大洋锰结核矿成因之谜
海底锰结核
海底锰结核作者：白建来源：《中学生百科·文综理综》2008年第08期锰结核的形成原因，至今仍是海洋研究中的难题。
一般认为它是沉降于海底的金属氧化物（氧化锰、氧化铁等）集合成细小颗粒，不断吸引溶解在海水中的矿物元素聚集而成。
也有人认为，是海底火山喷发的大量气体中伴随的锰、铁类元素溶入海水中后，经过氧化富集，沉淀形成的矿物团块。
锰结核主要分布于各大洋4000～5000米的深海中，而大洋盆是地球上地质形成年代最晚、地壳最薄、火山活动和熔岩喷发最剧烈的部位。
海底岩层勘探证实，大洋盆的年龄不到2亿年，南大西洋和印度洋只有1.3亿年，几大洋盆都是白垩纪末期地球大爆发后才形成。
大陆地壳平均厚度约35千米，洋壳的平均厚度只有7千米。
因此，洋壳是断层裂缝最多、熔岩最容易冲破的区域。
那条首尾衔接太平洋、大西洋、印度洋的海底山脉——大洋中脊，正是7000万年前白垩纪末期地球大爆发时地壳开裂的最后弥合缝隙。
大洋中脊山脉就是从地幔中喷涌出的大量熔岩堆积而成的，它是地壳最不安宁的“火山故乡”。
已探明大洋盆的山峰，都是死火山或者活火山。
镶嵌在大洋中数不清的璀璨明珠——火山岛（如著名的夏威夷群岛），就是海底火山的产儿，它们原是由几千米深海底喷射的熔岩堆积而成。
海洋中那些或孤峰耸立或群峰成片的平顶山，则是被潮汐、海浪等外力作用削平的火山。
还有那种由火山喷发的熔岩碎块，以及时隐时现、神出鬼没、充满神秘色彩的幽灵岛，也都是熔岩喷发的结果。
其实锰结核的成因很简单，就是在白垩纪末期地球大爆发中和之后的7000万年中，从未间断的大洋中脊山脉以及分散的海底火山不断喷发时，由于巨大压力和温差引起的剧烈爆炸作用下，一些飞溅的分散岩浆，遇到冰冷的海水，冷却凝固为矿物质颗粒。
锰结核——即从海底火山喷发的高温岩浆（主要是硅类）中由于元素熔点不同分离出来的，以地幔深处含量较多、熔点相近的金属元素为主，与非金属元素混合构成的小块冷凝固结矿物。
锰结核往往沉积于一些玄武岩、红黏土和碎石浮屑的周围。
大洋铁锰结核的成因机制讨论
3、同一现象的不同解释
胶体化学成因机制解释与生物成因机制的解释所依 据的现象有相同的地方：明暗相间的纹层。但对 其成因解释完全不同。
1. 胶体化学成因的解释（混合类型结核为例）：笔者观察到 在混合类型结核的底部和侧部有钠水锰矿和钡镁锰矿交代 原生δ-MnO2的现象，先是沿环带或薄层交代，再向结核 内部，由环带状交代过渡为钡镁锰矿鳞片状集合体呈块状 交代原生δ-MnO2。在这种块状交代带的中部常出现一种 反射色为灰色(带褐色色调)的非晶质铁锰氧化物；同时， 我们在这种类型结核的顶部表层、壳层间或环带间见到原 生δ-MnO2；被次生δ-MnO2交代，原生层纹和环带保留残 余结构，而且结构变得比原来致密；此外，还见到沿裂隙 贯人的后生非晶质铁锰氧化物(单连芳等)。
正基于此，研究人员利用研 究生物体最有效的高精度 荧光显微镜，对1997年底 刚从东太平洋采回的铁锰 结核进行了系统研究，发 现了建造这些结核的大量 微生物/活体(已死亡)，铁 锰结核内部发育良好的微 生物显微荧光结构，微生 物的生命活动与铁锰结核 的成因密切相关。
不同适合不同微生物繁育，不同的微 生物有不同的生活习性，吸收或富集不同的元素 组合。 • 丛状菌呈束状、栉状垂直向上生长，故此长成不 规则菜花状锰结核，相对富Cu,且表面粗糙，有砂 感; • 而丝状菌则呈复杂弧状、同心圆状逐层向外生长， 故此形成表面光滑的(铁)锰结核体。 • 宏观表现有其微观的原因。当把其微观特征及形 成过程认识清楚之后，其宏观特征，乃至其生成 条件、成分特征和分布特点也就易于把握了。
2、生物成因机制
• 1994-1995年对东太平洋锰结核 包壳及其内部纹层构造作光学 显微镜和透射电子显微镜的系 统研究。结果表明，深海锰结 核是一种锰质核形石，其包壳 是叠层石。光滑状和瘤状锰质 核形石分别是由微小叠层石和 奇异叠层石构成，而叠层石则 由纳米级微生物建造而成。新 近发现的中华微放线菌和太平 洋螺球袍菌分别是微小叠层石 和奇异叠层石的建造者。这种 典型微生物岩的发现对大洋锰 结核成因的认识提供了依据。
深海奇珍—锰结核
范文借鉴
深海奇珍—锰结核
戈勇锰结核是什么呢?
