海洋深处的锰结核是怎么形成的?

海洋深处的锰结核是怎么形成的?
海洋深处的锰结核是怎么形成的?

海洋深处的锰结核是怎么形成的?
锰结合矿球
1873年2月18日,正在做全球海洋考察的英国调查船“挑战者号”,在非洲西北加那利群岛的外洋,从海底采上来一些土豆大小深褐色的物体.经初步化验分析,这种沉甸甸的团块是由锰、铁、镍、铜、钴等多金属的化合物组成的,而其中以氧化锰为最多.剖开来看,发现这种团块是以岩石碎屑,动、植物残骸的细小颗粒,鲨鱼牙齿等为核心,呈同心圆一层一层长成的,像一块切开的葱头.由此,这种团块被命名为"锰结核".现代人又称它为多金属团块.
20世纪初,美国海洋调查船“信天翁号”在太平洋东部的许多地方采到了锰结核,并且得出初步的估计报告说：太平洋底存在锰结核的地方,其面积比美国都大.尽管如此,在那时也没有引起人们多大的重视.
在海底的锰结合矿球
1959年,长期从事锰结核研究的美国科学家约翰·梅罗发表了他的关于锰结核商业性开发可行性的研究报告,引起许多国家政府和冶金企业的重视.此后,对于锰结核资源的调查、勘探大规模展开.开采、冶炼技术的研究、试验也迅速推进.在这方面投资多、成绩显著的国家有美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度及中国等.到80年代,全世界有100多家从事锰结核勘探开发的公司,并且成立了8个跨国集团公司.
关于锰结核的生成原因,一般认为是沉降于海底的各种金属的氧化物,以带极性的分子形式,在电子引力作用下,以其他物体的细小颗粒为核,不断聚集而成.这个理论也有不能自圆其说之处.锰在海水中的含量并不算多,为什么却会在锰结核中独占鳖头呢?锰结核的成因有待继续研究.
锰结核中各种金属成分的含量大约是：锰25％,铁14％,镍1.9％,铜0.5％,钴0.4％.铜、钴、镍是陆地上紧缺的矿产资源,有必要开采海底锰结核获取这些金属.美国锰矿全靠进口,对从锰结核生产锰也大感兴趣,所以美国最为重视锰结核开发.美国在大洋锰结核开发技术方面也处于领先地位.
研究试验的锰结核开采方法也有许多种.比较成功的方法有链斗法、水力升举法和空气升举法等几种.链斗式采取掘机诫就像旧式农用水车那样,利用绞车带动挂有许多戽斗的绳链不断地把海底锰结核采到工作船上来.
水力升举式海底采矿机械,是通过输矿管道,利用水力把锰结核连泥带水地从海底吸上来.空气升举法同水力升举原理一样,只是直接用高压空气连泥带水地把锰结核吸到采矿工作船上来.
开采锰结合矿
80年代,美国、日本、德国等国矿产企业组成的跨国公司,使用这些机械,取得日产锰结核300一500吨的开采成绩.在冶炼技术方面,美、法、德等国也都建成了日处理锰结核80吨以上的试验工厂.总之,锰结核的开采、冶炼,在技术上已不成问题,一旦经济上有利,便可形成新的产业,进入规模生产.
我国从70年代中期开始进行大洋锰结核调查.1978年,“向阳红05号”海洋调查船在太平洋4000米水深海底-首次捞获锰结核.此后,从事大洋锰结核勘探的中国海洋调查船还有“向阳红16号”、“向阳红09号”、“海洋04号”、“大洋一号”等.经多年调查勘探,在夏威夷西南,北纬7度至13度,西经138度至157度的太平洋中部海区,探明-块可采储量为20亿吨的富矿区.1991年3月,“联合国海底管理局”正式批准“中国大洋矿产资源研究开发协会”的申请,从而使中国得到15万平方公里的大洋锰结核矿产资源开发区.问时,依据1982年《联合国海洋法公约》,中国继印度、法国、日本、俄罗斯之后,成为第5个注册登记的大洋锰结核采矿“先驱投资者”.大洋锰结核开发领先世界的美国、德国、英国为什么没有登记为“先驱投资者”呢?1982年《联合国海洋法公约》第十一部分规定：公海大洋矿物资源的一切权利属于全人类,由联合国海底管理局代表行使这些权利.上述国家从本国利益出发,对公约的这一部分持保留态度,所以,他们不申请、不登记.经多年协商,1994年终于达成了“关于执行《公约》第十一部分的协定”,对他们的利益作了适当照顾,问题总算得到解决.锰结核含有铁、锰、铜、钴、镍等50多种金属元素、稀土元素和放射性元素,尤其是锰、铜、钴、镍的含量很高.人们估计,世界各大洋锰结核的总储量约为3万亿吨,其中包括锰4000亿吨,镍164亿吨,钴98亿吨,铜88亿吨.以当今的消费水平计算,这些锰可供全球人类用33000年,镍用25300年,铜用980年.