錳結(jié)核又稱多金屬結(jié)核、錳礦球、錳礦團(tuán)、錳瘤等，它是一種鐵、錳氧化物的集合體，顏色常為黑色和褐黑色。錳結(jié)核的形態(tài)多樣，有球狀、橢圓狀、馬鈴薯狀、葡萄狀、扁平狀、爐渣狀等。錳結(jié)核的大小尺寸變化也比較懸殊，從幾微米到幾十厘米的都有，重量最大的有幾十公斤。

錳結(jié)核

1. 礦石簡介

2. 主要成分

3. 形成來源

4、形成原因

5. 開采方法

6. 儲量分布

7. 礦石發(fā)現(xiàn)

大洋底蘊(yùn)藏著極其豐富的礦藏資源，錳結(jié)核就是其中的一種。錳結(jié)核是沉淀在大洋底的一種礦石，它表面呈黑色或棕褐色，形狀如球狀或塊狀，它含有30多種金屬元素，其中最有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的是錳、銅、鈷、鎳等。錳結(jié)核廣泛地分布于世界海洋2000-6000米水深海底的表 海底錳結(jié)核開采層，而以生成于4000-6000米水深海底的品質(zhì)最佳。

  主要成分

錳結(jié)核存在的形式為硅酸鹽和難溶性高錳酸鹽( 錳結(jié)核高錳酸亞鈦、高錳酸鐵、高錳酸鋁等)的混合物。錳結(jié)核中各種金屬成分的含量大約是：有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有錳(27-30 %)、鎳(1.25-1.5 %)、銅(1-1.4 %)及鈷(0.2-0.25 %)。其他成分有鐵(6 %)、硅(5%)及鋁(3%)，亦有少量鈣、鈉、鎂、鉀、鈦及鋇，連帶有氫及氧。

銅、鈷、鎳等76種金屬元素是陸地上緊缺的礦產(chǎn)資源，有必要開采海底錳結(jié)核獲取這些金屬。美國錳礦全靠進(jìn)口，對從錳結(jié)核生產(chǎn)錳也大感興趣，所以美國最為重視錳結(jié)核開發(fā)。美國在大洋錳結(jié)核開發(fā)技術(shù)方面也處于領(lǐng)先地位。

  形成來源

它的物質(zhì)來源，大致有四方面：一是來自陸地、大陸或島嶼的巖石風(fēng)化后釋放出鐵、錳等元素，其中一部分被海流帶到大洋沉淀；二是來自火山，巖漿噴發(fā)產(chǎn)生的大量氣體與海水相互作用時，從熔巖中搬走一定量的鐵、錳，使海水中錳、鐵越來越多；三是來自生物，浮游生物體內(nèi)富集微量金屬，它們死亡后，尸體分解，金屬元素也就進(jìn)入海水；四是來自宇宙，有關(guān)資料表明，宇宙每年要向地球降落2000~5000噸宇宙塵埃，它們富含金屬元素，分解后也進(jìn)入海洋。

形成原因

錳結(jié)核是怎樣形成的呢？科學(xué)家估計(jì)，地球已有50億年的歷史，在這過程中，它在不斷地變動。通過地殼中巖漿和熱液的活動，以及地殼表面剝蝕搬運(yùn)和沉積作用，形成了多種礦床。雨水的沖蝕使地面上溶解一部分礦物質(zhì)流入了海內(nèi)。在海水中錳和鐵本來是處于飽和狀態(tài)的，由于這種河流夾帶作用，使這兩種元素含量不斷增加，引起了過飽和沉淀，最初是以膠體態(tài)的含水氧化物沉淀出來。在沉淀過程中，又多方吸附銅、鈷等物質(zhì)并與巖石碎屑、海洋生物遺骨等形成結(jié)核體，沉到海底后又隨著底流一起滾動，象滾雪球一樣，越滾越大，越滾越多，形成了大小不等的錳結(jié)核。

開采方法

研究試驗(yàn)的錳結(jié)核開采方法也有許多種。比較成功的方法有鏈斗法、水力升舉法和空氣升舉法等幾種。鏈斗式采取掘機(jī)誡就像舊式農(nóng)用水車那樣，利用絞車帶動掛有許多戽斗的繩鏈不斷地把海底錳結(jié)核采到工作船上來。 　

水力升舉式海底采礦機(jī)械，是通過輸?shù)V管道，利用水力把錳結(jié)核連泥帶水地從海底吸上來。空氣升舉法同水力升舉原理一樣，只是直接用高壓空氣連泥帶水地把錳結(jié) 錳結(jié)核中金屬成份核吸到采礦工作船上來。

80年代，美國、日本、德國等國礦產(chǎn)企業(yè)組成的跨國公司，使用這些機(jī)械，取得日產(chǎn)錳結(jié)核300~500噸的開采成績。在冶煉技術(shù)方面，美、法、德等國也都建成了日處理錳結(jié)核80噸以上的試驗(yàn)工廠?？傊?，錳結(jié)核的開采、冶煉，在技術(shù)上已不成問題，一旦經(jīng)濟(jì)上有利，便可形成新的產(chǎn)業(yè)，進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn)。