已经是一百年前的事了—1872年到1876年,英国深海调查船“挑战者号”在环球海洋考察中首先发现了深海洋底的锰结核。
船员当时谁也没有对此表示真正的关切。
近二十年来,随着冶金工业的迅速发展,矿石需求量与年俱增,陆地上的资源日益枯竭。
怎么办呢?人们开始把注意力从陆地转向海洋,深海锰结核的开发和利用终于被提上议事日程。
通常所说的锰结核,是指球状或块状的结核块,小的像豌豆,大者如马铃薯,一般直径在5厘米到20厘米之间,个别的也可达1米以上,切开来看,锰结核内部呈同心圆状,层层包裹,有点像洋葱,表面呈棕色或黑色,性脆硬度小,全身有细孔,体重很轻,比重在2到3之间。
锰结核里岂止含锰,它包藏的元素实在太多了,铁、铜、钴、镍、钛、钼等30多种,几乎占元素周期表里元素的三分之一!
不仅种类多,而且品位高。
拿太平洋里的锰结核的化学成分作例子:锰的含量是8.2%到41.1%,铁的含量是 2.4%到26.6%,铜的含量是0.03%到1.6%,镍的含量是0.1%到2%,钴的
含量是0.1%到2.3%,它们大都超出陆矿开采的要求。
这就是说,海底锰结核是含有当前世界上工业急需的多种金属大有矿源,是“大海奉献给人类的一份丰厚的礼物”。
在深海洋底表面上,锰结核分布相当广泛。
它们一般裸露在外面,就像放在草地上的一群网球。
全世界各大洋的锰结核总储量是30000多亿吨，88亿吨铜,164亿吨镍,98亿吨钴,按目前开采速度来看,铜可供60O年用,镍是15000年,锰是24000年,钻可以满足人类30万年的需要。
这是一笔多么巨大的资源财富啊!。
大洋锰结核中锰矿物的地球化学性质及其成因
２ 锰矿物的地球化学特征
我 们 研 究 的 样 品 是 海洋 四号 ＨＸ４—８６１、８７１、８８１ 三 个 航 次 从 东 北 太平 洋海 盆 （ｃｃ
图 ｌ 不同 阶 段形成 的矿 物中 三项组 分 图
Ｆｉｇ． １ Ｔｅｒｎａｒｙ ｄｉａｇｒａｍ ｆｏｒ ｍ ｉｎｅｒａｌ ｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ￥ｔａｇｅ ｓ
本文 试 图 从锰 矿物 的地 球 化学 特 征 来 进一 步为 我们 在显 馓 镜 下观 察 到 和 用 ｘ衍 射 分 析 证 明 的 矿物 相 变 寻求 依 据 。 我 们 采 用 三 项 组 分 和 线性 回 归 统计 法 来 研 究 这 些 矿 物 的 化 学成分 ，一方面可 以得 出矿物 中的 元素 比值 界限和 元素结台规律 ；男一方面用结棱的 化学 成 分 来 讨 论 结 核 成 因问 题 ， 即 结核 中 矿物 成 分 不 同 导 致 不 同的 化学 成 分 。 而 结 核 的 矿 物 成分 又 与 结核 的成 岩 变 化有 关 。
１） 单 连 芳 和 执 德 ， 铣 锰 结 植 的锰 矿 物 相 变 和 其 它 次 生 变 化 （待 刊
维普资讯
第 １期
单连芳 ： 大洋锰 结 核 中锰矿 物 的地球 化 性 质 及其 成 因
＂
区 ）和 中太 平 洋 海 盆 （ＣＰ区 ）采集 的锰 结核 。 笔 者在 反 光 显 赦 镜 下 对 其 中 ５１个站 位 的 ６１ 个 结核 光面 进 行 了 详 细 的 观 察 。 在 此基 础 上 选择 ９个 站 位 （ｃｃ区 ６个 站 位 ，ｃＰ区 ３个 ） 豹 １０个 结 核光 面 上 的锰 矿 物 作 电子 探 针 分 析 ，并 从 光 面 上 相 应部 位 用 钢 针 取 下 样 品 作 ｘ 衍 射分 析 ，以确 定矿 物相 。
海底矿藏是怎样形成的
海底矿藏是怎样形成的深海矿物资源，通常主要指海底锰结核、海底热液矿（也称多金属软泥）和海底石油。
锰结核矿是一种分布于水深4000～6000米大洋底的矿物资源，含有镍、铜、钴、锰等76种元素。
人们估计，世界大洋锰结核矿的总储量可达3万亿吨，仅在太平洋就有1.7万亿吨。
如果按目前人们的开采需求量计算，锰、镍、钴等可供人类上万年的开采需求,由此可见海洋中锰结核矿储量之巨大了。
海底热液矿床多分布在火山活动的大洋中脊裂谷处，火山岛弧地带，或分布在与火山活动有关的断裂带和构造线上。
海底热液矿床的发现时间并不长，仅有二三十年的历史，但从一开始就引起科学家们的高度注视。
这是因为，海底热液矿床有十分可观的储量和所含金属的潜在价值（热液矿床中含有铜、铁、锌、钴、锒、硫等多种矿物）。
海洋石油和天然气的开发仅有百余年的历史，其储量和开采前景也是十分诱人的。
要开采海底矿物资源，有一个重新认识海底矿藏的问题之一是，如何认识海底矿藏的形成原因。
早期的成矿理论长期以来，人们一直认为，海底矿物是由于陆地上岩石的风化作用，经过雨水冲刷，把岩石中所含有的金属元素输入江河，带到海洋里去。
也就是说，滚滚江河水携带着这些物质以及泥沙来到海里，经过波浪和海流的淘选，发生沉积作用，在相当于200～600个大气压的静水压力作用下，生成矿物，沉积于海底。
按照这种观点，世界大洋中应该有镁、钾、铁等金属的沉积物，但是，实际上人们在海底并没有发现过这些金属的沉积物。
