Problemy szacowania zasobów z³ó konkrecji polimetalicznych na Pacyfiku

Transkrypt

1 GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom Zeszyt 2/4 RYSZARD KOTLIÑSKI*, JACEK MUCHA**, MONIKA WASILEWSKA*** Problemy szacowania zasobów z³ó konkrecji polimetalicznych na Pacyfiku Wprowadzenie Oceaniczne konkrecje polimetaliczne, wystêpuj¹ce najobficiej na dnie Pacyfiku, stanowi¹ unikalny rodzaj kopaliny. Tworz¹ je naturalne polimineralne skupienia skrytokrystalicznych i amorficznych faz mineralnych. Konkrecje oceaniczne zosta³y odkryte podczas ekspedycji naukowej bior¹cej udzia³ w rejsie dooko³a œwiata w latach na statku HMS Challenger (Kotliñski 1998). Zgodnie z Konwencj¹ Prawa Morza (1982) z³o a te, jako po³o one poza wy³¹czn¹ stref¹ ekonomiczn¹ o szerokoœci 200 mil morskich, znajduj¹ siê pod jurysdykcj¹ ONZ w ramach Miêdzynarodowej Organizacji Dna Morskiego (MODM). Miêdzynarodowa organizacja Interoceanmetal Joint Organization (IOM) ma od 1991r. status inwestora pionierskiego, a od 2001 r. tzw. kontraktora MODM (Szama³ek 2007). IOM posiada dwie dzia³ki wydobywcze o ³¹cznej powierzchni km 2 zarejestrowane w polu Clarion-Clipperton na Pacyfiku, w obrêbie których ma wy³¹czne prawo do prowadzenia dzia³alnoœci gospodarczej. Polska od 1987 r. jest cz³onkiem IOM, aktualnie obok Bu³garii, Kuby, Rosji, Czech i S³owacji. Zalet¹ konkrecji jest wspó³wystêpowanie i wysoka koncentracja 4 metali (Mn, Ni, Cu, Co) daj¹ca przysz³ym producentom gwarancje du ej stabilnoœci ekonomicznej. Wartoœæ potencjalnego z³o a konkrecji polimetalicznych szacuje siê wstêpnie na 130 mld USD. Wed³ug aktualnych ocen przemys³owa eksploatacja z³ó konkrecji nast¹pi po 2020 roku. Kotliñski (1998) wyró ni³ 4 etapy badañ oceanicznych konkrecji polimetalicznych: 1) wstêpny opieraj¹c siê na kryteriach prognostycznych wydziela siê pola konkrecjonoœne, ** Dr hab., Instytut Nauk o Morzu, Uniwersytet Szczeciñski, Szczecin. ** Dr hab.in., *** Mgr in., Katedra Geologii Z³o owej i Górniczej AGH, Kraków.

2 258 2) regionalny opieraj¹c siê na kryteriach poszukiwawczych wydziela siê rejon konkrecjonoœny z b³êdem dopuszczalnym szacowania zasobów konkrecji 50 80% (kategoria zbadania R-3), 3) rozpoznawczy opieraj¹c siê na kryteriach dokumentacyjnych wydziela siê obszar z³o owy z b³êdem dopuszczalnym szacowania zasobów konkrecji 25 50% (kategoria zbadania R-2), 4) dokumentacyjny opieraj¹c siê na kryteriach eksploatacyjnych wydziela siê z³o a z b³êdem dopuszczalny szacowania zasobów konkrecji <25% (kategoria zbadania R-1). 1. Cechy konkrecji Z chemicznego punktu widzenia konkrecje oceaniczne zbudowane s¹ z tlenków i wodorotlenków Fe i Mn, którym towarzysz¹ inne cenne metale takie jak: Ni, Cu, Co, Mo, Cd, V, W. Sk³adniki p³onne stanowi¹ oko³o 30% konkrecji z dominacj¹ SiO 2 (90%) oraz Al 2 O 3 (10%). Konkrecje, okreœlane potocznie jako kalafiory, maj¹ najczêœciej formê bry³ o œrednicy do 15 cm, zwykle 3 7 cm (Paulo 1981). Tylko sporadycznie napotyka siê z³o one konkrecje groniaste o ogromnej masie rzêdu 500 kg. Twardoœæ konkrecji jest niewielka i w skali Mohsa wynosi 2,5 3. Z