   儲量分布

錳結(jié)核廣泛地分布于世界海洋2000-6000米水深海底的表 海底錳結(jié)核開采層，而以生成于4000-6000米水深海底的品質(zhì)最佳。錳結(jié)核總儲量估計(jì)在30000億噸以上。其中以北太平洋分布面積最廣，儲量占一半以上，約為17000億噸。錳結(jié)核密集的地方，每平方米面積上就有100多公斤，簡直是一個挨一個鋪滿海底。在全世界的大洋里它的總儲量達(dá)10的12次方的三倍噸。 　　

錳結(jié)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。僅就太平洋底的儲量而論，這種錳結(jié)核中含錳4000億噸、鎳164億噸、銅88億噸、鈷98億噸，其金屬資源相當(dāng)于陸地上總儲量的幾百倍甚至上千倍。如果按照目前世界金屬消耗水平計(jì)算，銅可供應(yīng)600年，鎳可供應(yīng)15000年，錳可供應(yīng)24000年，鈷可滿足人類130000年的需要，如果把它們?nèi)_采出來，錳可供人類3.33萬年，鎳可以用2.53萬年，鈷可用34萬年，銅可以用980萬年。這是一筆多么巨大的財(cái)富啊！而且這種結(jié)核增長很快，每年以1000萬噸的速度在不斷堆積，因此，錳結(jié)核將成為一種人類取之不盡的“自生礦物”。

   礦石發(fā)現(xiàn)

1872-1876年，英國的一艘叫“挑戰(zhàn)者”號的三桅帆船，在海上進(jìn)行了長達(dá)3年多的考察，這次考察收獲不小，隊(duì)員們帶回了一些黑不溜秋的像瘤子一樣的東西，是從不同地區(qū)的海底撈上來的，開始誰也不知道是什么，于是就拿到化驗(yàn)室去分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種像瘤子一樣的玩藝兒的主要成分是錳，于是有人就把這種黑玩藝叫“錳礦瘤”，因?yàn)樗窒窕冀Y(jié)核病人的結(jié)核，所以后來都叫錳結(jié)核或金屬結(jié)核。 　　

后來，美國的海洋學(xué)家聽到英國考察隊(duì)的收獲后，也派人在太平洋海底尋找這種礦物，一次，在夏威夷附近的海底發(fā)現(xiàn)了一塊重達(dá)57千克的錳結(jié)核。更巧的一次是海洋學(xué)會的一條水下電纜發(fā)生故障，在修理電纜的過程中，他們發(fā)現(xiàn)了一個更大的錳結(jié)核，有136千克重。可惜的是，這些人嫌它太重，只給它描繪了一張圖，就又把它丟進(jìn)了海里，結(jié)果一個極好的錳結(jié)核標(biāo)本沒有能進(jìn)入海洋博物館。 　　

不久，前蘇聯(lián)的維特亞茲考察隊(duì)在印度洋海底也發(fā)現(xiàn)了含鐵和錳的鐵錳結(jié)核。但是，在第二次世界大戰(zhàn)以前，人們對深海里的這些東西并沒有很大興趣，一是陸地上的錳和鐵并不感到缺乏，二是到海底撈這些東西也挺費(fèi)事，覺得不合算。但到第二次世界大戰(zhàn)之后，世界上生產(chǎn)的錳鋼越來越多，錳這類金屬(還有銅、鎳、鈷等)就愈來愈缺乏。于是，人們就想起了海底的這些寶貝。尤其是美國、法國、德國、前蘇聯(lián)、日本、新西蘭、印度等國對深海錳結(jié)核開展了大量的勘察工作，都想從海底把這些金屬礦弄出來。要知道，有些錳結(jié)核中的錳含量高達(dá)50%，鐵含量達(dá)27%。有些錳結(jié)核中的二氧化錳含量竟達(dá)98%，甚至可以不進(jìn)行什么處理就能直接用來生產(chǎn)一種蓄電池。 　　

據(jù)估計(jì)，全世界各大洋底錳結(jié)核的總量可能有3萬億噸，光太平洋底錳結(jié)核就有17 000億噸，其中含錳有4000億噸，鎳164億噸，銅88億噸，鈷58億噸。 　　

看過《西游記》的人都會記得，孫悟空打鬧東海龍宮得“鎮(zhèn)海之寶”——金箍棒的故事。孫悟空的金箍棒是用金、銀、銅、鐵做的，威力無窮，能降妖伏魔?！版?zhèn)海之寶”的故事，純粹是一則美麗的神話，但它反應(yīng)了古代人們的愿望和幻想。如今，神話變成了現(xiàn)實(shí)，真正的海底“鎮(zhèn)海之寶”——錳結(jié)核，已被人們發(fā)現(xiàn)，并開始大規(guī)模的采集。