在人们对此困惑不解的时候，板块构造理论给海底矿藏的成因提供了新的理论。
我们用板块构造理论解释各种海底矿藏的形成，就似乎容易多了。
用板块构造说看海底矿藏板块构造理论认为，镁、钾、铁、镍等金属并不是从陆地河流带到海洋中的海底沉积物，而是被沿海底裂缝循环的海水带到洋壳上并沉积在那里，经过长时间的地质变化，其化学成分发生了很大的变化。
在世界大洋中，在洋中脊或海隆的边沿热泉的高温海水将这些金属沉积物溶解，随喷发的热液一同从裂缝喷射出来，以固体硫酸盐和硫化物的形成沉积在海底，同时，高温海水淋滤出地壳岩层中的钾、钙、硅、铁和锰等金属元素。
海底谜团
海底谜团作者：宫乃斌来源：《百科知识》2011年第15期想必是创世之初，上帝童心大发，和我们开了个玩笑：他趁大洪水时，把大批金属“土豆”撒在洋底；但又不说破，笑眯眯地看着我们何时才能采用。
这些“土豆”，就是神秘的海底锰团块。
1873年，英国“挑战者号”科学考察船在加那利群岛海面调查时，偶然从网中拣出几块锃亮的“黑色鹅卵石”。
船上的科学家都不知道这是何方神圣，它们被大英博物馆当作奇珍收藏。
9年后，英国科学家约·雷默和雷纳经化验，确认它们是硅酸盐、高锰酸盐和多种氧化物的混合体。
但不少地质学家仍不以为然，认为那不过是载有锰矿石的船只偶然沉没的遗物。
直到1959年，美国科学家约翰·梅罗发表了有关它们的系统的分析报告，“锰结核”或“多金属结核”才被人们刮目相看。
更严格地说，此类矿物应分为锰铁结核和锰铁结壳两种，通称为锰团块。
现在我们知道，各大洋1～6千米深的海床上，锰团块的分布相当广泛。
它们是些不规则的团块，有的光滑如扁球，有的多孔如炉渣，有的状如葡萄，有的覆盖如被状。
小的如沙砾，大的如土豆，超大的几吨重。
那可是一笔让人眼红耳热的超级财富，总储量估计在3万亿吨以上。
按照目前人类的消耗水平，其中的铜、镍、锰、钴等分别可用600年～13万年不等。
然而，锰团块又身处重重谜雾之中，让我们不断探寻。
成因之谜锰团块究竟因何生成?这是第一个不解之谜。
对此，智者见智仁者见仁，有多种不同的解释和假说。
但是，又皆不能自圆其说。
此类假说有：生物摄取说有人用电子扫描显微镜观察锰结核的表面和内部，发现其细微结构中包括很多空管和微孔隙，这些管、孔均由大量底栖微生物构成。
科学家据此猜测，是这些底栖微生物摄取了海中大量的二氧化锰等氧化物，日积月累形成了这些锰结核。
锰结核内常发现碎骨、牙齿等，有人便认为这正如珍珠和蚌壳的生长，佐证了生物成因说。
不过，锰团块不仅储量巨大，还在不断生长——全球每年大约增长1000万吨！这些小小的微生物，难道真有如此巨大的“生产力”吗？水成沉积说这种假说认为，海水中溶解的锰和铁本就处于饱和状态，由于降水和河流的冲蚀，地表的矿物质又被冲入海内。
大洋深处的锰结核
储量分布
• 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，每平方米面积上就有 100多公斤，简直是一个挨一个铺满海底。 在全世界的大洋里它的总储量达10的12次 方的三倍吨。
开采应用—世界
• 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。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。
锰结核简介
• 锰结核是沉淀在大洋底 的一种矿石，它表面呈黑 色或棕褐色，形状如球状 或块状，它含有30多种金 属元素，其中最有商业开 发价值的是锰、铜、钴、 镍等。
主要成分
• 锰结核存在的形式为 硅酸盐和难溶性高锰酸 盐 (高锰酸亚钛、高锰 酸铁、高锰酸铝等)的 混合物。
形成来源
它的物质来源，大致有四方面： 一是来自陆地、大陆或岛屿的岩石风化后释放出 铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀。 二是来自火山，岩浆喷发产生的大量气体与海水 相互作用时，从熔岩中搬走一定量的铁、锰，使 海水中锰、铁越来越多。 三是来自生物，浮游生物体内富集微量金属，它 们死亡后，尸体分解，金属元素也就进入海水。 四是来自宇宙，有关资料表明，宇宙每年要向地 球降落2000~5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素， 分解后也进入海洋。
深海锰结核
深海锰结核作者：任禾来源：《中国经济和信息化》2013年第15期锰结核是沉淀在海洋底部的一种矿石，它主要的商业价值在于含有30多种金属元素。
继可燃冰之后，锰结核成为未来深海能源开采的新选项。
7月3日，在中国南海的“蛟龙海山”区，执行首个试验性应用航次的中国“蛟龙”号载人潜水器发现了大面积铁锰结核，并采集了8块样品。
这个消息再次点燃了人们对于深海能源勘测的热情。
锰结核是沉淀在海洋底部的一种矿石，主要由氧化铁和氧化锰构成，它主要的商业价值在于含有30多种金属元素，其中储存镍、钴、铜、锰的总量分别高出陆上相应储量的几十倍到几千倍。
