На підводній околиці континентів
Якщо ми в пошуках корисних копалин зробимо крок з берега у воду, то опинимося на шельфі — підводному продовженні континенту. Під водою ця область океану виявилася зовсім недавно. У геохронології, що оперує мільйонами років, визначення таких відрізків часу як 5—10 тисяч років немає навіть спеціального терміна. Знахідки на шельфі знарядь людини кам'яного віку, залишків сучасної рослинності і кісток тварин, що недавно зникли, переконливо показують, що шельф затоплений водами океану вже на пам'яті сучасної людини. Найбільш імовірною причиною підйому рівня океану було танення покривних льодовиків. Розрахунки показують, що підйом рівня океану за рахунок води, що містилася в льодовиках, мав становити від 100 до 130 метрів. Насправді, на більшій частині шельфів ми бачимо різкий перегин дна, що відмічає зовнішню межу шельфу і початок континентального схилу на глибині близько 130 метрів.
Поверхня шельфу, отже, повинна зберігати сліди нещодавно суші у вигляді форм рельєфу — річкових долин, колишніх вододілів, рівнин і пагорбів; потім повинні, хоча б частково, зберегтися характерні відкладення прибережної суші — річковий та озерний алювій, торфовища, кори вивітрювання на водороздільних увалах тощо субаеральні, як їх називають, утворення. Серед них можуть бути і корисні копалини, розробка яких на невеликих глибинах шельфу має бути доступною для сучасної видобувної техніки. Крім того, корисні копалини можуть утворюватися і на мілководді, особливо в теплих кліматичних зонах; такі новоутворення називаються аутигенними, що виникли на місці їх знаходження, на відміну від алохтонних (або алотігенних) - принесених здалеку.
Серед корисних копалин, що збереглися на шельфі від континентального етапу,мабуть, найширше поширені поклади гравію, галечників, пісків. Не поспішайте зневажливо відмахнутися при перерахуванні цих «непоказних» видів мінеральної сировини. Згадайте, що ніяке будівництво не може обійтися без них, що всі сталеві магістралі покладені на піщано-гравійній основі, що всі першокласні шосе лежать на піщаній подушці, що пісок і гравій служать нейтральними наповнювачами в бетоні - без них для будівництва потрібно було б 5-10 разів більше цементу. У місцевостях, де немає природних родовищ цих будівельних матеріалів, змушені подрібнювати тверді скельні породи на щебінь і древесину або навіть виготовляти з глини кульки та обпалювати їх. Щоб ясніше зрозуміти економічне значення підводних родовищ піщано-галькових матеріалів, вкажемо, що тільки в США та Великій Британії їх видобувається на суму, що перевищує вартість важких мінералів, що видобуваються в усьому світі з розсипів, у десятки разів.
Ці матеріали — пісок і гравій — хоч і дешеві, але видобуваються в кількостях, що вимірюються сотнями мільйонів кубометрів. Підводний видобуток їх має низку переваг. На суші піщані та гравійні кар'єри спотворюють місцевість, виводять із сільськогосподарського чи іншого користування великі площі земель, порушують режим фунтових вод. Підводні розробки позбавлені цих недоліків, однак і тут потрібні обачність і науковий підхід до вилучення з моря відкладень, що накопичилися на дні. У всьому світі множаться приклади руйнування берегів після видобутку пісків у береговій зоні.
Море виробляє певну рівновагу на берегах: скільки уламкового матеріалу уноситься, стільки ж і приноситься. Якщо такої рівноваги немає, то берег або заноситься піском і відступає море, або берег розмивається і море настає і на нього, і на все, що споруджено в прибережнійсмуги. Так продовжуватиметься, доки не виробиться нова рівновага, а вона може довго не настати.
Хто бував, наприклад, у Ялті останніми роками, той, ймовірно, звернув увагу на те, що пляж у Ялті зник. Немає більше тієї смуги добре відполірованого галечника, яка вірно служила відпочиваючим для засмаги та відпускного проведення часу. Діти вже не змагаються, хто знайде камінчик красивіше, гладше. Будівництво порту, посилений видобуток галечника «під беком» порушили рівновагу, що існувала в береговій зоні, і море «злизнуло» гальковий пляж, залишивши голу вапняну скелю. Тепер там накидають щебінь, зважаючи на те, що море обкатує незграбні уламки. Щоб їх не забрало, побудовано поперечні стінки — буни; але все це мало допомагає: щебінь забирає хвилями, весь час доводиться його підсипати, щоб пляж не залишився голим. Тому розробки гравію та піску в морі потрібно вести на певній глибині, щоб не порушити берегову рівновагу у принесенні - віднесенні матеріалу. Такі підводні кар'єри розробляють матеріал, накопичений ще тоді, коли шельф був сушею. Запаси їх обмежені.