uwagi na du ¹ mikroporowatoœæ gêstoœæ przestrzenna konkrecji jest stosunkowo ma³a i wynosi od 1,22 1,39 g/cm 3 w stanie suchym, natomiast wilgotnoœæ jest du a i mieœci siê w przedziale 28 35%. Wiek konkrecji jest zró nicowany i datuje siê go w przedziale: górna kreda plejstocen. Narastanie konkrecji jest wolne, oko³o 1 mm w ci¹gu 1mln lat przy narastaniu osadów w tempie 1mm na 1 tys. lat. W tej sytuacji zaskakuj¹ce jest po³o enie konkrecji, które gromadz¹ siê w górnej, przydennej czêœci osadów oceanicznych. Istnieje szereg hipotez t³umacz¹cych to zjawisko (Kotliñski 1998). Wielce prawdopodobna jest hipoteza, e za przydenne rozmieszczenie konkrecji odpowiada si³a wyporu wzmocniona dzia- ³aniem gazów dyfunduj¹cych z g³êbi osadów oceanicznych wynosz¹ca lekkie konkrecje na powierzchniê dna oceanicznego. Wa n¹ konsekwencj¹ takiego nagromadzenia konkrecji jest dwuwymiarowy model z³o a determinuj¹cy sposób opróbowania i szacowania zasobów. 2. Zmiennoœæ zasobnoœci konkrecji w rejonie IOM Przedmiotem statystycznego i geostatystycznego opracowania zgromadzonych danych by³a zasobnoœæ konkrecji (wskaÿnik konkrecjonoœnoœci) definiowana jako masa konkrecji przypadaj¹ca na jednostkê powierzchni dna morskiego (1 m 2 ). W terminologii u ywanej przez IOM ten zasobowy parametr z³o owy okreœla siê tak e jako gêstoœæ zalegania konkrecji. Dok³adnoœæ oszacowania œredniej zasobnoœci konkrecji determinuje w praktyce dok³adnoœæ oszacowania zasobów konkrecji. Rozk³ad zasobnoœci konkrecji w rejonie IOM, obliczony na podstawie wszystkich danych opróbowañ wiêkszego z dwóch obszarów nale ¹cych do IOM, jest dwumodalny z pierwsz¹ mod¹ w przedziale 0 2 kg/m 2 i drug¹ w pobli u 10 kg/m 2 (rys. 1). Pierwsz¹ z nich

3 259 Rys. 1. Histogram zasobnoœci konkrecji polimetalicznych (K) we fragmencie obszaru IOM Fig. 1. Histogram of the accumulation index of polymetallic nodules (K) in a part of the IOM area Rys. 2. Modele liniowe zale noœci zasobnoœci Mn (A), Ni (B), Mo (C) od zasobnoœci konkrecji polimetalicznych (K); r wspó³czynnik korelacji liniowej Fig. 2. Linear models of relation between the accumulation indices of Mn (A), Ni (B) and Mo (C) and the accumulation index of polymetallic nodules (K); r linear correlation coefficient

4 260 mo na kojarzyæ z obszarami praktycznie pozbawionymi znaczenia z³o owego, druga nie odbiega od œrednich zasobnoœci w obszarach z³o owych. Zmiennoœæ zasobnoœci konkrecji mierzona wspó³czynnikiem zmiennoœci wynosi v = 68%, co pozwala okreœliæ j¹ jako du ¹. Zbli on¹ zmiennoœci¹ charakteryzuj¹ siê poddane badaniom statystycznym zasobnoœci metali: Mn, Ni i Mo, dla których wspó³czynniki zmiennoœci s¹ rzêdu 65 70%. W odró nieniu od zasobnoœci metali ich zawartoœci procentowe w konkrecjach wykazuj¹ ma³¹ zmiennoœæ v = 7 15%, co œwiadczy o du ej stabilnoœci sk³adu chemicznego. Potwierdza to bardzo silna, liniowa korelacja wi¹ ¹ca zasobnoœci metali z zasobnoœci¹ konkrecji ze wspó³czynnikami korelacji przekraczaj¹cymi 0,95 (rys. 2). Struktura zmiennoœci zasobnoœci konkrecji w najwiêkszej dzia³ce rejonu IOM, opisana metod¹ geostatystyczn¹ (Journel, Huijbregts 1978) za pomoc¹ semiwariogramu uœrednionego i jego modelu cechuje siê znacz¹cym udzia³em sk³adnika losowego zmiennoœci, wynosz¹cym oko³o 70 % i ma³ym zasiêgiem autokorelacji nie przekraczaj¹cym 7 km (rys. 3A). Oznacza to du ¹ zmiennoœæ lokaln¹ zasobnoœci konkrecji i stosunkowo s³abo zaznaczone prawid³owoœci zmian parametru w przestrzeni z³o owej. Rys. 3. A. Semiwariogram (punkty i linia ³amana) i geostatystyczny model (linia ci¹g³a) zmiennoœci zasobnoœci konkrecji polimetalicznych we fragmencie obszaru IOM (oœ rzêdnych œrednie zró nicowanie zasobnoœci, oœ odciêtych odleg³oœæ miêdzy punktami z³o a); B. Mapa semiwariogramów kierunkowych (indykatrysa zmiennoœci) zasobnoœci konkrecji (œrednie zró nicowanie dla danej odleg³oœci h odmierzanej od œrodka mapy i danego kierunku odczytuje siê z barwnej legendy w sposób przedstawiony na rysunku) Fig. 3. A. A semivariogram and a geostatistical model of variability of the accumulation index of polymetallic nodules in a part of the IOM plot (Y-axis mean squared difference of the accumulation index, X-axis distance between samples); B. Map of directional semivariograms (variability indicatrix) of the accumulation index of nodules (mean squared difference of the accumulation index for a given h distance measured from the centre of the map and a given direction is read from the colour legend following the procedure presented in the figure)

5 261 Nale y mieæ jednak na wzglêdzie fakt rzadkiej sieci pomiarów z przeciêtnym rozstawem oko³o 11 km (tzn. 1 punkt opróbowania na 121 km 2 ). Nie mo na wykluczyæ, e silniejsza prawid³owoœæ rozmieszczenia zasobnoœci konkrecji mo e ujawniæ siê w ma³ej skali obserwacji rzêdu pojedynczych kilometrów. Weryfikacja tej hipotezy wymaga jednak zagêszczenia aktualnej sieci opróbowañ, co bêdzie realizowane w nastêpnym etapie rozpoznania z³o a. Indykatrysa zmiennoœci badanego parametru z³o owego zilustrowana za pomoc¹ mapy semiwariogramów kierunkowych pokazuje w zakresie odleg³oœci, co najmniej do 50 km, izotropowy charakter zmiennoœci, wyra aj¹cy siê zbli onym zró nicowaniem zasobnoœci w ró nych kierunkach badania, dla tych samych odleg³oœci miêdzy punktami z³o a (rys. 3B). S³abej anizotropii zmiennoœci mo na dopatrywaæ siê jedynie w wiêkszej skali obserwacji, tzn. dla odleg³oœci rzêdu 100 km, przy czym kierunek maksymalnej zmiennoœci jest W-E, a kierunek minimalnej zmiennoœci N-S. W procedurze szacowania zasobów konkrecji w pe³ni uzasadnione jest wiêc przyjêcie za³o enia o izotropowym stylu zmiennoœci zasobnoœci. 3. Problemy szacowania zasobów konkrecji Specyfika wystêpowania oceanicznych konkrecji polimetalicznych rodzi pewne problemy i trudnoœci rozpoznawania i szacowania ich zasobów, odmienne na ogó³ od problemów szacowania z³ó l¹dowych. Wa niejsze z nich przedstawiono i skomentowano poni ej. W porównaniu z najwiêkszymi znanymi l¹dowymi z³o ami kopalin z³o a oceaniczne konkrecji polimetalicznych wyró niaj¹ siê ogromn¹ rozleg³oœci¹. W obrêbie samego tylko rejonu IOM powierzchnia obszaru z zasobnoœci¹ konkrecji >2 kg/m 2 wynosi