Полиметаллические конкреции , также называемые марганцевыми конкрециями , представляют собой минеральные конкреции на морском дне, образованные концентрическими слоями гидроксидов железа и марганца вокруг ядра. Поскольку конкреции встречаются в огромных количествах и содержат ценные металлы, месторождения были определены как потенциальный экономический интерес. [1] В зависимости от состава и авторского выбора их также можно назвать железомарганцевыми конкрециями . Железомарганцевые конкреции представляют собой минеральные конкреции , состоящие из силикатов и нерастворимых оксидов железа и марганца , которые образуются на морском дне океана и в земных почвах . Механизм образования включает серию окислительно-восстановительных колебаний, обусловленных как абиотическими , так и биотическими процессами. [2] Конкретный состав железомарганцевых конкреций , являющихся побочным продуктом педогенеза , зависит от состава окружающей почвы. [2] Механизмы образования и состав конкреций допускают связь с биогеохимическими циклами, помимо железа и марганца. [2] Высокое относительное содержание никеля , меди , марганца и других редких металлов в конкрециях повысило интерес к их использованию в качестве горнодобывающего ресурса. [3] [4]
Узелки различаются по размеру : от крошечных частиц, видимых только под микроскопом , до крупных гранул диаметром более 20 сантиметров (8 дюймов). Однако большинство узелков имеют диаметр от 3 до 10 см (от 1 до 4 дюймов), что соответствует размеру куриного яйца или картофеля . Текстура их поверхности варьируется от гладкой до шероховатой. Они часто имеют ботриоидную (сосцевидную или узловатую) текстуру и варьируют от сферической формы до обычно сплюснутой , иногда вытянутой или имеют иную неправильную форму. Нижняя поверхность, покрытая отложениями , обычно более шероховатая, чем верхняя, из-за другого типа роста . [5]
Конкреции залегают на донных осадках, часто частично или полностью заглубленные. Они сильно различаются по численности, в некоторых случаях соприкасаются друг с другом и покрывают более 70% поверхности морского дна. Общее количество полиметаллических конкреций на морском дне было оценено Аланом А. Арчером из Лондонского геологического музея в 1981 году в 500 миллиардов тонн .
Полиметаллические конкреции встречаются как на мелководье (например, в Балтийском море [6] ), так и на более глубоких водах (например, в центральной части Тихого океана ), даже в озерах [ 7 ] и , как полагают, являются особенностью морей и океанов. по крайней мере, с тех пор, как глубокие океаны были насыщены кислородом в эдиакарский период более 540 миллионов лет назад. [8]
Полиметаллические конкреции были открыты в 1868 в Карском море , в Северном Ледовитом океане Сибири . Во время научных экспедиций HMS Challenger (1872–1876) они были обнаружены в большинстве океанов мира. [9]
Их состав варьируется в зависимости от местоположения, а крупные месторождения были обнаружены в следующих районах:
Крупнейшие из этих месторождений с точки зрения обилия конкреций и концентрации металлов находятся в зоне Кларион Клиппертон на обширных абиссальных равнинах глубокого океана на высоте от 4 000 до 6 000 м (от 13 000 до 20 000 футов). По оценкам Международного органа по морскому дну, общее количество конкреций в зоне Кларион-Клиппертон превышает 21 миллиард тонн (Бт), содержащих около 5,95 Бт марганца , 0,27 Бт никеля , 0,23 Бт меди и 0,05 Бт кобальта . [5]
Все эти месторождения находятся в международных водах, за исключением бассейна Пенрин, который находится в пределах исключительной экономической зоны Островов Кука .
Как в морской, так и в наземной среде железомарганцевые конкреции состоят в основном из конкрементов оксидов железа и марганца, поддерживаемых алюмосиликатной матрицей и окружающих ядро. [2] [3] Обычно наземные конкреции более обогащены железом, тогда как морские конкреции, как правило, имеют более высокое соотношение марганца и железа, в зависимости от механизма образования и состава окружающих осадочных пород. [2] [3] Независимо от того, где они образуются, конкреции характеризуются повышенным содержанием железа, марганца, тяжелых металлов и редкоземельных элементов по сравнению с земной корой и окружающими отложениями. [3] Однако органически связанные элементы окружающей среды с трудом включаются в конкреции. [3]
На морском дне численность конкреций варьируется и, вероятно, определяется толщиной и устойчивостью геохимически активного слоя , образующегося на морском дне. [14] Тип пелагических отложений и батиметрия (или геоморфология ) морского дна, вероятно, влияют на характеристики геохимически активного слоя.
