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) J8 @: Q g/ I 文图/苏德辰（中国地质科学院地质研究所） , p# o a2 H P# \" Z5 L
5月13日，在广东深圳海域，重达1.5万吨的恩平20-4海上钻采平台进行了动力定位浮托安装。它是恩平油田群的重要组成部分，油田群全面投产后，将进一步加快新油田开发建设步伐，助力中国海洋石油、天然气（统称油气）产能建设再提速！
: K+ I+ F4 N/ l6 e2 z J8 f 除了海底油气资源之外，海洋里还有哪些矿产资源？它们又是如何形成的？这些资源对人类有哪些用途呢？ $ j& W. R+ a6 Y# m' p$ x7 d
9 F' {4 m6 _" @% C 海底的矿产藏在了哪里？
+ O$ h& j4 }/ d6 ]3 h5 S/ {$ ? 海底矿产资源是现代和地质历史时期地质作用的结果，包括海底油气资源、海滨砂矿资源、天然气水合物（即可燃冰，详见《知识就是力量》杂志2021年6月刊）、多金属结核、富钴结壳等。 E2 Z3 c3 O$ m, @9 d+ e* [ z
地球表面70.8%以上被海洋覆盖，水深大于200米的深海区域占据地球总面积的60%。陆地上大部分已被发现的矿产资源，也同样富集在海底沉积物和岩石中，有些矿产资源甚至是海洋独有的。 : Z. f5 \, e& B$ f- y
由于数百米甚至数千米的海水阻隔，绝大多数海底矿产还处在沉睡状态。而且，海底矿产的勘探和开采技术条件异常复杂，环境风险和开发成本远大于陆地。目前，人类开采、利用较多的海底矿产资源就是海底油气资源。 * f: S1 [. t- P& {! H" q% z8 y
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滨海砂矿资源：
% Q5 X: V5 [: H W5 M9 ?7 } Q 陆地带给海洋的“礼物” 5 D- y+ o9 A/ Y9 u5 u9 z
当我们在新闻里看到飞机高飞远航时，可能想不到，用在飞机发动机上的材料——钛合金，与海洋有着千丝万缕的联系。这是因为，提取金属钛的重要原料——钛铁矿，主要来自滨海砂矿。 1 m- D- P3 \1 k4 G5 e6 X
岩石是由矿物构成的。陆地上的岩石，历经漫长的风化作用，慢慢解体、破碎，河流将这些碎屑带到海里，经过海浪、潮流、潮汐的进一步分解和“层层筛选”，相对密度较大的“重矿物”在特定位置富集起来，就形成了滨海砂矿。
5 P% t( I: D% Z7 e! o6 Q, j 除了钛铁矿之外，地球上已经探明的滨海砂矿资源还包括金、铂、锡、钍、锆、石英砂、金刚石等。 - f1 _7 P. J& g- @2 M( }5 C
其貌不扬的黑色宝藏 + {' f* \# {& Z1 M
——多金属结核 * {2 D: A5 [8 ^( v4 g/ `
在深海沉积物上面，常散落着一些质地坚硬的椭球状黑色或褐色的金属球，它们被称为多金属结核。多金属结核曾被称为锰结核、铁锰结核等。
2 M2 k& l8 k% Q2 C* A/ B- p% @ 有些多金属结核“皮肤”很平滑，貌似鸡蛋或土豆；也有些“皮肤”很粗糙、凹凸不平，貌似葡萄或菜花。别看它们其貌不扬，却含有锰、铁、镍、钴、铜等30多种稀土元素或金属元素，可谓黑色宝藏！
) D6 O2 T8 n# ^6 E5 ?; w! C1 D 多金属结核有一个或多个核心，核心可能是岩石碎屑，也可能是海洋生物遗骨。锰、铁等金属元素的氧化物围绕着核心，一层层沉淀。这个过程仿佛滚雪球一样，越滚越大，最终形成了大小不等的多金属结核。只不过这个过程极漫长，要以百万年为单位。 % U9 x& W6 c/ p/ `4 E, c
那么，海洋里的锰、铁等金属元素从何而来呢？一是陆地或岛屿上的岩石风化释放出来的；二是火山或岩浆喷发产生的熔岩和大量气体，与海水相互作用被萃取出来的；三是海洋生物死亡后，分解释放出的；四是空气尘埃中的元素。 2 m3 f2 \5 b: v1 t
多金属结核中含有丰富的锰、铁、镍等金属元素。其中，锰和铁是钢铁工业的重要原料，广泛用于电池生产和航天航空领域；而镍主要用于生产不锈钢和各种抗腐蚀合金。
S( a. G/ A4 w) O( O: q. V% j" K 奇形怪状的珍贵资源 ! F0 s' h' @9 V4 m
——富钴结壳 . R0 P$ p+ ^; O2 v. X
在海下400～4000米的海山、海脊斜坡和顶部，有一种外形与多金属结核迥异的矿产资源——富钴结壳，它是层壳状的，但也有少数是球状、盘状或瘤状的。它的“肤色”与多金属结核类似，都是黑色或黑褐色的。 0 C+ E& `. J2 c
钴主要用于生产各种耐热、耐磨和耐腐蚀的合金材料和永磁材料。富钴结壳中钴的含量高达2%，此外还含有铁、锰、锌等几十种金属元素。但富钴结壳长得非常慢，可以说是地球上最缓慢的自然过程之一，有人估算，10厘米厚的结壳层，需要约6000万年。 . e" B7 K @% s% \
关于富钴结壳的形成过程和机理尚无定论，多数学者认为是水成成因，即铁、锰等金属元素源于海水，结壳沉积可能是纯粹的胶体化学沉淀过程。
G% K) z3 f4 W4 q6 Z 海底热液硫化物： + c% P# | F: s; M2 Q
海底的“黑烟囱” % y& O1 S, z7 Z7 L' E: n: V* f0 ]( {
在洋中脊上有一种热液喷口，会喷出黑色的烟，人们形象地称其为“黑烟囱”。不过它冒出来的不是“烟”，而是温度高达350～450摄氏度的热液，其中黑色的物质是硫化物“粉尘”。 * q) p8 z5 ]5 ?6 o1 D! ^3 x
一小部分硫化物“粉尘”从出口边缘依次固结形成“黑烟囱”。“黑烟囱”破碎倒塌，就会形成块状矿。剩下一部分硫化物“粉尘”则在“烟囱”周边的海底沉积下来，形成软泥矿。其沉积速度很快，一年就能增长几厘米。它们就是海底热液硫化物。
' W# L, G+ }1 H2 q$ W9 ?/ t 海底热液硫化物大多出现在大洋板块扩张的洋中脊，与洋壳下活跃的岩浆活动有关。也有人认为是海水侵入海底裂缝，受洋壳下的热源加热，溶解洋壳内的多种金属化合物，再从洋底喷出而成的。热液硫化物中富含铜、锌、铅、金与银等金属元素，而且很可能和生命起源有关，具有良好的开发远景。
5 k% j" R( e' T1 g I! Z 海洋深处还有很多“沉睡”的矿产资源等待人类去发现和开发，但它们并不是取之不尽用之不竭的。珍惜海底矿产资源，合理开发与应用，是人类共同的责任！ 4 M4 {; b* f2 W( A# z7 H6 c4 l
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