美国地质调查局：深海硫化岩在实验室可自发燃烧

美国地质调查局(USGS)领导的科学家团队发现，从深海海底采集的某些硫化金属岩石一旦在实验室环境中接触空气，就会自行升温并燃烧。这一发现来自在Escanaba海沟采集的样品，该海沟是位于俄勒冈-加州边界外美国专属经济区内南Gorda海岭沿线的一个热液区域。

发生了什么

根据美国地质调查局的说法，研究人员在2022年的一次远征中使用遥控无人车从Escanaba海沟的四个区域采集了57个热液岩石样品。根据ScienceAlert对该研究的报道，这项工作涉及与海洋能源管理局(BOEM)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的合作。

ScienceAlert报道称，大多数样品含有富含铜、锌和铁的硫化金属，但其中两个在实验室冷冻干燥和研磨后自发燃烧。美国地质调查局表示，燃烧的岩石主要由纳米晶体黄铁矿(一种硫化铁矿物)组成，它已取代了之前的矿物磁黄铁矿。Ocean News还列出了矿床中存在的等轴晶黄铁矿和黄铜矿。

岩石为何燃烧

美国地质调查局解释说，黄铁矿在接触氧气时发生放热氧化，释放热量。ScienceAlert报道称，这种反应使样品温度超过100°C，原始岩石材料完全氧化。根据ScienceAlert的说法，实验室处理过程中研磨等机械作用似乎提供了额外的能量，帮助引发自热。

这项研究发表在《科学报告》杂志上，标题为《硫化金属矿物的自发燃烧及其对海底大规模硫化物采矿的影响》，结论是该矿物的纳米晶体改变形式比其原始前体稳定性更低，更容易发生这类反应。

为什么这对深海采矿很重要

研究作者将这一发现框架化为与任何未来海底大规模硫化物(SMS)矿床采矿相关的危害——环绕热液喷口的富含矿物的地层，已引起作为铜、锌和其他金属潜在来源的兴趣。将这些岩石带到地表会使它们暴露于与海底相比截然不同的氧气水平、温度、压力和湿度，美国地质调查局表示这些条件可能会引发自热。

Ocean News报道称，该研究强调在评估风险时单个矿床的矿物特征很重要，为陆基硫化物采矿开发的现有安全规程可能不直接适用于从深海回收的物质。ScienceAlert指出研究人员特别警告称，这种反应可能会在处理此类货物的船舶上引起快速火灾。

尚不清楚的是什么

报告的发现基于有限数量的燃烧事件——来自一个地点Escanaba海沟的57个样品中的2个。所审查的资料并未说明这种反应在其他具有不同矿物组成的热液地点会多频繁地发生，也未概述采矿运营商需要采取的具体新安全规程。根据Ocean News，该研究反而呼吁进行专门的风险评估和为SMS提取量身定制的工程控制。

关键事实一览

• 2022年从俄勒冈-加州沿岸的Escanaba海沟通过遥控无人车采集的样品。
• 采集了57个热液岩石样品；2个在实验室处理过程中自发燃烧。
• 可燃岩石主要由纳米晶体黄铁矿组成，它取代了早期的磁黄铁矿。
• 根据ScienceAlert的报道，反应过程中样品温度超过了100°C。
• 研究发表在《科学报告》中；由美国地质调查局领导，美国海洋能源管理局和美国国家海洋和大气管理局参与。