✖


Jump to content

Марганцевый узелок

Марганцевый узелок
Конкреции на морском дне
железомарганцевые конкреции обнаружены На морском дне

Полиметаллические конкреции , также называемые марганцевыми конкрециями , представляют собой минеральные конкреции на морском дне, образованные концентрическими слоями железа и марганца гидроксидов вокруг ядра. Поскольку конкреции встречаются в огромных количествах и содержат ценные металлы, месторождения были определены как потенциальный экономический интерес. [ 1 ] В зависимости от состава и авторского выбора их также можно назвать железомарганцевыми конкрециями . Железомарганцевые конкреции представляют собой минеральные конкреции, состоящие из силикатов и нерастворимых железа и марганца оксидов океана , которые образуются на морском дне и в земных почвах . Механизм образования включает серию окислительно-восстановительных колебаний, обусловленных как абиотическими , так и биотическими процессами. [ 2 ] Как побочный продукт педогенеза , конкретный состав железомарганцевых конкреций зависит от состава окружающей почвы. [ 2 ] Механизмы образования и состав конкреций допускают связь с биогеохимическими циклами, помимо железа и марганца. [ 2 ] Высокое относительное содержание никеля , меди , марганца и других редких металлов в конкрециях повысило интерес к их использованию в качестве горнодобывающего ресурса. [ 3 ] [ 4 ]

Узелки различаются по размеру: от крошечных частиц, видимых только под микроскопом, до крупных гранул диаметром более 20 сантиметров (8 дюймов). Однако большинство узелков имеют диаметр от 3 до 10 см (от 1 до 4 дюймов), что соответствует размеру куриного яйца или картофеля . Текстура их поверхности варьируется от гладкой до шероховатой. Они часто имеют ботриоидную (сосцевидную или узловатую) текстуру и варьируют от сферической формы до обычно сплюснутой , иногда вытянутой или имеют иную неправильную форму. Нижняя поверхность, покрытая отложениями , обычно более шероховатая, чем верхняя, из-за другого типа роста . [ 5 ]

возникновение

[ редактировать ]

Конкреции залегают на донных осадках, часто частично или полностью заглубленные. Они сильно различаются по численности, в некоторых случаях соприкасаются друг с другом и покрывают более 70% поверхности морского дна. Общее количество полиметаллических конкреций на морском дне было оценено Аланом А. Арчером из Лондонского геологического музея в 1981 году в 500 миллиардов тонн. [ 6 ]

Полиметаллические конкреции встречаются как на мелководье (например, в Балтийском море, [ 7 ] ) и более глубокие воды (например, центральная часть Тихого океана ), даже в озерах, [ 8 ] Считается, что они были характерной чертой морей и океанов, по крайней мере, с тех пор, как глубокие океаны были насыщены кислородом в эдиакарский период более 540 миллионов лет назад. [ 9 ]

Полиметаллические конкреции были открыты в 1868 в Карском море , в Ледовитом океане Сибири Северном . Во время научных экспедиций HMS Challenger (1872–1876) они были обнаружены в большинстве океанов мира. [ 10 ]

Их состав варьируется в зависимости от местоположения, а крупные месторождения были обнаружены в следующих районах:

Крупнейшие из этих месторождений с точки зрения обилия конкреций и концентрации металлов находятся в зоне Кларион Клиппертон на обширных абиссальных равнинах глубокого океана на высоте от 4 000 до 6 000 м (от 13 000 до 20 000 футов). По оценкам Международного органа по морскому дну , общее количество конкреций в зоне Кларион-Клиппертон превышает 21 миллиард тонн (Бт), содержащих около 5,95 Бт марганца , 0,27 Бт никеля , 0,23 Бт меди и 0,05 Бт кобальта . [ 5 ]

Все эти месторождения находятся в международных водах, за исключением бассейна Пенрин, который находится в исключительной экономической зоне Островов Кука .

Рост и состав

[ редактировать ]
Марганцевые конкреции южной части Тихого океана

Как в морской, так и в наземной среде железомарганцевые конкреции состоят в основном из конкрементов оксидов железа и марганца, поддерживаемых алюмосиликатной матрицей и окружающих ядро. [ 2 ] [ 3 ] Обычно наземные конкреции более обогащены железом, тогда как морские конкреции, как правило, имеют более высокое соотношение марганца и железа, в зависимости от механизма образования и состава окружающих осадочных пород. [ 2 ] [ 3 ] Независимо от того, где они образуются, конкреции характеризуются повышенным содержанием железа, марганца, тяжелых металлов и редкоземельных элементов по сравнению с земной корой и окружающими осадками. [ 3 ] Однако органически связанные элементы окружающей среды с трудом включаются в конкреции. [ 3 ]

Морские конкреции

[ редактировать ]

На морском дне численность конкреций варьируется и, вероятно, определяется толщиной и устойчивостью геохимически активного слоя , образующегося на морском дне. [ 15 ] пелагических отложений Тип и батиметрия (или геоморфология ) морского дна, вероятно, влияют на характеристики геохимически активного слоя.

Рост конкреций — одно из самых медленных из всех известных геологических явлений: порядка сантиметра в течение нескольких миллионов лет. [ 16 ] Предполагается, что в образовании конкреций участвуют несколько процессов, в том числе осаждение металлов из морской воды , ремобилизация марганца в толще воды (диагенетический), выведение металлов из горячих источников , связанное с вулканической деятельностью ( гидротермальный ), разложение вымывание базальтовых обломков морской водой и осаждение гидроксидов металлов за счет деятельности микроорганизмов (биогенные). [ 17 ] Сорбция , двухвалентных катионов таких как Mn 2+ , Фе 2+ , Ко 2+ , Является 2+ и Cu 2+ на поверхности Mn- и оксигидроксиды Fe , известные как сильные сорбенты , также играют основную роль в накоплении этих переходных металлов в марганцевых конкрециях. Эти процессы ( осаждение , сорбция , поверхностное комплексообразование, поверхностное осаждение, включение путем образования твердых растворов ...) могут протекать одновременно или следовать друг за другом при образовании конкреций.

Марганцевые конкреции в основном состоят из гидратированных филломанганатов. Это слоистые минералы оксида марганца с прослойками, содержащими молекулы воды в переменных количествах. Они сильно взаимодействуют с микроэлементами ( Co 2+ , Является 2+ ) из-за наличия в их слоях октаэдрических вакансий. Особые свойства филломанганатов объясняют роль, которую они играют во многих геохимических концентрационных процессах. Они включают следы переходных металлов главным образом посредством катионного обмена. [ 18 ] в их прослое, как глинистые минералы и поверхностное комплексообразование [ 19 ] за счет образования комплексов внутренних сфер на поверхности оксида, как это также имеет место с водными оксидами железа , HFO. [ 20 ] Небольшие изменения в их кристаллографической структуре и минералогическом составе могут привести к значительным изменениям их химической активности. [ 21 ]

Полиметаллические конкреции

Минеральный состав марганецсодержащих минералов зависит от способа образования конкреций; осадочные конкреции с более низким содержанием Mn 2+ По содержанию, чем диагенетические , преобладают Fe-вернадит, Mn -фероксигит и асболан - бузерит, тогда как в диагенетических конкрециях преобладают бузерит I, бирнессит , тодорокит и асболан-бузерит. [ 18 ] Типы роста, называемые диагенетическими и гидрогеническими, отражают субоксический и кислородный рост, который, в свою очередь, может относиться к периодам межледниковья и ледникового климата. Подсчитано, что субкисло-диагенетические слои 2-го типа составляют около 50–60% химического состава конкреций зоны Кларион-Клиппертон (ЗКК), тогда как окси-гидрогенетические слои 1-го типа составляют около 35–40%. Остальная часть (5–10 %) конкреций состоит из включенных частиц осадка, залегающих по трещинам и порам . [ 22 ]

Химический состав конкреций варьируется в зависимости от типа марганцевых минералов , размера и характеристик их ядра. Наибольший экономический интерес представляют марганец (27–30 мас. %), никель (1,25–1,5 мас. %), медь (1–1,4 мас. %) и кобальт (0,2–0,25 мас. %). Другие компоненты включают железо (6 вес. %), кремний (5 вес. %) и алюминий (3 вес. %), с меньшим количеством кальция , натрия , магния , калия , титана и бария , а водорода и кислорода также . как кристаллизационная вода и свободная вода. В одном марганцевом конкреции на каждые две части диоксида марганца приходится одна часть оксида железа. [ 23 ]

В конкрециях обнаружен широкий спектр микроэлементов и микроэлементов, многие из которых включены в осадки морского дна, которые сами включают частицы, переносимые в виде пыли со всей планеты, прежде чем оседать на морское дно . [ 5 ]

Размер морских железомарганцевых конкреций, окружающих ядро, может варьироваться от 1 до 15 см в диаметре. [ 3 ] [ 4 ] Само ядро ​​может состоять из множества мелких объектов окружающей среды, включая фрагменты ранее разрушенных конкреций, фрагменты горных пород или затонувшее биогенное вещество. [ 3 ] Общий состав конкреций варьируется в зависимости от механизма образования и в общих чертах делится на две основные категории: гидрогенетические и диагенетические . [ 4 ] Гидрогенетические конкреции имеют более высокое обогащение железом и кобальтом с соотношением марганца к железу менее 2,5, в то время как диагенетические конкреции более обогащены марганцем, никелем и медью с соотношением марганца к железу обычно от 2,5 до 5, но в субкислородных средах оно может достигать 30+. условия. [ 3 ] Исходным минералом гидрогенных конкреций является вернадит, а бузерит . для диагенетических конкреций [ 3 ] Большинство наблюдаемых узелков представляют собой смесь гидрогенетических и диагенетических участков роста, сохраняющих изменения механизмов формирования с течением времени. [ 4 ] Как правило, диагенетические слои обнаруживаются на дне, где конкреция либо погружена в осадки морского дна, либо соприкасается с ними, а гидрогенные слои обнаруживаются ближе к верху, где они подвергаются воздействию вышележащей толщи воды. [ 3 ] Слои конкреций прерывистые и различаются по толщине в диапазоне от микро до нанометра: слои с более высоким содержанием марганца обычно более яркие, а слои с более высоким содержанием железа — темные и тусклые. [ 3 ]

Наземные конкреции

[ редактировать ]

Наземные железомарганцевые конкреции образуются в различных типах почв, включая, помимо прочего, ультизоли , вертисоли , инцептизоли , альфисоли и моллисоли . [ 2 ] Подобно морским конкрециям, слои конкреции определяются на основе содержания железа и марганца, а также их комбинации. [ 2 ] Конкреции с высоким содержанием железа имеют красный или коричневый цвет, а с высоким содержанием марганца — черный или серый цвет. [ 2 ] Преобладающий оксид металла относится к элементам, обогащенным конкрецией. В конкрециях с преобладанием марганца обогащенные элементы включают барий , стронций , никель , кобальт , медь , кадмий , свинец и цинк . [ 2 ] Напротив, конкреции с преобладанием железа обогащены ванадием , фосфором , мышьяком и хромом . [ 2 ]

Формирование

[ редактировать ]

Морское происхождение

[ редактировать ]

Морские железомарганцевые конкреции образуются в результате осаждения преимущественно железа, марганца, никеля, меди, кобальта и цинка вокруг ядра . Механизм определяется в зависимости от источника осадков. [ 3 ] Осадки, образующиеся из вышележащей толщи воды, называются гидрогенными, а осадки из поровой воды осадка – диагенетическими . [ 3 ] [ 4 ] конкреций Рост происходит быстрее в насыщенной кислородом среде с относительно низкими скоростями седиментации , которые обеспечивают достаточный уровень лабильных органических веществ, способствующих выпадению осадков. [ 3 ] Когда скорость седиментации слишком высока, конкреции могут быть полностью покрыты осадками, что снижает местный уровень кислорода и предотвращает выпадение осадков. [ 3 ] Скорость роста конкреций является актуальной темой для исследований, осложненной нерегулярным и прерывистым характером их формирования, но средние скорости были рассчитаны с использованием радиометрического датирования . [ 2 ] [ 3 ] В целом гидрогенные конкреции растут медленнее, чем диагенетические, примерно 2–5 мм на миллион лет против 10 мм на миллион лет. [ 3 ] Формирование поликонкреций из нескольких срастающихся вместе конкреций возможно, и предположительно этому способствуют отложившиеся корковые организмы. [ 3 ]

Земное происхождение

[ редактировать ]

Формирование наземных железомарганцевых конкреций включает накопление оксидов железа и марганца с последующими повторяющимися окислительно-восстановительными циклами восстановительного растворения и окислительного осаждения. [ 2 ] Колебательный окислительно-восстановительный цикл контролируется pH, микробной активностью, концентрацией органических веществ, уровнем грунтовых вод, насыщенностью почвы и окислительно-восстановительным потенциалом . [ 2 ] Антропогенная деятельность может повлиять на эти циклы за счет увеличения нагрузки питательными веществами через удобрения. Оценку изменения палеоклиматических условий в ходе эволюции почвы можно провести путем анализа структуры конкреций конкреций в сочетании с методами датирования. [ 2 ] Слои марганца обычно образуются при более высоких окислительно-восстановительных потенциалах по сравнению со слоями железа, но в период быстрого увеличения окислительно-восстановительного потенциала может образоваться смешанный слой. [ 2 ] По мере образования узелков в них включаются микроэлементы , включая, помимо прочего, никель, кобальт, медь и цинк. [ 2 ] Состав микроэлементов является продуктом трех процессов: поглощения исходного материала окружающей почвой, накопления продуктов микробных бактерий, восстанавливающих железо или марганец, и комплексообразования на поверхности конкреций. [ 2 ]

Предлагаемая добыча - история горнодобывающей деятельности

[ редактировать ]

Интерес к потенциальной разработке полиметаллических конкреций вызвал активную активность среди перспективных горнодобывающих консорциумов в 1960-х и 1970-х годах. Почти полмиллиарда долларов было инвестировано в выявление потенциальных месторождений, а также в исследования и разработку технологий добычи и переработки конкреций. Эти исследования проводились четырьмя транснациональными консорциумами, в состав которых вошли компании из США, Канады, Великобритании, Западной Германии, Бельгии, Нидерландов, Италии, Японии, а также две группы частных компаний и агентств из Франции и Японии. Были также три финансируемые государством организации из Советского Союза, Индии и Китая. [ нужна ссылка ]

В конце 1970-х годов два международных совместных предприятия собрали несколько сотен тонн марганцевых конкреций на абиссальных равнинах (18 000 футов (5,5 км) + глубина) восточной экваториальной части Тихого океана . [ 15 ] значительные количества никеля (основного объекта), а также меди и кобальта методами были извлечены Из этой « руды » впоследствии как пирометаллургическим, так и гидрометаллургическим . В ходе этих проектов был разработан ряд вспомогательных разработок, в том числе использование придонной буксируемой группы гидролокаторов бокового обзора для анализа плотности населения конкреций в абиссальном иле с одновременным получением профиля поддонного дна с полученными вертикальными данными. ориентированный низкочастотный акустический луч. [ нужна ссылка ] С тех пор глубоководные технологии значительно улучшились: включая широкое и недорогое использование навигационных технологий, таких как система глобального позиционирования (GPS) и сверхкороткая базовая линия (USBL); технологии исследования, такие как многолучевой эхолот (MBES) и автономные подводные аппараты (AUV); и технологии вмешательства, включая подводный аппарат с дистанционным управлением (ROV) и мощные шлангокабели . Существуют также усовершенствованные технологии, которые можно использовать в горнодобывающей промышленности, включая насосы , гусеничные и винтовые вездеходы, жесткие и гибкие буровые стояки и канаты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена . Считается, что добыча полезных ископаемых аналогична уборке картофеля на суше, которая предполагает разработку поля, разделенного на длинные узкие полосы. Судно поддержки горных работ следует по маршруту горных инструментов морского дна, собирая с морского дна конкреции размером с картофелину. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

В последнее время [ когда? ] , предложение никеля и других металлов пришлось обратиться к месторождениям с более высокой стоимостью, чтобы удовлетворить растущий спрос, и коммерческий интерес к конкрециям возродился. Международный орган по морскому дну заключил новые контракты на разведку и занимается разработкой Кодекса добычи полезных ископаемых для этого Района, причем наибольший интерес представляет зона Кларион Клиппертон . [ 27 ]

С 2011 года ряд коммерческих компаний получили контракты на геологоразведку. К ним относятся дочерние компании более крупных компаний, таких как Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation , The Metals Company и China Minmetals , а также более мелкие компании, такие как Nauru Ocean Resources, Tonga Offshore Mining и Marawa Research and Exploration. [ 15 ] [ 28 ]

В июле 2021 года Науру объявило о плане разработки конкреций в этом районе, который требует от Международного органа по морскому дну, который регулирует добычу полезных ископаемых в международных водах , завершить разработку правил добычи к июлю 2023 года. Экологи раскритиковали этот шаг на том основании, что известно слишком мало. об экосистемах морского дна, чтобы понять потенциальное воздействие глубоководной добычи полезных ископаемых, а некоторые крупные технологические компании, в том числе Samsung и BMW , взяли на себя обязательство избегать использования металлов, полученных из конкреций. [ 29 ]

Предлагаемые районы добычи марганцевых конкреций

[ редактировать ]
Исследование марганцевых конкреций в зоне Кларион-Клиппертон

Зона Кларион-Клиппертон является крупнейшим и наиболее популярным районом добычи марганцевых конкреций. простирающаяся примерно от 120 до 160 Вт, Зона Кларион-Клиппертон, может быть расположена в Тихом океане , между Гавайями и Мексикой. [ 30 ] По данным ISA , его площадь составляет около четырех миллионов квадратных километров, что почти равно размеру Европейского Союза . [ 31 ] Огромный потенциал зоны Кларион-Клиппертон основан на предполагаемом количестве конкреций в 21 миллиард тонн. [ 31 ] Только на этой территории хранится около 44 миллионов тонн кобальта, что примерно в три раза больше, чем могут обеспечить земельные запасы. [ 32 ] Поля марганцевых конкреций неравномерно распределены по морскому дну в пределах зоны Кларион-Клиппертон , а встречаются пятнами. Экономически интересные участки с высоким распространением марганцевых конкреций могут занимать площадь в несколько тысяч квадратных километров. Такое довольно неравномерное распределение конкреций в южной части Тихого океана может быть связано с большим топографическим и седиментологическим разнообразием южной части Тихого океана. [ 31 ]

Экономический интерес добычи марганцевых конкреций

[ редактировать ]

Высокое природное содержание никеля , меди , кобальта , цинка , железа и марганца в железомарганцевых конкрециях способствовало исследованиям их использования в качестве ресурса редких металлов. Зона Кларион-Клиппертон в северо-восточной части Тихого океана наблюдалась как район с наибольшей концентрацией ресурсных конкреций. [ 4 ] Объемный вес никеля, меди и кобальта превышает 3%, чтобы считаться ресурсным. [ 3 ] Образование конкреций в кислородных водах на глубине компенсации карбонатов или ниже обеспечивает наиболее желательное соотношение редких металлов в водородных конкрециях. [ 3 ] [ 4 ] Поскольку качество руд, добываемых наземными рудниками, со временем снизилось, железомарганцевые конкреции могут стать способом удовлетворения растущего глобального спроса на редкие металлы. [ 4 ] Однако низкая предполагаемая скорость роста водородных конкреций (около 2–5 мм в миллион лет) относит их к невозобновляемым ресурсам . [ 3 ]

Такие технологии, как аккумуляторы для электромобилей , ветряные турбины и солнечные панели, требуют редких типов ресурсов, которые можно найти на морском дне. [ 33 ] Марганцевые конкреции являются различными источниками этих металлов, особенно кобальта . Продолжающаяся цифровизация , транспорт и энергетический переход вызывают растущий спрос на такие металлы, как медь, никель, кобальт и многие другие металлы, используемые в технологиях. Поэтому марганцевые конкреции необходимы для аккумуляторов, ноутбуков и смартфонов, электронных велосипедов и электронных автомобилей, солнечных и ветряных турбин, а также для хранения экологически чистой электроэнергии . Эта огромная потребность в кобальте заставляет океан по-новому взглянуть на него: многие страны уже заявили о своих правах. Но в то же время их добыча может нанести еще больший ущерб глубоководной экосистеме. [ 33 ] Некоторые ученые ставят под сомнение первостепенную экономическую выгоду марганцевых конкреций. По их мнению, такие биологические ресурсы могут представлять собой неиспользованную ценность для биотехнологий и лекарств, и поэтому их следует защищать любой ценой. [ 34 ]

Экология

[ редактировать ]

Железомарганцевые конкреции обладают высокой окислительно-восстановительной активностью, что позволяет взаимодействовать с биогеохимическими циклами прежде всего в качестве акцептора электронов. Примечательно, что наземные конкреции поглощают и улавливают азот, фосфор и органический углерод. [ 2 ] Более высокая скорость поглощения органического углерода позволяет конкрециям повышать способность почвы связывать углерод , создавая чистый сток. [ 2 ] Концентрация фосфора в конкрециях колеблется от 2,5 до 7 раз по сравнению с окружающей матрицей почвы. [ 2 ] Микробы в почве могут использовать обогащение питательными веществами на поверхности клубеньков в сочетании с их окислительно-восстановительным потенциалом для подпитки своих метаболических путей и высвобождения некогда неподвижного фосфора. [ 2 ] Наряду с питательными веществами железомарганцевые конкреции способны изолировать из почвы токсичные тяжелые металлы (свинец, медь, цинк, кобальт, никель и кадмий), улучшая ее качество. [ 2 ] Однако, подобно выделению фосфора микробами, восстановительное растворение конкреций приведет к высвобождению этих тяжелых металлов обратно в почву.

Теория абиогенеза

[ редактировать ]

Поскольку эти узелки могут производить как электрическую энергию , так и кислород, они могут бросить вызов традиционной теории абиогенеза. [ 35 ] [ 36 ] потому что раньше было известно, что только живые существа, такие как растения и водоросли, способны производить кислород посредством фотосинтеза , для которого требуется солнечный свет.

Воздействие добычи марганцевых конкреций на окружающую среду

[ редактировать ]

Очень мало известно о глубоководных экосистемах или потенциальных последствиях глубоководной добычи полезных ископаемых. Поля полиметаллических конкреций являются очагами обилия и разнообразия весьма уязвимой глубинной фауны, большая часть которой обитает прикрепленной к конкрециям или в отложениях непосредственно под ними. [ 37 ] [ 29 ] Добыча конкреций может затронуть десятки тысяч квадратных километров этих глубоководных экосистем, а на восстановление экосистем потребуются миллионы лет. [ 29 ] Это приводит к изменению среды обитания, прямой смертности донных существ или удушению фильтраторов отложениями. [ 38 ] Из-за сложности и удаленности глубоководных районов ученые-экологи работают в условиях недостаточного знания, большого количества пробелов и высокой неопределенности. Тем не менее, существует несколько источников кумулятивного воздействия, возникающих в ходе горнодобывающих работ, которые необходимо учитывать. Эти воздействия могут быть непосредственно вызваны самой горнодобывающей деятельностью, но также могут проявляться как косвенные воздействия, такие как шлейфы отложений и размещение. [ 39 ] Одна и та же горнодобывающая деятельность может вызвать множественные воздействия, но они по-разному влияют на глубоководную среду.

