深海海底广泛分布的锰结核

大洋底蕴藏着极其丰富的矿藏资源，锰结核就是其中的一种。它含有30多种金属元素，其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。

看过《西游记》的人都会记得，孙悟空打闹东海龙宫得"镇海之宝"--金箍棒的故事。孙悟空的金箍棒是用金、银、铜、铁做的，威力无穷，能降妖伏魔。"镇海之宝"的故事，纯粹是一则美丽的神话，但它反应了古代人们的愿望和幻想。如今，神话变成了现实，真正的海底"镇海之宝"--锰结核，已被人们发现，并开始大规模的采集。19世纪70年代，英国深海调查船"挑战"好在环球海洋考察中，首先发现了深海洋底的锰结核。100多年后，太平洋的锰结核被连续大量的发现，据估算，总藏量达30000亿吨。锰结核又叫锰块团，它的颜色从黑暗到褐色，外形大多为球形，小的像豌豆，大的象土豆，切开来看，层层包裹，很象洋葱，平铺在海底，如同铺路的卵石。据初步调查，每平方米的海底约有60公斤的锰结核。锰结核中50%以上是氧化铁和氧化锰，还含有镍、铜、钴、钼等20多种元素。仅就太平洋底的储量而论，这种锰结核中含锰4000亿吨，镍164亿吨，铜88亿吨，钴58亿吨，其金属资源相当于陆地上总储量的几百倍甚至上千倍。如果按照目前世界金属消耗水平计算，铜可供应600年，镍可供应15000年，锰可供应24000年，钴可满足人类130000年的需要，这是一比多么巨大的财富啊！而且这种结核增长很快，每年以1000万吨的速度在不断堆积，因此，锰结核将成为一种人类取之不尽的"自生矿物"。锰结核是怎样形成的呢？科学家估计，地球已有50亿年的历史，在这过程中，它在不断地变动。通过地壳中岩浆和热液的活动，以及地壳表面剥蚀搬运和沉积作用，形成了多种矿床。雨水的冲蚀使地面上溶解一部分矿物质流入了海内。在海水中锰和铁本来是处于饱和状态的，由于这种河流夹带作用，使这两种元素含量不断增加，引起了过饱和沉淀，最初是以胶体太的含水氧化物沉淀出来。在沉淀过程中，又多方吸附铜、钴等物质并欲岩石碎屑、海洋生物遗骨等形成结核体，沉蹈海底后又随着底流一起滚动，象滚雪球一样，越滚越大，越滚越多，形成了大小不等的锰结核。

锰结核广泛地分布于世界海洋2000-6000米水深海底的表层，而以生成于4O00-6000米水深海底的品质最佳。锰结核总储量估计在30000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广，储量占一半以上，约为17000亿吨。锰结核密集的地方，每平方米面积上有100多公斤，简直是一个挨一个铺满海底。

锰结核又称多金属结核、锰矿球、锰矿团、锰瘤等，它是一种铁、锰氧化物的集合体，颜色常为黑色和褐黑色。锰结合的形态多样，有球状、椭圆状、马铃薯状、葡萄状、扁平状、炉渣状等。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊，从几微米到几十厘米的都有，重量最大的有几十公斤。

锰结核不仅储量巨大，而且。还会不断地生长。生长速度因时因地而异，平均每千年长1毫米。以此计算，全球锰结核每年增长1000万吨。锰结核堪称“取之不尽，用之不竭”的可再生多金属矿物资源。

它的物质来源，大致有四方面：一是来自陆地，大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；二是来自火山，岩浆喷发产生的大量气体与海水相互作用时，从熔岩搬走一定量的铁、锰，使海水中锰、铁越来越富集；三是来自生物，浮游生物体内富集微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也就进入海水；四是来自宇宙，有关资料表明，宇宙每年要向地球降落2000-5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素，分解后也进入海水。在海底表层矿产中，人们比较关注大洋锰结核。调查表明，世界大洋底锰结核的蕴藏量约有3万亿吨，仅太平洋就有1.7万亿吨。锰结核矿含有锰、铜、铁、镍、钴等76种金属元素。如果把洋底锰结核全部开采出来，按照目前的工业消耗量计算，锰可供人类使用3.33万年，镍2.53万年，钴34万年，铜980年。并且，大洋底的锰结核还以每年1000万吨左右的速度生长着。专家们预计，大洋锰结核将是未来世界上众多国家开发的热点海洋矿产资源。

其实，人类认识锰结核的时间并不长。1873年2月18日，英国“挑战者”号调查船在进行环球科学考察时，在加那利群岛西南300千米的费罗岛海域用拖网采集洋底沉积物样品时，偶然发现了一种类似鹅卵石的硬块。硬块表面颜色呈暗褐色，直径多在1～25厘米不等，重量从几十克到数百克不等，此后”挑战者”号上的科学家们又在大西洋、印度洋和太平洋其他的一些海域采集到了类似的黑色鹅卵石块。这些黑色鹅卵石样品被送到大英博物馆收藏起来了。大约过了10年的时间，在1882年，英国爵士约•雷默和地质学家雷纳教授才较为系统地对这些样品进行了分析研究，发表了研究报告。因为这种黑色硬块的主要成分是锰，把它正式定命为“锰结核”。20世纪初，对锰结核的研究开发并没有引起人们的注意，甚至连一些海洋地质学家也轻率地认为，这不过是运载锰矿石的船只沉没在某个海区而发生的偶然现象而已，很少有人涉足研究和打捞锰结核。直到1959年，美国科学家约翰•梅罗（John Mero）才较为认真并系统地分析了锰结核的化学成分和储量，锰结核才开始从深海走向人们的视野。1961年，前苏联”勇士”号海洋考察船在印度洋的深海底，再一次发现了数量颇为丰富的锰结核，后来，又在夏威夷西南部水下3800米的地方捞起一块重达2000千克的锰结核，锰结核才日益受到国际社会的关注。经人们经过长期调查研究发现，锰结核一般分布在水深2000～6000米的海底表层，其形态各异，大小不等，结核表面颜色呈黑色或深棕红色。有的表面较为光滑，有的则呈粒状。太平洋里锰结核丰富区位于太平洋北纬6°～20°，西经110°～180°之间，其宽度约200千米，面积约为1080万平方千米。这里是一个比较平缓的广阔的深海丘陵地带，水深在3200～5900米之间，海底沉积物多为硅质软泥和粘土，有利于锰结核富集。这个海区的75%以上海底为锰结核所覆盖，分布密度在每平方米10千克以上，因此，日本人称这个海区为“锰结核的银座”，美国人则称之为”世界海底锰之路”。大西洋的德雷克海峡以及斯科特海和北大西洋西南角的海域，印度洋中的锰结核则更多地集中在深海盆地之中。

至于锰结核是如何形成的，也是一个争执未决的话题，一般有以下三种说法：一是生物成因。锰结核的金属来源于沉降到海底的海洋动物遗骨。当它们被生活在结核表面的底栖微生物食用后，使金属聚集，逐渐使锰结核增长。二是火山成因。锰结核是由海底火山及由此产生的火山岩的缓惭蚀变，使岩石中含有金属被淋滤，经过沉淀而形成的；三是自生化学沉积说。认为锰结核的金属原自海水和沉积物的孔隙水，河流将大陆上的某些金属元素和沉积物带到海中，经过自生化学沉积作用而形成锰结核。这些说法各有各的道理，锰结核究竟是什么原因形成的，恐怕也只能在今后的实践中去寻找答案了。