USGS: Głębokie kamienie siarczków żelaza mogą samozapalić się w laboratorium

Naukowcy kierowani przez Amerykańską Służbę Geologiczną (USGS) odkryli, że niektóre skały zawierające siarczki metali wydobyte ze dna głębokich oceanów mogą się samogrzać i samozapalać po ekspozycji na powietrze w warunkach laboratoryjnych. Odkrycie pochodzi z próbek zebranych w Escanaba Trough, obszarze hydrotermalnym wzdłuż południowego grzbietu Gorda Ridge w Wyłącznej Strefie Ekonomicznej USA u granicy Oregonu-Kalifornii.

Co się stało

Według USGS naukowcy zebrali 57 próbek skał hydrotermalnych z czterech regionów Escanaba Trough za pomocą zdalnie sterowanego pojazdu podczas ekspedycji w 2022 roku. Prace obejmowały współpracę z Biurem Zarządzania Energią Oceaniczną (BOEM) i Narodową Agencją Oceaniczną i Atmosferyczną (NOAA), zgodnie z informacjami z publikacji ScienceAlert na temat tego badania.

Większość próbek zawierała siarczki metali bogate w miedź, cynk i żelazo, ale dwie z nich samozapaliły się po liofilizacji i rozmieleniu w laboratorium, jak doniosła ScienceAlert. USGS powiedziała, że zapalające się skały były wykonane głównie z nanokriształicznego markazutu, minerału siarczku żelaza, który zastąpił wcześniejszy minerał pirytynę. Ocean News również wymienił izokobanit i chalkopiryt wśród minerałów obecnych w złożach.

Dlaczego skały się zapaliły

USGS wyjaśnia, że markazyt poddał się egzotermicznego utlenieniu po ekspozycji na tlen, uwalniając ciepło. ScienceAlert poinformował, że ta reakcja podniosła temperaturę próbki powyżej 100°C, a oryginalny materiał skały został całkowicie utleniony. Działania mechaniczne, takie jak mielenie podczas przetwarzania laboratoryjnego, zdawały się dostarczać dodatkowej energii, która pomogła wyzwolić samogrzanie, według ScienceAlert.

Badanie opublikowane w dzienniku Scientific Reports pod tytułem "Samozapalenie minerałów siarczków metali i implikacje dla górnictwa masywnych siarczków dna morskiego" dochodzi do wniosku, że nanokriształiczna, zmieniona forma minerału jest mniej stabilna niż jej pierwotny poprzednik, co czyni ją bardziej podatną na tego rodzaju reakcje.

Dlaczego to ma znaczenie dla górnictwa głębokowodennego

Autorzy badania postrzegają odkrycie jako zagrożenie istotne dla każdego przyszłego górnictwa złóż masywnych siarczków (SMS) dna morskiego — bogatych w minerały formacji wokół otworów hydrotermalnych, które przyciągnęły zainteresowanie jako potencjalne źródła miedzi, cynku i innych metali. Przywiezienie takich skał na powierzchnię wystawia je na drastycznie różne poziomy tlenu, temperaturę, ciśnienie i wilgotność w porównaniu z dnem morskim, warunkami które USGS mówi mogą wyzwolić samogrzanie.

Ocean News doniosł, że badanie podkreśla znaczenie charakterystyk mineralnych poszczególnych złóż podczas oceny ryzyka, oraz że istniejące protokoły bezpieczeństwa opracowane dla górnictwa siarczków na lądzie mogą nie bezpośrednio zastosować się do materiału pozyskanego z głębokich mórz. ScienceAlert zauważył, że naukowcy konkretnie ostrzegli, że reakcja mogła spowodować szybko rozprzestrzeniające się pożary na statkach transportujących taki ładunek.

Co wciąż nie jest znane

Zgłoszone wyniki opierają się na ograniczonej liczbie zdarzeń samozapłonu — dwa z 57 próbek — z jednego miejsca, Escanaba Trough. Przeanalizowane źródła nie opisują, jak często ta reakcja zachodziłaby w innych miejscach hydrotermalnych o różnym składzie mineralnym, ani nie opisują konkretnych nowych protokołów bezpieczeństwa, które operatorzy górniczych mieliby przyjąć. Badanie zamiast tego wzywa do dedykowanych ocen ryzyka i kontroli inżynieryjnych dostosowanych do ekstrakcji SMS, zgodnie z Ocean News.

Kluczowe fakty na pierwszy rzut oka

• Próbki zebrane w 2022 roku w Escanaba Trough, u wybrzeża Oregonu-Kalifornii, za pomocą zdalnie sterowanego pojazdu.
• Zebrano 57 próbek skał hydrotermalnych; 2 samozapaliły się podczas przetwarzania laboratoryjnego.
• Palne skały były wykonane głównie z nanokriształicznego markazutu, który zastąpił wcześniejszą pirytynę.
• Temperatura próbek przekroczyła 100°C podczas reakcji, zgodnie z raportem ScienceAlert.
• Badanie opublikowane w dzienniku Scientific Reports; kierowane przez USGS przy udziale BOEM i NOAA.