечках; - возникновение температурных и электромагнитных полей от работающих механизмов и элементов питания.
2	Системы транспортировки горной массы на поверхность (системы подъема)	- шум и вибрация от работающих механизмов; - опасность загрязнения водной среды в случае аварий и протечек; - износ и коррозия труб, что может привести к утечкам и пробоем; - ухудшение условий для рыболовства и промысла в море из-за уничтожения рыбных запасов и загрязнения воды.
3	Надводных плавсредств обеспечения (добычное судно или платформа)	- загрязнение воды ГСМ и подсланевыми водами; - муть и взвеси от загружаемой пульпы и сброса отработанной воды; - изменение состава верхних биообитаемых слоев моря «мертвыми» донными водами; - шумовое и вибрационное воздействие от работающего оборудования и механизмов; - возникновение дополнительных физических полей (температурных, магнитных и т.п.); - общее отрицательное влияние на биоту.
4	Вспомогательные системы (спускоподъемные операции, управления, контроля, надводной и подводной навигации и др.)	- шум и вибрация при спускоподъемных операциях; - нарушение природных балансов в экосистемах и уничтожение биоразнообразия; - загрязнение воды от химических веществ, использованных в процессе добычи или переработки ГСМ; - возникновение дополнительных физических полей (температурных, магнитных и т.п.);

Опыт освоения морских месторождений твердых полезных ископаемых и проведения геологоразведочных работ позволит оптимизировать негативное воздействие на окружающую среду.

Промышленная добыча ЖМК, непременно приведет к увеличению техногенного воздействия на экосистему Мирового океана, но в какой степени? Какими бы щадящими не были бы технологии глубоководной добычи ЖМК, они в той или иной степени изменят структуру и рельеф дна. Минеральная муть, образующаяся при отделении ЖМК от забоя, и сбрасываемая в океаническую среду взвесь, также окажет негативное воздействие на некоторые морские организмы.

Предполагаемые районы разработки ЖМК имеют площади равные тысячным долям процента от общей площади Мирового океана, при этом штормы и цунами изменяют рельеф прибрежных зон в гораздо большей степени.

Множество исследований свидетельствуют о возобновлении местных глубоководных биосистем всего лишь через некоторое количество лет после окончания работ. Однако важно учесть, что наши технологические воздействия происходят мгновенно и с огромной интенсивностью по меркам геологического времени. Значит, отрицательные экологические последствия будут возникать как во время разработки морских запасов, так и могут продолжаться вплоть до длительного периода после их завершения.

Заключение

Абсолютно точно мы можем с уверенностью сказать, что избежать негативных воздействий при глубоководной добыче ЖМК в океане не получится, но минимизировать его необходимо. При анализе отрицательного воздействия при глубоководной добыче в океане стоит отметить тот факт, что содержание полезных компонентов в ЖМК гораздо выше, чем у ТПИ, добытых на известных континентальных месторождениях.

В Российском законодательстве существуют строгие требования по охране природы при освоении нефтегазовых месторождений и компенсации возможного ущерба для морской экологии. Перед началом комплексного освоения месторождений ЖМК в океане необходимо разработать подобные требования по охране природы и организовать их строгое соблюдение. Разработка данных требований по охране природы в океане должны включать следующие мероприятия:

• определение ПДК (с перечнем веществ) конкретно под каждый район добычных работ в океане;
• постоянный мониторинг морской среды в местах добычи и окрестностях;
• прогнозирование возможных последствий и четкое обозначение предельных значений по загрязнению ОПС;
• создание подробных карт с районами сосредоточения определенной биоты и составлением строгих критериев добычи для каждого.

Известный ученый океанолог В.Н. Степанов писал: «Вполне справедливо иногда пишут, что нашу планету было бы правильнее назвать не Земля, а Океан»

Список литературы

1. Минеральные ресурсы Мирового океана. Концепция изучения и освоения (на период до 2020 г.) / гл. ред. С.И. Андреев. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2007. 97 с.
2. The promise and risks of deep-sea mining. A vast treasure of critical minerals lies on the ocean floor. Should they be extracted to help fight climate change? [Электронный ресурс]. –Электрон. дан. – Режим доступа: https://www.reuters.com/graphics/MINING-DEEPSEA/CLIMATE/zjpqezqzlpx/
3. Распространение организмов в океане. [Электронный ресурс]. –Электрон. дан. – Режим доступа: https://scienceland.info/geography6/ocean-life-distribution
4. Андреев С.И., Бабаева С.Ф. Минеральные ресурсы Мирового океана – прагматическая реальность обозримого будущего или призрачный геополитический мираж. ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга, Санкт-Петербург, 2014 г.
5. Гасик M. И. Железомарганцевые конкреции мирового океана: юрисдикция, геология, геохимия, металлургия. Геология и полезные ископаемые мирового океана. № 1 / 2005
6. Глумов И. Ф. Автоматизированные геофизические комплексы для изучения геологии и минеральных ресурсов Мирового океана. — М.: Недра, 1986.— с. 344.
7. Вильмис А.Л., Дробаденко В.П., Луконина О.А. Проблемы и перспектива освоения минеральных ресурсов. Тезисы докладов 14 международной научно-практической конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва РГГРУ, 2-5 апреля, 2019г.) в 7 т.: доклады./. –Т. 2. – М.: МГРИ-РГГРУ, 2019.–445 с. С.53-56.