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해수 속의 광물자원

해수 속의 광물자원으로는 소금·브롬·마그네슘·금·은·우라늄 등이 있다.

소금은 예로부터 바다에서 채취되어왔다. 오늘날에는 암염 또는 심층 염수정(鹽水井)에서 퍼올리는 화석수에서도 채취되지만, 건조지대에서는 바닷물을 햇볕에 말려서 채취하고 있다. 오늘날 세계에서 사용되고 있는 소금의 약 30％는 바다에서 채취된다. 할로겐족 원소의 하나인 브롬은 화석심층수에서도 제조되지만 바닷물에서도 채취된다. 브롬은 가솔린용 노킹 방지제로 사용되는 외에 음식·염료·의약품 및 사진의 감광재료 등에도 사용되는데, 사용량의 70％는 바다에서 채취된다.

마그네슘은 여러 종류의 암석과 화석 해양수인 지하염수 속에서 산출된다. 또 염화마그네슘으로서 해수 속에 존재하며 해수의 원소광물성분 가운데 중량에서 제3위이다. 바닷물을 알칼리성으로 만들면 마그네슘은 수산화마그네슘의 형태로 침전하며, 침전한 수산화마그네슘은 해수를 여과하여 채취한다.

수산화마그네슘은 직접 마그네시아유(乳)로서 사용되며, 소성하여 마그네시아를 만들거나 탄산마그네슘으로 바꾼다. 또 산화처리에 의해 만들어진 염화마그네슘은 용융염의 전기분해에 의해 금속마그네슘 제조의 원료가 된다. 마그네슘의 용도는 다양하여 마그네시아유로서 의학상의 용도에 쓰이는 외에 항공기·공구류의 구조재료가 되는 경합금에도 필요하다.

공업용 마그네슘의 약 60％는 바닷물에서 채취한다. 바닷물에 녹아 있는 금·은·우라늄의 분석결과가 보고된 이래 이들 물질은 큰 관심을 모았지만, 경제적인 채산이 맞지 않아 아직은 얼마간의 우라늄만 추출하고 있다.

해수의 담수화

해양자원 가운데 해수는 가장 중요한 자원이 될 것이다.

건조지대 연안도시의 발전에 의해 해수의 담수화의 필요성은 더욱 높아지고 있다. 태양열에 의한 자연증발작용을 이용하여 해수에서 담수를 추출하는 방법은 가장 오래 전부터 행해져온 방법이다. 오늘날에는 담수제조를 대규모로 행하기 위한 각종 강력한 증류법이 개발되어 있다. 증류법 이외에 비교적 온도가 낮은 지역에서는 해수를 동결시켜 얼음에서 담수를 얻는 화학적 냉각동결법이 사용된다.

이 밖에 물은 통과하지만 염분은 통과하지 않는 반투막을 이용하여 해수 속의 담수를 얻는 역삼투법이 있다. 앞에서 예로 든 어떤 방법을 이용한다 해도 해수의 담수화에는 에너지가 필요하다. 담수가 실질경제상 불가결한 지역에서는 해수의 담수화가 긴급히 요구되는 문제이다. 특히 하천과 호수의 수량(水量) 전체를 합해도 전체 해수량의 반도 안 된다는 사실이 밝혀진 이래, 생활용수·농업용수·공업용수를 확보하기 위해 해수의 담수화에 큰 관심이 모아지고 있다.

천해저의 광물자원

해수면이 낮을 때는 대륙붕을 침식하면서 흐르는 하천이, 해수면이 높을 때는 대륙붕을 가로지르는 해안선의 이동이, 그리고 조석류(潮汐流)와 폭풍우에 의한 끊임없는 삭박작용이 대륙붕에 귀중한 광물을 퇴적시켜왔다.

이른바 중광물(重鑛物)·사광물(砂鑛物)은 보통의 모래·자갈보다 비중이 크므로 경광물이나 용존물질처럼 흘러가는 경우가 많다. 그 때문에 대륙붕상의 해저곡에는 중광물이 자주 퇴적된다.

광물잔존물로 이루어진 사광상(砂鑛床)은 해안 가까이에 형성되어 있다. 해안 부근에서는 파랑과 연안류가 가벼운 모래 입자에서 티탄이나 희토류 원소를 포함한 입자를 분리하여 이들 중광물을 해안퇴적물로 농집(濃集)해간다. 대부분의 사광상은 공급원인 모암에서 몇 ㎞ 이내에 형성되는 것으로 실질적인 분포는 해안 가까이에 한정되어 있다.

천해저의 대륙붕상에는 모래·자갈이 풍부하게 퇴적해 있다. 이들은 조류와 파랑 작용에 의해 운반되고 분급되며 마모된다. 현재 해저에 분포해 있는 모래·자갈도 빙하기에는 해면상에 노출해 있던 것도 있다. 모래·자갈은 건설용으로 널리 사용되고 있는데, 육상의 자원은 지역에 따라 공급한계에 달해 있다. 따라서 해저에 있는 모래·자갈은 귀중한 자원이 되고 있다. 식물의 영양염으로서 중요한 인은 해저의 인회석단괴(燐灰石團塊) 속에서 생산된다.

이 단괴는 대부분의 대륙붕, 특히 캘리포니아·페루·모로코·뉴질랜드 앞바다에서 발견된다. 인회석 침전물은 연안역에 풍부하게 부존하며 많은 경우 현대의 준설기술로 채광이 가능하다. 그러나 품질이 떨어지고 불순물 분리가 곤란한 점 등 몇 가지 이유에서 개발이 추진되지 않고 있다.

