Nodul de mangan - Manganese nodule

Nodulii polimetalici , numiți și noduli de mangan , sunt concrețiuni minerale pe fundul mării formate din straturi concentrice de fier și hidroxizi de mangan din jurul unui miez. Deoarece nodulii pot fi găsiți în cantități mari și conțin metale valoroase, depozitele au fost identificate ca un potențial interes economic.

Nodul de mangan
Noduli pe fundul mării

Nodulii variază în mărime, de la particule minuscule vizibile doar la microscop până la pelete mari de peste 20 de centimetri (8 in). Cu toate acestea, majoritatea nodulilor au un diametru cuprins între 3 și 10 cm (1 și 4 in), aproximativ de dimensiunea ouălor de găină sau a cartofilor . Texturile suprafeței lor variază de la netedă până la aspră. Au frecvent textură botryoidală (mamiferată sau nodulară) și variază de la forma sferică la tipic oblat (farfurie zburătoare), uneori prolat (minge de rugby) sau sunt altfel neregulate. Suprafața inferioară, îngropată în sedimente , este în general mai aspră decât partea superioară datorită unui tip diferit de creștere .

Apariție

Nodulii se află pe sedimentul de pe fundul mării , adesea parțial sau complet îngropat. Variază foarte mult din abundență, în unele cazuri atingându-se unul pe altul și acoperind mai mult de 70% din suprafața fundului mării. Cantitatea totală de noduli polimetalici de pe fundul mării a fost estimată la 500 de miliarde de tone de Alan A. Archer de la London Geological Museum în 1981.

Nodulii polimetalici se găsesc atât în ​​apele puțin adânci (de exemplu, Marea Baltică ), cât și în apele mai adânci (de exemplu, Pacificul central ), chiar și în lacuri, și se crede că au fost o caracteristică a mărilor și oceanelor cel puțin de când oceanele adânci s-au oxidat în Ediacaran perioadă de peste 540 de milioane de ani în urmă.

Nodulii polimetalici au fost descoperiți în 1868 în Marea Kara , în Oceanul Arctic din Siberia . În timpul expedițiilor științifice ale HMS Challenger (1872–1876), s-a constatat că acestea apar în majoritatea oceanelor lumii.

Compoziția lor variază în funcție de locație și au fost găsite depozite considerabile în următoarele zone:

Cel mai mare dintre aceste depozite din punct de vedere al abundenței nodulilor și al concentrației de metale apare în zona Clarion Clipperton pe întinse câmpii abisale din oceanul adânc între 4.000 și 6.000 m (13.000 și 20.000 ft). Autoritatea internațională pentru fundul mării estimează că cantitatea totală de noduli din zona Clarion Clipperton depășește 21 de miliarde de tone (Bt), conținând aproximativ 5,95 Bt de mangan , 0,27 Bt de nichel , 0,23 Bt de cupru și 0,05 Bt de cobalt .

Toate aceste zăcăminte se află în apele internaționale, în afara Bazinului Penrhyn, care se află în zona economică exclusivă a Insulelor Cook .

Creștere și compoziție

Noduli de mangan din Oceanul Pacific de Sud

Pe fundul mării abundența nodulilor variază și este probabil controlată de grosimea și stabilitatea unui strat activ geochimic care se formează la fundul mării. Tipul sedimentului pelagic și batimetria (sau geomorfologia ) fundului mării influențează probabil caracteristicile stratului activ geochimic.

Creșterea nodulilor este unul dintre cele mai lente dintre toate fenomenele geologice cunoscute , de ordinul unui centimetru pe parcursul a câteva milioane de ani. Se presupune că mai multe procese sunt implicate în formarea nodulilor, inclusiv precipitarea metalelor din apa de mare , remobilizarea manganului în coloana de apă (diagenetică), derivarea metalelor din izvoarele termale asociate cu activitatea vulcanică ( hidrotermală ), descompunerea din bazaltic resturile de apa de mare ( halmyrolitic ) și precipitarea de hidroxizi ai metalelor prin activitatea microorganismelor (biogen). Adsorbția de bivalenți cationi , cum ar fi Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ si Cu 2+ la suprafața Mn și Fe oxihidroxizii , cunoscute a fi puternic adsorbanți , de asemenea , joacă un rol principal în acumularea acestor metale de tranziție în nodulii de mangan. Aceste procese ( precipitații , sorbție , complexare de suprafață, precipitații de suprafață, încorporare prin formarea de soluții solide ...) pot funcționa simultan sau se pot succeda în timpul formării unui nodul.

