Български изследвания на тихоокеанското дъно за редки елементи – сред темите на световен форум в Цюрих

Темата за минералните ресурси в променящия се свят ще е фокус на започващата от 28 август в Цюрих световна конференция SGA 2023, където ще бъдат представени и български изследвания на особено богатото  на минерали и редки елементи тихоокеанско дъно. Изследователят доц. Атанас Хиков от Геологическия институт на БАН, който ще докладва по тази темата на форума, разказа пред Dir.bg и 3eNews какво се крие на 4 км. дълбочина в океана. Той ни разказа и за проучванията си у нас и ни показа намерени в различни райони на страната подобни на тихоокеанските образувания, но от древни морета, от ерата на динозаврите и предишни континенти.

На 4 км. дълбочина в океана

Български изследвания за концентрацията на редкоземни и други елементи в тихоокеанското дъно ще бъдат представени идната седмица на световна конференция в Цюрих, посветена на минералните ресурси в променящия се свят. Изследваният материал е от 4 км. дълбочина от лицензионната площ в Тихия океан на Съвместната организация „Интерокеанметал“, в която участва България. „Освен т.нар. конкреции – кръгли железоманганови и полиметални образувания, които се смятат за бъдещия източник на метали, изследвахме и тяхната непосредствена среда – седиментите (дънната тиня)  и т.нар. „порови води“, в които се формират и плуват на дъното на океана“, разказа доц. Атанас Хиков от Геологическия институт на БАН, който ще докладва резултатите от изследванията на конференцията в Цюрих.

От десетина години българските геолози изследват чрез лазерни методи отделни слоеве на тихоокеанските конкреции и даже са смятани за новатори в това отношение. Постепенно разширяват изследванията си, включвайки в предметната област и седиментите, а от миналата година - и поровите води. Целта е да се установи къде и как става наслояването и обоготяването с елементи, тъй като конкрециите са големите концентратори на метали и редки елементи.

Обикновено конкрециите се образуват около някакво парче скала или парче кост от животно, като започва наслояване и растеж. Растат концентрично от центъра към периферията - всеки следващ слой се утаява върху предния и с времето, ако настъпят промени, може да се образуват кристални минерали.

Конкрециите се водят желязо-манганови и полиметални, но съдържат още никел, мед, кобалт, цинк, значително количество редкоземни елементи и затова са много ценна суровина. Според японски геолози, проучвали друг район на Тихоокеанското дъно, редкоземните елементи от седиментите, заедно с конкрециите само от 5 кв. км. площ могат да осигурят годишните нужди на света от редкоземни елементи.

Изследванията на българските геолози засичат постепенно увеличение на съдържанието на редки метали от поровите води в седиментите и после в конкрециите. „Океанската вода е с много ниско съдържание на редкоземни елементи, докато в поровите води то е поне 100 пъти повече, в самите седименти, във вид на някакви минерали и микроконкреции, става още 1000 пъти повече, а в конкрециите – още 10 пъти повече“, посочи доц. Хиков.

„С изследванията си ние показваме как седиментите са богати на желязо, а конкрециите и слоевете на конкрециите се набогатяват с манган и други елементи, за разлика от желязото“, обясни изследователят. Установили сме, продължи той - наличие освен на манган и мед, кобалт, никел, молибден, литий, волфрам, редкоземни елементи от целия спектър, даже с допълнително увеличение на тежките редкоземни елементи, които са много ценни в момента. В института е изследвана и формата на присъствие на много от елементите – за редкоземните се смята, че са сорбирани, т.е. не толкова здраво захванати в кристална решетка, което означава, че е нужна малко енергия за извличането им. „По-трудното е да се извадят от голямата дълбочина, а технологичните процеси за извличането на елементите са лесни, защото повечето съвременни конкреции са с аморфна структура“, коментира изследователят.

Образуването им, разбира се, е доста бавен процес - необходими са няколко хиляди години, което за геоложко време, е доста кратко. Така че, това в океана е  „в момента“ - в последните 10 - 15 – 20 000 години. За преди това, учените не са много наясно дали са били същите процеси. Но е сигурно, че палео-конкреции има на сушата, след милионите години катаклизми с размествания на пластове и континенти.

Има ли конкреции и в България?

Паралелно с изследванията на съвременни конкреции - тихоокеанските, екипът на доц. Хиков се заема да проучи и дали няма такива образувания и на територията на България, които са формирани в друго геоложко време. „Започнахме да търсим – за някои имаше данни, други сами открихме. Оказа се, че конкреции има много в страната - отлагали са се седиментни скали и на много места са се образували конкреции. Имат прилики, имат и разлики, в сравнение с тихоокеанските“, разказа доц. Хиков.

Той показа на Dir.bg и 3eNews находки от България - конкреции от различни райони в страната – образувани по времето на динозаврите и в други ери, някои от преди повече от 400 млн. години, други - преди 100 млн. години и по-млади – на възраст 30 млн. години и такива от 80 млн. години. Голяма част от тях съдържат ценни елементи и метали, за някои е имало и добив.

„В Западния Балкан, на около 50 км. от София, намерихме интересни конкреции в доста стари силурски скали“ съобщи доцентът и уточни, че са образувани през силура – в долния палеозой, което е преди около 430-440 млн. години. „Изследвали сме ги – имат високо съдържание на манган, но не чак толкова високо, колкото тихоокеанските. Имат също високо съдържание на редкоземни елементи и повишено съдържание на мед, кобалт и някои други елементи“, посочи изследователят.

Според него, със сигурност са образувани на по-плитко, защото ядрото им е с карбонатни минерали, които впоследствие са променени, а карбонатът не може да се образува на голяма дълбочина. Съвременните конкреции от дъното на Тихия океан нямат карбонат, тъй като той се разтваря.

В Панагюрския район, където през Горната Креда, преди 70 – 80 млн. години, е имало воден басейн и вулканизъм също са се образували конкреции и конкрециоподобни тела и днес има малки находища с повишено съдържание на манган, научихме още от доц. Хиков. „Те са известни и преди 70 години са описани от тогавашните български геолози, правени са известни проучвания, даже е имало добив, но е прекратен, вероятно заради изчерпване. От днешна гледна точка ги преоценяваме, за да видим какво биха могли да съдържат“, добави геологът.

Той разказа и за находище на манган близо до София, в село Пожарево, където преди 100 години е осъществяван добив от чуждестранни фирми. В древността там е било море, в което е имало вулканизъм и с времето е станало възможно утаяването на едни богати на манган и други елементи конкреции и пластове. „В момента там е много труден достъпът, но успяхме да намерим материали“, сподели доц. Хиков и разказа за резултатите от изследването им с апаратура на Женевския университет: „Съдържат много интересен състав тези конкреции – богати на манган, богати на мед, литий, молибден, барий, волфрам, редкоземни елементи“.

Използвана е методика за площно количествено определяне на съдържанието на различните елементи през 5 микрона от изследваната площ, което позволява да се направят и карти по елементи. На картата на мангана от Пожарево се виждат късове андезит – вулканска скала, която е споена с манганова минерализация. Литият е по-малко и не се хваща с този метод, но се хваща барият, защото е повече – той също е с манганова минерализация, посочи доцентът.

„Всеки метод си има предимства и недостатъци. Този метод не може да хване ниските съдържания на редкоземните елементи, които ние установяваме тук - в Геологическия институт на БАН, но пък дава друга информация – ето това е силиций – той е повече във вулканската скала, а това е калий, който е и във вулканската скала, и допълнително с мангановата минерализация, а окръглените форми са т.нар оолити“, разясни електронните микроскопски снимки доц. Хиков.

"Ако се направи по-солиден анализ на това находище в Пожарево, което се счита за малко и изчерпано, може да се окаже, че има смисъл да се доразработва, като освен манган се търсят други важни критични елементи", убеден е той.

Изследователят ни показа и още по-стари екземпляри от България - юрски, от ерата на динозаврите.

Те са повече карбонатни, а дали имат и елементи от критичните, още не се знае, защото подробните изследвания предстоят. От Централна Стара планина са, където има няколко места с такива конкреции.

В Родопите също са намерени, но и за тях още няма резултат за минерален и химичен състав.

У нас има и относително по-млади находки, на около 30 милиона години - минерализирани мини-конкреции от Североизточна България, където е най-голямото находище на манган в България, а може би и на Балканите - Оброчище.

Това са манганови минерали от там - карбонатни и силикатни, които също предстои да бъдат проучени какво още съдържат. „Рудник Оброчище е действащ доскоро. Дейността по добива беше дадена на концесия. Концесионерът прекрати да плаща на работниците, предявиха се искове, точеше се дело за несъстоятелност... В самия рудник, като е спряла работата, се е наводнил. Ако някой иска да започне наново – трябва да се помпи, да се види кои от съоръжения са читави, защото корозията вероятно е ужасна. Дали самите изработки ще бъдат достъпни или ще трябва да се правят нови не знам“, разказа доц. Хиков. Това находище е доста голямо, но заради минералите манганът е по-труден за извличане, особено затрудняващи са силикатите, отбеляза той.

Подобни находища има в Украйна, в района на Никопол. Интересно е, че същият пласт, който е на 300 метра дълбочина в Оброчище, излиза на повърхността при Варна. Там съставът се е окислил и са се получили оксидни и  хидрооксидни руди, които са добивани преди 60 – 70 години, съобщи още изследователят и показа конкреция от там - от село Припек, близо до Варна. Още не е изследван съставът й, но се предполага, че освен манган има и други редки елементи.