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文图/苏德辰（中国地质科学院地质研究所） 3 m) E) B/ s) h ^% v( d
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！
: D) O0 J, ?( K8 {& P7 ?6 G 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？ & [8 |! f v4 b7 Q2 y& f2 Z
4 H2 r- x$ ]' u/ B- q; c 海底的矿产藏在了哪里？ 2 c7 i9 B3 Y5 {9 Q' F" `7 X
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。 # g5 L& }! Q3 Y7 E' O
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。 L) ?, n7 n! h9 G! ]
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。 & G4 M6 H r* f% l
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滨海砂矿资源：
! {: U/ o% A% C; T# w0 r# | 陆地带给海洋的“礼物”
+ B/ _- G5 h: d9 p8 p 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。
3 k: K5 [7 r# }3 N& `+ W 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。 - Y+ m! K% B: p ~
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。
1 C( N* Q% G; V$ P 其貌不扬的黑色宝藏
( D$ w. X& {: \2 F ——多金属结核
0 ?% o p+ y N* m- Y 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。 : j p, b0 j7 j
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！
v: Y. I$ _8 @ 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。
1 F, E' R7 m+ o* D" \/ U 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。 - T; @) e+ H3 \9 b; n( j" W" j
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。 8 P2 V9 o2 S _, {- T2 z3 M$ J8 j
奇形怪状的珍贵资源
" `1 p* |, J7 _) v4 c+ k ——富钴结壳 ) p/ m0 S2 l+ b4 ]5 a) R) J
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。 " i: T, E8 L' O/ Q' i' u
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。 % S. J0 |5 n# }" D$ t, |
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。
# X7 X) C' H3 V$ B( h) U- A! x 海底热液硫化物：
" b+ f: d7 F) q 海底的“黑烟囱” ( v0 M9 F% {1 P4 s/ B
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”。
, `7 t8 P" E: Y2 A* [ 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。
9 l' d( W$ P5 J5 D1 \: b: h, S# x 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。 $ ]2 {0 @7 m8 z! B+ 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！ . N) p0 Q; x( {( I# @
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