Nodulii de mangan sunt în esență compuși din filomanganați hidratați. Acestea sunt minerale oxidate de Mn stratificate cu straturi intermediare care conțin molecule de apă în cantități variabile. Acestea interacționează puternic cu metale urme ( Co 2+ , Ni 2+ ) din cauza locurilor vacante octaedrice prezente în straturile lor. Proprietățile particulare ale filomanganatelor explică rolul pe care îl joacă în multe procese de concentrare geochimică. Acestea încorporează urme de metale de tranziție, în principal prin schimbul de cationi în stratul lor intermediar, cum ar fi mineralele argiloase și complexarea suprafeței prin formarea complexelor de sfere interioare la suprafața oxidului, așa cum este și cazul oxizilor ferici hidrați , HFO. Variații ușoare ale structurii lor cristalografice și ale compoziției mineralogice pot duce la modificări considerabile ale reactivității lor chimice.

Noduli polimetalici

Compoziția minerală a mineralelor purtătoare de mangan depinde de modul în care se formează nodulii; nodulii sedimentari , care au un conținut mai scăzut de Mn 2+ decât diageneticii , sunt dominați de Fe-vernadit, Mn- feroxihit și asbolan - buserit, în timp ce nodulii diagenetici sunt dominați de buserit I, birnessit , todorokit și asbolan-buserit Tipurile de creștere denumite diagenetice și hydrogenetic reflectă suboxic și oxic de creștere, care la rândul său ar putea referi la perioadele de interglaciare și glaciar climatice. S-a estimat că straturile suboxic-diagenetice de tip 2 reprezintă aproximativ 50-60% din inventarul chimic al nodulilor din zona Clarion Clipperton (CCZ), în timp ce straturile de tip 1 oxico-hidrogenetice cuprind aproximativ 35-40%. Partea rămasă (5-10%) a nodulilor este formată din particule de sediment încorporate care apar de-a lungul fisurilor și porilor .

Compoziția chimică a nodulilor variază în funcție de tipul de minerale de mangan și de mărimea și caracteristicile nucleului lor. Cele cu cel mai mare interes economic conțin mangan (27-30% în greutate), nichel (1,25-1,5% în greutate), cupru (1-1,4% în greutate) și cobalt (0,2-0,25% în greutate). Alți componenți includ fier (6% gr.), Siliciu (5% gr.) Și aluminiu (3% gr.), Cu cantități mai mici de calciu , sodiu , magneziu , potasiu , titan și bariu , împreună cu hidrogen și oxigen precum ca apă de cristalizare și apă liberă.

O gamă largă de oligoelemente și urme de minerale se găsesc în noduli cu multe dintre acestea încorporate din sedimentul din fundul mării, care în sine include particule transportate ca praf de pe toată planeta înainte de a se așeza pe fundul mării .

Propunere de minerit

Interesul pentru exploatarea potențială a nodulilor polimetalici a generat o mare activitate în rândul consorțiilor miniere potențiale din anii 1960 și 1970. Aproape jumătate de miliard de dolari au fost investiți în identificarea depozitelor potențiale și în cercetarea și dezvoltarea tehnologiei pentru minerit și prelucrarea nodulilor. Aceste angajamente inițiale au fost îndeplinite în principal de patru consorții multinaționale compuse din companii din Statele Unite, Canada, Regatul Unit, Germania de Vest, Belgia, Țările de Jos, Italia, Japonia și două grupuri de companii și agenții private din Franța și Japonia. Au existat, de asemenea, trei entități sponsorizate public din Uniunea Sovietică, India și China.

La sfârșitul anilor 1970, două întreprinderi comune internaționale au colectat câteva sute de tone de noduli de mangan din câmpiile abisale (18.000 de picioare (5,5 km) + adâncime) din estul Oceanului Pacific ecuatorial . Cantități semnificative de nichel (ținta primară), precum și cupru și cobalt au fost ulterior extrase din acest „ minereu ” folosind atât metode pirometalurgice, cât și metode hidrometalurgice . În cursul acestor proiecte, au evoluat o serie de evoluții auxiliare, inclusiv utilizarea unui sonar cu scanare laterală tractată aproape de jos pentru a testa densitatea populației nodulilor pe nămolul abisal , realizând simultan un profil sub-inferior cu un derivat, vertical fascicul acustic orientat, de joasă frecvență.

Tehnologia și experiența dezvoltate în cursul acestui proiect nu au fost niciodată comercializate deoarece ultimele două decenii ale secolului al XX-lea au înregistrat un exces de producție de nichel . Investiția estimată la 3,5 miliarde de dolari (1978 dolari SUA) pentru implementarea comercializării a fost un factor suplimentar. Sumitomo Metal Mining continuă să mențină o mică organizație (de păstrare a locurilor) în acest domeniu.

