Глубководные металлические сульфидные минералы, поднятые со дна желоба Эсканаба во время исследовательской экспедиции 2022 года, в ходе лабораторных испытаний подверглись спонтанному возгоранию после воздействия кислорода и механической обработки. Об этом говорится в исследовании, опубликованном учеными Геологической службы США.
Новое исследование геологов привлекает внимание к непредвиденной опасности глубоководной добычи полезных ископаемых. В центре внимания специалистов оказались массивные сульфидные отложения со дна океана, которые при подъеме на поверхность и контакте с воздухом способны выделять опасное количество тепла.
Экспедиция в Escanaba Trough и лабораторные испытания образцов
В 2022 году сотрудники United States Geological Survey совместно с Bureau of Ocean Energy Management и National Oceanic and Atmospheric Administration провели исследовательскую экспедицию в районе Escanaba Trough. Этот вулканический участок расположен вдоль южной части хребта Горда у побережья Орегона и Калифорнии в пределах исключительной экономической зоны США.
Специалисты использовали дистанционно управляемый аппарат Jason, созданный Woods Hole Oceanographic Institute, для сбора 57 образцов пород из четырех разных регионов желоба. Гидротермальная активность в этой зоне формирует отложения, богатые медью, золотом, серебром, цинком и железом.
Однако при дальнейшей подготовке материалов в лабораторных условиях исследователей ждал неожиданный результат.
Как отметили исследователи USGS в опубликованном в Scientific Reports исследовании, «выделение тепла в результате экзотермических реакций не исследовалось в массивных сульфидных отложениях морского дна, но оно способно вызывать быстрое возгорание на судах».
В ходе экзотермических реакций специалисты ломали куски руками, после чего образцы начали нагреваться и дымиться, температура превысила 100 градусов Цельсия, а исходный материал полностью окислился.
Авторами работы в Scientific Reports выступили Amy Gartman, Jaycee Favela, Katlin Bowman Adamczyk, Aude Picard, John Jamieson, Rob Zierenberg, Isobel A. Yeo, Karen Bustillo, I. Maru Shapiro, Kha Cam Phan и Hope Lee Ianiri.
Почему сульфидные породы нагреваются на воздухе
Выяснилось, что причиной возгорания стал неустойчивый минерал — нанокристаллический марказит, представляющий собой форму сульфида железа, которая родственна минералу пириту.
На океанском дне подобные породы находились в воде при температуре около 2 градусов Цельсия в условиях низкого содержания кислорода. На поверхности же сочетание кислорода, изменений температуры, давления и влажности, а также механического измельчения, дробления и размола запускает процесс быстрого самонагрева, так как выделяемое тепло накапливается быстрее, чем успевает рассеиваться.
В официальном заявлении USGS по результатам исследования указано: «Если будет осуществляться добыча массивных сульфидов на морском дне, породы, поднятые на поверхность, столкнутся с условиями, которые кардинально отличаются от донных, включая воздействие кислорода, а также изменения температуры, давления и влажности».
Перспективы коммерческой добычи и позиции Международного органа по морскому дну
Полученные данные ставят новые вопросы перед зарождающейся индустрией глубоководной добычи, которая в настоящее время проходит технологические испытания. Международный орган по морскому дну уже выдал 31 контракт на разведку сульфидных месторождений на Северном Срединно-Атлантическом хребте и Юго-Западном Индийском хребте, а также предоставил восемь контрактов на разведку полиметаллических сульфидов.
Пока коммерческая добыча под этими контрактами не началась, экологи и эксперты подчеркивают необходимость проведения специализированных рисков-оценок и разработки инженерных средств контроля.
Стандарты безопасности, применяемые для сухопутных месторождений, могут оказаться недостаточными для работы с глубоководными сульфидами, способными создавать риск пожаров на судах во время транспортировки и обработки руды.
При этом такие компании, как The Metals Company и Deep Sea Minerals, не ответили на запросы комментариев относительно возможных производственных рисков безопасности.
Читайте также