据从事矿产资源勘查和勘探研究的相关机构预测，进入21世纪之后，各类型的矿物原料消耗呈持续快速增长态势，预计在2001至2050年之间，全球矿产资源消耗量将成倍增加。
如石油消耗增长2～2.2倍，天然气3～3.2倍，铁1.4～ 1.6倍，铝1.5～2倍，铜1.5～1.7倍。
陆地资源消耗与日俱增，浩瀚无垠的海洋中潜藏的资源，势必成为人类未来能源的最好选择。
海底宝藏深海锰结核又称深海多金属结核，主要分布在水深3000～6000米的深海底，锰结核是以海洋里鲨鱼的牙齿、鱼骨、海底火山的喷出物为母体，凝聚海水里的金属微粒而成的颗粒。
母体凝聚金属微粒的原因有两种：一是母体及金属微粒各带不同性的电能，由于异电相吸而凝聚；二是由于潮汐波浪的推送揉和，把母体和金属微粒像滚雪球那样越滚越大。
锰结核大小不等，一般直径在5到10厘米之间。
锰结核中富含多种金属成分，其中锰占25%，铁占14%，此外还有多种有色金属，而其中蕴含的铜、钴、镍都是陆地上紧缺的矿产资源。
聚集了如此珍贵的稀缺元素的锰结核，几乎遍布所有海洋甚至大湖，仅仅太平洋底的锰结核就可以提炼锰4000亿吨、铜88亿吨、镍1.64亿吨、钴58 亿吨，这还不包括其他的稀有金属。
以当今的世界消费水平计算，如果把海底的锰结核全开采出来，锰可供人类使用3.33 万年，镍可供使用2.53 万年，钴34 万年，铜980万年。
海底锰结核
海洋铁锰结核（壳）简介XX（XX大学 XX学院 XX班）摘要海洋铁锰结核是目前最具开发价值的海洋矿产之一，其中富含多种金属，引起了各国的广泛关注。
本文简要介绍了海洋铁锰结核的分布情况、特征和成因及研究进展等，并对海洋矿产资源的开发进行了展望。
关键词铁锰结核、铁锰结壳、海底矿产、钴、东菲律宾大洋铁锰结壳是继大洋多金属结核之后出现的又一极具潜在经济价值的水下固体矿产资源[1],富含Mn、Fe、Cu、Co、Ni和Pt等金属及非金属P,并且结壳的产出水深多小于3 000 m,易于进行系统的样品采集,开采风险及开采时对环境的影响也较小。
因此,备受各国政府的关注。
据专家预测,大洋铁锰结壳很可能会比大洋多金属结核率先实现商业性开采,并成为21世纪新兴的海洋矿产产业[2、3]。
对海洋铁锰结核的研究早已为各国所注目。
美、英、法、俄、日等国争相组织大规模调查与研究,已取得了丰硕成果。
其中关于多金属的来源、结核成因、元素分布特征等方面,海洋沉积地球化学作了大量研究工作[4]。
目前,对于“铁锰结核和结壳”的研究,俄罗斯可以说走在前头,由全俄大洋地质与矿产资源研究所安德列耶夫博士主编的1∶15 000 000“世界金属成矿图”、“世界地质和矿产图”及其系列图件,清晰地展示了全球大地构造背景上铁锰结核、富钴结壳、深海硫化物、含矿泥、磷化物、砂矿以及天然气水合物的分布状况[5]。
一、分布铁锰结核广泛分布于世界大洋海底。
其最佳分布海区是水深4 500~5 500 m 海底平原区。
其中太平洋最富,其次是印度洋和大西洋。
铁锰结核中高含量的微量元素主要以类质同象或吸附态存在于铁锰氢氧化物中[6]。
铁锰结壳尽管在100多年前发现铁锰结核时被同时发现,但直到20世纪80年代初,德国“太阳号”科学考察船在中太平洋海山区发现铁锰结壳中Co的异常富集后才开始了对铁锰结壳的专门调查和研究。
目前,作为最具潜在经济价值的深海矿产资源之一,铁锰结壳已引起越来越多国家和研究者的重视。
未来的金属矿资源-洋底锰结核
♣六、中国的大洋锰结核勘探 六
自70年代中期以来，我国相继开展了大洋海底资源 的勘查活动，并制订了大洋锰结核资源调查开发研 究计划。 从1987年12月10日我国签署《联合国海洋法公约》 起，上述计划执行规模更加扩大。 到1990年，我国先后在太平洋赤道水域、中太平洋 海盆和东太平洋海盆进行了数十次调查，概查面积 达200多万平方千米，总投资6亿多美元，从而在太 平洋CC区范围内选圈出有足够商用价值、可供采矿 作业的结核矿区30万平方公里。
♣二、成因 二
大量生物构造的出现表明微生物对结核的生长有 一定的作用，但究竟是
？
（1）、微生物富集和分泌铁和锰作为其自身生 命过程的一部分？ （2）、微生物的生命过程间接地形成了有利于 锰结核形成的物理化学环境？
♣三、成分 三
锰矿物主要为钡镁锰矿、钠水锰矿和δMnO2，三者 结晶程度依次降低，钡镁锰矿形成于Eh高的环境中， δMnO2形成于Eh低的环境中，钠水锰矿形成于过渡 环境。另外还有软锰矿、斜方锰矿、恩苏塔矿、隐钾 锰矿和硬锰矿。 锰结核中大多数铁矿物为非晶质的，含水氢氧铁聚 合物是主要铁矿物。 结核中的次要矿物和副矿物多而分散。有石英、长 石、云母、橄榄石、黑硬绿泥石、辉石、闪石、葡萄 石、粘土矿物、沸石、磷灰石、方解石、文石、金红 石、锐钛石、重晶石和尖晶石等。其中石英最常见。 结核中不同的矿物组合反映了结核不同的形成环境
http://www.kigam.re.kr/lifting/eng/define/welcome.html
♣ 五、开发
