Wissenschaftler haben entdeckt, dass bestimmte sulfidhaltige Gesteinsproben aus dem Escanaba-Trog bei Kontakt mit Luft spontan Feuer fangen können. Diese Eigenschaft, die bei der Laborverarbeitung von Proben vom Meeresboden beobachtet wurde, könnte weitreichende Konsequenzen für die Sicherheit und Planung künftiger Tiefseebergbauprojekte haben, da Standard-Sicherheitsvorkehrungen vom Land möglicherweise nicht ausreichen.
Spontane Verbrennung bei Laboruntersuchungen
Eine neue Untersuchung unter Leitung des United States Geological Survey (USGS) hat ein potenzielles Sicherheitsrisiko bei der Förderung von massiven Sulfidvorkommen vom Meeresboden identifiziert. Während der Verarbeitung von Gesteinsproben aus dem Escanaba-Trog, einem hydrothermalen Gebiet entlang des Gorda-Rückens vor der Westküste der USA, kam es zu unvorhergesehenen Reaktionen. Der ferngesteuerte Tauchroboter Jason hatte die Proben bereits im Jahr 2022 vom Meeresboden entnommen, um sie anschließend im Sediment-Kern-Labor des USGS durch die Forscher Amy Gartman und Jaycee Favela analysieren zu lassen.
Von insgesamt 57 analysierten Proben aus vier Bereichen des Escanaba-Trogs enthielten 41 Metallsulfide, also Verbindungen von Metallen mit Schwefel. In gesonderten Erhitzungsversuchen begann die Selbsterhitzung der betreffenden Gesteinsproben bei Temperaturen zwischen 185 und 224 Grad Celsius. Wie die wissenschaftliche Berichterstattung festhält, trat dieses Phänomen bei den restlichen sulfidhaltigen Proben nicht auf, was verdeutlicht, dass die Gefahr nicht alle Tiefsee-Sulfiderze gleichermaßen betrifft.
Markasit-Struktur als Ursache für Selbsterhitzung
Die Analyse zeigte, dass das Material besonders instabil reagiert, sobald es oxidiert. Drei zusätzlich untersuchte Sedimentproben mit hohem Kohlenwasserstoffgehalt zeigten bei ergänzenden Wärmeversuchen hingegen keine Selbsterhitzung, was darauf hindeutet, dass vor allem die spezifische Mineralstruktur für die beobachteten Brände verantwortlich war.
Unter den richtigen Bedingungen kann die bei der Oxidation entstehende Wärme zu einer weiteren Selbsterhitzung führen. Die Mineralcharakteristik der Proben aus dem Escanaba-Trog schien ideale Bedingungen für diesen Prozess geschaffen zu haben. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Scientific Reports unter dem Titel „Spontaneous combustion of metal sulfide minerals and implications for seafloor massive sulfide miningveröffentlicht wurde, warnt davor, dass solche Reaktionen bei der Entfernung von Gestein aus seiner natürlichen Umgebung auftreten können.
Sicherheitsanforderungen für den industriellen Tiefseebergbau
Die Ergebnisse werfen Fragen für die industrielle Praxis auf. Sicherheitsansätze, die für den Abbau von vulkanogenen massiven Sulfidvorkommen an Land entwickelt wurden, lassen sich nach Einschätzung der Studienautoren nicht direkt auf den Tiefseebergbau übertragen. Über die tatsächliche Häufigkeit und das Ausmaß solcher Brände beim industriellen Tiefseebergbau liegen bisher jedoch keine Untersuchungen vor. Die Forscher betonen, dass dedizierte Risikobewertungen für jede einzelne Lagerstätte unerlässlich sind, um technische Kontrollen zu entwickeln, die das Risiko einer Selbsterhitzung reduzieren.
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