錳結核又稱多金屬結核、錳礦球、錳礦簇、錳瘤等，它是鐵和錳氧化物的集合體，顏色多為黑色和棕黑色。錳結核的形態多種多樣，有球形、橢圓形、土豆形、葡萄形、扁平形、礦渣形等。錳結核的大小不壹。錳結核的大小也比較不同，從幾微米到幾十厘米不等，最大的重達幾十公斤。 基本介紹 中文名稱：錳結核 外文名稱：halobolite 又稱：多金屬結核 物質：鐵、錳的氧化物的集合體 顏色：常呈黑色和褐黑色 形態：多種形態 礦石介紹、主要成分、形成來源、產地、成因、儲量分布、利用價值、礦石的發現、開發利用 國外、中國、礦石介紹 大洋底部蘊藏著極其豐富的礦產資源。大洋底部蘊藏著極其豐富的礦產資源，錳結核就是其中之壹。錳結核是沈澱在海底的壹種礦石，其表面呈黑色或褐色，形狀如球或塊狀，它含有 30 多種金屬元素，其中最具商業開發價值的是錳、銅、鈷、鎳等。
錳結核 主要成分 錳結核以矽酸鹽和不溶性高錳酸鹽（高錳酸鈦、高錳酸鐵、高錳酸鋁等）的混合物形式存在。
錳結核 錳結核含有大致相同數量的各種金屬成分：具有經濟價值的錳（27-30%）、鎳（1.25-1.5%）、銅（1-1.4%）和鈷（0.2-0.25%）。其他成分包括鐵（6%）、矽（5%）和鋁（3%），還有少量的鈣、鈉、鎂、鉀、鈦和鋇，以及氫和氧。銅、鈷、鎳和其他 76 種金屬元素是陸地上稀缺的礦產資源，必須開采海底錳結核才能獲得這些金屬。美國的錳礦石依賴進口，對利用錳結核生產錳也非常感興趣，因此美國最重視錳結核的開發。美國在海洋錳結核開發技術方面也處於領先地位。 形成來源 其物質來源大致有四種：
錳結核壹是來自陸地、大陸或島嶼的巖石風化釋放出的鐵、錳等元素，其中壹部分被洋流帶到大洋沈澱。二是來自火山，巖漿噴發時產生的大量氣體與海水中的熔巖相互作用，從熔巖中移動出壹定量的鐵和錳，使海水中的錳和鐵越來越多。第三，從生物學上講，浮遊生物體內富含微量金屬，它們死亡後，體內的金屬元素分解，進入海水中。四是從宇宙看，有關資料表明，宇宙中每年向地球降落2000～5000噸宇宙塵埃，它們富含金屬元素，分解後也進入海洋。 原因 關於錳結核產生的原因，壹般認為，沈積在海底的各種金屬的氧化物，以極性分子的形式，在電子引力的作用下，以其他物體的微小顆粒為核，不斷聚集而成。這壹理論也有其前後矛盾之處。錳在海水中含量並不豐富，為什麽錳結核卻以錳為主？錳結核的成因還需要進壹步研究。還有許多開采錳結核的方法已經過試驗。比較成功的方法包括鏈鬥法、液壓提升法和空氣提升法。鏈鬥式采掘機誡像老式的農用水車壹樣，用絞盤帶動繩鏈，繩鏈上掛著許多水瓢，不斷地把錳結核從海底采到工作船上。水力提升海底采礦機械，是通過礦石管道，利用水力將錳結核連泥帶水從海底提升上來。氣舉法與水力舉升原理相同，只是直接用高壓空氣連泥帶水把錳結核吸上采礦工作船。
錳結核中的金屬成分 80年代，美國、日本、德國等國的礦產企業跨國公司，利用這些機器，取得了日產錳結核300至500噸的開采成果。在冶煉技術方面，美、法、德等國也建有日處理錳結核80噸以上的中試廠。總之，錳結核的開采、冶煉，在技術上已不成問題，壹旦經濟有利，完全可以形成新的產業，進入規模生產。 儲量分布 錳結核廣泛分布於世界各大洋和海域 2000 米至 6000 米深的海底表層，並生成於 4000 米至 6000 米深的海底最優質層。據估計，錳結核的總儲量超過 30000 億噸。其中，北太平洋分布面積最廣，儲量超過壹半，約為 17000 億噸。在錳結核密集的地方，每平方米面積就有 100 多公斤，簡直是層層疊疊，遍布海底。全世界海洋中的錳結核總儲量是其3倍的10到12次方噸。錳結核中 50%以上是氧化鐵和氧化錳，還含有鎳、銅、鈷、鉬、鈦等 20 多種元素。僅就太平洋海底的儲量而言，這種錳結核就含有 4000 億噸錳、164 億噸鎳、88 億噸銅和 98 億噸鈷，其金屬資源量相當於陸地總儲量的幾百倍甚至上千倍。如果按照 2006 年世界金屬消費水平計算，銅可滿足人類 600 年的需求，鎳可滿足人類 1.5 萬年的需求，錳可滿足人類 2.4 萬年的需求，鈷可滿足人類 13 萬年的需求。如果全部開采，錳可供人類使用 33300 年，鎳可供人類使用 25300 年，鈷可供人類使用 340000 年，銅可供人類使用 980 年。這是壹筆多麽巨大的財富！而且這種結核生長速度非常快，每年以1000萬噸的速度在不斷積累，因此，錳結核將成為壹種人類取之不盡用之不竭的 "自生礦物"。錳結核是如何形成的？科學家估計，地球有 50 億年的歷史，在此期間，地球壹直在不斷地變化。通過地殼中巖漿和熱液的活動，以及地殼表面的剝蝕搬運和沈積作用，形成了各種礦藏。雨水的侵蝕使地表的部分礦物質溶解入海。海水中的錳、鐵原本處於飽和狀態，由於這種河流夾帶作用，使這兩種元素的含量不斷增加，產生了過飽和沈澱，最初以膠體狀態沈澱出來的含水氧化物。在沈澱過程中，又多方吸附銅、鈷等物質和巖石碎屑、海洋生物等形成結核，沈到海底後又隨海底的水流壹起滾動，像滾雪球壹樣，越滾越大，越滾越多，形成大小不等的錳結核。據估計，世界主要大洋海底的錳結核總量可能有 3 萬億噸，僅太平洋海底的錳結核就有 17000 億噸，其中含錳 4000 億噸，含鎳 164 億噸，含銅 88 億噸，含鈷 58 億噸。 利用價值 有些錳結核含錳量高達 55%，除錳以外，還含有鐵、鎳、銅、鈷、鈦等 20 多種金屬元素，含量都很高。錳結核富含的金屬元素廣泛應用於現代社會的方方面面。例如，金屬錳可以用來制造錳鋼，錳鋼硬度極高、抗沖擊、耐磨損，被大量用於制造坦克、鋼軌、破碎機等。錳結核所含的鐵是煉鋼的主要原料，所含的金屬鎳可用於制造不銹鋼，所含的金屬鈷可用於制造特種鋼。所含的金屬銅大量用於制造電線。錳結核中含有的金屬鈦密度小、強度高、硬度大，被廣泛應用於航空航天工業，被稱為 "太空金屬"。錳結核不僅儲量巨大，而且不斷生長。其生長速度因時、因地而異，平均每千年生長 1 毫米。據此計算，全球錳結核的增長速度為每年 1000 萬噸。錳結核是壹種 "取之不盡，用之不竭 "的可再生多金屬礦物資源。錳結核含有多種戰略物資，必然會引發資源爭奪。1978 年，日本采礦船用抽吸和氣力提升式采集錳結核獲得成功。美國曾用自動控制設備的 20 萬噸采礦船在南太平洋海底采集錳結核。 礦石的發現 1872 年～1876 年，壹艘叫 "挑戰者 "號的英國三桅帆船，在海上進行了三年多的考察，這次考察收獲不小，船員們帶回了壹些黑色的像瘤子壹樣的東西，是從海底不同區域撈上來的，開始誰也不知道是什麽，於是送到實驗室去分析。開始誰也不知道是什麽東西，就拿到實驗室去分析，發現這種像腫瘤壹樣的玩藝兒的主要成分是錳，於是有人就把這種黑色的東西叫做 "錳礦瘤"，因為它像肺結核病人的肺結核壹樣，所以後來就叫做錳結核或金屬結核。後來，美國的海洋學家聽說了英國探險隊的收獲，也派人到太平洋海底尋找這種礦物質，有壹次，在夏威夷附近的海底發現了壹塊重達57公斤的錳結核。更巧合的是，有壹次，海洋學會的壹條水下電纜出了故障，在修理電纜的過程中，他們發現了壹塊更大的錳結核，重達 136 公斤。不幸的是，他們認為這塊錳結核太重了，只畫了壹個草圖就把它扔回了海裏，結果這塊極好的錳結核標本沒能進入海洋博物館。不久之後，前蘇聯的維蒂亞茲探險隊也在印度洋海底發現了含鐵和錳的錳鐵結核。不過，在第二次世界大戰之前，人們對深海裏的這些東西並不是很感興趣，壹來錳和鐵在陸地上感覺不到缺乏，二來到海底去打撈這些東西也挺費勁，覺得不劃算。但到了第二次世界大戰以後，世界上生產的錳鋼越來越多，錳這種金屬（還有銅、鎳、鈷等）就越來越缺乏了。於是，人們想起了海底的這些寶藏。特別是美國、法國、德國、前蘇聯、日本、新西蘭、印度等國家，都對深海中的錳結核進行了大量的勘測，都想把這些金屬礦從海底弄出來。必須認識到，壹些錳結核含有高達 50%的錳和 27%的鐵。有些錳結核的二氧化錳含量高達 98%，甚至可以不經任何處理直接用來生產壹種蓄電池。
深海錳結核的開發利用 國外 20 世紀初，美國海洋調查船 "信天翁 "號在東太平洋的許多地方發現了錳結核，並在壹份初步估計的報告中指出：太平洋海底有錳結核的地方，面積比美國都大。盡管如此，這在當時並沒有引起人們的重視。1959年，長期從事錳結核研究的美國科學家約翰-梅羅發表了關於錳結核商業開發可行性的報告，引起了許多國家***和冶金企業的重視。此後，錳結核資源的調查和勘探工作大規模展開。采礦和冶煉技術的研究和試驗也迅速發展。在這壹領域投入大量資金並取得顯著成果的國家包括美國、英國、法國、德國、日本、俄羅斯聯邦、印度和中國等。到 20 世紀 80 年代，全世界已有 100 多個錳結核研究機構。到 20 世紀 80 年代，全世界從事錳結核勘探和開發的公司有 100 多家，成立了 8 個跨國公司集團。 中國 中國於 20 世紀 70 年代中期開始進行大洋錳結核調查。1978 年，"向陽紅 05 "號大洋科考船在太平洋 4 000 米深處首次捕獲錳結核。此後，我國從事大洋錳結核勘探的大洋科考船還有 "向陽紅 16 號"、"向陽紅 09 號 "和 "大洋 04 號"、"大洋 1 號 "等。經過多年的調查勘探，在夏威夷西南部、北緯7度至13度、西經138度至157度的太平洋中部海域，探明了壹塊可采儲量達20億噸的富礦區。
深海錳結核1991年3月，聯合國海底管理局正式批準了 "中國大洋礦產資源研究開發協會 "的申請，從而使我國獲得了15萬平方公裏的大洋錳結核礦產資源開發區。結核礦產資源開發區。至此，根據1982年《聯合國海洋法公約》，中國成為繼印度、法國、日本、俄羅斯之後，第五個登記註冊的大洋錳結核開采 "先驅投資者"。2011年7月28日、30日，我國5000米級 "蛟龍 "號載人潛水器成功完成5000米級海試第三次、第四次發射任務，"蛟龍 "號成功下潛5000米深度，為我們帶回了5000米海底錳結核的畫面，這也是首次曝光的5000米海底錳結核畫面。這也是首次曝光的 5000 米海底錳結核圖片。同時，"蛟龍 "號還帶回了5000米海底錳結核樣品，為我國海底錳結核礦產資源開發邁出了重要壹步。2013 年 7 月 3 日，"蛟龍 "號載人潛水器首次試驗性定點航行，在南海 "蛟龍海隆 "區域下潛，發現海底大型錳鐵結核。"蛟龍 "號帶回了八塊錳鐵結核，其中五塊比雞蛋稍大，另外三塊比成年人的拳頭還大，表層都是黑色的。
"蛟龍 "號拍攝的海底錳鐵結核 在這些錳鐵結核樣品中，有壹塊被潛水器的機器人壓碎了。同濟大學教授周懷陽指著這塊樣品告訴記者："內核是火山熔巖，外圈是氧化錳鐵，是幾萬年逐漸形成的。如果打磨壹下，可以看到這些圓圈外面像樹的年輪壹樣，具體這塊結核有多少年的歷史需要在實驗室裏測定。"按照計劃，"蛟龍 "號還將在這片海域下潛兩次，繼續對 "蛟龍海山 "進行科學考察。"這次遺憾的是沒有采集到巖石樣品，希望接下來的兩次下潛能彌補這個缺憾"。周懷陽說，"南海海山的形成時間、形成方式和物質來源尚存疑問，而海山與南海基底的形成有著密切關系。通過海山巖石樣品的年齡測定、成分分析及其時空變化分析，可以為解決這壹重大科學問題提供幫助。"
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