Крім будівельних, баластових матеріалів на шельфі під водою можуть виявитися і розсипи, що сформувалися в річкових долинах ще до занурення під рівень моря. Теоретично це можуть бути будь-які розсипи, але практично відомі та посилено розробляються розсипи олов'яного каменю - каситериту на шельфах Індонезії, Малайзії, Таїланду, а останніми роками - і Бірми. Підводні розсипи були відкриті нещодавно, після Другої світової війни. Коли відомі на суші олов'яні родовища стали виснажуватися, геологи вирішили пошукати їх на шельфі, де, мабуть, мали б зберегтися затоплені долини річок.
За геологічною будовою шельф країн Південно-Східної Азіїне відрізняється від прибережної суші. У тектонічному відношенні - це молода платформа, що отримала назву платформи Зунда (або Сунда) за старою назвою архіпелагу Індонезії. Вивчення острівної суші Індонезії та півострова Малакка показало, що долини багатьох річок йдуть під рівень моря, у тому числі й долини таких річок та струмків, у яких знаходили оловоносні розсипи. Однак перші пошуки виявились безрезультатними: річкові долини на шельфі виявлено не було. Їх шукали, вимірюючи глибину, але виявилося, що за порівняно короткий час ці долини були поховані під опадами, що зносяться з суші.
Ця область півдня і південного сходу Азії є однією з областей суші, що найбільше розмиваються взагалі. У морі тут зноситься безліч теригенного матеріалу, а швидкості накопичення опадів становлять десятки і навіть сотні міліметрів за 1000 років. При високому темпі опади накопичення річкові долини та інші нерівності поверхні шельфу були швидко вирівняні та приховані під покривом пухких опадів.
Коли це з'ясувалося, застосували геофізичні методи пошуків та подальше підводне буріння, і це одразу дало добрі результати. З геофізичних методів застосовувалася так звана сейсмоакустика або звукогеолокація: посилається -направлений ультразвуковий імпульс, який, проникаючи в осадову товщу, частково відбивається від поверхні опадів і поверхонь розділу всередині самої товщі і підстилаючих щільних порід; прилад вловлює серію відбитків ультразвуку - луна, інтенсивність та швидкість віку якого залежать від будови товщі опадів. Залежно від завдань робіт таким методом можна вивчати будову осадових товщ потужністю перші десятки, перші сотні і навіть багато сотень і тисяч метрів; це залежить від потужності сигналу, що посилається іконструктивних особливостей апаратури
Перші підводні відкриття були зроблені на шельфі Індонезії поблизу «олов'яних островів» - Банку, Біллітон, Сінкеп, на яких було багато розсипів каситериту. Через острови та прилеглий шельф проходить «олов'яний пояс»
Південно-Східної Азії, до якого присвячені найважливіші світові запаси олова.
Подібні розсипи можливі лише там, де є корінні родовища каситериту, оскільки цей тендітний мінерал не витримує далекого перенесення. Взагалі можливості знаходження на шельфі каситеритових розсипів визначаються наявністю оловорудних родовищ на прилеглій суші.
Приблизно так само з затопленими морем первинно алювіальними розсипами золота і платини. Такі розсипи відомі на Алясці, поблизу міста Ном та де-не-де в інших місцях. Вони теж залягають у руслах річок, що продовжуються на шельфі і перекриті пізніми опадами. Розсип платини, наприклад, місцями поховані під опадами потужністю до 60 м; Звичайно, що розробляти такі розсипи в підводних умовах невигідно. Але розсипи, що залягають ближче до дна, успішно розробляються. Розсипи платини на Алясці - це одне з небагатьох джерел рідкісного дорогоцінного металу в США, тому вони ретельно вивчаються. Буріння на шельфі в цьому арктичному краю ведеться в зимових умовах із припайного льоду.
До цих пір ми розглядали, які корисні копалини могли залишитися на поверхні або товщі опадів шельфу від його континентальної стадії. Але ж корисні копалини можуть і утворюватися на шельфі. Такі аутигенні мінерали та мінеральні маси відомі, хоча вони поки що майже не використовуються.
Своєрідне походження фосфоритів на «фосфоритових» островах Науру, Ошен — у Тихому океані та островіРіздва - в Індійському. Це колишні атоли, побудовані коралами на вулканічних підводних горах, що занурюються. Але атоли ці в протилежність більшості таких островів перестали занурюватися, а, навпаки, трохи піднялися, так що опади, що відклалися в лагунах, виявилися вищими за рівень океану. У цих лагунах мешкала, мабуть, багата фауна, продукти розкладання якої після її відмирання збагачували опади фосфором. Опинившись над рівнем океану, опади лагуни, переважно вапняні, почали розчинятися під впливом дощових вод, а фосфат кальцію, що малорозчинний, накопичувався в поверхневому шарі. Таким шляхом, на думку геологів Океанії, утворилися найбільші родовища фосфоритів на кількох островах. Цікаво, що перший такий острів був відкритий під час плавання "Челленджера" в Індійському океані - острів Різдва. Учасник експедиції, а згодом науковий керівник групи обробки матеріалів Джон Меррей, не позбавлений ділового кмітливості, організував компанію з видобутку фосфоритів, яка й досі продовжує розробку родовища. Вже через п'ять років після початку розробок доходи від продажу фосфоритів покрили витрати на експедицію «Челленджера».
