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深海三大宝藏:多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物

人类社会的发展,离不开对各种资源的开发和利用。在陆地资源逐渐枯竭的今天,人们把目光投向了深海大洋。海底世界除了大家耳熟能详的深海油气外,还有热液矿床,以及当前最炙手可热的天然气水合物(可燃冰)。

本文介绍三种深海海底资源的潜力股:多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物。

一、多金属结核

多金属结核是一种由包围核心的铁、锰氢氧化物壳层组成的核形石,因富含锰元素又被称为“锰结核”,含锰、铁、镍、钴、铜等数十种金属元素。多金属结核在不同深度海底都有存在,但4000-6000米深度赋存量最为富集。全球大洋多金属结核资源总量为3万亿吨,有商业开采潜力的资源量达750亿吨。多金属结核直径一般在3厘米~7厘米之间,大的可达20多厘米,形如“土豆”,有的连接在一起,看上去像一块“生姜”。

深海三大宝藏:多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物

多金属结核的成因众说纷纭,但主流的观点有两种:一是水成作用,金属成分缓慢从海水中析出,经氧化沉淀最终形成结核体;二是成岩作用,沉积物中活化迁移的金属元素重新在沉积物/水界面氧化析出,形成结核。

多金属结核通常包括核心和圈层两部分,其"生长"是从一个核心开始的,核心可以是火山碎屑岩、生物碎屑和沉积物泥块。这就像树木的年轮,铁和锰的氧化物和氢氧化物围绕核心呈同心圆状"生长",构成或厚或薄的圈层。结核的生长速度因底质环境不同而有所差异,一般每百万年才“生长”几毫米到几十毫米,“成长”之路可谓漫长。

二、富钴结壳

富钴结壳又称钴结壳、铁锰结壳是一种生长在海底岩石或岩屑表面的皮壳状铁锰氧化物和氢氧化物。因其极高的钴含量而得名,富含钴、锰、稀土元素,以及铂族元素等金属。富钴结壳主要分布于水深800-3500米的海山、海台顶部和斜坡上。全球海底大约635万平方公里的海底为富钴结壳所覆盖,钴总量约为10亿吨。富钴结壳生长速率极为缓慢,每100万年生长1至6毫米,是地球上最缓慢的自然过程之一。根据其产出形态,富钴结壳可分为板状结壳、砾状结壳和钴结核三类。

深海三大宝藏:多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物

富钴结壳所含金属(主要是钴、锰和镍)用于钢材可增加硬度、强度和抗蚀性等特殊性能。在工业化国家,约四分之一至二分之一的钴消耗量用于航天工业,生产超合金。这些金属也在化工和技术产业中用于生产光电电池和太阳电池、超导体、高级激光系统、催化剂、燃料电池和强力磁以及切削工具等产品。

三、多金属硫化物

多金属硫化物是由侵入海底裂缝、被地壳熔岩加热的海水,溶解地壳岩层中的金属后喷出海底沉淀冷凝而成。由于喷发物呈烟雾状,被形象地称为“黑烟囱”。海底热液硫化物富含铜、铁、硫、锌,还有少量的铅、银、金、钴等金属和其它一些微量元素,主要分布在大洋中脊、岛弧和扩张海盆的裂谷带。全球已发现活动热液喷口约300处,其中热液硫化物矿床及矿化点超过100个。

深海三大宝藏:多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物

海底最大的已知硫化物矿床为红海的阿特兰蒂斯二号海渊。阿特兰蒂斯二号海渊的矿化物主要是金属软泥,不是块状硫化物。对面积40平方公里的矿床所作的详细评价显示,矿床有9400万吨的贫铅银矿石,其中含锌2%、铜0.5%、银39克/吨和金0.5克/吨,贵金属的总含量约为银4,000吨和金50吨。在2000米深处试验采矿证明,该矿床可以成功开采。

(责任编辑:化学自习室)
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