Рост конкреций — одно из самых медленных из всех известных геологических явлений: порядка сантиметра в течение нескольких миллионов лет. [15] Предполагается, что в образовании конкреций участвуют несколько процессов, включая осаждение металлов из морской воды , ремобилизацию марганца в толще воды (диагенетический), выведение металлов из горячих источников , связанное с вулканической деятельностью ( гидротермальный ). , разложение базальтовых обломков морской водой (галмиролитовое) и осаждение гидроксидов металлов за счет деятельности микроорганизмов (биогенное). [16] Сорбция двухвалентных катионов , таких как Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ и Cu 2+ на поверхности оксигидроксидов Mn- и Fe- , известных как сильные сорбенты , также играет важную роль . главную роль в накоплении этих переходных металлов в марганцевых конкрециях. Эти процессы ( осаждение , сорбция , поверхностное комплексообразование, поверхностное осаждение, включение путем образования твердых растворов ...) могут протекать одновременно или следовать друг за другом при образовании конкреций.
Марганцевые конкреции в основном состоят из гидратированных филломанганатов. Это слоистые минералы оксида марганца с прослойками, содержащими молекулы воды в переменных количествах. Они сильно взаимодействуют с микроэлементами ( Co 2+ , Ni 2+ ) из-за присутствия в их слоях октаэдрических вакансий. Особые свойства филломанганатов объясняют роль, которую они играют во многих геохимических концентрационных процессах. Они включают следы переходных металлов в основном посредством катионного обмена [17] в свой промежуточный слой, подобно глинистым минералам , и поверхностному комплексообразованию [18] путем образования внутрисферных комплексов на поверхности оксида, как это также происходит с водными оксидами железа , HFO. [19] Небольшие изменения в их кристаллографической структуре и минералогическом составе могут привести к значительным изменениям их химической активности. [20]
Минеральный состав марганецсодержащих минералов зависит от способа образования конкреций; В осадочных конкрециях, имеющих меньшее содержание Mn 2+ , чем в диагенетических , преобладают Fe-вернадит, Mn- фероксигит и асболан - бузерит , тогда как в диагенетических конкрециях преобладают бузерит I, бернессит , тодорокит и асболан-бузерит. [17] Типы роста, называемые диагенетическими и гидрогеническими, отражают субоксический и кислородный рост, который, в свою очередь, может относиться к периодам межледникового и ледникового климата. Подсчитано, что субкисло-диагенетические слои 2-го типа составляют около 50–60% химического состава конкреций зоны Кларион-Клиппертон (ЗКЗ), тогда как окси-гидрогенетические слои 1-го типа составляют около 35–40%. Остальная часть (5–10 %) конкреций состоит из включенных частиц осадка, залегающих по трещинам и порам . [21]
Химический состав конкреций варьируется в зависимости от типа марганцевых минералов , размера и характеристик их ядра. Наибольший экономический интерес представляют марганец (27–30 мас. %), никель (1,25–1,5 мас. %), медь (1–1,4 мас. %) и кобальт (0,2–0,25 мас. %). Другие составляющие включают железо (6 вес. %), кремний (5 вес. %) и алюминий (3 вес. %), с меньшим количеством кальция , натрия , магния , калия , титана и бария , а также водорода и кислорода . как кристаллизационная вода и свободная вода. В одном марганцевом конкреции на каждые две части диоксида марганца приходится одна часть оксида железа. [22]
В конкрециях обнаружен широкий спектр микроэлементов и микроэлементов, многие из которых включены в осадки морского дна, которые сами включают частицы, переносимые в виде пыли со всей планеты, прежде чем оседать на морское дно . [5]
