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。”中國大洋協(xié)會秘書長金建才告訴科技日報記者：“抓取錳結(jié)核更重要的意義在于試驗了載人潛水器機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，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)。一種觀點認為是水成作用成因，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；還有一種觀點認為是成巖作用成因，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)濟價值的結(jié)核區(qū)分布有限。工業(yè)勘探者選定了三個地區(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)險高
海環(huán)境比地球的外層空間更嚴峻、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20—60兆帕的壓力、耐海水腐蝕；海水中電磁波傳播衰減嚴重，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)境的認識水平還有待深入，特別是生物多樣性保護、深�；虻葐栴}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)核資源這兩個不同概念十分重要。前者并沒有考慮其經(jīng)濟上的可開采性，后者則代表了將來某一時期在經(jīng)濟上可以進行開采的結(jié)核量。有專家認為，每平方米面積上的儲量在5千克以上的礦區(qū)才具有開采價值，富礦區(qū)可達到10千克/平方米—30千克/平方米，也有少數(shù)地塊能達到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識到的復(fù)雜的海底地形，事實上，能定為資源的多金屬結(jié)核目標區(qū)域早在上世紀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)只是時間問題。一是因為越來越多的國家，特別是中國、印度、巴西等進入工業(yè)化發(fā)展階段，對金屬的需求快速增加；二則是因為金屬礦產(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)的進程，專家們普遍認為開采技術(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格不斷上揚，從經(jīng)濟上看錳結(jié)核的開采成為現(xiàn)實的可能性也就越大。”金建才說，未來海底商業(yè)開發(fā)即使經(jīng)濟上有利、技術(shù)上可行，海底礦產(chǎn)資源開采利用的另一個制約因素是對開采環(huán)境的認識和評估。“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)初步化驗分析，這種沉甸甸的團塊是由錳、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)，這種團塊是以巖石碎屑，動、植物殘骸的細小顆粒，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。因為它又像患結(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個多金屬結(jié)核富集區(qū)，其中太平洋8個，大西洋3個，印度洋4個。
美國錳礦全靠進口，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)查船進入太平洋赤道附近的國際海底區(qū)域進行科學(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80年代初，中國出席第三次聯(lián)合國海洋法會議代表團聲明，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，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》。這個合同的簽訂，意味著我國對位于太平洋上面積達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)核進入商業(yè)開采時具有優(yōu)先開發(fā)權(quán)。
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