Kennecott Copper a explorat profiturile potențiale din extracția nodulilor de mangan și a constatat că nu merită acest cost. Pe lângă problemele de mediu și faptul că profiturile trebuiau împărțite, nu exista o modalitate ieftină de a scoate nodulii de mangan de pe fundul mării.

De la sfârșitul anilor 1970, tehnologia de adâncime s-a îmbunătățit semnificativ: incluzând utilizarea pe scară largă și redusă a tehnologiei de navigație, cum ar fi sistemul de poziționare globală (GPS) și linia de bază ultra-scurtă (USBL); tehnologie de sondaj, cum ar fi ecosounderul multibeam (MBES) și vehiculele subacvatice autonome (AUV); și tehnologie de intervenție, inclusiv vehicul subacvatic (ROV) acționat de la distanță și cabluri ombilicale de mare putere . Există , de asemenea , o tehnologie îmbunătățită , care ar putea fi utilizate în minerit , inclusiv pompe , șenile și rovere acționare cu șurub, rigide și flexibile contratrepte de foraj și ultraînaltă greutate moleculară polietilenă frânghie. Exploatarea minieră este considerată similară cu recolta de cartofi pe uscat, care implică exploatarea unui câmp împărțit în fâșii lungi și înguste. Nava de sprijin minier urmărește traseul minier al instrumentelor de exploatare de pe fundul mării, ridicând nodurile de aproximativ mărimea cartofului de pe fundul mării.

În momentul în care Autoritatea Internațională pentru Fundul Mării a fost înființată în 1994, interesul pentru extracția nodulilor a scăzut. Trei factori au fost în mare parte responsabili:

  • Dificultate și cheltuieli de dezvoltare și exploatare a tehnologiei miniere care ar putea elimina în mod economic nodulii de la adâncimi de cinci sau șase kilometri și le poate transporta la suprafața oceanului
  • Impozite mari pe care comunitatea internațională le-ar percepe pentru minerit și
  • Disponibilitatea continuă a mineralelor cheie din surse terestre la prețuri de piață.

În acest moment, extracția comercială a nodulilor polimetalici nu a fost considerată probabil să aibă loc în următoarele două decenii.

În ultima perioadă, aprovizionarea cu nichel și alte metale a trebuit să se orienteze către depozite cu costuri mai mari pentru a satisface cererea crescută, iar interesul comercial pentru noduli a reînviat. Autoritatea internațională pentru fundul mării a acordat noi contracte de explorare și dezvoltă în prezent un cod minier pentru zonă, cu cel mai mare interes în zona Clarion Clipperton .

Din 2011, o serie de companii comerciale au primit contracte de explorare. Acestea includ filiale ale unor companii mai mari, cum ar fi Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation și China Minmetals , precum și companii mai mici, precum Nauru Ocean Resources și Tonga Offshore Mining.

Interesul reînnoit pentru nodulii minieri a dus la îngrijorare și control sporit cu privire la posibilele efecte asupra mediului .

Evoluții juridice în „Zona”

După cel de- al doilea război mondial , Organizația Națiunilor Unite a început un proces îndelungat de elaborare a tratatelor internaționale care s-au îndepărtat de conceptul de atunci al libertății mării .

Până în 1972, promisiunea exploatării nodulilor a fost unul dintre principalii factori care au determinat națiunile în curs de dezvoltare să propună ca fundul mării adânci dincolo de limitele jurisdicției naționale să fie tratat ca o „ moștenire comună a omenirii ”, cu veniturile care trebuie împărțite între cei care a dezvoltat această resursă și restul comunității internaționale. Această inițiativă a dus în cele din urmă la adoptarea (1982) a Convenției Organizației Națiunilor Unite privind dreptul mării (UNCLOS) și după negocierea părții XI până în 1994, înființarea Autorității internaționale pentru fundul mării , cu responsabilitatea de a controla toate activitățile miniere de adâncime în zonele internaționale. Prima realizare legislativă a acestei organizații interguvernamentale a fost adoptarea (2000) a reglementărilor pentru prospectarea și explorarea nodulilor polimetalici, cu dispoziții speciale pentru protejarea mediului marin de orice efecte adverse. Autoritatea a urmat acest lucru (2001-2002) prin semnarea de contracte pe 15 ani cu șapte entități private și publice, oferindu-le drepturi exclusive de explorare a nodulilor în anumite zone ale fundului mării, fiecare cu o dimensiune de 75.000 de kilometri pătrați. Statele Unite, ale căror companii au fost printre actorii cheie în perioada anterioară de explorare, rămân în afara acestui pact, ca parte care nu este parte la Convenția Națiunilor Unite privind dreptul mării .