Размер морских железомарганцевых конкреций, окружающих ядро, может варьироваться от 1 до 15 см в диаметре. [3] [4] Само ядро может состоять из множества мелких объектов окружающей среды, включая фрагменты ранее разрушенных конкреций, фрагментов горных пород или затонувшего биогенного вещества. [3] Общий состав конкреций варьируется в зависимости от механизма образования, который в целом можно разделить на две основные категории: гидрогенетические и диагенетические . [4] Гидрогенетические конкреции имеют более высокое обогащение железом и кобальтом при соотношении марганца к железу менее 2,5, в то время как диагенетические конкреции более обогащены марганцем, никелем и медью, при этом соотношение марганца к железу обычно составляет от 2,5 до 5, но выше 30+ в субоксические состояния. [3] Исходным минералом гидрогенных конкреций является вернадит и бузерит для диагенетических конкреций. [3] Большинство наблюдаемых конкреций представляют собой смесь гидрогенетических и диагенетических областей роста, сохраняя изменения в механизмах формирования с течением времени. [4] Как правило, диагенетические слои обнаруживаются на дне, где конкреция либо погружена в осадки морского дна, либо соприкасается с ними, а гидрогенные слои обнаруживаются ближе к верху, где они подвергаются воздействию вышележащей толщи воды. [3] Слои конкреций прерывистые и различаются по толщине в диапазоне от микро до нанометра: слои с более высоким содержанием марганца обычно более яркие, а слои с более высоким содержанием железа — темные и тусклые. [3]
Наземные железомарганцевые конкреции образуются в различных типах почв, включая, помимо прочего, ультисоли , вертисоли , инсептизоли , альфисоли и моллисоли . [2] Подобно морским конкрециям, слои конкреции определяются на основе содержания железа и марганца, а также их комбинации. [2] Конкреции с высоким содержанием железа имеют красный или коричневый цвет, а с высоким содержанием марганца выглядят черным или серым. [2] Преобладающий оксид металла относится к элементам, обогащенным конкрециями. В конкрециях с преобладанием марганца обогащенные элементы включают барий , стронций , никель , кобальт , медь , кадмий , свинец и цинк . [2] Напротив, конкреции с преобладанием железа обогащены ванадием , фосфором , мышьяком и хромом . [2]
Морские железомарганцевые конкреции образуются в результате осаждения вокруг ядра преимущественно железа, марганца, никеля, меди, кобальта и цинка . Механизм определяется в зависимости от источника осадков. [3] Осадки, образующиеся из надводной толщи , называются гидрогенными, а осадки из поровой воды осадка - диагенетическими . [3] [4] Рост конкреций происходит быстрее в насыщенной кислородом среде с относительно низкими скоростями седиментации , которые обеспечивают достаточный уровень лабильных органических веществ , способствующих выпадению осадков. [3] Когда скорость седиментации слишком высока, конкреции могут быть полностью покрыты осадками, что снижает местный уровень кислорода и предотвращает выпадение осадков. [3] Темпы роста конкреций являются актуальной темой для исследований, осложненной нерегулярным и прерывистым характером их формирования, но средние темпы были рассчитаны с использованием радиометрического датирования . [2] [3] В целом гидрогенные конкреции растут медленнее, чем диагенетические, примерно со скоростью 2–5 мм на миллион лет по сравнению с 10 мм на миллион лет. [3] Формирование поликонкреций из нескольких срастающихся вместе конкреций возможно, и предположительно этому способствуют отложившиеся корковые организмы. [3]
Формирование наземных железомарганцевых конкреций включает накопление оксидов железа и марганца с последующими повторяющимися окислительно-восстановительными циклами восстановительного растворения и окислительного осаждения. [2] Колеблющийся окислительно-восстановительный цикл контролируется pH, микробной активностью, концентрацией органических веществ, уровнем грунтовых вод, насыщенностью почвы и окислительно-восстановительным потенциалом . [2] Антропогенная деятельность может повлиять на эти циклы за счет увеличения нагрузки питательными веществами через удобрения. Оценку изменения палеоклиматических условий в ходе эволюции почвы можно провести путем анализа структуры конкреций конкреций в сочетании с методами датирования. [2] Слои марганца обычно образуются при более высоких окислительно-восстановительных потенциалах по сравнению со слоями железа, но в период быстрого увеличения окислительно-восстановительного потенциала может образоваться смешанный слой. [2] По мере формирования узелков в них попадают микроэлементы, включая, помимо прочего, никель, кобальт, медь и цинк. [2] Состав микроэлементов является продуктом трех процессов: поглощения исходного материала окружающей почвой, накопления продуктов микробных бактерий, восстанавливающих железо или марганец, и комплексообразования на поверхности конкреций. [2]
Интерес к потенциальной разработке полиметаллических конкреций вызвал активную активность среди перспективных горнодобывающих консорциумов в 1960-х и 1970-х годах. Почти полмиллиарда долларов было инвестировано в выявление потенциальных месторождений, а также в исследования и разработку технологий добычи и переработки конкреций. Эти исследования проводились четырьмя транснациональными консорциумами, в состав которых вошли компании из США, Канады, Великобритании, Западной Германии, Бельгии, Нидерландов, Италии, Японии, а также две группы частных компаний и агентств из Франции и Японии. Были также три финансируемые государством организации из Советского Союза, Индии и Китая. [ нужна цитата ]
В конце 1970-х годов два международных совместных предприятия собрали несколько сотен тонн марганцевых конкреций на абиссальных равнинах (18 000 футов (5,5 км) + глубина) восточной экваториальной части Тихого океана . [14] Из этой « руды » впоследствии были извлечены значительные количества никеля (основная цель), а также меди и кобальта с использованием как пирометаллургических , так и гидрометаллургических методов. В ходе этих проектов был разработан ряд вспомогательных разработок, в том числе использование придонной буксируемой группы гидролокаторов бокового обзора для анализа плотности населения конкреций в абиссальном иле с одновременным получением профиля поддонного дна с полученными вертикальными данными. ориентированный низкочастотный акустический луч. [ нужна цитата ] С тех пор глубоководные технологии значительно улучшились: включая широкое и недорогое использование навигационных технологий, таких как система глобального позиционирования (GPS) и сверхкороткая базовая линия (USBL); технологии исследования, такие как многолучевой эхолот (MBES) и автономные подводные аппараты (AUV); и технологии вмешательства, включая подводный аппарат с дистанционным управлением (ROV) и мощные шлангокабели . Существуют также усовершенствованные технологии, которые можно использовать в горнодобывающей промышленности, включая насосы , гусеничные и винтовые вездеходы, жесткие и гибкие буровые стояки и канаты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена . Считается, что добыча полезных ископаемых аналогична уборке картофеля на суше, которая предполагает разработку поля, разделенного на длинные узкие полосы. Судно поддержки горных работ следует по маршруту горных инструментов морского дна, собирая с морского дна конкреции размером с картофелину. [23] [24] [25]
В последнее время [ когда? ] , предложение никеля и других металлов пришлось обратиться к месторождениям с более высокой стоимостью, чтобы удовлетворить растущий спрос, и коммерческий интерес к конкрециям возродился. Международный орган по морскому дну заключил новые контракты на разведку и занимается разработкой Кодекса добычи полезных ископаемых для этого Района, причем наибольший интерес представляет зона Кларион Клиппертон . [26]
С 2011 года ряд коммерческих компаний получили контракты на геологоразведку. К ним относятся дочерние компании более крупных компаний, таких как Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation , The Metals Company и China Minmetals , а также более мелкие компании, такие как Nauru Ocean Resources, Tonga Offshore Mining и Marawa Research and Exploration. [14] [27]
В июле 2021 года Науру объявило о плане разработки конкреций в этом районе, который требует от Международного органа по морскому дну, который регулирует добычу полезных ископаемых в международных водах , завершить разработку правил добычи к июлю 2023 года. Экологи раскритиковали этот шаг на том основании, что известно слишком мало. об экосистемах морского дна, чтобы понять потенциальное воздействие глубоководной добычи полезных ископаемых, а некоторые крупные технологические компании, в том числе Samsung и BMW , взяли на себя обязательство избегать использования металлов, полученных из конкреций. [28]
.jpg/1280px-2019-03-08_22-08-57_Sonne_SO268-1_035ROV06_OnlyLogo_klein_original(1).jpg)
Зона Кларион -Клиппертон является крупнейшим и наиболее популярным районом добычи марганцевых конкреций. Зона Кларион-Клиппертон, простирающаяся примерно от 120 до 160 Вт, может быть расположена в Тихом океане , между Гавайями и Мексикой. [29] По данным ISA , его площадь составляет около четырех миллионов квадратных километров, что почти равно размеру Европейского Союза . [30] Огромный потенциал зоны Кларион-Клиппертон основан на предполагаемом количестве конкреций в 21 миллиард тонн. [30] Только на этой территории хранится около 44 миллионов тонн кобальта, что примерно в три раза больше, чем могут обеспечить земельные запасы. [31] Поля марганцевых конкреций неравномерно распределены по морскому дну в пределах зоны Кларион-Клиппертон , а скорее встречаются пятнами. Экономически интересные участки с высоким распространением марганцевых конкреций могут занимать площадь в несколько тысяч квадратных километров. Такое довольно неравномерное распределение конкреций в южной части Тихого океана может быть связано с большим топографическим и седиментологическим разнообразием южной части Тихого океана. [30]
Высокое природное содержание никеля , меди , кобальта , цинка , железа и марганца в железомарганцевых конкрециях способствовало исследованиям их использования в качестве ресурса редких металлов. Зона Кларион -Клиппертон в северо-восточной части Тихого океана наблюдалась как район с наибольшей концентрацией ресурсных конкреций. [4] Насыпной вес никеля, меди и кобальта превышает 3%, чтобы считаться ресурсным. [3] Образование конкреций в кислородосодержащих водах на глубине компенсации карбонатов или ниже обеспечивает наиболее желательное соотношение редких металлов в водородных конкрециях. [3] [4] Поскольку качество руд из наземных рудников со временем снизилось, железомарганцевые конкреции могут стать способом удовлетворения растущего глобального спроса на редкие металлы. [4] Однако низкая предполагаемая скорость роста водородных конкреций, составляющая около 2–5 мм в миллион лет, относит их к категории невозобновляемых ресурсов . [3]
Такие технологии, как аккумуляторы для электромобилей , ветряные турбины и солнечные панели, требуют редких типов ресурсов, которые можно найти на морском дне. [32] Марганцевые конкреции являются различными источниками этих металлов, особенно кобальта . Продолжающаяся цифровизация , транспорт и энергетический переход вызывают растущий спрос на такие металлы, как медь, никель, кобальт и многие другие металлы, используемые в технологиях. Поэтому марганцевые конкреции необходимы для аккумуляторов, ноутбуков и смартфонов, электронных велосипедов и электронных автомобилей, солнечных и ветряных турбин, а также для хранения экологически чистой электроэнергии . Эта огромная потребность в кобальте заставляет океан по-новому взглянуть на него: многие страны уже заявили о своих правах. Но в то же время их добыча может нанести еще больший ущерб глубоководной экосистеме. [32] Некоторые учёные подвергают сомнению первостепенную экономическую ценность марганцевых конкреций. По их мнению, такие биологические ресурсы могут представлять собой неиспользованную ценность для биотехнологий и лекарств, и поэтому их следует защищать любой ценой. [33]
Железомарганцевые конкреции обладают высокой окислительно-восстановительной активностью, что позволяет взаимодействовать с биогеохимическими циклами прежде всего в качестве акцептора электронов. Примечательно, что наземные конкреции поглощают и улавливают азот, фосфор и органический углерод. [2] Более высокая скорость поглощения органического углерода позволяет конкрециям повышать способность почвы связывать углерод , создавая чистый сток. [2] Концентрация фосфора в конкрециях колеблется от 2,5 до 7 раз по сравнению с окружающей матрицей почвы. [2] Микробы в почве могут использовать обогащение питательными веществами на поверхности клубеньков в сочетании с их окислительно-восстановительным потенциалом для подпитки своих метаболических путей и высвобождения некогда неподвижного фосфора. [2] Наряду с питательными веществами железомарганцевые конкреции могут изолировать токсичные тяжелые металлы (свинец, медь, цинк, кобальт, никель и кадмий) из почвы, улучшая ее качество. [2] Однако, подобно выделению фосфора микробами, восстановительное растворение конкреций приведет к высвобождению этих тяжелых металлов обратно в почву.
Очень мало известно о глубоководных экосистемах или потенциальных последствиях глубоководной добычи полезных ископаемых. Поля полиметаллических конкреций являются очагами обилия и разнообразия весьма уязвимой глубинной фауны, большая часть которой обитает прикрепленной к конкрециям или в отложениях непосредственно под ними. [34] [28] Добыча конкреций может повлиять на десятки тысяч квадратных километров этих глубоководных экосистем, а на восстановление экосистем потребуются миллионы лет. [28] Это приводит к изменению среды обитания, прямой смертности донных существ или удушению фильтраторов отложениями. [35] Из-за сложности и удаленности глубоководных районов ученые-экологи работают в условиях недостаточного знания, большого количества пробелов и высокой неопределенности. Тем не менее, существует несколько источников кумулятивного воздействия, возникающих в ходе горнодобывающих работ, которые необходимо учитывать. Эти воздействия могут быть непосредственно вызваны самой горнодобывающей деятельностью, но также могут проявляться в виде косвенных воздействий, таких как шлейфы отложений и размещение. [36] Одна и та же горнодобывающая деятельность может вызвать множественные воздействия, но по-разному влиять на глубоководную среду.
Они могут включать в себя:
Машины-сборщики размером с самосвал, которые прочесывают морское дно в поисках отложений, содержащих конкреции, обязательно разрушают верхнюю часть морского дна – часто на глубине более трех километров от поверхности. [37] Ученые обнаружили, что мусоросборщики могут оказывать долгосрочное физическое и биологическое воздействие на морское дно и вызывать изменения в различных глубоководных экосистемах, над пониманием которых ученые все еще работают. [38] Этот метод добычи полезных ископаемых приводит к неизбежной гибели животных, в то время как следы плуга остаются видимыми десятилетия спустя. [32] Недавние оценки роста показывают, что «микробно-опосредованным биогеохимическим функциям » [38] требуется более 50 лет, чтобы вернуться к своему ненарушенному исходному состоянию. Исследование воздействия DISCOL [39] было направлено на выявление потенциального долгосрочного воздействия нарушений, связанных с глубоководной добычей полезных ископаемых, на целостность морского дна путем повторного посещения плуговых следов 26-летней давности. Если снаружи запыленных осадками следов появлялись конкреции, то сами следы плуга явно были лишены конкреций. [38]
Контракты на разведку марганцевых конкреций обычно заключаются на территориях площадью до 75 000 км2, но общая площадь, затронутая добычей, намного больше. Можно предположить, что площадь физически нарушенной площади морского дна только на одной контрактной территории составляет от 200 до 600 км2 в год, что соответствует размеру большого города. [33] Но не только дно океана подвергается непосредственному воздействию добычи, а вся морская экосистема .
Горные роботы, работающие на морском дне, выбрасывают шлейфы отложений, которые могут покрыть фауну в районе добычи и, следовательно, оказать большое влияние на экосистему морского дна. [32] Образующиеся шлейфы содержат смесь растворенного материала и взвешенных частиц различных размеров. Растворенный материал неразрывно переносится содержащей его водой, тогда как взвешенные частицы имеют тенденцию тонуть. [40] По оценкам, сдерживаемая площадь может быть намного больше, чем фактическая заминированная площадь, поскольку более мелкие частицы и растворенный материал будут переноситься на большие расстояния от фактической заминированной территории. Поэтому скопления шлейфа на морском дне будут толще и будут содержать более крупные частицы вблизи источника шлейфа. [40]
Помимо шлейфов, образующихся в результате горнодобывающей деятельности на морском дне, следует также учитывать шлейфы сбросов, которые образуются в результате возврата избыточной воды. Избыток воды возникает в процессе обезвоживания на борту надводного судна, а также при транспортировке рудных шламов с плавбазы на транспортные баржи. [33] Поэтому при прогнозировании суммарного воздействия шлейфов следует учитывать ряд сценариев. [40] Еще много неизвестного, ученые предупреждают, что могут быть токсичные последствия . [32]
Звук, создаваемый человеком, может нанести прямой вред морским животным , поскольку многие из них используют звук в качестве основного способа общения. Сильный фоновый шум, создаваемый горнодобывающими машинами, может мешать общению между животными и ограничивать их способность обнаруживать добычу. Кроме того, шум и вибрация могут влиять на слуховые чувства и системы морских животных. [33] Шум может возникать во время различных процессов глубоководной добычи полезных ископаемых:
Надводное судно издает несколько звуков высокой интенсивности, например, издаваемых гребными винтами, двигателями, генераторами и гидравлическими насосами. Также важно учитывать тот факт, что судно будет работать практически непрерывно в течение многих лет в течение контракта на добычу полезных ископаемых, который обычно длится 20–30 лет.