해저하의 광물자원

해저하에서 채광되는 광물자원에는 석유나 천연 가스 등의 탄화수소자원, 석탄·철광석 암맥 내에 형성된 기타 다른 광물자원의 고결(高結) 침전물이 있다.

석유와 천연 가스는 해양 광물자원 가운데 가장 가치가 높은 자원이다. 이것은 부분적으로는 육상에서의 생산 및 그와 관련한 비용의 증가에 의해 촉진된다. 해저 유전개발의 역사는 루이지애나 앞바다의 약 1.6㎞에서 크리올 유전이 발견된 1938년부터 시작되었는데, 개발이 본격화한 것은 제2차 세계대전 후이다.

기업은 기술적·경제적인 문제로 해저 석유굴착작업의 한계를 수심 약 100m로 생각했으나, 대륙붕보다 깊은 대륙사면과 대륙대에서 유망한 광상이 발견되었으므로, 보다 깊은 수심에서의 굴착 가능성에 대한 연구를 시작했다. 석유가 집적한 저유암(貯油岩)은 사암·응회암 등의 다공질 암석으로서 대부분 암염돔이나 해령에 존재한다. 그 때문에 암염돔이나 해령은 석유산출의 대단히 중요한 지표가 되어 있다. 석유의 생성은 대부분 규조(珪藻)의 유해가 퇴적물 속에 섞이는 것에서 기인하는 것으로서, 많은 해양저가 이 조건을 만족시키고 있는 것으로 여겨진다.

또한 지질시대의 변동 결과 석유는 시대와 함께 소실하는 경향이 있으므로, 해양에 있는 약 1억 5,000만 년이 안 된 퇴적물은 가장 유망한 석유 저유층이 되고 있다. 현재 해양석유의 회수는 대륙붕역에 한정되어 있지만, 그보다 깊은 곳에서도 유망한 저류층이 확인되고 있다. 예를 들면 대륙사면의 기저에 존재하는 거대한 프리즘은 석유저유를 위한 모든 조건을 갖추고 있으므로 대량의 석유가 집적해 있는 것으로 추정된다. 최근의 조사에 의하면 해양은 전세계 석유자원량의 약 23％, 천연 가스 자원의 약 14％를 보유하고 있는 것으로 추정된다.

화학공업의 가장 중요한 원료의 하나인 황은 대륙붕이나 암염돔의 모암 가운데서 나온다. 전세계 황 생산량의 대부분은 암염돔에 관계된 황에 의한 것으로 먼저 고온수에서 용해한 후 압착공기로 빨아올린다. 현재 철광석·니켈·구리·주석 등의 광물이 채광되고 있다.

심해저의 광물자원

해양에 관한 지식의 증대와 함께 심해저에서 유용한 광물자원이 발견되게 되었다.

현재 그 분포와 특성, 채광의 공업적 사정법에 대한 연구가 진행되고 있다. 이들 금속 침전물은 기본적으로 3종류로 분류된다. 즉 서로 밀접하게 관련되어 있는 심해 망간 단괴, 해산상에 분포하는 금속성 크러스트, 화산활동이 활발한 해령·파쇄대에 인접해 분포하는 다금속 황화광물이다. 망간 단괴는 평탄한 심해저에 분포하는 흑갈색 단괴로 1874년 영국의 군함 챌린저호에 의해 발견되었다. 망간단괴의 품질·분포밀도는 하층 퇴적물의 특성, 퇴적속도, 심해수의 화학적 성질, 심해류, 단괴 속의 핵의 유무(해수 속의 금속 이온이 이 핵에 붙어 수백 년에 걸쳐 단괴를 형성한다고 여겨짐) 등에 관계된다.

망간 단괴의 대부분은 국제해양수역, 즉 200해리의 배타적 경제수역 외에 생긴다. 이는 국가의 관할권 밖에 있는 국제 심해저의 자원 개발에 관한 문제이므로, 현재 심해저의 망간단괴의 개발에 대해서는 각 나라 사이에 의견이 서로 대립되어 있다.

망간 단괴를 형성시키는 물리적·화학적 작용은 해산이나 기요에 망간 크러스트를 부착시키는 원인으로도 작용한다. 망간 단괴와 망간 크러스트의 성인은 유사하지만 양자에는 중요한 차이가 있다. 망간 크러스트는 망간 단괴보다 코발트의 함량이 많고 또 소량이긴 하지만 플라티나도 포함하고 있다.

망간 크러스트는 비교적 수심 1,100~3,000m인 천해의 해산사면 또는 산꼭대기에서 생기며, 때로는 단괴와 함께 해대(海臺) 위에 생기기도 한다. 해저의 화산활동이 왕성한 곳에서는 황화광물에서 다량의 금속이 산출된다. 다금속 황화광물에는 이상(泥狀)·괴상(塊狀)이 있으며, 세계의 중앙해령계와 확장되는 판 경계에 인접해 단속적으로 분포해 있다. 금속에 풍부한 황화점토는 홍해와 태평양 판 경계에 존재하는 고온 열수 분출구 주변에서 발견되고 있다.

현재 관심이 집중되어 있는 것은 이들 황화물에 함유되어 있는 철·구리·아연 및 소량의 은·몰리브덴·주석 등이다.