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Los nódulos polimetálicos , también llamados nódulos de manganeso , son concreciones minerales en el fondo del mar formadas por capas concéntricas de hidróxidos de hierro y manganeso alrededor de un núcleo. Dado que los nódulos se pueden encontrar en grandes cantidades y contienen metales valiosos, los depósitos se han identificado como un posible interés económico. [1]

Nódulo de manganeso
Nódulos en el fondo marino

Los nódulos varían en tamaño, desde pequeñas partículas visibles solo bajo un microscopio hasta gránulos grandes de más de 20 centímetros (8 pulgadas) de ancho. Sin embargo, la mayoría de los nódulos miden entre 3 y 10 cm (1 y 4 pulgadas) de diámetro, aproximadamente del tamaño de huevos de gallina o patatas . Las texturas de su superficie varían de lisas a rugosas. Con frecuencia tienen una textura botrioidal (mamilada o nudosa) y varían de forma esférica a típicamente achatadas (platillo volante), a veces alargadas (fútbol americano) o son irregulares. La superficie del fondo, enterrada en sedimentos., es generalmente más rugoso que la parte superior debido a un tipo diferente de crecimiento . [2]

Ocurrencia [ editar ]

Los nódulos se encuentran en el sedimento del lecho marino , a menudo parcial o totalmente enterrados. Varían mucho en abundancia, en algunos casos se tocan entre sí y cubren más del 70% de la superficie del fondo marino. La cantidad total de nódulos polimetálicos en el fondo del mar fue estimada en 500 mil millones de toneladas por Alan A. Archer del Museo Geológico de Londres en 1981. [ cita requerida ]

Los nódulos polimetálicos se encuentran tanto en aguas poco profundas (por ejemplo, el Mar Báltico [3] ) como en aguas más profundas (por ejemplo, el Pacífico central ), incluso en lagos, [ cita requerida ] [4] y se cree que fueron una característica de los mares y océanos al menos desde que los océanos profundos se oxidaron en el período ediacárico hace más de 540 millones de años. [5]

Los nódulos polimetálicos se descubrieron en 1868 en el mar de Kara , en el océano Ártico de Siberia . Durante las expediciones científicas del HMS Challenger (1872–1876), se encontró que ocurrían en la mayoría de los océanos del mundo. [6]

Su composición varía según la ubicación, y se han encontrado depósitos considerables en las siguientes áreas:

  • Penrhyn Basin cerca de las Islas Cook . [7]
  • Océano Pacífico centro- norte en una región llamada Clarion Clipperton Zone (CCZ) aproximadamente a medio camino entre Hawái y las islas Clipperton . [2]
  • Cuenca del Perú en el Pacífico sureste, [8] y
  • Océano Índico tropical meridional en una región denominada Campo de nódulos del Océano Índico (IONF) aproximadamente a 500 km al SE de la isla Diego García . [9]
  • En el Pacífico oriental , incluida la zona alrededor de las islas Juan Fernández y la llanura abisal frente a la costa del río Loa . [10]

El mayor de estos depósitos en términos de abundancia de nódulos y concentración de metales ocurre en la Zona Clarion Clipperton en vastas llanuras abisales en las profundidades del océano entre 4.000 y 6.000 m (13.000 y 20.000 pies). La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos estima que la cantidad total de nódulos en la Zona Clarion Clipperton supera los 21 mil millones de toneladas (Bt), que contienen aproximadamente 5,95 Bt de manganeso , 0,27 Bt de níquel , 0,23 Bt de cobre y 0,05 Bt de cobalto . [2]

Todos estos depósitos se encuentran en aguas internacionales, excepto en la cuenca de Penrhyn, que se encuentra dentro de la zona económica exclusiva de las Islas Cook .

Crecimiento y composición [ editar ]

Nódulos de manganeso del Océano Pacífico Sur

En el lecho marino, la abundancia de nódulos varía y probablemente esté controlada por el grosor y la estabilidad de una capa geoquímicamente activa que se forma en el lecho marino. [11] El tipo de sedimento pelágico y la batimetría (o geomorfología ) del fondo marino probablemente influyan en las características de la capa geoquímicamente activa.

