Bildet viser en skorstein funnet i krateret til en undersjøisk vulkan mellom Fiji og Samoa. Foto: GEOMAR / Schmidt Ocean Institute / CSSF
Hydrotermale skorsteiner («black smokers») er et spektakulært syn. De ble først observert i 1979 og finnes i vulkanske aktive områder i dyphavet (mellom 1 000 – 4 000 meters dyp), primært langs spredningssoner.
I norske farvann kjenner vi til flere felter med slike skorsteiner langs Mohnsryggen og Knipovichryggen mellom Jan Mayen og Svalbard.
Den svarte «røyken» som siver ut av skorsteinene består av kokhett vann som har sirkulert i sprekker to – tre kilometer under havbunnen nær magmakamre. Kjemiske prosesser har gjort vannet svakt surt og i stand til å løse opp og oppta enkelte metaller og grunnstoffer fra bergartene det trenger gjennom. Den høye temperaturen (opptil 400 °) gir vannet oppdrift.
Idet vannet når havbunnen og det kalde sjøvannet, avkjøles det raskt. Det mister da sin evne til å holde på metallene og mineralene (sulfidene), og dette skilles ut (utfelles).
Det er denne utfellingen som skaper skorsteinene. Utfelling foregår også rundt skorsteinene, noe som over tid kan bygge store grushauger rike på sulfider. Skorsteinene og sulfidhaugene utgjør massive sulfider (seafloor massive sulphides), metallforekomster som kan vise seg å være økonomisk utvinnbare.
Sulfidene består gjerne av kobber, sink, jern, gull og sølv. Gehaltene varierer fra lokalitet til lokalitet. Prøvetaking av en skorstein langs den midtatlantiske ryggen vest for Afrika ga følgende gehalter:
Kobber 4,9 %
Sink: 7,7 %
Bly: 0,2 %
Jern: 26,9 %
Gull: 1,2 gram/tonn
Disse gehaltene overstiger hva vi finner i de fleste gruver på land i dag. En skorstein hentet fra Manus-bassenget utenfor Papua Ny-Guinea ga imidlertid høyere gehalter:
Kobber: 8,3 %
Sink: 15,8 %
Bly: 1,6 %
Jern: 9,9 %
Gull: 12,5 gram/tonn
LES OGSÅ: Stor variasjon i gehalter
Høye gehalter utgjør imidlertid ikke en økonomisk forekomst – ressursene må defineres av være av tilstrekkelig størrelse. Per i dag finnes det kun noen få forekomster i verden som har blitt klassifisert som økonomisk utvinnbare.
Forskning har vist at metallgehaltene i massive sulfider i stor grad er kontrollert av den geologiske settingen. Forekomster i områder der det eksisterer forkastninger som strekker seg ut fra spredningsryggen, der bergarter fra den øvre mantelen er eksponert, har høyere gehalter.
Innholdet av sjeldne metaller og sporstoffer vil imidlertid varierer veldig fra lokalitet til lokalitet og i stor grad være avhengig av lokale forhold.
Leteselskaper må også ta høyde for store variasjoner i gehalter mellom yttersiden og innsiden av en skorstein, samt mellom skorsteiner og grushauger. Gode ressursanslag vil dermed kreve boringer. Globalt har vi svært få borekjerner fra massive sulfider, og anslagene for hvor store ressursene er globalt, er usikre.
Prosesser ved hydrotermale felter i dyphavet. Illustrasjon: GEOMAR (Mineral Resources of the Deep Sea)
Leting og utvinning
90 prosent av sulfidforekomstene vi kjenner i dag er for små til å være økonomisk utvinnbare. Leteteknologien har imidlertid en lang vei å gå.
Frem til nå har funn av hydrotermale skorsteiner blitt gjort ved å spore små partikler i vannkolonnen som har sitt opphav fra en aktiv skorstein. Denne letemetoden fungerer ikke på eldre, inaktive skorsteinsfelter som kan være mer modne og større.
Utvinning av råmaterialer fra dyphavet utgjør tekniske og logistiske utfordringer. Så langt eksisterer det meste av mulige teknologier og metoder kun på tegnebrettet som konsepter. Noe utstyr og noen systemer har imidlertid blitt utviklet.
Massive sulfider krever splitting av fast berg. Dyphavsroboter (rock cutters) som fungerer som tunnelboremaskiner kan bryte sulfider til mindre steiner. Disse kan så samles av andre maskiner (collectors), og deretter pumpes opp til et produksjonsskip via et rør. Skipet grovsorterer malmen og sender vann og sedimenter tilbake ned i havet. Et transportskip henter malmen fra produksjonsskipet.
Deep Sea Mining Finance (DSMF) planlegger å utvinne massive sulfider ved forekomsten Solwara 1 utenfor kysten av Papua Ny-Guinea med metoden beskrevet over.
Les mer om dette prosjektet og det nyeste innen leteteknologi her: Jakten på dyphavsmineralene (geo365.no)
Kilde:
