深海锰结核的物成因.doc

深海锰结核的生物成因
地球科学系:张霄宇,0099050,**********
锰结核是目前已知的三大深海矿产资源(石油、天然气水合物、锰结核)之一,富含30多种金属元素,其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。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4000-6000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。
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。
最早发现锰结核的是英国人。1873年2月18日,英国“挑战者”号考察船来到加那利群岛西南约300千米的海面进行海底取样调查。结果从海底捞上来几块像黑煤球的硬块。船上的几位科学家谁都没有见过这种“黑色的卵石块”。后来,这些“黑卵石块”送回英国。经初步化验分析,才知道它不是化石,而是含有大量锰、铁、铜、镍、钴等元素的矿石,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“大洋锰结核”或“大洋多金属结核”等。
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。
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。由于锰结核矿大量存在于世界各大洋中,是海洋中最有价值的矿产,所以进入70年代后,世界上有条件的海洋国家,投以巨资,对大洋锰结核矿进行调查,研究其开发的可能性。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。
尽管人们已经花了大量的人力和物力去研究海底锰结核,然而大洋锰结核的成因之谜,仍未能解开。科学家提出种种成因假说,但是,每种假说都有其不够完善的地方。
关于锰结核成因问题的研究,主要是围绕着三个问题进行:
什么是锰结核构成元素供给源?
锰结核的沉积地点是怎样形成的?
锰结核的生长机理是什么?
关于锰结核的金属供应源问题,科学家提出四种方式:一是大路货岛屿上岩石风化后分解出了金属离子,被风或是河流带入海洋。二是海底火山、海底风化和水溶液可以为锰结核提供所需的金属。三是海水本身是盐类溶液,它可能是最重要的金属元素供应源。四是宇宙尘埃等外空物质也能形成锰结核的元素供给源,尽管它的数量不大。这些元素通过各种