El crecimiento de los nódulos es uno de los fenómenos geológicos más lentos conocidos , del orden de un centímetro durante varios millones de años. [12] Se plantea la hipótesis de que varios procesos están involucrados en la formación de nódulos, incluida la precipitación de metales del agua de mar , la removilización de manganeso en la columna de agua (diagenética), la derivación de metales de fuentes termales asociadas con la actividad volcánica ( hidrotermal ). , la descomposición de los desechos basálticos por el agua de mar ( halmyrolitic ) y la precipitación de hidróxidos metálicosa través de la actividad de microorganismos (biogénicos). [13] La sorción de cationes divalentes como Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ y Cu 2+ en la superficie de Mn- y Fe-oxihidróxidos , conocidos por ser fuertes sorbentes , también juega un papel importante papel principal en la acumulación de estos metales de transición en los nódulos de manganeso. Estos procesos ( precipitación , sorción, complejación superficial, precipitación superficial, incorporación por formación de soluciones sólidas ...) pueden operar simultáneamente o pueden seguirse durante la formación de un nódulo.

Los nódulos de manganeso están compuestos esencialmente por filomanganatos hidratados. Estos son minerales de óxido de Mn en capas con capas intermedias que contienen moléculas de agua en cantidades variables. Interactúan fuertemente con los metales traza ( Co 2+ , Ni 2+ ) debido a las vacantes octaédricas presentes en sus capas. Las propiedades particulares de los filomanganatos explican el papel que desempeñan en muchos procesos de concentración geoquímica. Incorporan trazas de metales de transición principalmente a través del intercambio catiónico [14] en su capa intermedia como minerales de arcilla y complejación superficial [15] mediante la formación de complejos de esfera interna.en la superficie del óxido como también es el caso de los óxidos férricos hidratados , HFO. [16] Leves variaciones en su estructura cristalográfica y composición mineralógica pueden resultar en cambios considerables en su reactividad química. [17]

Nódulos polimetálicos

La composición mineral de los minerales que contienen manganeso depende de cómo se forman los nódulos; Los nódulos sedimentarios , que tienen un contenido de Mn 2+ más bajo que el diagenético , están dominados por Fe-vernadita, Mn- feroxyhyte y asbolano - buserita, mientras que los nódulos diagenéticos están dominados por buserita I, birnessita , todorokita y asbolano-buserita. [14] Los tipos de crecimiento denominados diagenético e hidrogenético reflejan el crecimiento subóxico y óxico , que a su vez podría relacionarse con períodos de interglacial y glacial.clima. Se ha estimado que las capas subóxicas-diagenéticas de tipo 2 constituyen aproximadamente el 50-60% del inventario químico de los nódulos de la Zona Clarion Clipperton (CCZ), mientras que las capas óxicas-hidrogenéticas de tipo 1 comprenden aproximadamente el 35-40%. La parte restante (5-10%) de los nódulos consiste en partículas de sedimento incorporadas que se encuentran a lo largo de grietas y poros . [18]

La composición química de los nódulos varía según el tipo de minerales de manganeso y el tamaño y características de su núcleo. Los de mayor interés económico contienen manganeso (27–30% en peso), níquel (1,25–1,5% en peso), cobre (1–1,4% en peso) y cobalto (0,2–0,25% en peso). Otros componentes incluyen hierro (6% en peso), silicio (5% en peso) y aluminio (3% en peso), con menores cantidades de calcio , sodio , magnesio , potasio , titanio y bario , junto con hidrógeno.y oxígeno así como agua de cristalización y agua libre.