This system on which a basic research is being performed adopts an automatic circular mining type where the collected nodules are transported to the mining ship from the mining area. Mining is performed using the marine mining module by dividing an mining area into several workcells, in which module is consisted of automatic robo-miners and lifting buckets. This system requires a tremendous investment cost and a high level of technology development.
探索大洋锰结核矿的成因
探索大洋锰结核矿的成因
张晓萌
【期刊名称】《海洋世界》
【年(卷),期】1996(000)008
【摘要】海底锰结核是由英国人首先发现的。
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。
经过化验分析,才知道它不是化石。
【总页数】1页(P9)
【作者】张晓萌
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】P744.3
【相关文献】
1.大洋锰结核深海开采扬矿技术 [J], 邹伟生;黄家桢
2.用闪锌矿(方铅矿)精矿催化还原软锰矿(大洋锰结核矿)制取硫酸锰 [J], 唐尚文
3.大洋锰结核中锰矿物的地球化学性质及其成因 [J], 单连芳
4.中亚造山带恩格尔乌苏蛇绿混杂岩中发现大洋型锰结核 [J], 宋博;许伟;计文化;史冀忠;韩小锋;闫全人
5.大洋锰结核的调查与开采 [J],
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洋底锰结核
1、多金属型矿物的深海结核是将来可以利用并根本改 变世界的有色金属市场，是接替己有陆地矿床(Mn，Ni， 变世界的有色金属市场，是接替己有陆地矿床(Mn，Ni， Zn，Cu，Ag，Cd，Au及Co)储量的出路所在 Zn，Cu，Ag，Cd，Au及Co)储量的出路所在 2、已开采的上述金属的陆地矿床的储量已显著降低， 这必然会引起开发海洋矿床兴趣的增涨。 3、小型化的选择，对产品统一规格使用的显茗下降以 及代用品的竞争都使得准确可靠地预测开始海洋矿床 的工业开采变得异常复杂。 根据实际的估计，结核矿床的工业开采要到2020年以 根据实际的估计，结核矿床的工业开采要到2020年以 后才有可能进行（Lenoble 1993，Kotlinski1996）。 后才有可能进行（Lenoble 1993，Kotlinski1996）。
洋底锰结核
普遍认为：结核的发现是在1872~1876年间 普遍认为：结核的发现是在1872~1876年间 由英国舰船“挑战者”(Challenger)号的著名 由英国舰船“挑战者”(Challenger)号的著名 的历史探险发现的。 根据Manheim F(1965)意见，还在更早就 根据Manheim F. F(1965)意见，还在更早就 在卡尔斯海中确定有结核的存在。而在湖水 中的结核远在100年前就己知它的存在，19 中的结核远在100年前就己知它的存在，19 世纪中叶在瑞典对它进行开采(Cronan， 世纪中叶在瑞典对它进行开采(Cronan， l980)。 l980)。 目前，已经产查明，多金属结核存在于河流、 目前，已经产查明，多金属结核存在于河流、 湖泊与海洋中。 湖泊与海洋中。
目前存在的问题
到目前为止还没研究透彻的问题有：存在于 结核中的成分的来源，结核形成的机制，产 生矿床富集的条件。 需今后继续讨论的问题是：结核中不同来源 的成分。 影响结核形成的具体环境因素是具有区域性 的不同点，它既有地质地貌因素、大地构造 的影响，同时也有水动力作用的影响。
海底锰结核的热力学成因
海底锰结核的热力学成因
海底锰结核是深海洄游者最青睐的背景景观。
它是由沉积物构成
的基架上绿色、红色和褐色的锰矿化物组成，形状多样，形成结核状
的集合体。
结核的形状可以是椭圆形的“雏鸟窝”，也可以是复杂的“峡谷”或“地下洞穴”，或是其他深海浮游物类的孵化场所。
海底锰结核的形成是一个复杂的微生物过程。
广谱的微生物，如
微型真菌、厌氧菌、变形虫和放线菌等，聚集在沉积物表面，利用磷
酸二铵作为结构材料，堆叠具有空心结构的凝固物。
经过多年，凝固
物上积聚着非生物元素，形成了一个厚度达十厘米的结构，微生物附
着到结构上，形成了一个多种微生物的群落，这就是海底锰结核。
在
水体中形成的复杂的反应，是海底锰结核形成的最终成因。
海底锰结核形成的过程中，海底应力是重要的因素，它是由洋流、海洋风和海洋温度变化而引起的海水可能产生的持续正向力和逆向力。
海底应力对海底锰结核的形成起着关键作用，有利于微藻生长和微生
物群落形成，减少结构被重力压缩而变形。
