Roci de la evanții hidrotermali se pot autoaprinde, reprezentând un risc pentru mineritul marin
Proiectele de minerit al depozitelor masive de sulfuri de pe fundul mării, formate în jurul evanților hidrotermali, se confruntă deja cu critici privind caracterul lor distructiv. Acum apare o nouă îngrijorare: autoaprinderea. Un studiu publicat în Scientific Reports arată că anumite mostre de rocă prelevate din aceste depozite au luat foc în mod neașteptat, ceea ce sugerează că procesarea și condițiile de la suprafață pot transforma rocile într-un pericol.
Depozite bogate în sulfuri și riscul de autoîncălzire
Evanții hidrotermali de pe fundul oceanului eliberează apă încălzită, bogată în minerale, care în timp formează depozite metalice. Acestea pot deveni surse valoroase de cupru, zinc, aur și argint. Totuși, depozitele conțin și minerale cu sulf care eliberează căldură când reacționează cu oxigenul din aer. Dacă această căldură se acumulează, materialul se poate autoaprinde.
Autoaprinderea a fost documentată ocazional în minele de sulfuri de pe uscat, cunoscute ca depozite masive de sulfuri vulcanogene. Pentru acestea s-au dezvoltat unele practici de siguranță, dar rocile marine sunt mai poroase și probabil necesită măsuri diferite.
Două roci din laborator au declanșat alarme
În 2022, echipa a colectat 57 de roci din zona hidrotermală activă Escanaba Trough, parte a dorsalului Gorda din nord-estul Pacificului. În timpul unui procedeu de procesare în laborator, rocile au fost liofilizate și apoi sfărâmate. Aceasta a generat căldură suplimentară, iar două dintre mostre s-au autoaprins. Ele au produs căldură și fum chiar înainte de sfărâmare, atingând temperaturi de peste 100 °C, probabil din cauza expunerii la oxigen. Rocile aprinse erau bogate în sulfuri, la fel ca alte 39 din cele 57.
Pentru a stabili ce a cauzat aprinderea fără flacără externă, echipa a comparat mostrele care au ars cu cele care nu au ars, folosind identificarea mineralelor, microscopie, analize chimice și teste de încălzire în laborator. Cercetătorii au descoperit că ambele roci aprinse erau dominate de un mineral numit marcasit, un sulfur de fier format din cristale extrem de mici. Potrivit echipei, aceste cristale mici au înlocuit un mineral anterior păstrând o formă de lamă. Înlocuirea a creat fisuri și spații goale, mărind suprafața și permițând mai multe reacții cu oxigenul, ceea ce a făcut rocile mai instabile.
Se pare că marcasitul a înlocuit mineralul sulfur de fier numit pirotit. Cercetări anterioare au identificat frecvent pirotitul ca pericol de autoîncălzire. Totuși, calculele au arătat că oxidarea marcasitului, care implică oxigen, eliberează în general mai multă căldură decât reacțiile în care fierul dizolvat acționează ca agent oxidant, cum este cazul pirotitului.
Reducerea riscurilor viitoare
Pe baza rezultatelor, echipa consideră că sulfurile marine moderne ar putea fi mai predispuse la autoîncălzire decât depozitele mai vechi exploatate pe uscat. Totuși, în procesul de combustie a marcasitului par să fie implicați mulți factori, precum pH-ul și expunerea la lumină, ceea ce face neclar cât de des ar putea avea loc aprinderea. Doar două din 41 de mostre bogate în marcasit au ars. Chiar și așa, aceasta reprezintă cel puțin un risc.
Echipa notează că materialul de pe fundul mării, care probabil va constitui o mare parte din producția unei viitoare mine, rămâne slab eșantionat și ar trebui studiat mai amplu pentru a determina riscurile pentru operațiunile miniere.
Autorii studiului scriu că, dat fiind că mineritul depozitelor masive de sulfuri de pe fundul mării nu a avut loc încă, nu există în prezent controale inginerești stabilite pentru exploatarea depozitelor de sulfuri din mediul marin modern și nici nu a fost realizată o evaluare a riscului de combustie. De asemenea, s-au făcut puține lucrări pentru a compara proprietățile geochimice și fizice ale depozitelor marine și ale celor vulcanogene de pe uscat, cel mai apropiat analog terestru, exploatate și procesate cu succes timp de decenii.
Studii viitoare ar trebui să testeze roci din alte câmpuri de evanți și de sub fundul mării pentru a evalua amploarea pericolului și ar trebui să examineze autoîncălzirea în condiții realiste de sfărâmare, umiditate, depozitare și procesare pe nave. Cercetătorii notează că o posibilă măsură de protecție ar putea fi spargerea rocilor sub apă, ceea ce oferă ocazia de a disipa căldura în siguranță, reducând riscul de autoaprindere.