En los nódulos se encuentra una amplia gama de oligoelementos y oligoelementos, muchos de ellos incorporados del sedimento del lecho marino, que a su vez incluye partículas transportadas como polvo de todo el planeta antes de asentarse en el lecho marino . [2]

Minería propuesta [ editar ]

El interés en la explotación potencial de nódulos polimetálicos generó una gran actividad entre los posibles consorcios mineros en las décadas de 1960 y 1970. Se invirtieron casi 500 millones de dólares en la identificación de depósitos potenciales y en investigación y desarrollo de tecnología para la extracción y procesamiento de nódulos. Estos compromisos iniciales fueron llevados a cabo principalmente por cuatro consorcios multinacionales compuestos por empresas de Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Alemania Occidental, Bélgica, Países Bajos, Italia, Japón y dos grupos de empresas y agencias privadas de Francia y Japón. También había tres entidades patrocinadas públicamente de la Unión Soviética, India y China.

A fines de la década de 1970, dos de las empresas conjuntas internacionales recolectaron cantidades de varios cientos de toneladas de nódulos de manganeso de las llanuras abisales (18,000 pies (5.5 km) + profundidad) del Océano Pacífico ecuatorial oriental . [11] Posteriormente se extrajeron cantidades significativas de níquel (el objetivo principal), así como de cobre y cobalto, de este " mineral " utilizando métodos tanto pirometalúrgicos como hidrometalúrgicos . En el curso de estos proyectos, se desarrollaron una serie de desarrollos auxiliares, incluido el uso de un sonar de barrido lateral remolcado cerca del fondo.matriz para analizar la densidad de población de nódulos en el limo abisal mientras se realiza simultáneamente un perfil del subfondo con un haz acústico de baja frecuencia derivado, orientado verticalmente. [ cita requerida ]

La tecnología y la experiencia desarrollada durante el transcurso de este proyecto nunca se comercializaron porque las dos últimas décadas del siglo XX vieron un exceso de producción de níquel . La inversión estimada en $ 3.5 mil millones (dólares de los Estados Unidos de 1978) para implementar la comercialización fue un factor adicional. Sumitomo Metal Mining continúa manteniendo una pequeña organización (de mantenimiento de lugares) en este campo. [ cita requerida ]

Kennecott Copper había explorado las ganancias potenciales en la extracción de nódulos de manganeso y descubrió que no valía la pena el costo. Además de los problemas ambientales y el hecho de que las ganancias debían compartirse, no había una forma barata de eliminar los nódulos de manganeso del fondo del mar. [ cita requerida ]

Desde finales de la década de 1970, la tecnología de aguas profundas ha mejorado significativamente: incluido el uso generalizado y de bajo costo de tecnología de navegación como el Sistema de posicionamiento global (GPS) y la línea de base ultracorta (USBL); tecnología de levantamiento como ecosonda multihaz (MBES) y vehículos submarinos autónomos (AUV); y tecnología de intervención que incluye vehículos submarinos operados a distancia (ROV) y cables umbilicales de alta potencia . También hay una tecnología mejorada que podría ser utilizado en la minería, incluyendo bombas , rastreado y Rovers tornillo de accionamiento, rígido y flexible elevadores de perforación , y polietileno de ultra alto peso molecularsoga. Se considera que la minería es similar a la cosecha de papa en tierra, que implica extraer un campo dividido en franjas largas y estrechas. El buque de apoyo minero sigue la ruta minera de las herramientas de extracción del fondo marino, recogiendo los nódulos del tamaño de una papa del fondo marino. [19] [20] [21]

Cuando se estableció la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos en 1994, el interés en la extracción de nódulos disminuyó. Tres factores fueron en gran parte responsables: [ cita requerida ]

  • Dificultad y gasto de desarrollar y operar tecnología minera que pueda remover económicamente los nódulos de profundidades de cinco o seis kilómetros y transportarlos a la superficie del océano.
  • Altos impuestos que cobraría la comunidad internacional por la minería, y
  • Disponibilidad continua de los minerales clave de fuentes terrestres a precios de mercado.