海底锰结核的形成经历了复杂的热力学过程，微生物进食、生长
以及外界水体及海洋应力的作用，为这一壮观的山水美景的形成提供
了重要热力学及复杂环境的支撑。
锰结核
锰结核【矿石简介】大洋底蕴藏着极其丰富的矿藏资源，锰结核就是其中的一种。
锰结核是沉淀在大洋底的一种矿石，它表面呈黑色或棕褐色，形状如球状或块状，它含有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。
锰结核的形态多样，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。
【主要成分】锰结核中各种金属成分的含量大约是：有经济价值的有锰(27-30 %)、镍(1.25-1.5 %)、铜(1-1.4 %)及钴(0.2-0.25 %)。
其他成分有铁(6 %)、硅(5%)及铝(3%)，亦有少量钙、钠、镁、钾、钛及钡，连带有氢及氧。
铜、钴、镍是陆地上紧缺的矿产资源，有必要开采海底锰结核获取这些金属。
美国锰矿全靠进口，对从锰结核生产锰也大感兴趣，所以美国最为重视锰结核开发。
美国在大洋锰结核开发技术方面也处于领先地位。
【形成来源】它的物质来源，大致有四方面：一是来自陆地、大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；二是来自火山，岩浆喷发产生的大量气体与海水相互作用时，从熔岩中搬走一定量的铁、锰，使海水中锰、铁越来越多；三是来自生物，浮游生物体内富集微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也就进入海水；四是来自宇宙，有关资料表明，宇宙每年要向地球降落2000~5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素，分解后也进入海洋。
【储量分布】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，每平方米面积上就有100多公斤，简直是一个挨一个铺满海底。
现代海洋锰结核中某些矿物学的研究
现代海洋锰结核中某些矿物学的研究近年来，海洋锰结核的研究受到了科学界的广泛关注。
由于国内外海洋环境不断加剧，污染物污染也在加剧。
其中最重要的一种污染物是海洋锰，它可以对海洋环境、海洋生物以及人类的健康产生多种不利影响。
此外，海洋锰结核可以蓄积大量的矿物质，其组成通过海洋生物和物质循环而被吸收。
因此，研究海洋锰结核中的矿物成分对于研究其生物学功能、评价其环境风险以及控制其对生物均具有重要意义。
根据对海洋锰结核矿物学特征的研究，已经发现它可以组成大量的矿物，主要包括硅藻矿、锰矿和滑石类矿物。
其中，最主要的矿物类型是硅藻矿，占海洋锰结核的矿物成分的绝大部分。
这些矿物的性质可以提高海洋锰结核的碱度、改变锰结核的碳水化合物组成，对海洋锰结核中锰的形态、分布和浓度等有较大的影响。
除了硅藻矿外，海洋锰结核还含有锰矿和滑石类矿物，其所占比例很低，但其成份十分复杂，可能会影响海洋锰结核的形状、结构和磁方向。
此外，锰矿还可以作为锰在海洋锰结核中的形式，从而影响海洋锰结核的毒性特性。
除了海洋锰结核中的矿物外，还有一些有机物质，如氨基酸、多糖类和胆固醇等。
这些有机物质可以增加海洋锰结核的生物活性、生物学功能和环境效应，其作用机制尚待进一步研究。
另外，海洋环境受到空气污染物的影响，其中可能会影响海洋锰结核中的有机物质和矿物质组成。
例如，有些重金属元素会被吸附到海洋锰结核表面，从而影响其矿物质组成和毒性特性。
为了更好地了解海洋锰结核中某些矿物学特征及其对海洋环境、海洋生物以及人类健康的影响，必须从海洋锰结核中矿物学特征的研究入手，充分利用矿物学分析技术，进行细致的分析。
此外，还需要进行综合性的研究，将海洋锰结核的形态、结构和矿物质组成等特征结合起来，以此来了解海洋锰结核对生物学功能及环境风险的影响。
总之，研究海洋锰结核中某些矿物学特征具有重要意义。
它可以帮助科学家更加深入地了解海洋锰结核的形态、结构和矿物质组成，进而有效评估海洋锰结核的影响，为合理防治海洋锰污染和控制其对海洋生物的负面影响提供科学依据。
大洋锰结核矿成因之谜
大洋锰结核矿成因之谜海底锰结核是由英国人首先发现的。
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。
船上的几位科学家准都没有见过这种“黑色的卵石块”。
后来，这些“黑卵石块”送回英国。
经过化验分析，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。
后来，人们给这种矿石起名叫“大洋锰结核”或“大洋多金属结核”等。
由于锰结核矿大量存在于世界各大洋之中，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。
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：一是大陆或岛屿上岩石风化后分解出了金属离于，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元素。
