Редкие земли со дна Тихого океана

Скандий, лантан, иттрий, празеодим, самарий, неодим - в общей сложности 17 химических элементов образуют группу так называемых редкоземельных металлов. Все они проявляют значительное сходство химических и некоторых физических свойств, а свое групповое название получили более 200 лет назад, в те времена, когда считалось, что содержащие их минералы - большая редкость. Позднее выяснилось, что редкоземельные элементы в земной коре не так уж редки, но вот распределены действительно очень неравномерно, пригодных для разработки месторождений мало, а сама разработка наносит серьезный вред окружающей среде и здоровью человека. В результате на сегодняшний день свыше 90 процентов (по некоторым данным - даже свыше 97 процентов) всей мировой добычи редкоземельных металлов приходится на долю Китая.

Опасная монополия

Между тем, редкоземельные металлы - товар, можно без преувеличения сказать, стратегический, поскольку без них сегодня уже не обходится ни одно высокотехнологичное производство, включая и производство военной техники. В них остро нуждаются машиностроение и атомная промышленность, они незаменимы как химические катализаторы и как компоненты сложных сплавов специального назначения, они обязательно присутствуют в электронной аппаратуре и в оптических приборах, в мобильных телефонах, в солнечных батареях, в высококоэрцитивных магнитах и в аккумуляторах.

Китай же не упускает случая использовать свое монопольное положение. Он сокращает объемы экспорта с тем, чтобы обеспечить преимущества собственной экономике, а заодно и оказать политическое давление на другие страны - прежде всего, на Японию. В результате мировые цены на некоторые из редкоземельных металлов выросли за последние десять лет более чем в 20 раз.

Так что Япония, хотя и не она одна, крайне заинтересована в том, чтобы с китайской монополией на редкие земли было покончено раз и навсегда. И вот теперь, судя по публикации в британском научном журнале Nature Geoscience, такая перспектива перестала выглядеть совершенной утопией.

Ил на дне Тихого океана

Честь открытия, которое может стать эпохальным, принадлежит, конечно же, японским исследователям - группе геологов Токийского университета под руководством профессора Ясухиро Като (Yasuhiro Kato). "Мы обнаружили неизвестный ранее источник редких земель: ил на дне океана, - говорит ученый. - Эти глубоководные донные отложения могут уже в ближайшем будущем полностью покрыть потребность человечества в редкоземельных металлах".

Речь идет об осадочных отложениях на дне Тихого океана на глубинах от 3500 до 6000 метров. Профессор Като поясняет: "Все тихоокеанское дно покрыто илом, содержащим редкие земли, но ил с наиболее высокой их концентрацией мы обнаружили в международных водах в северной части Тихого океана близ Гавайских островов и в южной его части близ острова Таити во Французской Полинезии.

Дело в том, что в 2003 году стартовала рассчитанная на 10 лет Международная исследовательская программа IODP (Integrated Ocean Drilling Program), задача которой - бурение скважин в морском дне с целью изучения его геологии. И нам представилась возможность провести анализ более чем 2000 проб, добытых в рамках этой программы со дна Тихого океана в 78 точках".

В океане редких земель в 1000 раз больше, чем на суше

По оценке профессора Като и его коллег, в отмеченных ими районах Тихого океана концентрация редких земель в донных отложениях выше, чем во многих материковых месторождениях, разрабатываемых сегодня в Китае. Общие их запасы на дне океана составляют от 80 до 100 миллиардов тонн. Это в 800-1000 раз больше, чем все разведанные месторождения на суше, вместе взятые. Ученый считает, что ила, поднятого с океанского дна на площади в 5 квадратных километров, хватит, чтобы покрыть годовую потребность всего человечества в редких землях. Исследователь указывают также на одну весьма любопытную закономерность: "Примечательно, что распределение этого ила довольно точно соответствует распределению железомарганцевых конкреций - глубоководных образований, содержащих, помимо железа и марганца, также кобальт, медь, никель и цинк. Видимо, формирование этих конкреций напрямую связано с формированием ила, богатого редкими землями".

Преимущества глубоководных залежей

В тех регионах тихоокеанского дна, где ил содержит наибольшие концентрации редкоземельных элементов, толщина его слоя достигает десяти метров. Ученый считает, что извлечь ил на поверхность не составит большого труда: "Около 30 лет назад немецкие исследователи экспериментально доказали возможность подъема океанического ила с больших глубин. Поэтому я не сомневаюсь, что мы сможем наладить разработку подводных залежей редкоземельных металлов". Тем более, что выделение этих металлов из ила оказалось делом несложным: в ходе лабораторных опытов они легко вымывались сильно разбавленными кислотами. Есть у подводных залежей редких земель и еще одно важное преимущество перед месторождениями на суше, говорит профессор Като: "Радиоактивные элементы - уран и торий, - обычно составляющие весьма значительные примеси в материковых минералах, в глубоководном иле практически отсутствуют. То есть этой экологической проблемы тут нет возникнет, что, естественно, упростит разработку".

Вопрос экологии пока открыт

Правда, весь экологический аспект в целом учеными еще не рассматривался, признает профессор Като: "Я не стану отрицать, что разработка глубоководных залежей окажет определенное воздействие на окружающую среду. Однако метод добычи железомарганцевых конкреций, обеспечивающий минимизацию таких воздействий, уже получил одобрение Международного органа по морскому дну (International Seabed Authority), отвечающего, в частности, и за экологию океана. Я полагаю, что ил, содержащий редкие земли, мог бы добываться сходным методом, так что последствия для окружающей среды будут умеренными".

Впрочем, это - дело инженеров, технологов и экологов, говорит профессор Като, а геологам предстоит, прежде всего, убедиться в том, что глубоководный ил с высокой концентрацией редких земель действительно занимает достаточно большую площадь и распределен достаточно равномерно. Иначе овчинка не стоит выделки.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Марина Борисова