În conformitate cu UNCLOS, Autoritatea are patru funcții principale. În esență, acestea sunt:

  • Administrarea resurselor minerale ale fundului mării în zonă;
  • Să adopte reguli, reglementări și proceduri referitoare la aceste resurse;
  • Promovarea și încurajarea cercetării și dezvoltării științifice marine în zonă;
  • Pentru a proteja și conserva resursele naturale ale zonei și a preveni deteriorarea semnificativă a mediului.

În prezent, Autoritatea Internațională pentru Fundul Mării definește și dezbate aspecte ale Codului său minier care cuprinde sulfuri polimetalice ( depozite masive de sulfuri de pe fundul mării ) și cruste bogate în cobalt, precum și noduli polimetalici. Codul minier include explorarea și proiectele de reglementări de exploatare, un plan de management de mediu pentru zona Clarion Clipperton și recomandări pentru îndrumarea contractanților în ceea ce privește raportarea, evaluarea impactului asupra mediului, raportarea cheltuielilor și instruirea pentru oamenii de știință și ingineri din țările în curs de dezvoltare.

Pe lângă Convenția privind diversitatea biologică , la 19 iunie 2015, Adunarea Generală a ONU a adaptat rezoluția A / RES / 69/292, „Dezvoltarea unui instrument internațional obligatoriu din punct de vedere juridic în temeiul Convenției Națiunilor Unite privind dreptul mării conservarea și utilizarea durabilă a diversității biologice marine a zonelor aflate dincolo de jurisdicția națională ". Această rezoluție solicită înființarea unui comitet pregătitor pentru a examina cum ar putea arăta acest instrument și ce ar aborda în mod specific pe lângă părțile de mediu existente ale UNCLOS. Ar lua în considerare diferitele rapoarte ale copreședinților cu privire la activitatea grupului de lucru informal ad-hoc relevant. În timp util, o conferință interguvernamentală ar examina și dezbate recomandările comitetului pregătitor.

Probleme de mediu și sensibilități

Orice exploatare viitoare a nodulilor din zonă trebuie să fie autorizată de Autoritatea Internațională a Fondului Marin și ar trebui să cuantifice impactul în prealabil printr-o declarație de impact asupra mediului și un plan de management de mediu asociat. Aceste evaluări, planuri de monitorizare și controale de orientare ar funcționa probabil la scara operațiunilor propuse.

Autoritatea internațională pentru fundul mării are deja un plan de management de mediu care ia în considerare întreaga zonă Clarion Clipperton și care include zone de referință care nu sunt disponibile pentru exploatare (denumite zone de interes ecologic deosebit).

Evaluările de mediu ar trebui să aibă o bază științifică imparțială și să țină seama de:

  • natura îndepărtată a nodulilor care face dificilă colectarea detaliată a datelor;
  • varietatea mare la scară (de exemplu, comunități de noduli sub-decimetrici răspândite pe mii de kilometri) în ceea ce privește funcția ecosistemului și biodiversitatea ;
  • severitatea și amploarea impacturilor locale (cum ar fi distrugerea habitatului , resedimentarea).

Studii de mediu anterioare, cum ar fi Deep Ocean Mining Environmental Study (DOMES) și rezultatele experimentelor de impact bentonic (BIE), au concluzionat, în parte, că exploatarea experimentală la o scară rezonabilă ar ajuta cel mai bine să limiteze impactul real din orice exploatare comercială.

Cercetările arată că câmpurile de noduli polimetalici sunt puncte fierbinți de abundență și diversitate pentru o faună abisală extrem de vulnerabilă . Exploatarea cu noduli ar putea afecta zeci de mii de kilometri pătrați din aceste ecosisteme de mare adâncime . Regenerarea nodulilor durează decenii până la milioane de ani, ceea ce ar face din astfel de exploatări o practică nesustenabilă și nerenovabilă. Orice predicție cu privire la efectele mineritului este extrem de incertă. Astfel, exploatarea nodulilor ar putea provoca alterarea habitatului, mortalitatea directă a creaturilor bentice sau suspendarea sedimentelor, care pot sufoca alimentatorii cu filtru . Viitoarele studii de impact asupra mediului ar trebui să abordeze impactul asupra perturbării și eliberării depozitelor de clatrat de metan din oceanele adânci.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe