Manganez nodülü - Manganese nodule

Polimetalik nodüller olarak da adlandırılan, manganez nodüller , maden olan konkresyonlar ile deniz eşmerkezli katmanlardan oluşan alt demir ve mangan hidroksitler bir göbek etrafında. Nodüller büyük miktarlarda bulunabildiğinden ve değerli metaller içerdiğinden, mevduat potansiyel bir ekonomik çıkar olarak tanımlanmıştır.

manganez nodülü
Deniz tabanındaki nodüller

Nodüllerin boyutları , yalnızca mikroskop altında görülebilen küçük parçacıklardan , 20 santimetreden (8 inç) daha büyük büyük topaklara kadar değişir . Bununla birlikte, nodüllerin çoğu 3 ila 10 cm (1 ila 4 inç) arasında, yaklaşık olarak tavuk yumurtası veya patates büyüklüğündedir . Bunların yüzey dokuları düz gelen kaba değişir. Sık sık var Batriyoidal (meme başı veya budaklı) doku ve farklılık küresel tipik şekil olarak kutupları basık (uçan daire), bazen yayvan (Rugby topu) veya başka bir şekilde düzensiz. Tortu içinde gömülü olan alt yüzey, farklı bir büyüme türü nedeniyle genellikle üstten daha pürüzlüdür .

oluşum

Nodüller genellikle kısmen veya tamamen gömülü deniz dibi tortusu üzerinde bulunur . Bolca çeşitlilik gösterirler, bazı durumlarda birbirlerine dokunurlar ve deniz tabanı yüzeyinin %70'inden fazlasını kaplarlar. 1981 yılında Londra Jeoloji Müzesi'nden Alan A. Archer tarafından deniz tabanındaki toplam polimetalik nodül miktarı 500 milyar ton olarak tahmin edilmiştir .

Polimetalik nodüller hem sığ (örneğin Baltık Denizi ) hem de daha derin sularda (örneğin Orta Pasifik ), göllerde bile bulunur ve en azından derin okyanuslar Ediacaran'da oksitlendiğinden beri denizlerin ve okyanusların bir özelliği olduğu düşünülmektedir. 540 milyon yıl önceki dönem.

Polimetalik nodüller içinde 1868 yılında keşfedildi Kara Denizi'nde de, Arktik Okyanusu arasında Sibirya . HMS Challenger'ın (1872-1876) bilimsel keşifleri sırasında, dünyanın çoğu okyanusunda meydana geldikleri bulundu.

Bileşimleri yere göre değişir ve aşağıdaki alanlarda büyük tortular bulunmuştur:

Nodül bolluğu ve metal konsantrasyonu açısından bu birikintilerin en büyüğü , derin okyanusta 4.000 ila 6.000 m (13.000 ve 20.000 ft) arasındaki geniş abisal düzlüklerde Clarion Clipperton Bölgesi'nde meydana gelir . Uluslararası Seabed Kurumu Clarion Clipperton Bölgesinde nodüllerin toplam miktarı, 5.95 Bt yaklaşık içeren ton 21 milyar (Bt) aştığı tahmin manganez , 0.27 Bt nikel , 0.23 Bt bakır ve 0.05 Bt kobalt .

Bu yatakların tümü , Cook Adaları'nın münhasır ekonomik bölgesi içinde yer alan Penrhyn Havzası dışında uluslararası sularda bulunmaktadır .

Büyüme ve kompozisyon

Güney Pasifik Okyanusu'ndan Manganez nodülleri

Açık deniz dibi nodüllerin bolluğu değişir ve muhtemelen bir kalınlığı ve stabilitesi ile kontrol edilir jeokimyasal aktif tabaka deniz dibi de halleri. Pelajik sediman tipi ve deniz dibi batimetrisi (veya jeomorfoloji ) muhtemelen jeokimyasal olarak aktif tabakanın özelliklerini etkiler.

Nodül büyümesi , birkaç milyon yılda bir santimetre mertebesinde, bilinen tüm jeolojik olayların en yavaşlarından biridir . Deniz suyundan metallerin çökelmesi , su sütununda manganezin yeniden harekete geçirilmesi (diyajenetik), volkanik aktivite ile ilişkili sıcak kaynaklardan metallerin türetilmesi ( hidrotermal ), ayrışma dahil olmak üzere, nodüllerin oluşumunda yer aldığı varsayılmaktadır. ve bazalt deniz suyu ile (enkaz halmyrolitic ) ve çökelme ve metal hidroksitler aktivitesi ile mikroorganizmaların (biyojenik). Sorpsiyon ve iki değerli katyonları gibi , Mn 2+ , Fe + 2 , Co + 2 , Ni + 2 ve Cu + 2 yüzeyinde Mn ve Fe-oksihidroksitler güçlü olduğu bilinmektedir, emici maddeler , aynı zamanda, bir ana rol oynar birikimi manganez nodüllerde bu geçiş metalleri bulunmaktadır. Bu işlemler ( çökeltme , sorpsiyon , yüzey kompleksleşmesi, yüzey çökeltmesi, katı çözeltilerin oluşumuyla birleşme ...) eşzamanlı olarak çalışabilir veya bir nodül oluşumu sırasında birbirini takip edebilir.

Manganez nodülleri esas olarak hidratlı filomanganatlardan oluşur. Bunlar, değişken miktarlarda su molekülleri içeren ara katmanlara sahip katmanlı Mn-oksit mineralleridir. Katmanlarında bulunan oktahedral boşluklar nedeniyle eser metallerle ( Co 2+ , Ni 2+ ) güçlü bir şekilde etkileşime girerler. Filomanganatların belirli özellikleri, birçok jeokimyasal konsantrasyon sürecinde oynadıkları rolü açıklar. Geçiş metallerinin izlerini esas olarak ara katmanlarında katyon değişimi yoluyla kil mineralleri gibi içerirler ve aynı zamanda sulu demir oksitler , HFO'da olduğu gibi oksit yüzeyinde iç küre kompleksleri oluşturarak yüzey kompleksleşmesi içerirler. Kristalografik yapılarındaki ve mineralojik bileşimlerindeki küçük değişiklikler, kimyasal reaktivitelerinde önemli değişikliklere neden olabilir.

Polimetalik nodüller

Manganez içeren minerallerin mineral bileşimi, nodüllerin nasıl oluştuğuna bağlıdır; tortul daha düşük bir Mn nodüller, 2+ daha içerik diyajenetik , hakim olan Fe-vernadite, Mn feroxyhyte ve Asbolamn - buserite diyajenetik nodüller buserite I, hakim ise birnessite , todorokite ve Asbolamn-buserite. Diyagenetik ve hidrojenetik olarak adlandırılan büyüme türleri , sırasıyla buzullar arası ve buzul iklimi dönemleriyle ilgili olabilen suboksik ve oksik büyümeyi yansıtır . Suboksik-diyajenetik tip 2 katmanların, Clarion Clipperton Zone'daki (CCZ) nodüllerin kimyasal envanterinin yaklaşık %50-60'ını oluşturduğu , oksik-hidrojenetik tip 1 katmanların ise yaklaşık %35-40'ını oluşturduğu tahmin edilmektedir . Nodüllerin geri kalan kısmı (%5-10), çatlaklar ve gözenekler boyunca oluşan birleşik tortu parçacıklarından oluşur .

Nodüllerin kimyasal bileşimi, manganez minerallerinin tipine ve çekirdeklerinin boyutuna ve özelliklerine göre değişir . Ekonomik açıdan en önemli olanlar manganez (ağırlıkça %27-30), nikel (ağırlıkça % 1,25-1.5 ), bakır (ağırlıkça % 1-1,4 ) ve kobalt (ağırlıkça %0,2-0,25) içerir. Diğer bileşenler arasında demir (ağırlıkça %6), silikon (ağırlıkça %5) ve alüminyum (ağırlıkça %5) ve daha az miktarda kalsiyum , sodyum , magnezyum , potasyum , titanyum ve baryum , ayrıca hidrojen ve oksijen bulunur . olarak kristalizasyon suyu ve serbest su.

Nodüllerde çok çeşitli eser elementler ve eser mineraller bulunur; bunların çoğu, deniz tabanına yerleşmeden önce gezegenin her yerinden toz olarak taşınan parçacıkları içeren deniz dibi tortusundan birleşir .

Önerilen madencilik

Polimetalik nodüllerin potansiyel olarak kullanılmasına olan ilgi, 1960'larda ve 1970'lerde olası madencilik konsorsiyumları arasında büyük bir faaliyet yarattı. Potansiyel yatakların belirlenmesine ve madencilik ve nodüllerin işlenmesi için teknolojinin araştırılması ve geliştirilmesine yaklaşık yarım milyar dolar yatırım yapıldı. Bu ilk taahhütler, esas olarak Amerika Birleşik Devletleri, Kanada, Birleşik Krallık, Batı Almanya, Belçika, Hollanda, İtalya, Japonya'dan şirketlerden oluşan dört çokuluslu konsorsiyum ve Fransa ve Japonya'dan iki özel şirket ve ajans grubu tarafından gerçekleştirildi. Ayrıca Sovyetler Birliği, Hindistan ve Çin'den kamu destekli üç kuruluş vardı.

1970'lerin sonlarında, uluslararası ortak girişimlerden ikisi , doğu ekvator Pasifik Okyanusu'nun abisal düzlüklerinden (18.000 fit (5.5 km) + derinlik) birkaç yüz tonluk manganez nodülü topladı . Önemli miktarlarda nikel (birincil hedef) ve aynı zamanda bakır ve kobalt sonra bu "ekstre edildi cevher her ikisini de kullanarak" pirometalurjik ve hidrometalurjik yöntem. Bu proje sırasında, yardımcı bir dizi gelişme çekili yakın alt kullanımı dahil olmak üzere, gelişmiş yan tarama sonar derin deniz nodül nüfus yoğunluğuna tahlil için dizi silt dikey aynı anda, elde edilen bir alt-alt profil gerçekleştirirken yönlendirilmiş, düşük frekanslı akustik ışın.

Bu proje sırasında geliştirilen teknoloji ve deneyim, 20. yüzyılın son yirmi yılında aşırı nikel üretimi görüldüğü için hiçbir zaman ticarileştirilmedi . Ticarileştirmeyi uygulamak için tahmini 3,5 milyar dolarlık (1978 ABD doları) yatırım ek bir faktördü. Sumitomo Metal Madencilik , bu alanda küçük bir (yer tutma) organizasyonunu sürdürmeye devam ediyor.

Kennecott Copper , manganez nodül madenciliğinde potansiyel kârları araştırdı ve maliyetine değmediğini buldu. Çevre sorunları ve karların paylaşılması gerektiği gerçeğine ek olarak, manganez nodüllerini deniz tabanından çıkarmanın ucuz bir yolu yoktu.

1970'lerin sonlarından bu yana, derin deniz teknolojisi önemli ölçüde iyileşti: Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) ve ultra kısa taban çizgisi (USBL) gibi navigasyon teknolojisinin yaygın ve düşük maliyetli kullanımı dahil ; çok ışınlı ekosounder (MBES) ve otonom sualtı araçları (AUV) gibi araştırma teknolojisi ; ve uzaktan çalıştırılan sualtı aracı (ROV) ve yüksek güçlü göbek kabloları dahil müdahale teknolojisi . Ayrıca, pompalar , paletli ve vidalı geziciler, sert ve esnek sondaj yükselticileri ve ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen halat dahil olmak üzere madencilikte kullanılabilecek gelişmiş teknolojiler de bulunmaktadır . Madencilik, uzun, dar şeritlere bölünmüş bir tarlanın madenciliğini içeren karada patates hasadına benzer olarak kabul edilir . Madencilik destek gemisi, deniz tabanından yaklaşık patates büyüklüğündeki nodülleri toplayarak deniz tabanındaki madencilik araçlarının madencilik rotasını takip ediyor.

Zamanla Uluslararası Deniz Yatağı Otoritesi , 1994 yılında yerdeydi, nodüllerin çıkarılması ilgi azaldı. Üç faktör büyük ölçüde sorumluydu:

  • Nodülleri beş veya altı kilometre derinlikten ekonomik olarak çıkarabilecek ve onları okyanus yüzeyine taşıyabilecek madencilik teknolojisini geliştirme ve çalıştırma zorluğu ve masrafı
  • Uluslararası toplumun madencilik için talep edeceği yüksek vergiler ve
  • Kara kökenli kaynaklardan temel minerallerin piyasa fiyatlarında sürekli mevcudiyeti.