Утворення фосфоритів пов'язане з органічною речовиною. Живі організми – рослинні та тварини – взагалі дуже сильно впливають на геологічні процеси на шельфі, де знаходиться зона розквіту життя на Землі взагалі. Зокрема, наприклад, молюски та корали накопичують величезну кількість вуглекислого кальцію – вапняку. Там, де берег обрамлений кораловими рифами, там і береговий пісок складається з дрібних уламків коралів та інших вапновиділяючих організмів. Вапняний мл нерідко видобувається з моря для різноманітних цілей - від виробництва цементу до вапнування кислих ґрунтів. Вискажете, що поширюватися про вапняні відкладення не варто: занадто ця речовина - вапняк - звичайно і всюдисуще. Але якби ви були мешканцем, наприклад, такого вулканічного острова, як Ісландія, який весь складається з базальтів, то ви набагато більше цінували б дар природи у вигляді колоній молюсків на підводних скелях. Раковини молюсків, що накопичилися за тисячоліття, являють собою єдине місцеве джерело вапна на острові. Та й у таких країнах, як США, де нестачі у вапняних породах немає, у прибережній зоні часто вигідніше розробляти поклади устричних раковин, аніж привозити вапняк із кар'єрів на суші.
На шельфі деяких тропічних країн утворюється мінерал глауконіт. Він зазвичай формується на глибині понад 40 м, іноді зустрічається на глибинах сотні метрів, де він, ймовірно, перевідкладений. Глауконіт - це складний за складом водний алюмосилікат заліза і магнію, що містить від 4 до 9% окису калію, зазвичай глауконіт утворюється на таких ділянках шельфу, де теригенне осадокопичення уповільнено або відсутнє. Як правило, глауконіт утворює зерна піщаної розмірності, заповнює раковинки форамініфер або інші порожнечі в органічних залишках.
Області практичного застосування глауконіту досить різноманітні. Як мінерал, що містить калій, після випалу або навіть у сирому вигляді він застосовується як калійне добриво. З нього роблять зелену фарбу, що має стійкість до кислот і лугів, не має токсичних властивостей, а також відносно дешеву в порівнянні з іншими зеленими фарбами. Глауконіт під назвою неопермутиту застосовується для пом'якшення твердої води в цукровій, пивоварній, гуральні, текстильній та інших галузях промисловості. Перспективність глауконіту як мінеральної сировини полягає вздебільшого у його широкому поширенні та колосальних запасах, а також у доступності цього мінералу для дешевого гідравлічного видобутку.
Ми познайомилися лише з деякими далеко не всіма аутигенними утвореннями шельфу, які можна віднести до корисних копалин.
Шельф за геологічним будовою не відрізняється від прибережної суші. Очевидно, якщо в прибережній області залягають якісь корисні копалини, то вони можуть опинитися і на шельфі, під товщею порід, що лежать вище. Справді, у багатьох країнах відомі такі родовища, які розробляються шахтами, закладеними на суші, але потім далеко в бік моря. Іноді такі шахти закладаються на штучно намиті острови, як, наприклад, вугільні шахти в Японії. Перші шахти для видобутку вугілля із підводних родовищ були споруджені у Шотландії; тепер вони є в Канаді, Австралії, Філіппінах та інших країнах. У Фінляндії та Канаді, на острові Ньюфаундленд, розробляються залізорудні родовища під дном морів, у Гудзоїєвій затоці під водою закладено шахти для видобутку сульфідної мідно-нікелевої руди. Проте це не морські родовища, вони лише розташовані нижче рівня моря, а самі методи їх розробки нічим не відрізняються від традиційних методів, що застосовуються на суші. Тому про такі родовища говорити більше не будемо.
Наслідуючи з шельфу в глибину, ми потрапляємо на континентальний схил. Тут все ще є земна кора континентального типу, тому поки ми ще не вийдемо за межі континенту. Так, мабуть, і на континентальному підніжжі на глибині 2,5—3 кілометрів ми все ще перебуватимемо на континентальній корі, але вже сильно «схудлій», яка витончена, прогинається під масою товщі опадів, турбідитів, знесених сюди підводними каньйонами.
Які кориснікопалини можуть залягати в товщі порід континентального схилу та підніжжя – ми поки що не знаємо. Тут, безперечно, можуть бути нафта і газ у відповідних пастках, як було зазначено спочатку. Про тверді корисні копалини поки що нічого певного сказати не можна. На поверхні континентального схилу було виявлено поклади фосфоритів, глауконіту, бариту та інших видів осадових відкладень. У товщі порід околиці континенту корисних копалин поки не встановлено.