有的錳結(jié)核錳含量達(dá)到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(jié)核所富含的金屬，廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代社會的各個方面。如金屬錳可用于制造錳鋼，極為堅(jiān)硬，能抗沖擊、耐磨損、大量用于制造坦克、鋼軌、粉碎機(jī)等。錳結(jié)核所含的鐵是煉鋼的主要原料，所含的金屬鎳可用于制造不銹鋼，所含的金屬鈷可用來制造特種鋼。所含的金屬銅大量用于制造電線。錳結(jié)核所含的金屬鈦，密度小、強(qiáng)度高、硬度大，廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，有“空間金屬”的美稱。

錳結(jié)核不僅儲量巨大，而且還會不斷地生長。生長速度因時因地而異，平均每千年長1毫米。以此計(jì)算，全球錳結(jié)核每年增長1000萬噸。錳結(jié)核堪稱“取之不盡，用之不竭”的可再生多金屬礦物資源。 　　

錳結(jié)核里包含多種戰(zhàn)略物資，必將引起資源爭奪。1978年，日本采礦船用抽吸式和氣動提升式采集錳結(jié)核獲得成功。美國已用20萬噸級的采礦船，用自動控制的設(shè)備采集南太平洋底的錳結(jié)核。 　　

我國的海洋調(diào)查船已于1979年開始采集南太平洋的錳結(jié)核樣品。1988年初，“海洋4號”船在南海尖峰山區(qū)水深1480米處采獲猛結(jié)核262.72公斤，其中最重的一塊為39.3公斤。1988年底，“向陽紅16號”船在太平洋圈定10萬平方公里的猛結(jié)核遠(yuǎn)景礦區(qū)，為研究、開發(fā)和利用海 深海錳結(jié)核底寶藏提供了寶貴的資料。

開發(fā)歷史

國際開發(fā)歷史

20世紀(jì)初，美國海洋調(diào)查船“信天翁號”在太平洋東部的許多地方采到了錳結(jié)核，并且得出初步的估計(jì)報(bào)告說：太平洋底存在錳結(jié)核的地方，其面積比美國都大。盡管如此，在那時也沒有引起人們多大的重視。 　　

1959年，長期從事錳結(jié)核研究的美國科學(xué)家約翰·梅羅發(fā)表了他的關(guān)于錳結(jié)核商業(yè)性開發(fā)可行性的研究報(bào)告，引起許多國家政府和冶金企業(yè)的重視。此后，對于錳結(jié)核資源的調(diào)查、勘探大規(guī)模展開。開采、冶煉技術(shù)的研究、試驗(yàn)也迅速推進(jìn)。在這方面投資多、成績顯著的國家有美國、英國、法國、德國、日本、俄羅斯、印度及中國等。到80年代，全世界有100多家從事錳結(jié)核勘探開發(fā)的公司，并且成立了8個跨國集團(tuán)公司。

我國開發(fā)歷史

我國從70年代中期開始進(jìn)行大洋錳結(jié)核調(diào)查。1978年，“向陽紅05號”海洋調(diào)查船在太平洋4000米水深海底——首次撈獲錳結(jié)核。此后，從事大洋錳結(jié)核勘探的中國海洋調(diào)查船還有“向陽紅16號”、“向陽紅09號”、“海洋04號”、“大洋一號”等。經(jīng)多年調(diào)查勘探，在夏威夷西南，北緯7度至13度，西經(jīng)138度至157度的太平洋中部海區(qū)，探明——塊可采儲量為20億噸的富礦區(qū)。

1991年3月，“聯(lián)合國海底管理局”正式批準(zhǔn)“中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會”的申請，從而使中國得到15萬平方公里的大洋錳結(jié)核礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)。問時，依據(jù)1982年《聯(lián)合國海洋法公約》，中國繼印度、法國、日本、俄羅斯之后，成為第5個注冊登記的大洋錳結(jié)核采礦“先驅(qū)投資者”。

大洋錳結(jié)核開發(fā)領(lǐng)先世界的美國、德國、英國為什么沒有登記為“先驅(qū)投資者”呢?1982年《聯(lián)合國海洋法公約》第十一部分規(guī)定：公海大洋礦物資源的一切權(quán)利屬于全人類，由聯(lián)合國海底管理局代表行使這些權(quán)利。上述國家從本國利益出發(fā)，對公約的這一部分持保留態(tài)度，所以，他們不申請、不登記。經(jīng)多年協(xié)商，1994年終于達(dá)成了“關(guān)于執(zhí)行《公約》第十一部分的協(xié)定”，對他們的利益作了適當(dāng)照顧，問題總算得到解決。 　　

2011年7月28日，30日，我國5000米蛟龍?zhí)栞d人潛水器順利完成5000米級海上試驗(yàn)第三，四次下水任務(wù)，“蛟龍”號成功下潛5000米深度后，給我們帶回來了5000米海底錳結(jié)核的畫面，這也是5000米海底錳結(jié)核畫面的首度曝光?！膀札垺碧柾瑫r帶回5000米海底錳結(jié)核樣本，我國開發(fā)海底錳結(jié)核礦源邁出重要一步。