錳結(jié)核：深海里的“寶”
7月30日，在約7.5萬平方公里的東北太平洋多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)，“蛟龍”號5000米級第四次下潛試驗(yàn)順利完成作業(yè)，采集到在海底分布廣泛的多金屬結(jié)核（又名錳結(jié)核）。
“從大洋中采集錳結(jié)核的工作已持續(xù)了20多年，從深海底采集結(jié)核樣品并不困難，如拖網(wǎng)作業(yè)，順利時(shí)一次就可獲得幾百公斤樣品。與以前不同，這次是通過載人潛水器在某一深度獲得的，這種做法有利于讓科研人員知曉樣品所處的精確位置，從而直觀了解錳結(jié)核所處的環(huán)境和對海底小范圍環(huán)境做出評價(jià)。”中國大洋協(xié)會秘書長金建才告訴科技日報(bào)記者：“抓取錳結(jié)核更重要的意義在于試驗(yàn)了載人潛水器機(jī)械手在大深度的定位和取樣功能。”此次“蛟龍”號深潛帶回來的“海底寶藏”成為人們熱議的焦點(diǎn)，錳結(jié)核有望露出廬山真面目。
形成
原因未明
錳結(jié)核大小不等，一般直徑在5到10厘米之間。錳結(jié)核中富含多種金屬成分，其中錳占25％，鐵占14％，鎳占1.9％，銅占0.5％，鈷占0.4％。而銅、鈷、鎳都是陸地上緊缺的礦產(chǎn)資源，錳結(jié)核的出現(xiàn)壯大了可利用稀缺資源的總量，更重要的是彌補(bǔ)了陸地緊缺礦產(chǎn)資源的不足。
關(guān)于錳結(jié)核的形成，目前仍存在著不同的假設(shè)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為是水成作用成因，金屬成分緩慢從海水中析出，沉淀形成結(jié)核體。據(jù)悉，水成結(jié)核的鐵、錳含量相仿，鎳、銅、鈷品位相對較高；還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為是成巖作用成因，沉積柱內(nèi)的錳重新活動，在沉積物/水界面析出。此種結(jié)核錳含量豐富，但鐵、鎳、銅、鈷含量較少。
聚集了如此珍貴的稀缺元素的錳結(jié)核，幾乎遍布了所有海洋甚至大湖，不過，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的結(jié)核區(qū)分布有限。工業(yè)勘探者選定了三個(gè)地區(qū)：東北太平洋中心CC區(qū)、東南太平洋秘魯海盆和北印度洋中心盆地。這些地區(qū)海底水深4000至5000多米不等。
開采
難度大風(fēng)險(xiǎn)高
海環(huán)境比地球的外層空間更嚴(yán)峻、惡劣，對深海作業(yè)及裝備的要求極高。作業(yè)設(shè)備要承受高達(dá)20—60兆帕的壓力、耐海水腐蝕；海水中電磁波傳播衰減嚴(yán)重，水下定位困難；海洋環(huán)境的風(fēng)、浪、流構(gòu)成復(fù)雜流場。另外，現(xiàn)有陸地采礦技術(shù)無法適應(yīng)大洋礦產(chǎn)資源的特殊賦存狀態(tài)，如多金屬結(jié)核以二維分布于稀軟的海底沉積物表面。礦石組成的復(fù)雜程度與選冶難度也高于已發(fā)現(xiàn)的陸地礦。金建才還說，對大洋礦產(chǎn)資源賦存的深海環(huán)境的認(rèn)識水平還有待深入，特別是生物多樣性保護(hù)、深海基因等問題在科學(xué)上和相關(guān)法律制度上還需要提高和完善。
現(xiàn)在各國都已意識到錳結(jié)核具有很高的開發(fā)價(jià)值，而且陸地上很難找到如此高成分的富礦。另一方面，人們的生活也對這些有色金屬提出越來越多的需求。
但在金建才看來，與陸地資源比，大洋資源開發(fā)的難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。金建才介紹說，深
資源
總量待估
金建才告訴記者，明確區(qū)分多金屬結(jié)核與多金屬結(jié)核資源這兩個(gè)不同概念十分重要。前者并沒有考慮其經(jīng)濟(jì)上的可開采性，后者則代表了將來某一時(shí)期在經(jīng)濟(jì)上可以進(jìn)行開采的結(jié)核量。有專家認(rèn)為，每平方米面積上的儲量在5千克以上的礦區(qū)才具有開采價(jià)值，富礦區(qū)可達(dá)到10千克/平方米—30千克/平方米，也有少數(shù)地塊能達(dá)到30千克/平方米以上。
他介紹說，儲量是指在現(xiàn)有條件下可以進(jìn)行商業(yè)開采的資源部分。由于多金屬結(jié)核分布的不均勻性以及品位隨地而異，加之日益為人們清楚認(rèn)識到的復(fù)雜的海底地形，事實(shí)上，能定為資源的多金屬結(jié)核目標(biāo)區(qū)域早在上世紀(jì)80年代就已大致確定，至今基本上沒有新的發(fā)現(xiàn)。不同學(xué)者據(jù)此推算的能用于未來商業(yè)開采的結(jié)核總資源量在4.80億至135億公噸之間。
