Magyarország, 1978. július-december (15. évfolyam, 27-53. szám)
1978-08-13 / 33. szám
Száznegyvenkét ország képviselői vettek részt Genfben az ENSZ harmadik tengerjogi konferenciájának 1978. március 28-án kezdődött hetedik ülésszakán. Ennek egyik fő témája az óceánok mélyén található ásványi nyersanyagok kiaknázása volt. A vitából kiderült, hogy ebben az ügyben még rengeteg a tennivaló, hiszen napjainkig a világóceán aljzatának csupán három százalékát kutatták át és hasznosítják rendszeresen. A kontinentális talpazat készleteiből fedezik a világ nyersolaj szükségletének körülbelül 20 és földgázszükségletének mintegy 10 százalékát, de még óriási készletek rejtőznek a mélyben. Valószínűleg ennél is hatalmasabb az óceáni fémtartalék. Az amerikai delegáció becslése szerint például rézből 15-ször, nikkelből 1500-szor, mangánból pedig 4000-szer akkora mennyiség található az óceánok alján, mint amekkorák az ismert szárazföldi készletek. A Washington Post a minap azt írta, hogy a Csendesóceánban, Guayana és Mexikó között másfél billió (1012) tonna mangánkonkréció található, s ez még mindig csupán elenyésző hányada a teljes, óceáni mennyiségnek. Ha a kutatások jó ütemben haladnak, 1983-ban vagy 1984-ben megkezdődhet a mangán ipari méretű kitermelése. Ehhez azonban — természetesen — újszerű és rendkívül tőkeigényes technológia kell. Hidro- és diagenetikus De hogyan is keletkeztek (és keletkeznek jelenleg is) a szóban forgó óceánmélyi ércelőfordulások? Enrico Bonatti, a Lamont-Doherty Geológiai Obszervatórium (New York) munkatársa nemrégiben részletes választ adott erre a Scientific American című folyóiratban. Bevezetőül hangsúlyozza, hogy az érctelepek keletkezése a földtudományokat valósággal forradalmasító, új elmélet, a táblatektonika alapján érthető meg; ennek segítségével előre megmondható, hol, merre kell keresni további lelőhelyeket. A táblatektonika szerint az óceánok belterületén, általában a középvonalban húzódó hátságok tengelymenti, repedéses eredetű völgyei azok a sávok, amelyeknek mentén napjainkban is zajlik vízszín alatti vulkánosság (lávaszivárgás), amit többé-kevésbé jelentős szeizmikus tevékenység kísér. E vulkáni működésnek egyik „mellékterméke” az érctelepek kialakulása. Miután az oceanográfiai és geofizikai kutatások révén már jól ismert, hogy hol helyezkednek el a repedésvölgyek, amelyeknek mélyéről a kőzetolvadék az óceáni aljzatra jut, a térképeken meg lehet jelölni a világóceán ama részeit, amelyek ásványi nyersanyagkincsekben gazdagok. Geokémiai szempontból a fémelőfordulásoknak két fő típusa különböztethető meg: a hidrogenetikus és a diagenetikus. A hidrogenetikus üledék a vízből kiváló és a tengerfenéken lassan felgyülemlő, gyakran csupán néhány mikronnyi átmérőjű fémszemcsékből képződnek. Elsősorban a vas és a mangán jön számításba; ezek — ha a feltételek bizonyos szervetlen kémiai reakciók lezajlásához kedvezőek — könnyen kiválnak a tengervízből. Persze, a folyamat lassú: 1000 év alatt legfeljebb 1 milliméter vastag hidrogenetikus üledékréteg képződik. Ha a tengerben jelentős mennyiségű fenéklakó és plankton jellegű élő szervezet van jelen, akkor a folyamat kissé gyorsabbá válik. E szervezetek ugyanis szintén kiválasztanak egyes fémeket a tengervízből. A diagenetikus eredetű érctelepek forrása az üledékes rétegek pórusaiban elhelyezkedő tengervíz. Ott számíthatunk jelenlétükre, ahol az üledékekben meglehetősen nagy mennyiségű szerves anyag található. Ennek lassú bomlása és oxidációja felemészti a pórusokban levő víz oldott oxigénjének egy részét. Így a tengerfenék alatt, bizonyos mélységben olyan feltételek állanak elő, amelyeknek eredményeként a hidrogenetikus úton képződött vas- és mangánszemcsék feloldódnak, mihelyt bekerülnek az egyéb üledékek közé. A pórusokban tehát mind nagyobb vas- és mangánkoncentrációk alakulnak ki. Később a diffúzió miatt megkezdődik fölfelé vándorlásuk, illetőleg a gravitáció hatására visszasüllyedésük az üledékek oxidációs övezetébe, ahol újra leülepednek. (Az oxidációs és a redukciós zónák közötti határ olyan, mint valamiféle szűrőberendezés ; ennek következtében az ércek éppen e határ fölött halmozódnak fel.) Reális feltevés IV. A hidrotermális eredetű üledékek helyszíni kutatása a hatvanas évek közepén, a Csendes-óceán keleti pacifikus hátságának tengelye mentén kezdődött. A miami egyetemhez tartozó Tengeri Tudományok Intézete részéről Kurt G. W. Boström és Enrico Bonatti, a Szovjet Oceanológiai Intézet megbízásából pedig I. S. Szkornyakova vezetésével folytak a vizsgálatok. Nagy mennyiségű vasat és mangánt találtak a fenékről vett mintákban. Nem sokkal később a Scipps Oceanográfiai Intézet egyik kutatója, Gustav O. Arrhenius is bekapcsolódott a munkákba, s Bonattival együtt báriumot fedezett fel a barit nevű ásványban. Az összes kutató, aki ezekben az expedíciókban részt vett, egyetértett abban, hogy a kérdéses üledékek nem törmelékszemcsék lerakódása révén vagy kémiai folyamatok eredményeként keletkeztek, hanem valamilyen helyi jellegű forrás révén jöttek létre. Feltételezték, hogy elsősorban a tengerszint alatti vulkánosságnak vagy hidrotermális tevékenységnek juthatott ebben szerep, vagy esetleg mindkettőnek egyidejűleg. A feltevés reális, tudniillik a szóban forgó üledékeket éppen a hátság hossztengelye mentén találták, ahol a vízszint alatti vulkánosság éppúgy lehetséges, mint a hidrotermális tevékenység. Későbbi vizsgálatok is igazolták ezt. Minden olyan területen, ahol születőben levő óceánok vannak, hasonló típusú üledékeket találtak. Így a Vörös-tengerben, az afrikai Afar-háromszög árkos töréseinek területén, valamint az Adeni-öbölben is. A Glomar Challenger kutatóhajó által végzett fúrások tanúsága szerint ugyanilyen üledékek fordulnak elő az óceánaljzat idősebb részein is, amelyek ma már nagy távolságban vannak a sodródási központoktól, vagyis a repedésvölgyektől, de valaha azoknak közelében voltak. Eszerint az érctelepek keletkezésében szerepet játszó tényezők a geológiai múltban ugyanúgy működtek a sodródási központok közelében, mint napjainkban. De melyek ezek a tényezők? Az elfogadott modell A repedésvölgy szomszédságában sokhelyütt melegforrások törnek fel az óceánfenékre. Fémeket és szilikátokat hoznak magukkal az óceáni kéreg mélyéről. A vas és a mangán a viszonylag hideg vízben oxidálódni kezd és leülepedik. Rendszerint előbb a vas, azután a mangán. Kisebb mértékben azonban nikkel, réz, kobalt, ólom és cink is lerakódik a melegforrások táján. Mindez azonban még csak részlegesen oldja meg a kérdést. Az alapvető két probléma ugyanis az, hogy honnan származnak a melegforrások, s honnan erednek azok az ércek, amelyeket magukkal szállítanak? A jelenleg elfogadott modell, amely kielégítő magyarázattal szolgál, a következő. A sodródási központok környezetében az óceáni kérget keresztülkasul átjárják a különböző törések és repedések. (Ezek létét néhány évvel ezelőtt közvetlenül is megállapították, amikor a FAMOUS — French—American Mid-Oceanic Undersea Survey — vállalkozás keretében három különleges merülőhajóval sikerült lebocsátkozni az Atlanti-óceán repedésvölgyének egyik szakaszába, és víz alatti felvételeket készítettek.) A tengervíz könnyen behatol e repedésekbe, amelyek közelében hatalmas, 1000 C-fok körüli hőmérsékletű magmatömegek vannak, s mozognak alulról fölfelé, így a környező kőzetek ugyancsak átmelegednek, és annak a tengervíznek is megnövekszik a hőmérséklete, amely a repedések révén a kőzetrétegekbe behatolt. A forró tengervíz kémiai kölcsönhatásba kerül az óceánmélyi bazaltokkal, ugyanakkor bizonyos elemek, közöttük fémek is kiválasztódnak a kőzetekből. A fémeket tartalmazó víz a konvekciós áramlások törvényének megfelelően emelkedni kezd, és végül melegforrások formájában kibukkan az óceán aljzatára, ahol lerakja a magával hozott szilikátokat és fémeket. Hélium a földköpenyből A vázolt hidrotermális rendszer azonban nemcsak szilárd szemcséket szállíthat magával, hanem gázokat is. Nemrégen felfedezték, hogy a repedésvölgyek mentén hélium fordul elő, amely — az izotópok arányából következtetve — nem a légkörből, hanem a kéreg alatti állományból, azaz a földköpenyből került az óceánfenékre. Ezért nem lehet kizárni azt a lehetőséget, hogy bizonyos fémek hasonló úton, vagyis gázok közvetítésével jutottak a köpenyből az óceáni bazaltövezetbe, ahonnan a hidrotermális rendszer szállította tovább őket. Az óceánok alatt a köpeny anyagának megolvadása már 25—50 kilométer mélységben megkezdődik. Legalább ekkora tehát az a mélység, ahonnan a fémek származnak. Az óceánok peremvidékén, ahol a mély árkok találhatók, az elöregedett litoszféra lefelé, a földköpeny felé mozog. Eközben egyes darabjai letörhetnek a nagy kőzetlemezről, s rátorlódhatnak a szemközti kontinentális táblára. Az ilyen maradványokat ofioliteknek nevezik. Sokhelyütt kimutatták jelenlétüket, például az Appenninekben is. Az itteni ofiolitek körülbelül százmillió évesek. Legfelül üledékek, középütt bazaltok és gabbrofélék, alul pedig a köpenyből származó ultrabázikus, vagyis nagyon alacsony szilíciumdioxid tartalmú kőzetek találhatók bennük. E rétegződés ugyanolyan, mint a fiatal óceáni tábláké. Az ofiolitek is sok fémet tartalmaznak, főként mangánt, mégpedig az üledékes réteg legalján, ahol ez a bazalttal érintkezik. Az Appenninekben levő ofiolitek üledékei kémiai és ásványtani összetételüket illetően pontosan olyanok, mint amilyenek az óceáni repedésvölgyek szomszédságában található üledékek. E témák tanulmányozása nemcsak a hidrotermális modell igazolását segíti elő, hanem eddig még nem ismert fémelőfordulások nyomára is vezethet a sodródási központok területén. Egyes ofiolitek ultrabázikus, alsó övezeteiben például krómitot nikkelt, sőt jelentős mennyiség platinát is felfedeztek. Valószínű, hogy az óceánban levő ilyen telepek gyakorlati kiaknázására — tekintettel a technikai nehézségekre — csak a jövő évszázadban kerülhet majd sor. dr. hédervári Péter Oceanológia Mangán a mélyben Fémkészletek a tengerfenéken Az ércelőfordulások eredete MANGÁNRÖGÖK Oxidálódni kezd és leülepedik MAGYARORSZÁG 1978/33