Почему глубоководные сульфидные породы воспламенились в лаборатории

Два образца сульфидной породы, поднятые со дна впадины Эсканаба у западного побережья США, начали нагреваться и выделять дым после сушки вымораживанием и дробления на воздухе. Температура превысила 100 °C, а исходный материал полностью окислился. Исследование под руководством Геологической службы США (USGS) опубликовал журнал Scientific Reports 28 сентября 2026 года, а 7 октября о результатах сообщила сама служба.

Как порода начала нагреваться

Во время экспедиции 2022 года дистанционно управляемый аппарат собрал 57 гидротермальных пород из четырёх районов впадины Эсканаба. В 41 образце сульфиды металлов были среди основных минералов. Два образца воспламенились после сушки и дробления при обычных атмосферных условиях. Причём заметный нагрев и дым появились ещё до запуска дробильной установки, когда при ручном разрушении открылись новые поверхности.

Воспламенившиеся породы состояли главным образом из нанокристаллического марказита, сульфида железа. Он образовался при замещении более раннего пирротина и сохранил очертания его кристаллов. Марказитовая структура оказалась мелкокристаллической и пористой. Это может делать её менее устойчивой к окислению.

После разрушения свежие поверхности минерала соприкоснулись с кислородом воздуха. Началась реакция, которая выделяет тепло. Дробление усилило процесс, поскольку одновременно открыло много участков для контакта с кислородом. Если тепла становится достаточно, материал нагревается дальше, а реакция ускоряется. Термодинамические расчёты авторов показали, что окисление с участием кислорода может выделять больше тепла, чем некоторые реакции с другими окислителями.

Команда проверила тепловое поведение пород с помощью термогравиметрического анализа. Самонагревание подтвердили для тех же образцов. При инструментальном нагреве оно начиналось примерно в диапазоне 185–224 °C. После горения марказит превращался в маггемит, а сера покидала образец. Большое количество органики не объяснило результат: образцы с повышенным содержанием углеводородов самонагревания не показали.

Механизм можно понять на условном примере. Если сухой пористый кусок такого минерала расколоть, число поверхностей, доступных кислороду, резко увеличится. Небольшое тепло от первой реакции ускорит следующие реакции, а те выделят ещё больше тепла. Поэтому значение имеют не только химический состав породы, но и размер кристаллов, пористость, влажность, температура и способ разрушения. Это объяснение показывает общий принцип, а не описывает отдельный эксперимент исследователей.

Что результат говорит о добыче со дна океана

Исследование указывает на возможную опасность при подъёме и переработке некоторых морских массивных сульфидов. На глубине порода находится в одной среде, а после подъёма сталкивается с кислородом и изменениями температуры, давления и влажности. Дополнительное дробление или чрезмерное удаление воды на судне теоретически могут создать условия для саморазогревания.

Однако два образца не позволяют оценить частоту будущих возгораний. Самовоспламенились только две породы из 57, причём все образцы собрали в одной впадине. Опыты проводили после сушки вымораживанием и дробления в лаборатории, а не во время реальной морской добычи. Добыча современных массивных сульфидов со дна океана ещё не велась, поэтому для неё пока нет специальных инженерных мер и отдельной оценки риска возгорания.

USGS подчёркивает, что результат не означает воспламенение всех залежей. Он показывает: свойства каждого месторождения нужно проверять отдельно. Наземные сульфидные руды добывают давно, но их минералогия и история преобразований могут отличаться от молодых пород современных гидротермальных систем. Для обсуждения таких данных в научном обзоре может пригодиться подготовка научной статьи, однако сама публикация не заменяет инженерную оценку безопасности будущей добычи.

Итог работы ограничен лабораторным наблюдением. Некоторые породы из впадины Эсканаба способны к саморазогреванию и горению при определённом сочетании кислорода, механического воздействия и состояния минерала. Как часто такое произойдёт в других районах и в условиях промышленной операции, исследование не устанавливает.