開發(fā)
商業(yè)化只是時(shí)間問題
盡管國際海底礦產(chǎn)資源的開發(fā)還存在多種不確定因素，但金建才說，海底礦產(chǎn)資源的商業(yè)開發(fā)只是時(shí)間問題。一是因?yàn)樵絹碓蕉嗟膰遥貏e是中國、印度、巴西等進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展階段，對金屬的需求快速增加；二則是因?yàn)榻饘俚V產(chǎn)資源不可再生，特別是易處理的富礦越來越少，在市場需求和資源開發(fā)技術(shù)進(jìn)步的雙重作用下，一些曾經(jīng)是難處理的低品位礦可以被較好地利用，如低品位銅礦、含鎳紅土礦等，但開發(fā)利用成本也越來越高。此外，有關(guān)開采技術(shù)的發(fā)展也加快了深海資源開發(fā)的進(jìn)程，專家們普遍認(rèn)為開采技術(shù)問題已不是不能克服的問題。
“國際金屬市場的價(jià)格，這是目前制約包括錳結(jié)核在內(nèi)的海底礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的首要因素，隨著國際金屬市場價(jià)格不斷上揚(yáng)，從經(jīng)濟(jì)上看錳結(jié)核的開采成為現(xiàn)實(shí)的可能性也就越大。”金建才說，未來海底商業(yè)開發(fā)即使經(jīng)濟(jì)上有利、技術(shù)上可行，海底礦產(chǎn)資源開采利用的另一個(gè)制約因素是對開采環(huán)境的認(rèn)識和評估。“包括多金屬結(jié)核在內(nèi)的海底礦產(chǎn)資源賦存的海底環(huán)境相對是脆弱的，目前對深海底環(huán)境及生物多樣性的認(rèn)識水平尚不足于對未來深海商業(yè)開發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)做出評估。”
延伸閱讀
1873 年2月18日，英國調(diào)查船“挑戰(zhàn)者”號在非洲西北加那利群島的外洋，從海底采上來一些土豆大小深褐色的物體，黑不溜秋的像瘤子一樣。開始誰也不知道是什么，經(jīng)初步化驗(yàn)分析，這種沉甸甸的團(tuán)塊是由錳、鐵、鎳、銅、鈷等多金屬的化合物組成的，而其中以氧化錳為最多。剖開來看會發(fā)現(xiàn)，這種團(tuán)塊是以巖石碎屑，動、植物殘骸的細(xì)小顆粒，鯊魚牙齒等為核心，呈同心圓一層一層長成的，像一塊切開的蔥頭。因?yàn)樗窒窕冀Y(jié)核病人的結(jié)核，所以后來都叫錳結(jié)核或多金屬結(jié)核。
錳結(jié)核覆蓋世界洋底15%的面積
世界洋底約有15%的面積被多金屬結(jié)核覆蓋。根據(jù)世界大洋底的地貌特征和構(gòu)造位置以及多金屬結(jié)核豐度、成分、地球化學(xué)特征，將世界大洋劃分為15個(gè)多金屬結(jié)核富集區(qū)，其中太平洋8個(gè)，大西洋3個(gè)，印度洋4個(gè)。
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。
我國深海尋“寶”歷程
1976年，我國海洋調(diào)查船進(jìn)入太平洋赤道附近的國際海底區(qū)域進(jìn)行科學(xué)考察活動，并分別于1978年和1979年，在水深4214—5443米處采集到了多金屬結(jié)核樣品。
上世紀(jì)80年代初，中國出席第三次聯(lián)合國海洋法會議代表團(tuán)聲明，中國已經(jīng)具備了國際海底先驅(qū)投資者的資格。
1990年，國家批復(fù)同意以“中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會”名義向聯(lián)合國申請多金屬結(jié)核礦區(qū)，那一年，我國常駐聯(lián)合國代表李道豫大使向聯(lián)合國海底籌委會遞交了將中國登記為“先驅(qū)投資者”的申請。
1991年3月5日，我國的申請獲得了批準(zhǔn)，我國成為了繼法、日、俄、印之后的第五位多金屬結(jié)核資源“先驅(qū)投資者”，并獲得在東北太平洋的15萬平方公里“多金屬結(jié)核開辟區(qū)”。
2001年5月22日，國際海底管理局秘書長薩地亞·南丹與金建才在北京簽訂《勘探合同》。這個(gè)合同的簽訂，意味著我國對位于太平洋上面積達(dá)7.5萬平方公里的大洋礦區(qū)具有了專屬勘探權(quán)，并且在多金屬結(jié)核進(jìn)入商業(yè)開采時(shí)具有優(yōu)先開發(fā)權(quán)。
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