Şu anda, polimetalik nodüllerin ticari olarak çıkarılmasının önümüzdeki yirmi yıl boyunca gerçekleşmesi olası görülmedi.

Son zamanlarda nikel ve diğer metal arzı artan talebi karşılamak için daha yüksek maliyetli mevduatlara yönelmek zorunda kalmış ve nodüllere olan ticari ilgi yeniden canlanmıştır. Uluslararası Deniz Yatağı Kurumu, yeni arama sözleşmeleri verdi ve en çok ilginin Clarion Clipperton Bölgesi'nde olduğu Bölge için bir Maden Kodunun geliştirilmesini sürdürüyor .

2011 yılından bu yana, bir dizi ticari şirket arama ihalesi almıştır. Bunlara Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation ve China Minmetals gibi daha büyük şirketlerin yan kuruluşları ve Nauru Ocean Resources ve Tonga Offshore Mining gibi daha küçük şirketler dahildir.

Madencilik nodüllerine yenilenen ilgi, olası çevresel etkilere ilişkin artan endişe ve incelemelere yol açmıştır .

'Bölge'deki yasal gelişmeler

Sonra İkinci Dünya Savaşı Birleşmiş Milletler geliştirme uzun bir işlem başlatan uluslararası anlaşmaları sonra bekletilen kavramından uzaklaştı denizlerin özgürlüğü .

1972'ye gelindiğinde, nodül sömürüsü vaadi, gelişmekte olan ülkeleri, ulusal yargı sınırlarının ötesindeki derin deniz tabanının , gelirlerin paylaşılacak olan " insanlığın ortak mirası " olarak ele alınması gerektiğini önermeye yönlendiren ana faktörlerden biriydi. bu kaynağı ve uluslararası toplumun geri kalanını geliştirdi. Bu sonuçta kabulünden (1982) sonuçlandı girişimi Deniz Hukuku Birleşmiş Milletler Sözleşmesi (BMDHS'yi) ve 1994 tarafından Kısım XI müzakere sonra, kurulması Uluslararası Deniz Yatağı Otoritesi tüm derin deniz madenciliği kontrol etmek için sorumluluk, uluslararası alanlarda. Bu hükümetler arası organizasyonun ilk yasal başarısı, deniz ortamını herhangi bir olumsuz etkiden korumak için özel hükümler içeren polimetalik nodüllerin araştırılması ve araştırılmasına yönelik yönetmeliklerin kabul edilmesiydi (2000). Otorite bunu (2001–2002) takip etti ve yedi özel ve kamu kuruluşu ile 15 yıllık sözleşmeler imzalayarak, onlara deniz tabanının her biri 75.000 kilometrekare büyüklüğündeki belirli bölgelerinde nodülleri araştırmak için münhasır haklar verdi. Daha önceki keşif döneminde şirketleri kilit aktörler arasında yer alan Amerika Birleşik Devletleri, Birleşmiş Milletler Deniz Hukuku Sözleşmesi'ne taraf olmadığı için bu sözleşmenin dışında kalmaktadır .

UNCLOS'a göre Kurumun dört ana işlevi vardır. Esasen bunlar:

  • Bölgedeki deniz tabanının maden kaynaklarını yönetmek;
  • Bu kaynaklara ilişkin kural, yönetmelik ve prosedürleri yürürlüğe koymak;
  • Bölgede deniz bilimsel araştırma ve geliştirmesini teşvik etmek ve teşvik etmek;
  • Bölgenin doğal kaynaklarını korumak ve muhafaza etmek ve çevreye önemli zararları önlemek.

Şu anda Uluslararası Deniz Yatağı Kurumu, polimetalik sülfitleri ( deniz tabanındaki masif sülfür yatakları ) ve kobalt bakımından zengin kabukların yanı sıra polimetalik nodülleri kapsayan Maden Yasası'nın yönlerini tanımlamakta ve tartışmaktadır . Maden Kanunu, arama ve taslak işletme düzenlemelerini, Clarion Clipperton Bölgesi için bir çevre yönetim planını ve müteahhitlere raporlama, çevresel etki değerlendirmesi, harcama raporlaması ve gelişmekte olan ülkelerden bilim adamları ve mühendisler için eğitim konularında rehberlik etmeye yönelik tavsiyeleri içerir.