Они могут включать в себя:

  • шлейфы сброса, которые забивают механизмы питания планктона
  • Шум и световое загрязнение, ухудшающее видимость для хищников.
  • Экотоксикологические или химические температурные изменения качества воды. [ 39 ]

Разрушение морского дна и среды обитания

[ редактировать ]

Машины-сборщики размером с самосвал, которые прочесывают морское дно в поисках отложений, содержащих конкреции, обязательно разрушают верхнюю часть морского дна – на глубине зачастую более трех километров от поверхности. [ 40 ] Ученые обнаружили, что транспортные средства для сбора мусора могут оказывать долгосрочное физическое и биологическое воздействие на морское дно и вызывать изменения в различных глубоководных экосистемах, над пониманием которых ученые все еще работают. [ 41 ] Этот метод добычи приводит к неизбежной гибели животных, в то время как следы плуга остаются видимыми десятилетия спустя. [ 33 ] Недавние оценки роста показывают, что «микробно-опосредованные биогеохимические функции » [ 41 ] потребуется более 50 лет, чтобы вернуться в свое ненарушенное исходное состояние. ДИСКОЛ [ 42 ] Исследование воздействия было направлено на выявление потенциального долгосрочного воздействия нарушений, связанных с глубоководной добычей полезных ископаемых, на целостность морского дна путем повторного посещения плуговых следов 26-летней давности. Если снаружи запыленных осадками следов появлялись конкреции, то сами следы плуга явно были лишены конкреций. [ 41 ]

Контракты на разведку марганцевых конкреций обычно заключаются на территориях площадью до 75 000 квадратных километров (29 000 квадратных миль), но общая площадь, затронутая добычей, намного больше. Можно предположить, что площадь физически нарушенной площади морского дна только на одной территории контракта на добычу полезных ископаемых составляет от 200 до 600 квадратных километров (от 77 до 232 квадратных миль) каждый год, что соответствует размеру большого города. [ 34 ]

Шлейфы, насыщенные осадками

[ редактировать ]

Горнодобывающие роботы, работающие на морском дне, выбрасывают шлейфы отложений, которые могут покрыть фауну в районе добычи и, следовательно, оказать большое влияние на экосистему морского дна. [ 33 ] Образующиеся шлейфы содержат смесь растворенного материала и взвешенных частиц различных размеров. Растворенный материал неразрывно переносится содержащей его водой, тогда как взвешенные частицы имеют тенденцию тонуть. [ 43 ] По оценкам, сдерживаемая площадь может быть намного больше фактической заминированной площади, поскольку более мелкие частицы и растворенный материал будут переноситься на большие расстояния от фактической заминированной территории. Поэтому скопления шлейфа на морском дне будут толще и будут содержать более крупные частицы вблизи источника шлейфа. [ 43 ]

Помимо шлейфов, образующихся в результате горнодобывающей деятельности на морском дне, следует также учитывать шлейфы сбросов, которые образуются в результате возврата избыточной воды. Избыток воды возникает в процессе обезвоживания на борту надводного судна, а также при транспортировке рудных шламов с плавбазы на транспортные баржи. [ 34 ] Поэтому прогнозы общего воздействия шлейфов должны учитывать ряд сценариев. [ 43 ] Остается еще много неизвестного, ученые предупреждают, что могут быть токсичные последствия . [ 33 ]

Шумовое загрязнение

[ редактировать ]

Звук, создаваемый человеком, может нанести прямой вред морским животным , поскольку многие из них используют звук в качестве основного способа общения. Сильный фоновый шум, создаваемый горнодобывающими машинами, может мешать общению между животными и ограничивать их способность обнаруживать добычу. Кроме того, шум и вибрация могут влиять на слуховые чувства и системы морских животных. [ 34 ] Шум может возникать во время различных процессов глубоководной добычи полезных ископаемых:

  • шум и вибрация от донных инструментов
  • средневодные шлейфы, используемые для транспортировки руды на надводный корабль
  • сам надводный корабль

Надводное судно издает несколько звуков высокой интенсивности, например, издаваемых гребными винтами, двигателями, генераторами и гидравлическими насосами. Также важно учитывать тот факт, что судно будет работать практически непрерывно в течение многих лет в течение контракта на добычу полезных ископаемых, который обычно длится 20–30 лет.

Световое загрязнение

[ редактировать ]

Горнодобывающая деятельность может ухудшить питание и размножение глубоководных видов из-за создания интенсивного шума и светового загрязнения в естественно темной и тихой среде. [ 44 ] Световое загрязнение является еще одним важным фактором, оказывающим воздействие на морскую жизнь. Свет, который используется для проведения горнодобывающих работ под водой, может привлечь или отпугнуть некоторые виды животных, яркий свет также может ослепить некоторых морских животных. Сильный свет, используемый на судне и кораблях, может влиять на птиц, а также на околоводных животных. [ 34 ]

Пониженное содержание кислорода

[ редактировать ]

Недавнее исследование предполагает, что конкреции являются источником « темного кислорода », кислорода, вырабатываемого без света, который обеспечивает кислородом морское дно в глубоком океане. [ 45 ]

Смягчение воздействия на окружающую среду

[ редактировать ]

До сих пор существует пробел в исследованиях того, как уменьшить это воздействие на окружающую среду. Отчасти это связано с тем, что всю экосистему океана еще предстоит открыть и исследовать гораздо больше. Некоторые ученые предполагают, что одной из возможностей могло бы стать снижение веса горнодобывающей техники. Это может уменьшить уплотнение и уменьшить количество нарушенных отложений в задней части автомобиля. [ 46 ] Поскольку многие глубокие моря чрезвычайно зависят от твердого субстрата марганцевых конкреций в их пищевой цепи, другим вариантом было бы оставить хотя бы несколько следов конкреций и не собирать их. Из-за чрезвычайно длительного темпа роста добытые марганцевые конкреции не вернутся в течение миллионов лет. Чтобы бороться с этим, одним из вариантов может быть распространение изготовленных замещающих узлов. Но эти возможности также требуют дальнейшего изучения. Наиболее благоприятный эффект смягчения последствий принесет уменьшение шлейфов наносов и их распространения, поскольку они влияют не только на непосредственное окружение, но и на экосистему на значительных расстояниях от мест добычи конкреций. [ 46 ] .Экспериментальные исследования 1990-х годов частично пришли к выводу, что пробная добыча в разумных масштабах, вероятно, поможет лучше всего ограничить реальное воздействие любой коммерческой добычи. [ 47 ]

Потенциал восстановления экосистем морского дна

[ редактировать ]

Потенциал медленного восстановления экосистем можно рассматривать как одну из основных проблем добычи конкреций. Участки морского дна, содержащие конкреции, будут сильно нарушены, а восстановление эпифауны в заминированных районах происходит исключительно медленно. Значительная часть животных зависит от клубеньков, которые создают для них твердый субстрат. Эти субстраты не вернутся в течение миллионов лет, пока не сформируются новые конкреции. [ 34 ] Конкреции растут от нескольких до нескольких десятков миллиметров в миллион лет. Их чрезвычайно медленная скорость роста не является непрерывной или регулярной и различается в зависимости от окружающей среды и поверхности. Они также могут вообще не расти или быть полностью похороненными на какое-то время. [ 30 ] В целом марганцевые конкреции растут со скоростью в среднем 10-20 мм в миллион лет и обычно имеют возраст в несколько миллионов лет – если их не разрабатывать. [ 31 ] Поскольку многие глубоководные виды редки, долговечны и медленно размножаются, а также поскольку полиметаллические конкреции (для развития которых могут потребоваться миллионы лет до размеров, пригодных для промысла) являются важной средой обитания для глубоководных видов, ученые не могут исключить что некоторым видам грозит исчезновение из-за уничтожения среды обитания из-за добычи полезных ископаемых. Для восстановления затронутых экосистем, если вообще когда-либо, потребуются чрезвычайно длительные периоды времени. [ 44 ] Добыча конкреций может повлиять на десятки тысяч квадратных километров глубоководных экосистем , а на восстановление экосистем потребуются миллионы лет.

См. также

[ редактировать ]
  • Глубоководная добыча полезных ископаемых со дна океана.
  • Glomar Explorer - глубоководная буровая платформа, используемая ЦРУ для подъема затонувшей советской подводной лодки.
  • Международный орган по морскому дну - межправительственный орган по регулированию деятельности, связанной с добычей полезных ископаемых на морском дне.
  • Оксид марганца – химическое соединение. – Список различных минералов марганца.
  • Полиметалл – Комплексные металлические руды
  • Проект Азориан - проект ЦРУ 1974 года по подъему затонувшей советской подводной лодки К-129.

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Меро, Джон (1965). Минеральные ресурсы моря . Серия Elsevier Oceanography. [ нужна страница ]
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v Хуан, Лаймин (сентябрь 2022 г.). «Педогенные железомарганцевые конкреции и их влияние на круговорот питательных веществ и секвестрацию тяжелых металлов». Обзоры наук о Земле . 232 : 104147. Бибкод : 2022ESRv..23204147H . doi : 10.1016/j.earscirev.2022.104147 . S2CID   251353813 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в Верлаан, Филомена А.; Кронан, Дэвид С. (апрель 2022 г.). «Происхождение и изменчивость морских железомарганцевых конкреций и корок ресурсного качества в Тихом океане: обзор биогеохимических и физических мер контроля». Геохимия . 82 (1): 125741. Бибкод : 2022ЧЭГ...82л5741В . doi : 10.1016/j.chemer.2021.125741 . S2CID   234066886 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Хейн, Джеймс Р.; Мизелл, Кира; Кощинский, Андреа; Конрад, Трейси А. (июнь 2013 г.). «Глубоководные месторождения полезных ископаемых в океане как источник важнейших металлов для применения высоких и экологически чистых технологий: сравнение с наземными ресурсами». Обзоры рудной геологии . 51 : 1–14. Бибкод : 2013ОГРв...51....1H . doi : 10.1016/j.oregeorev.2012.12.001 .
  5. ^ Jump up to: а б с д Международный орган по морскому дну (2010 г.). Геологическая модель отложений полиметаллических конкреций в зоне разлома Кларион-Клиппертон и Руководство старателя по отложениям полиметаллических конкреций в зоне разлома Кларион-Клиппертон . Международный орган по морскому дну. ISBN  978-976-95268-2-2 . [ нужна страница ]
  6. ^ Майкл Лодж (май 2017 г.). «Международный орган по морскому дну и глубоководная разработка морского дна» . Объединенные Нации . Архивировано из оригинала 27 ноября 2020 года . Проверено 23 мая 2024 г.
  7. ^ Главач, С.; Нойманн, Т.; ван ден Берг, CMG; Керстен, М.; Хари, Дж.; Зюсс, Э. (2002). «Быстрорастущие мелководные железомарганцевые конкреции из западной части Балтийского моря: происхождение и способы включения микроэлементов». Морская геология . 182 (3–4): 373–387. Бибкод : 2002МГеол.182..373Х . дои : 10.1016/s0025-3227(01)00244-4 .
  8. ^ Каллендер, Э.; Баузер, К. (1976). «Пресноводные железомарганцевые месторождения». Месторождения Au, U, Fe, Mn, Hg, Sb, W и P. Том. 7. Научно-издательское сообщество Elsevier. стр. 341–394. ISBN  9780444599438 .
  9. ^ Фике, Д.А.; Гротцингер, JP; Пратт, LM; Вызов, RE (2006). «Окисление Эдиакарского океана» . Природа . 444 (7120): 744–747. Бибкод : 2006Natur.444..744F . дои : 10.1038/nature05345 . ПМИД   17151665 . S2CID   4337003 .
  10. ^ Мюррей, Дж.; Ренар, А.Ф. (1891). Отчет о глубоководных отложениях; Научные результаты экспедиции Челленджер .
  11. ^ Хейн, Джеймс; Спинарди, Франческа; Окамото, Нобуюки; Мизелл, Кира; Торберн, Дэррил; Таваке, Акуила (2015). «Критические металлы в марганцевых конкрециях ИЭЗ Островов Кука, их содержание и распространение». Обзоры рудной геологии . 68 : 97–116. Бибкод : 2015ОГРв...68...97Х . дои : 10.1016/j.oregeorev.2014.12.011 .
  12. ^ Фон Штакельберг, Ю (1997). «История роста марганцевых конкреций и корок бассейна Перу». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 119 (1): 153–176. Бибкод : 1997ГСЛСП.119..153В . дои : 10.1144/ГСЛ.СП.1997.119.01.11 . S2CID   219189224 .
  13. ^ Мухопадхьяй, Р.; Гош, АК; Айер, С.Д. (2007). Геология и ресурсный потенциал месторождений конкреций Индийского океана: Справочник по разведке и геохимии окружающей среды 10 . Эльзевир Наука.
  14. ^ Гарсиа, Марсело; Корреа, Хорхе; Максаев, Виктор; Таунли, Брайан (2020). «Потенциальные минеральные ресурсы чилийского шельфа: обзор» . Андская геология . 47 (1): 1–13. дои : 10.5027/andgeoV47n1-3260 .
  15. ^ Jump up to: а б с Липтон, Ян; Ниммо, Мэтью; Парианос, Джон (2016). NI 43-101 Технический отчет TOML Проект зоны Кларион Клиппертон, Тихий океан . Консультанты АМЦ.
  16. ^ Кобаяши, Такаюки (октябрь 2000 г.). «Профили концентрации 10Be в крупных марганцевых корках». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция Б. 172 (1–4): 579–582. Бибкод : 2000НИМПБ.172..579К . дои : 10.1016/S0168-583X(00)00206-8 .
  17. ^ Блёте, Марко; Венгожевски, Анна; Мюллер, Корнелия; Саймон, Фрэнк; Кун, Томас; Шипперс, Аксель (2015). «Микробиальные сообщества, совершающие круговорот марганца внутри глубоководных марганцевых конкреций». Окружающая среда. наук. Технол . 49 (13): 7692–7700. Бибкод : 2015EnST...49.7692B . дои : 10.1021/es504930v . ПМИД   26020127 .
  18. ^ Jump up to: а б Новиков, резюме; Мурдмаа, ИО (2007). «Ионообменные свойства океанических железомарганцевых конкреций и вмещающих пелагических осадков». Литология и минеральные ресурсы . 42 (2): 137–167. Бибкод : 2007ЛитМР..42..137Н . дои : 10.1134/S0024490207020034 . S2CID   95097062 .
  19. ^ Аппело, CAJ; Постма, Д. (1999). «Последовательная модель поверхностного комплексообразования на бернессите ( δ -MnO 2 ) и ее применение к эксперименту на колонке» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (19–20): 3039–3048. Бибкод : 1999GeCoA..63.3039A . дои : 10.1016/S0016-7037(99)00231-8 .
  20. ^ Дзомбак, Дэвид А.; Морель, Франсуа ММ (1990). Моделирование поверхностного комплексообразования: водный оксид железа . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-471-63731-8 .
  21. ^ Ньютон, Арик Г.; Квон, Кидок Д. (2018). «Молекулярное моделирование гидратированных филломанганатов» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 235 : 208–223. Бибкод : 2018GeCoA.235..208N . дои : 10.1016/j.gca.2018.05.021 . S2CID   104263989 .
  22. ^ Венгожевский А.В.; Кун, Т. (2014). «Влияние субоксического диагенеза на образование марганцевых конкреций в поясе конкреций Кларион Клиппертон Тихого океана». Морская геология . 357 : 123–138. Бибкод : 2014MGeol.357..123W . дои : 10.1016/j.margeo.2014.07.004 .
  23. ^ Брокер, Уоллес С. (1974). Химическая океанография . Харкорт Брейс Йованович. п. 89. ИСБН  978-0-15-506437-9 .
  24. ^ Фолькманн, Себастьян Эрнст; Ленен, Феликс (3 апреля 2018 г.). «Производственные показатели для планирования добычи марганцевых конкреций» . Морские георесурсы и геотехнологии . 36 (3): 360–375. Бибкод : 2018МГГ....36..360В . дои : 10.1080/1064119X.2017.1319448 .
  25. ^ Фолькманн, Себастьян Эрнст; Кун, Томас; Ленен, Феликс (октябрь 2018 г.). «Комплексный подход к технико-экономической оценке добычи конкреций в глубоководных районах» . Минеральная экономика . 31 (3): 319–336. дои : 10.1007/s13563-018-0143-1 . S2CID   134526684 .
  26. ^ Фолькманн, Себастьян Эрнст (2018). Голубая добыча - планирование добычи марганцевых конкреций морского дна (Диссертация). Том RWTH Ахенского университета. RWTH Ахенский университет. doi : 10.18154/rwth-2018-230772 .
  27. ^ «Глубоководные минеральные ресурсы морского дна» . 29 июля 2022 г.
  28. ^ «Канада не заинтересована в добыче полезных ископаемых в Мировом океане. Канадская компания все равно ныряет в нее» . Нарвал . 12 июля 2023 г. Проверено 14 июля 2023 г.
  29. ^ Jump up to: а б с « «Глубоководная золотая лихорадка» редких металлов может нанести необратимый вред» . Хранитель . 29 апреля 2022 г.
  30. ^ Jump up to: а б Кронан, DS (2001). «Марганцевые конкреции». Энциклопедия наук об океане . стр. 1526–1533. дои : 10.1006/rwos.2001.0039 . ISBN  978-0-12-227430-5 .
  31. ^ Jump up to: а б с д Шарма, Рахул (2017). «Глубоководная добыча полезных ископаемых: текущее состояние и соображения на будущее». Глубоководная добыча полезных ископаемых . стр. 3–21. дои : 10.1007/978-3-319-52557-0_1 . ISBN  978-3-319-52556-3 .
  32. ^ Пауликас, Дайна; Катона, Стивен; Ильвес, Эрика; Али, Салим Х. (декабрь 2020 г.). «Влияние изменения климата на жизненный цикл производства аккумуляторных металлов из наземных руд по сравнению с глубоководными полиметаллическими конкрециями» . Журнал чистого производства . 275 : 123822. Бибкод : 2020JCPro.27523822P . дои : 10.1016/j.jclepro.2020.123822 .
  33. ^ Jump up to: а б с д и «Глубоководная добыча полезных ископаемых: экологическое проклятие или может нас спасти? | Исследования и инновации» . ec.europa.eu . 12 августа 2021 г. Проверено 12 декабря 2023 г.
  34. ^ Jump up to: а б с д и ж Уошберн, Трэвис В.; Тернер, Филип Дж.; Дерден, Дженнифер М.; Джонс, Дэниел О.Б.; Уивер, Филип; Ван Довер, Синди Л. (июнь 2019 г.). «Оценка экологического риска при глубоководной добыче полезных ископаемых» . Управление океаном и прибрежной зоной . 176 : 24–39. Бибкод : 2019OCM...176...24W . doi : 10.1016/j.ocecoaman.2019.04.014 .
  35. ^ Отчет France 24 (на английском языке): «Темный кислород» в глубинах Тихого океана порождает новые теории о происхождении жизни.
  36. ^ Aljazeera Media Network, Science news (репортаж Дуэйна Оксфорда, 24 июля 2024 г.): Объяснитель. Что такое темный кислород, обнаруженный на глубине 13 000 футов под водой?
  37. ↑ Пресс-бюллетень Гентского университета, 7 июня 2016 г. Архивировано 14 июня 2016 г., в Wayback Machine.
  38. ^ Гловер, АГ; Смит, ЧР (2003). «Экосистема глубоководного дна: современное состояние и перспективы антропогенных изменений к 2025 году». Охрана окружающей среды . 30 (3): 21–241. Бибкод : 2003EnvCo..30..219G . дои : 10.1017/S0376892903000225 . S2CID   53666031 .
  39. ^ Jump up to: а б Кларк, Малкольм Р. (2019). «Разработка оценки воздействия глубоководной добычи полезных ископаемых на окружающую среду». Экологические проблемы глубоководной добычи полезных ископаемых . стр. 447–469. дои : 10.1007/978-3-030-12696-4_16 . ISBN  978-3-030-12695-7 .
  40. ^ Шарма, Рахул (2020). «Потенциальное воздействие глубоководной добычи полезных ископаемых на экосистемы». Оксфордская исследовательская энциклопедия наук об окружающей среде . дои : 10.1093/акр/9780199389414.013.585 . ISBN  978-0-19-938941-4 .
  41. ^ Jump up to: а б с Воннаме, ТР; Молари, М.; Янссен, Ф.; Венцхёфер, Ф.; Геккель, М.; Титчак, Дж.; Боэций, А. (май 2020 г.). «Влияние эксперимента по глубоководной добыче полезных ископаемых на микробные сообщества и функции морского дна через 26 лет» . Достижения науки . 6 (18): eaaz5922. Бибкод : 2020SciA....6.5922V . дои : 10.1126/sciadv.aaz5922 . ПМК   7190355 . ПМИД   32426478 .
  42. ^ «Дом – ДИСКОЛ» . www.discol.de . Проверено 12 декабря 2023 г.
  43. ^ Jump up to: а б с «MIDAS | Управление последствиями эксплуатации глубоководных ресурсов» . www.eu-midas.net . Проверено 12 декабря 2023 г.
  44. ^ Jump up to: а б Эшфорд, Оливер; Бейнс, Джонатан; Барбанелл, Мелисса; Ван, Кэ (19 июля 2023 г.). «Что мы знаем о глубоководной добыче полезных ископаемых — и чего мы не знаем» .
  45. ^ Свитман, Эндрю К.; Смит, Алисия Дж.; де Йонге, Даниэль С.В.; Хан, Тобиас; Шредль, Питер; Сильверстайн, Майкл; Андраде, Клэр; Эдвардс, Р. Лоуренс; Лох, Аластер Дж. М.; Будет, Клэр; Хомоки, Уильям Б.; Кощинский, Андреа; Фукс, Себастьян; Кун, Томас; Гейгер, Франц; Марлоу, Джеффри Дж. (август 2024 г.). «Свидетельства образования темного кислорода на абиссальном морском дне» . Природа Геонауки . 17 (8): 737–739. дои : 10.1038/s41561-024-01480-8 .
  46. ^ Jump up to: а б Саломон, Маркус; Маркус, Тилль, ред. (2018). Справочник по охране морской среды . дои : 10.1007/978-3-319-60156-4 . ISBN  978-3-319-60154-0 . [ нужна страница ]
  47. ^ Озтургут, Э.; Трублад, Д.Д.; Лоулесс, Дж. (1997). Обзор американского эксперимента по воздействию на бентос . Материалы Международного симпозиума по экологическим исследованиям глубоководной добычи полезных ископаемых. Горнодобывающее агентство Японии.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Manganese_nodule&oldid=1241479246"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 0ba1cb00b58bf957a854f9224936bbca__1723668900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/0b/ca/0ba1cb00b58bf957a854f9224936bbca.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Manganese nodule - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)