K.PAPAVASILEIOU Assoc.Professor UNIVERSITY OF ATHENS FACULTY OF GEOLOGY&GEOENVIRONMENT DEPERTMENT OF ECONOMIC GEOLOGY&GEOCHEMISTRY

K.PAPAVASILEIOU Assoc.Professor UNIVERSITY OF ATHENS FACULTY OF GEOLOGY&GEOENVIRONMENT DEPERTMENT OF ECONOMIC GEOLOGY&GEOCHEMISTRY

The European response to the new challenge

Marine Minerals A Diverse Resource Base

ΠΡΟΣΧΩΜΑΤΙΚΑ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΣΩΜΑΤΩΜΑΤΑ ΒΑΡΕΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ(Placers&Aggregates) Η εξόρυξη μεταλλευμάτων από το βυθό και η γνώση μας περί νέων πηγών θαλασσίων μεταλλευμάτων έχουν αναπτυχθεί γρήγορα κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών, δημιουργόντας σημαντικά οικονομικά οφέλη τα οποία υπόσχονται ενδεχομένως σημαντικές προσθήκες στα αποθέματα των παγκόσμιων ορυκτών πόρων. Η εμπορική εκμετάλλευση των στερεών θαλασσίων μεταλλευμάτων είναι μέχρι τώρα περιορισμένη και γίνεται κυρίως στις αποθέσεις που προέρχονται από τη μηχανική και χημική διάβρωση των πετρωμάτων στις ηπείρους.αυτά τα προϊόντα της διάβρωσης μεταφέρονται στον ωκεανό πρώτιστα από τους ποταμούς. Οι αποθέσεις αυτές βρίσκονται στίς σχετικά ρηχές παράκτιες περιοχές των χωρικών υδάτων και της αποκλειστικής οικονομικής ζώνης που εκτείνεται στα 200 ν.μ. Αυτού του είδους οι ορυκτοί πόροι, μερικοί απ' αυτούς πλουσιότεροι από οποιεσδήποτε χερσαίες ΟΠΥ, προέρχονται εν μέρει από τις χερσαίες πηγές (πετρώματα και πρωτογενείς μεταλλοφορίες) και εν μέρει από τις φυσικές διαδικασίες μέσα και κάτω από στους ωκεανούς, συχνά σε μεγάλα θαλάσσια βάθη. Τα μεταλλεύματα που προέρχονται από τη μηχανική διάβρωση των ηπειρωτικών πετρωμάτων συγκεντρώνονται σαν αποθέσεις μεταλλοφόρων βαρέων ορυκτών(προσχωματικά κοιτάσματα), τα οποία ταξινομούνται κατά την κίνηση νερού (κύματα, παλίρροιες, ρεύματα) ανάλογα με την πυκνότητα των (μάζα ανά μονάδα του όγκου) ορυκτών που τα αποτελούν. Αυτά τα μεταλλεύματα περιλαμβάνουν τα βαριά μεταλλικά στοιχεία (βάριο, χρώμιο, χρυσός, σίδηρος, σπάνιες γαίες, κασσίτερος, θόριο, βολφράμιο, ζιρκόνιο) και τα αμέταλλα (διαμάντια, ασβέστης, πυριτική άμμος, αμμοχάλικο). Από τα μέταλλα, ο χρυσός εξάγεται περιοδικά (σε συνάρτηση από την τιμή του χρυσού) παράκτια σε περιοχές της Αλάσκας και ο κασσίτερος συνεχίζει να εξάγεται σε περιοχές από την Ταϊλάνδη, το Μιανμάρ και την Ινδονησία. Από τα μη μέταλλα, μια εξαιρετικά βιώσιμη εξορυκτική βιομηχανία διαμαντιών υπάρχει στη Ναμίμπια και την παρακείμενη ακτή της Νότιας Αφρικής (σε βάθη νερού σε 200 μέτρα, και σε απόσταση περίπου 100 χιλιόμετρα). Για το 2001 αναφέρονται από την κύρια παραγωγό εταιρεία ( De Beers marine) μια παραγωγή 570.000 καρατιών από τέτοιες υποθαλάσσιες εξορύξεις. Η άμμος και το αμμοχάλικο εξάγονται από τις παραλίες και τις ρηχές παράκτιες συσσωρεύσεις σε πολλές περιοχές σε όλο τον κόσμο.είναι υλικά που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές σαν δομικά υλικά και για την αποκατάστασηή επέκταση παραλιών.τα υλικά αυτά είναι τα θαλάσσια εξορύξιμα προϊόντα με την υψηλότερη ετήσια αξία παραγωγής ως τα τώρα.

MARINE, BEACH PLACERS AND AGGREGATES Beach placer deposit of Ti minerals(ilmenite -Rutile in Australia. Marine placer extraction from near shore operation in Indonesia. Cassiterite from marine placers(indonesia)

Operational marine placer deposits(from I.S.A 2006)

Marine Minerals Near-Shore & Continental Shelf Sand, gravel (dredging for beach sand replacement, construction) Coral (jewellery, landfill, construction ) Tin and gold placers Black sands (titanium minerals,monazite etc.) Silica sands (glass, electronics) Diamonds (Indonesia, Namibia ) Phosphorite (mainly 30 degrees N & S of equator, New Zealand) Lime (originally from shells) Sulphur (Gulf of Mexico) Oil & gas Deposits that extend under land and water but are accessed via land Salt (evaporative or extractive) Water (desalinization or underwater freshwater springs) Many of them are now extensively commercially mined

PHOSPHATES

Phosphate Production and Demand E.U

Marine Phosphorite occurs as: Seamount and plateau deposits Insular and lagoonal deposits Shelf/slope deposits Epicontinental-sea deposits (in the geologic record, include giant deposits e.g Phosphoria Fm (USA)

Shelf/Slope Phosphorites The most important marine phosphorite deposit with a large resource potential Most important locations: - Eastern Pacific off Chile, Peru, Baja California, California - Western Pacific off eastern Australia & western Tasmania - Eastern Atlantic off Congo, Angola, Namibia - Western Atlantic off SE United States

The most phosphate productive islands have been Nauru, Ocean, and Makatea in the South Pacific & Christmas I. in the Indian Ocean Howland-Baker, Jarvis, and Enderbury Is. in the equatorial Pacific produced ore in the 1800s Angaur, Eil Malk, Fais, Peleliu, and Rota Is. In Micronesia were mined in the early 1900s

Form on sediment-covered abyssal plains (4000-6500 meters water depths) Composed of manganese and iron oxides, with significant amounts οf nickel and copper and to a lesser degree zinc and lead Form by precipitation of metals from cold bottom seawater and from sediment pore fluids

G l o b a l P e r m i s s i v e A r e a s f o r M a n g a n e s e N o d u l e s Four nodule fields are well known: CCZ, CIOB, Peru Basin, and Cook Islands EEZ

CCZ: Nickel, Copper, Molybdenum, Manganese, Cobalt CIOB: Nickel, Copper, Molybdenum, Manganese, Zirconium Peru Basin: Nickel, Manganese, Lithium Cook Is.: Titanium, Manganese, Scandium, Cobalt, REEs

Grow on hard-rock surfaces on seamounts, ridges, and plateaus Found at water depths of ~400-7000 meters Thicknesses range from <1 to -260 millimeters Metals precipitate from cold seawater Focus metals: Cobalt, Nickel, Manganese

Rare Earth Elements Bismuth Molybdenum Platinum Scandium Niobium Tellurium Thorium Titanium Tungsten Zirconium Scandium-rich crust from the Arctic Ocean

Seafloor Massive Sulfides(SMS) Precipitation fromhydrothermal & magmatic fluids Black/white smokers produce sulfide/ sulfate chimneys and mounds Rich in copper, zinc, silver, gold Ephemeral vent fields

6 4, 0 0 0 k m o f o c e a n i c s p r e a d i n g c e n t e r s 2 5, 0 0 0 k m o f v o l c a n i c a r c s y s t e m s

Gold Silver Antimony Arsenic Cadmium Gallium Germanium Indium Selenium Rare and precious metals in Seafloor Massive Sulfides as Potential Byproducts of Copper or Zinc Mining

November 2011, we reached 7,000,000,000 People! 2.5 billion live in countries with booming economies and a rapidly growing middle class Where will the resources come from to sustain that growth, and to support green and emerging technologies?

Driver: Critical Metals needed for Emerginq Technologies

Driver: Limited Sources of most metals China is the Leading Producer of 30 Critical Metals (Modified from Jonathan Price, SEG Newsletter 82, July 2010)

Driver: Declining ore grades in land-based mines

Marine-based mine sites have no roads, seafloor ore-transport systems, buildings, or other infrastrure No overburden to remove, which on land can be 75% of material moved Less ore needed to provide the same amount of metal Three or more metals can be obtained at one site Smaller deposits can be mined

Driver: Light versus Heavy REEs Large land-based REE deposits average less than 1 % HREEs

Tonnage of nodules in CCZ approximately three times greater than tonnage of crusts in the PCZ

Comparison of tonnages of marine and terrestrial deposits Contained metal tonnages ( χ 106 metric tonnes) Nodule tonnage =21,100 million dry tonnes Crust tonnage =7,533 million dry tonnes CCZ: 15-25% Economically Mineable USGS 2010 reserve base (includes resources that are currently economic (reserves), marginally economic, and subeconomic

Contracts for Marine Minerals Exploration Total 2,194,000 km 2 Total contract area is larger than the land area of Greenland aproximatelv 50% is in EEZs and 50% The Area(International seas)(data from I.S.A 2013)

States & State Agencies: ISA Deep-Ocean Minerals Contracts (E.U) (E.U) a Bulgaria, Czech Republic, Poland, Slovak Republic (E.U member states) Russia, and,cuba.

ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ,ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΓΙΑ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ Commodity Setting ΤΩΝ ΥΟΠΥ Status Growth Potential Aggregates (sand and Beach and shallow Operational High gravel) marine Cobalt Deep sea nodules Nonoperational Moderate Cobalt Crusts on seamounts Nonoperational High Copper Deep sea nodules Nonoperational Moderate Copper Deep sea sulfides Close to operational High (2015) Diamonds Shallow marine placer Operational High Gold Shallow marine placer Semi-operational (some Moderate artisanal) Gold Deep sea sulfides Close to operational High (2015) Heavy minerals Beach and shallow Operational High (chromium, rare earths, marine placer (substancial) thorium, titanium, zirconium) Lead Deep sea sulfides Close to operational High (2015) Lime (coral, shells) Beach Operational (minor) Moderate Nickel Deep sea nodules Nonoperational High Nickel Crusts on seamounts Nonoperational Moderate Phosphate Shallow marine and Semi-Operational High seamounts Platinum Group Metals Crusts on seamounts Nonoperational Low Rare Earth Elements Crusts on seamounts Nonoperational High Rare Earth Elements Deep-sea mud Nonoperational Moderate and Yttrium (new discovery 2011) Salt Very shallow marine (evaporation) Operational Moderate Silver Deep sea sulfides Close to operational High (2015) Tin Shallow marine placer Operational to 50m water depth High to depth <80m

THE RESPONSE OF THE E.U IN THESE NEW CHALLENGES:E.I.P ON RAW MATERIALS- The marine exploration and mining issue is now for first time a basic priority The EIP's (European innovation partnership) commitments are essential to achieve the objectives set out in the EIP's Strategic Implementation Plan These commitments aim to promote partnerships and the sharing of knowledge between actors (industry, public services, academia etc). In October 2013 the EIP launched a call for commitments. Following this, the EIP's responsible Group, on behalf of the High Level Steering Group, confirmed that 80 commitments fulfilled the required criteria. These commitments are now recognized by the European Commission as Raw Material Commitments and are eligible for funding. Among these commitments there are a 4 associated directly with deep sea exploration and mining.

Approved by the E.C Commitments within E.I.P Framework related to deep sea exploration and mining Title Acronym Period to implement the commitment Country 1.Breakthrough Solutions for Seafloor Mineral Extraction and Processing in deep water environment 2.Environmentally Responsible Deep-sea Mining SeaFlores 04/09/2014 France ERDEM 06/01/2014 to 05/31/2019 United Kingdom 3.Innovative Mining of Marine Mineral Resources A European Pilot Mining Test in the Atlantic on Tools, Facilities, Operations and Concepts Blue Atlantis 04/01/2015 to 03/31/2020 Germany 4. Alternative Blue Advanced Technologies for Research On Seafloor Sulfides : securing long term raw material supply to Europe by developing and testing deep-sea technologies for exploration and evaluation ALBATROSS 01/01/2015 to 12/31/2020 France

Black smoker sulfide chimney, NE Pacific Ocean