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。
这些元素通过各种渠道和不同的搬运方式，来到具备形成锰结核的”核”上，经过漫长的岁月，形成了结核，最后形成大小不等的锰结核。
在研究这些金属元素的搬运方式上，科学家们没有多大的争议，大家都赞成是通过海水溶解后来到锰结核的“核”上的。
然而，科学家对锰结核的生长机理，却存在着较大的分歧。
围绕着锰结构的生长机理，人们提出了种种的理论模式，概括起来，主要有三种：第一种为自生化学沉积假说，或者叫作接触氧化和沉淀说。
这种观点认为，当海底的pH值增高时，氢氧化铁便会围绕一个核心进行沉淀，氢氧化铁的沉淀物可吸附锰离子，并且产生催化作用，促使二氧化锰不断生成。
大洋多金属结核的形成机理研究概述
大洋多金属结核的形成机理研究概述摘要从多金属结核成矿物质来源、生长环境、生长机理和成矿模式等方面来对多金属结核的形成机理问题进行探讨，探索多金属结核的成矿过程，重建其形成的古海洋环境，预测结核的区域分布和丰度等，进而为大洋多金属结核资源评价和开发提供科学依据。
关键词海洋地质；多金属结核；形成机理0 引言大洋多金属结核（polymetallic nodule）又称锰结核，是一种以铁锰水合氧化物为主的海洋自生沉积型矿物。
它外表多为暗褐色或黑色，呈结核状、板状、皮壳状构造，由核心和绕核心而生的Fe-Mn氧化物壳层两部分组成。
生长核心主要有微化石（放射虫或有孔虫）介壳、磷化鲨鱼牙齿、玄武岩碎屑等，甚至可能是先前结核的碎片。
结核外壳的组分主要有铁锰矿物、粘土类和沸石类矿物、碎屑物质及其他自生矿物等。
结核在洋底分布范围广，据已有调查资料，世界各大洋中约有15%的海底被金属结核所覆盖，其中太平洋分布最广约有2300万km2，印度洋约有1500万km2，大西洋分布最少，约有850万km2[1]。
太平洋的多金属结核主要富集在东太平洋克拉利昂（Clarion）和克利帕顿（Clipperton）两断裂带间，又称C-C区。
结核中蕴藏着丰富的锰、铁、铜、镍、钴等金属资源，据估计，大洋锰结核中所含锰、铜、镍、钴等的储量，即相当于陆地储量的几十至几千倍，太平洋海底多金属结核资源达1.7万亿吨，其中含锰4 000亿吨、铜88亿吨、钴58亿吨、镍164亿吨，是很有远景的潜在海底矿产资源[2]。
关于多金属结核的形成机理问题的研究，一直以来都受到科学家们的重视。
这是因为通过形成机理的研究可以探索多金属结核的成矿过程，重建其形成的古海洋环境，预测结核的区域分布和丰度等，进而为大洋多金属结核资源评价和开发提供科学依据。
本文将从多金属结核成矿物质来源、生长环境、生长机理和成矿模式等方面来对多金属结核的形成机理问题进行分析探讨。
1 成矿物质来源成矿物质主要是指Fe、Mn、Cu、Ni和Co等金属元素，它们是结核能否生长的先决条件和物质基础。
深海海底铁锰结核的秘密
分和硅 、铝、钙 、磷等杂质组分 ，围绕核心大致 呈同心圆圈状 生长 ，构成结核 中或厚或薄 的圈层
（ 图１ ） 。因 为 这 些 结 核 的主 要 成 分 是 铁 和 锰 的
１ ． ３ ５ ｇ ／ ｃ ｍ ￣ ，平均孔隙度为６ ０ ％，比表面积为１ ５ ０ ｍ Ｚ ／ ｇ 左右。在铁锰结核 比较富集的海底 ，铁锰结核的丰
３９７ Байду номын сангаас ■ ■
自丛未志 第 ３ ７ 卷 第 ６ 期＿ 特 约 专 稿
差 ，基 本 上 为 无 序 的非 结 晶相 与 有 序 的 晶体 相 互
键 ，使得矿物 结构趋 于较为稳 定。孔隙水 比海 水
通 常 更 富Ｎｉ ２ 十 和Ｃ ｕ ， 因此 ， 成 岩 成 因 的 ｌ Ｏ Ａ一 锰
有关锰矿物 的鉴定十分 困难 ， 不 同研 究人员之 间有 关锰矿物 的定 名经常有不 同程度的混淆 。 目前 ， 一般认为 ， 水成型结核 中的锰矿物 主要是水羟锰 矿（ ６ ・ Ｍｎ Ｏ ） ， 而成 岩型结核 中主要为 １ ０ Ａ 一 锰酸盐 （ １ ０ Ａ — ｍａ ｎ ｇ ａ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ） 。全球海底 铁锰结核 的分 布、结核成 因类型及其大 小、丰度 ， 以及结核的矿物 一 化学成分等 的变化实际上反映了海洋初级生产力 、碳酸盐补偿深度与 最低合氧带等海洋学特征在不 同海域 中或者不 同地质历史时期上的变化 。经过 ｉ ０ ０ 多年大量 的研究 ， 人们对铁锰结核成 因的 认识已经取得了长足的进步 ， 然而 ， —些根本性的谜 团还没有解开 。 关键词 铁锰结核 成 因 矿物成分 控制 因素 谜团
自翌 ． 志 第 ３ ７ 卷 第 ６ 期・ 特 约 专 稿
ｄ ｏ ｉ ： ｌ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ — ９ ６ ０ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ ． ０ ０ １
大洋微锰结核中纤锌锰矿的发现及其矿物学特征
大洋微锰结核中纤锌锰矿的发现及其矿物学
特征
大洋微锰结核是一种用以检验碳钢本质结构的重要实验方法之一。
最近，在大洋微锰结核的实验中，科学家发现了一种新的矿物——纤
锌锰矿。
该矿物是一种罕见的含锰矿物，存在于形成大洋微锰结核的
碳钢中。
通过X射线衍射和扫描电子显微镜等技术，研究人员对纤锌锰矿
的矿物学特征进行了详细的分析。
结果显示，纤锌锰矿以块状出现，
它有淡绿色、褐色、深褐色或紫色，表面也许有浅色银或金色斑点。
它是一种黄心矿，具有锡矿石外观，但具有更强烈的磁性。
其晶体结
构为多石英类的等轴晶系，其晶粒大小为3.3mm~3.8mm。
经鉻酸酸溶反应实验和振动样品表面扫描测定，该物质的主要元素为氧、锌、锰和碳，其中锌含量最高，达到了37.37％。
纤锌锰矿的发现为研究碳钢有莫大的帮助，可以帮助研究人员更
深刻地了解碳钢的本质结构，从而可能提高碳钢的结构强度和耐用性。
除了研究碳钢外，纤锌锰矿也具有一定的应用价值，例如用于生产造
纸用砂浆的腐蚀抗蚀和抗氧化剂等。
总之，在研究大洋微锰结核时，科学家发现了一种罕见的纤锌锰矿，其中含有一定比例的锌和锰。
该矿物对于了解碳钢有重要意义，
并可能提升其结构强度和耐用性。
此外，纤锌锰矿还利用于造纸用砂
浆的腐蚀抗蚀和抗氧化剂。
大洋海底山铁—锰结壳和和结核的矿物成分与成因
大洋海底山铁—锰结壳和和结核的矿物成分与成因
Г.,АИ;王勋弟
【期刊名称】《地质科学译丛》
【年(卷),期】1992(009)003
【摘要】本文证实了在所研究的太平洋伊塔-迈塔伊和ИОАН平顶海山铁-锰结壳和结核中主要成分为Fe-水羟锰矿,有时有它与Mn-六方纤铁矿组成的薄层状共生体.这些结壳和结核的矿物成分完全一致.这可作为平顶海山的结壳和结核形成于水成条件下的证明.文中指出,上述矿物的形成为微生物活动的结果.本文认为,在上述结壳和结核中发生了局部的成岩作用,并形成了锰钴土-基铁矾及基铁矾Ⅰ.后者在变质时转化成为钠水锰矿.锰钴土则是锰钴土-基铁矾在演变过程中的产物.
【总页数】6页(P54-59)
【作者】Г.,АИ;王勋弟
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P744.3
【相关文献】
1.大洋多金属结核及富钴结壳矿物材料的研究述评(Ⅰ) [J], 孙传尧;谭欣;周秀英;王福良
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大洋锰结核矿成因之谜
海底锰结核是由英国人首先发现的。
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。
船上的几位科学家准都没有见过这种“黑色的卵石块”。
后来，这些“黑卵石块”送回英国。
经过化验分析，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。
后来，人们给这种矿石起名叫“大洋锰结核”或“大洋多金属结核”等。
由于锰结核矿大量存在于世界各大洋之中，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。
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：一是大陆或岛屿上岩石风化后分解出了金属离于，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元素。
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。
这些元素通过各种渠道和不同的搬运方式，来到具备形成锰结核的”核”上，经过漫长的岁月，形成了结核，最后形成大小不等的锰结核。
在研究这些金属元素的搬运方式上，科学家们没有多大的争议，大家都赞成是通过海水溶解后来到锰结核的“核”上的。
然而，科学家对锰结核的生长机理，却存在着较大的分歧。
围绕着锰结构的生长机理，人们提出了种种的理论模式，概括起来，主要有三种：第一种为自生化学沉积假说，或者叫作接触氧化和沉淀说。
这种观点认为，当海底的pH值增高时，氢氧化铁便会围绕一个核心进行沉淀，氢氧化铁的沉淀物可吸附锰离子，并且产生催化作用，促使二氧化锰不断生成。
这种解释虽给人以启发，但是它仍有不完备的地方。
第二种假说是生物成因说。
这种理论的根据是，用扫描电子显微镜观察锰结核的表面和内部细微构造时，发现结该的表面有很多由底栖微生物形成的空管和微窟窿，当其形成管子时，摄取了大量的微结核于壳内。
第三种假说是火山活动说。
这种理论认为，人山爆发喷发出大量气体，在气体从熔岩中析出过程中，伴随着大量的锰、铁、铜及其他微量金属。
这些微量金属进入海水中后，沉淀出铁的含水氧化物，使锰和其他金属经过氧化富集、淀，形成锰结核矿。
对于这种假说，有人提出：很多非火山活动海域内，也发现大量的锰结核，这又该做何种解释呢？。