Biyolojik Çeşitlilik Sözleşmesine ek olarak, 19 Haziran 2015 tarihinde BM Genel Kurulu, A/RES/69/292 sayılı kararı benimsemiştir, "Birleşmiş Milletler Deniz Hukuku Sözleşmesi kapsamında uluslararası yasal olarak bağlayıcı bir belgenin geliştirilmesi. ulusal yargı yetkisinin ötesindeki alanların deniz biyolojik çeşitliliğinin korunması ve sürdürülebilir kullanımı". Bu karar, bu aracın neye benzeyebileceğini ve UNCLOS'un mevcut çevresel bölümlerine ek olarak özellikle neyi ele alacağını incelemek için bir hazırlık komitesinin kurulmasını gerektirmektedir. Eşbaşkanların ilgili Ad Hoc Açık Uçlu Gayri Resmi Çalışma Grubunun çalışmaları hakkında çeşitli raporlarını dikkate alacaktır. Zamanı gelince hükümetler arası bir konferans hazırlık komitesinin tavsiyelerini gözden geçirecek ve tartışacaktır.

Çevre sorunları ve hassasiyetler

Bölgede gelecekte herhangi bir nodül madenciliği yapılmasının Uluslararası Deniz Yatağı Kurumu tarafından onaylanması ve bir çevresel etki beyanı ve ilgili çevresel yönetim planı aracılığıyla etkinin önceden ölçülmesi gerekir . Bu değerlendirmeler, izleme planları ve rehberlik kontrolleri, muhtemelen önerilen operasyonlar ölçeğinde işe yarayacaktır.

Uluslararası Deniz Yatağı Kurumunun halihazırda tüm Clarion Clipperton Bölgesini dikkate alan ve madencilik için uygun olmayan referans alanlarını (Özel Çevresel İlgi Alanları olarak adlandırılır) içeren bir çevre yönetim planı vardır.

Çevresel değerlendirmelerin tarafsız bir bilimsel temele sahip olması ve aşağıdakileri hesaba katması gerekir:

  • ayrıntılı veri toplamayı zorlaştıran nodüllerin uzak doğası;
  • ekosistem işlevi ve biyolojik çeşitlilik açısından ölçekteki büyük çeşitlilik (örneğin, binlerce kilometreye yayılmış desimetre altı nodül toplulukları) ;
  • yerel etkilerin şiddeti ve ölçeği ( habitat tahribatı , yeniden tortulaşma gibi).

Derin Okyanus Madenciliği Çevre Çalışması (DOMES) ve bunun sonucunda ortaya çıkan bentik etki deneyleri (BIE) gibi geçmişteki çevresel çalışmalar , kısmen, deneme madenciliğinin makul bir ölçekte herhangi bir ticari madenciliğin gerçek etkilerinin en iyi şekilde sınırlandırılmasına yardımcı olacağı sonucuna vardı.

Araştırmalar, polimetalik nodül alanlarının, son derece savunmasız bir abisal fauna için bolluk ve çeşitliliğin sıcak noktaları olduğunu gösteriyor . Nodül madenciliği , bu derin deniz ekosistemlerinin on binlerce kilometrekaresini etkileyebilir . Nodülün yeniden büyümesi on yıllar ile milyonlarca yıl arasında sürer ve bu, bu tür madenciliği sürdürülemez ve yenilenemez bir uygulama haline getirir. Madenciliğin etkileriyle ilgili herhangi bir tahmin son derece belirsizdir. Bu nedenle, nodül madenciliği, habitat değişikliğine, bentik canlıların doğrudan ölümüne veya filtre besleyicilerini boğabilecek tortuların askıya alınmasına neden olabilir . Gelecekteki çevresel etki çalışmaları , derin okyanuslardaki metan klatrat yataklarının bozulması ve salınması üzerindeki etkiyi ele almalıdır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar