Поднятые со дна океана породы неожиданно загорелись в лаборатории
Американские геологи обнаружили неожиданное свойство некоторых пород со дна океана. Два образца, поднятые с глубины более 3 км, после высушивания и измельчения начали самостоятельно нагреваться и в итоге загорелись. Температура материала превысила 100 °C.
Образцы были собраны в 2022 году во впадине Эсканаба у западного побережья США. Этот район расположен на южной части подводного хребта Горда и известен гидротермальными источниками. Горячая вода, проходящая через земную кору, выносит металлы, которые затем осаждаются на морском дне. Поэтому здесь встречаются породы, богатые железом, медью, цинком и другими элементами.
Во время экспедиции исследователи получили 57 образцов гидротермальных пород. После подъёма их заморозили, а позднее в лаборатории высушили при низкой температуре и измельчили для химического анализа. Именно во время этой обработки два образца начали быстро нагреваться и окисляться.
Сначала учёные предполагали, что причиной могли стать содержащиеся в породах органические вещества, например нефтеподобные соединения. Однако подробный анализ указал на другой источник проблемы.
Оказалось, что загоревшиеся образцы состояли преимущественно из очень мелких кристаллов марказита — минерала на основе железа и серы. Такая форма марказита оказалась химически нестабильной. Когда измельчённый материал получил доступ к кислороду, началась реакция окисления с выделением тепла.
Возник своеобразный самоподдерживающийся процесс: окисление нагревало породу, повышение температуры ускоряло химическую реакцию, а она выделяла ещё больше тепла. Измельчение также увеличило площадь поверхности минерала и облегчило его взаимодействие с кислородом. В результате образцы сильно нагрелись и практически полностью окислились.
На морском дне условия совсем другие. Породы находятся под высоким давлением, в холодной воде и почти не контактируют с атмосферным кислородом. После подъёма на поверхность давление, влажность, температура и доступ кислорода резко меняются, поэтому некоторые минералы могут вести себя иначе, чем в естественной среде.
Открытие особенно важно на фоне планов по добыче глубоководных месторождений. Если богатую сульфидами руду начнут поднимать на суда в больших количествах, её будут дробить, хранить и перевозить. Авторы работы предупреждают, что при определённом составе породы это теоретически может привести к сильному самонагреву и пожару.
При этом исследователи подчёркивают, что опасны не все глубоководные сульфидные месторождения. Самовозгорание наблюдалось только у отдельных образцов с определённой структурой и минеральным составом. Теперь учёные предлагают учитывать этот фактор при оценке безопасности будущей добычи полезных ископаемых на морском дне.
Исследование в журнале Scientific Reports.