Горнодобывающая деятельность может ухудшить питание и размножение глубоководных видов из-за создания интенсивного шума и светового загрязнения в естественно темной и тихой среде. [41] Световое загрязнение является еще одним важным фактором, оказывающим воздействие на морскую жизнь. Свет, который используется для проведения горнодобывающих работ под водой, может привлечь или оттолкнуть некоторых животных этого вида, яркий свет также может ослепить некоторых морских животных. Сильный свет, используемый на судне и кораблях, может влиять на птиц, а также на околоводных животных. [33]
До сих пор существует пробел в исследованиях того, как уменьшить это воздействие на окружающую среду. Отчасти это связано с тем, что всю экосистему океана еще предстоит открыть и исследовать гораздо больше. Некоторые ученые предполагают, что одной из возможностей могло бы стать снижение веса горнодобывающей техники. Это может уменьшить уплотнение и уменьшить количество нарушенных отложений в задней части автомобиля. [42] Поскольку многие глубокие моря чрезвычайно зависят от твердого субстрата марганцевых конкреций в их пищевой цепи, другим вариантом было бы оставить хотя бы несколько следов конкреций и не добывать их. Из-за чрезвычайно длительного темпа роста добытые марганцевые конкреции не вернутся в течение миллионов лет. Чтобы бороться с этим, можно было бы распространить искусственные замещающие узелки. Но эти возможности также требуют дальнейшего изучения. Наиболее благоприятный эффект смягчения последствий принесет уменьшение шлейфов наносов и их распространения, поскольку они не только влияют на непосредственное окружение, но и влияют на экосистему на значительных расстояниях от мест сбора конкреций [42]. Экспериментальные исследования, проведенные в 1990-х годах, завершились в часть того, что пробная добыча в разумных масштабах, вероятно, поможет лучше всего ограничить реальные последствия любой коммерческой добычи. [43]
Потенциал медленного восстановления экосистем можно рассматривать как одну из основных проблем добычи конкреций. Участки морского дна, содержащие конкреции, будут сильно нарушены, а восстановление эпифауны в заминированных районах происходит исключительно медленно. Значительная часть животных зависит от клубеньков, которые создают для них твердый субстрат. Эти субстраты не вернутся в течение миллионов лет, пока не сформируются новые конкреции. [33] Конкреции растут от нескольких до нескольких десятков миллиметров в миллион лет. Их чрезвычайно медленная скорость роста не является непрерывной или регулярной и различается в зависимости от окружающей среды и поверхности. Они также могут вообще не расти или быть полностью похороненными на какое-то время. [44] В целом марганцевые конкреции растут со скоростью в среднем 10-20 мм в миллион лет и обычно имеют возраст в несколько миллионов лет – если их не добывают. [30] Поскольку многие глубоководные виды редки, долговечны и медленно размножаются, а также поскольку полиметаллические конкреции (на развитие которых до размеров, пригодных для промысла могут потребоваться миллионы лет) являются важной средой обитания для глубоководных видов, ученые совершенно очевидно, что некоторым видам грозит исчезновение из-за уничтожения среды обитания из-за добычи полезных ископаемых. Для восстановления затронутых экосистем, если вообще когда-либо, потребуются чрезвычайно длительные периоды времени. [41] Добыча конкреций может повлиять на десятки тысяч квадратных километров глубоководных экосистем , а на восстановление экосистем потребуются миллионы лет.