oko³o km 2, co stanowi blisko 1/5 powierzchni Polski. Rozpoznanie tak wielkiego obszaru z³o owego wymaga ogromnych nak³adów finansowych i jest bardzo czasoch³onne, jak równie trudne technicznie z uwagi na koniecznoœæ opróbowania i foto-teleprofilowania dna oceanicznego po³o onego w strefie równi abisalnych Pacyfiku na du ej g³êbokoœci (>4000 m). Lokalizacja punktów opróbowañ rejestrowana jest za pomoc¹ geograficznego uk³adu wspó³rzêdnych. Okreœlenie odleg³oœci punktów opróbowañ i powierzchni parcel obliczeniowych, koniecznych do oszacowania zasobów musi byæ poprzedzone transformacj¹ geograficznego uk³adu wspó³rzêdnych do p³askiego uk³adu wspó³rzêdnych. Dokonywane jest to przez zastosowanie odwzorowania UTM (Universal Transverse Mercator coordinate system) dostêpnego w programach komputerowych takich jak np Arc GIS lub MapViewer. Pobieranie próbek z dna oceanicznego jest prowadzone g³ównie za pomoc¹ czerpaków skrzynkowych (boxcorers) o rozmiarach poziomych: 0,25 0,25 m i g³êbokoœci 0,5 m. Niewielkie rozmiary próbnika nie pozwalaj¹ na pobranie konkrecji o znacznych rozmiarach. Przy za³o eniu kulistych form konkrecji jednorazowo mo na pobraæ próbkê zawieraj¹c¹ maksymalnie oko³o 20 kg konkrecji. Brak mo liwoœci pobrania konkrecji o wiêkszej masie

6 262 nie powinien mieæ zauwa alnego wp³ywu ani na poprawnoœæ opisu zmiennoœci ani na oszacowanie œredniej zasobnoœci konkrecji, gdy stanowi¹ one rzadkoœæ. Masa konkrecji pobranych za pomoc¹ czerpaka skrzynkowego musi byæ nastêpnie przeliczona na jednostkê powierzchni (1 m 2 ) w celu wyra enia jej zasobnoœci. Wymaga to za³o enia sta³ej zasobnoœci w najbli szym otoczeniu miejsca opróbowania, weryfikowanego jedynie za pomoc¹ fotoprofilowania dokonywanego przy pobieraniu ka dej próbki. Samo opróbowanie jest czasoch³onne (w ci¹gu doby pobiera siê zaledwie 3 4 próbki), a b³¹d opróbowania tego rodzaju jest trudny do oszacowania iloœciowego. W odró nieniu od z³ó l¹dowych rozpoznanych wyrobiskami górniczymi mo liwoœci pobierania z dna morskiego wiêkszych próbek s¹ na obecnym etapie badañ ograniczone ze wzglêdów technicznych i ekonomicznych. Wyj¹tkiem s¹ tu nieliczne próby pobierane do badañ technologicznych za pomoc¹ dragi, które osi¹gaj¹ masê kilkuset kilogramów. Ma³a wielkoœæ próbek pobieranych czerpakiem skrzynkowym mo e skutkowaæ doœæ du ¹ zmiennoœci¹ zasobnoœci konkrecji w lokalnej skali obserwacji, a w konsekwencji ma³¹ dok³adnoœci¹ szacowania zasobów w parcelach obliczeniowych o niewielkich rozmiarach (parcelach elementarnych). Z punktu widzenia dok³adnoœci szacowania zasobów konkrecji istotna jest obok gêstoœci opróbowania struktura zmiennoœci zasobnoœci konkrecji. Silnie zaakcentowany sk³adnik losowy zmiennoœci (rys. 3A) przy aktualnym systemie opróbowania jest w pe³ni zrozumia³y, zwa ywszy na znaczny rozstaw punktów opróbowañ, ma³¹ wielkoœæ próbek i dyskretn¹ naturê rozmieszczenia sk³adników u ytecznych w postaci oddzielonych od siebie skupieñ konkrecji. Zmniejszenie znaczenia czynnika losowego, sprzyjaj¹ce podwy szeniu dok³adnoœci oszacowania œrednich zasobnoœci konkrecji w parcelach elementarnych, jest mo liwe przez zwiêkszenie wielkoœci pobieranych próbek i zmniejszenie interwa³u opróbowania. Nale y oczekiwaæ, e kolejne zagêszczenie rozpoznania w nastêpnym etapie badañ, ujawni silniej zaznaczony sk³adnik nielosowy zmiennoœci, co bêdzie wymaga³o zmodyfikowania przedstawionego na rysunku 3A geostatystycznego modelu zmiennoœci. Oszacowanie zasobów konkrecji w obrêbie ca³ych dzia³ek IOM, a nawet ich ma³ych czêœci (parcel obliczeniowych), w ramach jednorazowej procedury obliczeniowej (np. geostatystycznej procedury krigingu) nie jest praktycznie mo liwe. Przyczyny tego wyjaœnia mapa zasobnoœci konkrecji sporz¹dzona dla fragmentu rejonu IOM metod¹ krigingu (rys. 4). Parcele obliczeniowe o zasobnoœciach konkrecji wiêkszych od 10 kg/m 2 po wykluczeniu z nich partii dna oceanicznego o nachyleniu wiêkszym ni 7 (ze wzglêdu na obecny brak technicznych mo liwoœci eksploatacji), maj¹ kszta³ty skrajnie nieregularne. Konieczne do zastosowania komputerowej procedury obliczeniowej okonturowanie takich pól za pomoc¹ wieloboków, przez podanie wspó³rzêdnych punktów za³amañ (wierzcho³ków wieloboków) z uwagi na ich mnogoœæ jest zadaniem skrajnie mudnym. W tej sytuacji szacowanie zasobów w du ych parcelach obliczeniowych mo e byæ ³atwo i szybko dokonywane przez sumowanie zasobów oszacowanych w obrêbie ma³ych parcel elementarnych o prostych formach geometrycznych np. kwadratu. Optymalne rozmiary takich parcel s¹ jednak trudne do zdefiniowania w realiach wystêpowania oceanicznych z³ó konkrecji polimetalicznych.

7 263 W geostatystyce za maksymalny zasiêg stref jednorodnych przyjmuje siê umownie zasiêg autokorelacji parametru odczytywany z modelu semiwariogramu w warunkach dominacji nielosowego sk³adnika zmiennoœci. W rozpatrywanym przypadku wyniki geostatystycznego modelowania zmiennoœci wskazuj¹ce na zasiêg autokorelacji zasobnoœci rzêdu kilku kilometrów maj¹ ograniczone zastosowanie ze wzglêdu na dominacjê losowego sk³adnika zmiennoœci konkrecji. Dla potrzeb przysz³ej eksploatacji korzystne jest, podobnie jak w przypadku l¹dowych z³ó rud metali, szacowanie zasobów w ma³ych parcelach. U³atwia to projektowanie optymalnej strategii wydobycia i umo liwia szybkie szacowanie zasobów w wiêkszych parcelach obliczeniowych o nieregularnych kszta³tach przez prost¹ agregacjê zasobów parcel elementarnych. Trudne i mudne w takich przypadkach jest bezpoœrednie ustalenie b³êdów oszacowania zasobów z powodu skomplikowanych kszta³tów parcel obliczeniowych. Nie jest równie mo liwe w praktyce uzyskanie oceny wielkoœci takiego b³êdu w sposób poœredni, z formu³ teoretycznych, na podstawie b³êdów ocenionych dla parcel elementarnych z uwagi na ich wzajemne skorelowanie. Wad¹ ma³ych parcel obliczeniowych jest na ogó³ ma³a dok³adnoœæ szacowania w ich granicach zasobów, bowiem zgodnie z zasad¹ regresu dok³adnoœci, zmniejszanie rozmiarów parcel obliczeniowych prowadzi do zwiêkszania b³êdów oszacowañ. Z kolei zwiêkszanie rozmiarów parcel w celu uzyskania zadowalaj¹cej dok³adnoœci szacowania musi byæ w przypadku z³ó konkrecji polimetalicznych limitowane nie tylko ze wzglêdu na ma³y zasiêg autokorelacji zasobnoœci konkrecji, ale równie z uwagi na nieregularne i czêste wystêpowanie sk³onów dna oceanicznego o nachyleniu wiêkszym od 7 (rys. 4). Uwzglêdniaj¹c przedstawione uwarunkowania, metod¹ krigingu blokowego oszacowano œrednie zasobnoœci konkrecji oraz oceniono b³êdy standardowe tych oszacowañ zwane b³êdami krigingu w parcelach elementarnych o formie kwadratu o boku 500 m. W procedurze obliczeniowej wykorzystywano ka dorazowo dane z 8 punktów opróbowañ najbli szych centrum danej parceli. Przyjêcie stosunkowo niewielkich rozmiarów parcel gwarantuje, e zdecydowana wiêkszoœæ z nich znajduje siê w ca³oœci b¹dÿ to w obrêbie z³o a lub poza nim. Przyjêcie znacznie wiêkszych rozmiarów parcel skutkuje lokalizacj¹ wielu z nich czêœciowo w strefie z³o owej czêœciowo poza ni¹. Œredni wzglêdny, standardowy b³¹d szacowania zasobnoœci (i równoczeœnie zasobów) konkrecji w parcelach elementarnych (z zasobnoœciami przekraczaj¹cymi progow¹ wartoœæ 10 kg/m 2 i w partiach usytuowanych poza sk³onami dna powy ej 7 ) wynosi oko³o 30%. W zagadnieniach geologii górniczej b³¹d oszacowania wyznacza siê z regu³y dla poziomu prawdopodobieñstwa P = 0,95, co przy za³o eniu normalnoœci rozk³adu b³êdów sprowadza siê w praktyce do podwojenia b³êdu standardowego. Tak oceniony œredni b³¹d oszacowania zasobnoœci konkrecji w parcelach elementarnych jest znacz¹cy i wynosi 60%. Wielkoœæ ta mo e byæ traktowana jako bezpieczna miara niepewnoœci oszacowania zasobów konkrecji w parcelach elementarnych, gdy prawdopodobieñstwo, e b³¹d rzeczywisty przekroczy tê wartoœæ jest ma³e, bo nie wiêksze od 0,05. Oceniona dok³adnoœæ szacowania zasobów konkrecji jest ma³a i odpowiada etapowi rozpoznawczemu z b³êdem dopuszczalnym 50 80% (kategoria zbadania z³o a R-3; Kotliñski 1998). Nale y jednak pamiêtaæ, e b³¹d

8 264 oszacowania zasobów w parcelach obliczeniowych powsta³ych przez sumowanie parcel elementarnych, choæ trudny do wyznaczenia, mo e byæ znacz¹co mniejszy. Podsumowanie i wnioski 1. Bezpoœrednie oszacowanie zasobów konkrecji w ca³ym rejonie IOM lub jego czêœciach w ramach jednorazowej procedury obliczeniowej jest w praktyce niemo liwe z uwagi na skrajnie nieregularne kszta³ty parcel obliczeniowych. Skomplikowany przebieg granic tych parcel wynika z koniecznoœci równoczesnego spe³nienia wymagañ odnoœnie do minimalnej zasobnoœci konkrecji 10 kg/m 2 oraz wykluczenia ze wzglêdów technicznych partii z³o a na sk³onach dna oceanicznego o nachyleniu powy ej 7. Z tego wzglêdu zasoby parcel obliczeniowych winny byæ ustalane przez sumowanie zasobów oszacowanych w ma³ych parcelach elementarnych. Wad¹ takiego postêpowania jest brak realnych mo liwoœci oceny b³êdu oszacowania zasobów w parcelach obliczeniowych. 2. Gêstoœæ sieci opróbowañ z³o a konkrecji w rejonie nale ¹cym do IOM na Pacyfiku jest na obecnym etapie jego rozpoznania niewystarczaj¹ca dla precyzyjnego wyznaczenia modelu struktury zmiennoœci zasobnoœci konkrecji (wskaÿnika konkrecjonoœnoœci) w ma³ej skali obserwacji, odpowiadaj¹cej odleg³oœciom rzêdu pojedynczych kilometrów. Konsekwencj¹ tego jest ograniczona wiarygodnoœæ oszacowania zasobów konkrecji w ma³ych parcelach elementarnych ( m) ze œredni¹ dok³adnoœci¹ 60%. Doprecyzowanie modelu zmiennoœci i podwy szenie dok³adnoœci oszacowañ zasobnoœci konkrecji bêdzie mo liwe w nastêpnym etapie rozpoznania z³o a, po zagêszczeniu aktualnej sieci opróbowañ. 3. W pe³ni wiarygodne zweryfikowanie poprawnoœci ocen dok³adnoœci szacowania zasobów konkrecji mo liwe bêdzie dopiero po rozpoczêciu ich wydobycia, tzn. na wstêpnym etapie rozpoznania eksploatacyjnego z³o a. 4. Szacowanie zasobów metali wystêpuj¹cych w konkrecjach nie powinno nastrêczaæ wiêkszych trudnoœci i nie wymaga stosowania indywidualnych procedur obliczeniowych z uwagi na siln¹ korelacjê liniow¹ wi¹ ¹c¹ zasobnoœci metali i konkrecji. W tej sytuacji dok³adnoœæ szacowania zasobów metali z liniowych modeli regresji jest zdeterminowana dok³adnoœci¹ szacowania zasobów konkrecji. 5. Z metodycznego punktu widzenia celowe by³oby zbadanie przydatnoœci do szacowania zasobów konkrecji polimetalicznych bardziej zaawansowanych, ale i bardziej pracoch³onnych, metod geostatystycznych, takich jak procedury krigingu nieliniowego i symulacja geostatystyczna. Winny one umo liwiæ bardziej precyzyjny, ni zastosowany kriging zwyczajny, opis rozmieszczenia zasobnoœci i dok³adniejsze oszacowanie zasobów konkrecji polimetalicznych w rejonie IOM.

9 265 LITERATURA J o u r n e l A.C., H u i j b r e g t s Ch.J., 1978 Mining Geostatistics. London Academic Press, s Kotliñski R., 1998 Konkrecje polimetaliczne. [W:] Surowce mineralne mórz i oceanów. Kotliñski R., Szama³ek K. (red.). Warszawa, Wyd. Nauk. SCHOLAR, ss P a u l o A., 1981 Surowce mineralne œwiata: Mangan Mn, Chrom Cr. Warszawa, Wyd. Geol., s S z a m a ³ e k K., 2007 Podstawy geologii gospodarczej i gospodarki surowcami mineralnymi. Warszawa, PWN, s PROBLEMY SZACOWANIA ZASOBÓW Z Ó KONKRECJI POLIMETALICZNYCH NA PACYFIKU S³owa kluczowe Konkrecje polimetaliczne, Pacyfik, zasoby, kriging zwyczajny, dok³adnoœæ Streszczenie Wystêpuj¹ce na dnie Pacyfiku konkrecje zbudowane z tlenków oraz wodorotlenków Fe i Mn, zawieraj¹ wiele innych cennych metali i stanowi¹ unikalny rodzaj kopaliny. Znaczenie oceanicznych konkrecji polimetalicznych roœnie wraz z wyczerpywaniem siê l¹dowych z³ó rud metali a rozpoczêcie ich eksploatacji przewidywane jest oko³o roku Specyfika wystêpowania konkrecji na dnie oceanów wymusza odpowiedni sposób rozpoznania i szacowania ich zasobów. Du a g³êbokoœæ wystêpowania skupieñ konkrecji na Pacyfiku w polu Clarion- -Clipperton (ponad 4 km) powoduje, e ich opróbowanie jest trudne technicznie, czasoch³onne i kosztowne. Problemy szacowania zasobów wi¹ ¹ siê ze skrajnie nieregularnym i z³o onym kszta³tem obszarów z³o owych wynikaj¹cym z koniecznoœci spe³nienia warunków op³acalnoœci i technicznych mo liwoœci eksploatacji. Dok³adnoœæ szacowania zasobów konkrecji w parcelach elementarnych (o rozmiarach: m) oceniona geostatystyczn¹ metod¹ krigingu zwyczajnego oraz wyra ona za pomoc¹ b³êdu krigingu (dla poziomu prawdopodobieñstwa P = 0,95) jest ma³a i œrednio wynosi 60%. Wp³ywa na to stosunkowo rzadka sieæ opróbowañ (11 15 km) nie sprzyjaj¹ca skonstruowaniu wiarygodnego modelu zró nicowania zasobnoœci konkrecji w ma³ej skali obserwacji (rzêdu kilku km) oraz du a zmiennoœæ zasobnoœci konkrecji z silnie zaznaczonym sk³adnikiem losowym i ma³ym zasiêgiem autokorelacji. Mo na jednak oczekiwaæ, e b³¹d oszacowania zasobów w du ych parcelach obli- czeniowych, utworzonych przez agregacjê parcel elementarnych, nawet przy obecnym stanie rozpoznania z³ó bêdzie znacz¹co mniejszy ni b³¹d prognozowany dla pojedynczych parcel elementarnych. Wyznaczenie wartoœci tych b³êdów jest trudne z uwagi na skomplikowane formy geometryczne parcel obliczeniowych. Doprecyzowanie modelu oraz podwy szenie dok³adnoœci szacowania zasobów w parcelach elementarnych bêdzie mo liwe dopiero po zagêszczeniu sieci opróbowañ w nastêpnym etapie rozpoznania obszarów z³o owych. DEPOSITS OF POLYMETALLIC NODULES IN THE PACIFIC: PROBLEMS OF THEIR RESERVE ESTIMATION Key words Polymetallic nodules, the Pacific, reserves, ordinary kriging, accuracy Abstract Nodules of oxides and oxides-hydroxides of Fe and Mn located on the Pacific bottom contain many other valuable metals and represent an unique mineral raw material.the significance of the deposits of these nodules increases with depleting reserves of the terrestrial deposits; recovery of the submarine nodules is expected to begin

10 266 around the year The characteristic occurrence of the submarine nodules compels adequate method of exploration and reserve estimation. Substantial depths at which the nodules rest (exceeding 4 km) result in technical difficulties of sampling, which is an obviously time-consuming and expensive procedure. The problems of reserve estimation are associated with extremely irregular and complex shape of the deposits, whose limits must follow the conditions of profitability and technical possibility of exploitation. The estimation accuracy of the nodule reserves in elementary calculation plots ( m) evaluated geostatistically with the method of ordinary kriging and expressed as the kriging error (for the confidence level 0.95) is low, being 60% on the average. Such a low accuracy is an effect of relatively widely spaced sampling grids (11 15 km) that do not favour constructing a reliable model of distribution of the accumulation index in a small scale of observations (the range of several km). Moreover, the variability of this deposit parameter is high and reveals a strong effect of the random component and small range of autocorrelation. Constructing a more precise model and increasing reserve estimation accuracy will be possible after applying a denser sampling grid in the next stage of exploration.

11 Rys. 4. Mapa rastrowa zasobnoœci konkrecji polimetalicznych i izolinie b³êdów standardowych jej szacowania w parcelach m (wycinek rejonu IOM) Fig. 4. Raster map of the accumulation index of polymetallic nodules and the contours of standard errors of its estimation in the plots/areas m (a section of the IOM plot)