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美國地質調查局：深海硫化岩可在實驗室中自發著火
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重點
一支由美國地質調查局領導的團隊報告稱，從俄勒岡州-加州海岸外海床採集的富含硫化鐵的岩石在被帶入實驗室後自發燃燒。發表在《科學報告》上的該研究表示，該反應對未來深海採礦業務造成可能的火災危害，但目前安全規則中尚未完全考慮這一風險。
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由美國地質調查局(USGS)領導的科學家發現，從深海海床採集的某些金屬硫化物岩石在實驗室中暴露於空氣後，可以自行加熱和著火。這一發現來自於在埃斯卡納巴海溝採集的樣本，該海溝是沿著美國戈爾達海嶺南部的熱液區域，位於俄勒岡州-加州邊界外的美國專屬經濟區內。
發生了什麼
根據美國地質調查局的報告，研究人員在2022年探險期間使用遠程操作車輛從埃斯卡納巴海溝的四個地區採集了57份熱液岩石樣本。根據《科學警報》對該研究的報導，該工作涉及與美國海洋能源管理局(BOEM)和美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的合作。
據《科學警報》報導，大多數樣本含有富含銅、鋅和鐵的金屬硫化物，但其中兩個在實驗室中凍乾和研磨後自發燃燒。美國地質調查局表示，燃燒的岩石主要由納米晶黃鐵礦(一種硫化鐵礦物)組成，它取代了一種先前的礦物，稱為磁黃鐵礦。《海洋新聞》還將異立方銅礦和黃銅礦列為沉積物中存在的礦物。
為什麼岩石著火
美國地質調查局解釋說，黃鐵礦在暴露於氧氣時會進行放熱氧化，釋放熱量。據《科學警報》報導，該反應將樣本溫度推高至100°C以上，原始岩石材料完全氧化。根據《科學警報》，實驗室處理期間的機械作用(如研磨)似乎提供了額外的能量，有助於觸發自發加熱。
該研究發表在《科學報告》期刊上，題為《金屬硫化物礦物的自發燃燒及其對海床大規模硫化物採礦的影響》，結論是該礦物的納米晶體變態形態的穩定性低於其主要前驅礦物，使其更容易發生這種反應。
為什麼這對深海採礦很重要
該研究的作者將這一發現定位為與任何未來海床大規模硫化物(SMS)沉積物採礦相關的危害——這些是圍繞熱液噴口的富含礦物的地質體，已因作為銅、鋅和其他金屬的潛在來源而引起興趣。將這些岩石帶到表面會使其暴露於與海床大不相同的氧氣水平、溫度、壓力和濕度條件中，美國地質調查局表示這些條件可能引發自發加熱。
該發現確定了一個潛在危害，如果將來會對海床大規模硫化物沉積物進行開採，理解該危害可能很重要。
— 美國地質調查局研究摘要《海洋新聞》報導稱，該研究強調個別沉積物的礦物特性在評估風險時很重要，為陸地硫化物採礦開發的現有安全規程可能不直接適用於從深海回收的材料。《科學警報》指出研究人員特別警告該反應可能在處理此類貨物的船上造成快速發作的火災。
尚未知道的事項
報告的發現基於來自一個場地埃斯卡納巴海溝的有限數量的燃燒事件——57個樣本中的2個。所審查的來源未陳述該反應在具有不同礦物組成的其他熱液場所會多頻繁地發生，也未概述採礦運營商需要採取的具體新安全規程。根據《海洋新聞》，該研究要求進行專門的風險評估和針對SMS開採定制的工程控制。
一目瞭然的關鍵事實
- 2022年通過遠程操作車輛從俄勒岡州-加州海岸外的埃斯卡納巴海溝採集的樣本。
- 收集了57份熱液岩石樣本；其中2份在實驗室處理期間自發燃燒。
- 可燃岩石主要由納米晶黃鐵礦組成，它取代了先前的磁黃鐵礦。
- 根據《科學警報》的報導，樣本溫度在反應期間超過100°C。
- 研究發表在《科學報告》上；由美國地質調查局領導，涉及美國海洋能源管理局和美國國家海洋和大氣管理局。
常見問題
- 哪些礦物導致岩石著火？
- 根據美國地質調查局的說法，燃燒主要與納米晶黃鐵礦有關，這是一種硫化鐵礦物，它取代了一種先前稱為磁黃鐵礦的早期礦物。
- 岩石是在哪裡採集的？
- 它們來自埃斯卡納巴海溝，一個沿著美國戈爾達海嶺南部的熱液區域，位於俄勒岡州-加州邊界外的美國專屬經濟區內，在2022年通過遠程操作車輛採集。
- 岩石有多熱？
- 《科學警報》報導稱，受影響的樣本在反應期間達到超過100°C的溫度並完全氧化。
- 這是否意味著深海採礦是不安全的？
- 該研究確定了一個潛在火災危害，研究人員表示這值得進一步的風險評估；它未指出所有海床硫化物採礦都是不安全的，並指出現有陸地採礦安全規則可能不直接適用。
- 誰進行了研究？
- 由美國地質調查局領導的團隊進行了研究，與美國海洋能源管理局和美國國家海洋和大氣管理局合作，發表在《科學報告》期刊上。
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