En este momento, no se consideraba probable que la extracción comercial de nódulos polimetálicos ocurriera durante las próximas dos décadas. [ cita requerida ]

En los últimos tiempos, el suministro de níquel y otros metales ha tenido que recurrir a depósitos de mayor costo para satisfacer el aumento de la demanda, y se ha reactivado el interés comercial en los nódulos. La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos ha otorgado nuevos contratos de exploración y está avanzando en el desarrollo de un Código de Minería para el Área, con mayor interés en la Zona Clarion Clipperton . [22]

Desde 2011, varias empresas comerciales han recibido contratos de exploración. Estos incluyen subsidiarias de compañías más grandes como Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation y China Minmetals , y compañías más pequeñas como Nauru Ocean Resources y Tonga Offshore Mining. [11]

El renovado interés en los nódulos mineros ha llevado a una mayor preocupación y escrutinio con respecto a los posibles impactos ambientales .

Desarrollos legales en 'The Area' [ editar ]

Después de la Segunda Guerra Mundial, las Naciones Unidas iniciaron un largo proceso de elaboración de tratados internacionales que se alejaron del entonces concepto de libertad de los mares .

En 1972, la promesa de la explotación de nódulos fue uno de los principales factores que llevaron a las naciones en desarrollo a proponer que los fondos marinos más allá de los límites de la jurisdicción nacional deberían ser tratados como un " patrimonio común de la humanidad ", y las ganancias se compartirían entre quienes desarrollado este recurso y el resto de la comunidad internacional. Esta iniciativa eventualmente resultó en la adopción (1982) de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (UNCLOS) y después de la negociación de la Parte XI en 1994, el establecimiento de la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos., con la responsabilidad de controlar toda la minería de aguas profundas en áreas internacionales. El primer logro legislativo de esta organización intergubernamental fue la adopción (2000) de un reglamento para la prospección y exploración de nódulos polimetálicos, con disposiciones especiales para proteger el medio marino de cualquier efecto adverso. La Autoridad siguió esto (2001-2002) mediante la firma de contratos de 15 años con siete entidades públicas y privadas, otorgándoles derechos exclusivos para explorar en busca de nódulos en áreas específicas del lecho marino, cada una de 75.000 kilómetros cuadrados de tamaño. Los Estados Unidos, cuyas empresas estaban entre los actores clave en el período anterior de exploración, se mantiene fuera de este compacto como no es parte en la Convención de las Naciones Unidas sobre el derecho del mar . [ cita requerida]

Según la CONVEMAR, la Autoridad tiene cuatro funciones principales. Básicamente, estos son:

  • Administrar los recursos minerales del fondo marino de la Zona;
  • Promulgar reglas, reglamentos y procedimientos relacionados con estos recursos;
  • Promover y alentar la investigación y el desarrollo científico marino en la Zona;
  • Proteger y conservar los recursos naturales del Área y prevenir daños significativos al medio ambiente.

Actualmente, la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos está definiendo y debatiendo aspectos de su Código de Minería que abarca sulfuros polimetálicos (depósitos de sulfuros masivos del fondo marino ) y costras ricas en cobalto, así como nódulos polimetálicos. El Código de Minería incluye reglamentos de exploración y explotación preliminar, un plan de gestión ambiental para la Zona Clarion Clipperton y recomendaciones para la orientación de los contratistas en términos de informes, evaluación de impacto ambiental, informes de gastos y capacitación para científicos e ingenieros de países en desarrollo. [23]

Además del Convenio sobre la Diversidad Biológica , el 19 de junio de 2015 la Asamblea General de la ONU adaptó la resolución A / RES / 69/292, "Desarrollo de un instrumento internacional jurídicamente vinculante en el marco de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar sobre la conservación y el uso sostenible de la diversidad biológica marina de áreas fuera de la jurisdicción nacional ". [24]Esta resolución pide que se establezca un comité preparatorio para examinar cómo podría ser este instrumento y qué abordaría específicamente además de las partes ambientales existentes de la CONVEMAR. Tendría en cuenta los diversos informes de los copresidentes sobre la labor del Grupo de trabajo oficioso especial de composición abierta pertinente. A su debido tiempo, una conferencia intergubernamental examinaría y debatiría las recomendaciones del comité preparatorio.

Problemas y sensibilidades ambientales [ editar ]

Cualquier extracción futura de nódulos en la Zona debe ser autorizada por la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos y deberá cuantificar el impacto por adelantado mediante una declaración de impacto ambiental y el plan de gestión ambiental asociado. Estas evaluaciones, planes de monitoreo y controles de orientación probablemente funcionarían a la escala de las operaciones propuestas.

La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos ya cuenta con un plan de gestión ambiental que considera toda la Zona Clarion Clipperton y que incluye áreas de referencia que no están disponibles para la minería (denominadas áreas de interés ambiental particular). [25]

Las evaluaciones ambientales deberían tener una base científica imparcial y tener en cuenta:

  • la naturaleza remota de los nódulos dificulta la recopilación de datos detallados;
  • la gran variedad de escalas (por ejemplo, comunidades de nódulos subdecimétricos repartidas a lo largo de miles de kilómetros) en términos de función del ecosistema y biodiversidad ;
  • la gravedad y escala de los impactos locales (como destrucción del hábitat , re-sedimentación).

Los estudios ambientales anteriores, como el Estudio Ambiental de Minería del Océano Profundo (DOMES) y los experimentos de impacto bentónico resultantes (BIE) concluyeron en parte que la extracción de prueba a una escala razonable probablemente ayudaría a limitar mejor los impactos reales de cualquier minería comercial. [26]

La investigación muestra que los campos de nódulos polimetálicos son puntos críticos de abundancia y diversidad para una fauna abisal altamente vulnerable . [27] La minería de nódulos podría afectar a decenas de miles de kilómetros cuadrados de estos ecosistemas de aguas profundas . El rebrote de nódulos lleva de décadas a millones de años y eso haría que dicha minería sea una práctica insostenible y no renovable. Cualquier predicción sobre los efectos de la minería es extremadamente incierta. Por lo tanto, la extracción de nódulos podría causar alteración del hábitat, mortalidad directa de criaturas bentónicas o suspensión de sedimentos, que pueden sofocar a los filtradores . [28]Los estudios de impacto ambiental futuros deberían abordar el impacto en la interrupción y liberación de depósitos de clatrato de metano en los océanos profundos. [ cita requerida ]

Ver también [ editar ]

  • Recursos minerales marinos mundiales (GSR)
  • Explorador de Glomar
  • Autoridad Internacional de los Fondos Marinos
  • Óxido de manganeso
  • Proyecto Azorian

Referencias [ editar ]

  1. ^ Mero, John (1965). Los recursos minerales del mar . Serie de oceanografía de Elsevier.
  2. ^ a b c d Autoridad internacional de los fondos marinos (2010). Un modelo geológico de depósitos de nódulos polimetálicos en la zona de fractura de Clarion-Clipperton y la guía del prospector para depósitos de nódulos polimetálicos en la zona de fractura de Clarion Clipperton. Estudio técnico: No. 6 . ISBN 978-976-95268-2-2.
  3. ^ Hlawatsch, S .; Neumann, T .; van den Berg, CMG; Kersten, M .; Hari, J .; Suess, E. (2002). "Nódulos de ferromanganeso de aguas poco profundas de crecimiento rápido del Mar Báltico occidental: origen y modos de incorporación de oligoelementos". Geología Marina . 182 (3–4): 373–387. Código bibliográfico : 2002MGeol.182..373H . doi : 10.1016 / s0025-3227 (01) 00244-4 .
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  6. ^ Murray, J .; Renard, AF (1891). Informe sobre depósitos en aguas profundas; Resultados científicos Expedición Challenger .
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Lectura adicional [ editar ]

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  • Abramowski, T. (2016). Cadena de valor de la minería de los fondos marinos , Libro: Cadena de valor de la minería de los fondos marinos : organización, tecnología y desarrollo, págs. 9–18, Organización Conjunta Interoceanmetal
  • Cronan, DS (1980). Minerales submarinos . Londres: Academic Press. ISBN 978-0-12-197480-0.
  • Cronan, DS (2000). Manual de depósitos de minerales marinos . Boca Ratón: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8429-5.
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Enlaces externos [ editar ]

  • Informe sobre un documental de World Almanac 1997 Universe Beneath the Sea que afirma que hay evidencia de formación rápida
  • La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos