深海沉積物中的稀土礦產資源研究進展

朱建新

（遼寧省物測勘查院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

在高薪材料研發(fā)的整個過程中，最為主要的資源就是稀土礦產，而其中蘊含著的高新技術，具有很強的應用性價值，比如紅外線光學工程，太陽能工程，這些都決定了稀土礦產資源在開發(fā)利用上的重要性。為此，在稀土礦產資源目前需求比較多，應用又較為廣泛的基本情況下，需要充分了解深海稀土礦產資源的研究進展，為深海稀土礦產資源的有效性開發(fā)利用做好鋪墊，也就是要打下堅實的基礎[1]。

1 研究稀土礦產資源分布

沉積物，顧名思義就是一種沉積下來的物質。但并不是每種物質的出現都有用，有的屬于無用的范疇，有的恰巧就是具有應用性價值。關于深海中的沉積物，其沉積出來一種有用，且價值具大的元素，那就是稀土，這里我們先來認識一下深海深積物。所謂深海的沉積物，本質上的理解就是在海洋沉積的主要作用下，在位于1000m 水深以下的地方，形成相應的沉積性物質，其中的成份比較復雜化。通過分析化學成分發(fā)現，深海沉積物中的化學元素主要有很多種，比如Si（硅）、Fe（鐵）、Al（鋁）、Ca（鈣）等。人們通過不斷的研究，對于深海沉積物有了較為深入性的認識，也發(fā)現了其中蘊含著的稀土礦產資源非常豐富。第一，統(tǒng)計分析太平洋深海沉積物當中稀土礦產資源，發(fā)現深海沉積物中稀土元素呈現出富集的一種狀態(tài)。第二，不同的海洋區(qū)域，深海沉積物當中的稀土礦產資源，有著不同的含量，與大西洋相比，深海沉積物中的稀土礦產資源富集就很多。總體而言，唯有準確把握深海沉積物中的稀土資源分布，才能更好的探索稀土礦產資源，充分了解資源的不斷變化，為稀土資源的有效性開發(fā)以及合理化的利用提供基礎保障[2]。

2 研究稀土礦產資源的來源

任何事情的進展都有來龍去脈，有自己的一套形成過程。同樣的道理，稀土礦產資源也不是憑空而來，自然也有一個源頭，就是發(fā)源的地方。要想做好深海沉積物稀土資源的勘探與詳細分析，必須要充分了解稀土礦產資源來自于哪里，也就是確定其主要的來源渠道。所以，關于稀土礦產資源的來源，成了研究深海沉積物中蘊含礦產資源的主要議題。當前，深海沉積物當中，稀土礦產資源，在來源上比較復雜化，基本上不是出自統(tǒng)一的地方。比如太平洋富稀地沉積物，主要是來自于熱液的活動，進而產生Fe 氫氧化物。第一，分析時使用激光剝蝕等離子體質譜，在分析中發(fā)現，在磷灰石中存在著深海沉積物的稀土元素。第二，運用化學方法，詳細分析脊鈣質沉積物，結果發(fā)現西南印度洋里面，深海沉積物中含有稀土元素，該元素是生物源的一種，在很大程度上是受到陸源的影響。第三，在南大西洋當中，稀土元素分配形式基本上有相同之處，主要是富集輕稀土元素。對此，可以了解，在南大西洋中，深海沉積物中稀土資源，其主要來源就是海水里。

特征是分析事物的關鍵所在，也就是要了解本質上的相關性質。進行深海沉積物的稀土礦產資源研究的過程中，必須要對深積物的化學性特征加強了解，同時還要深入研究深海沉積物的沉積環(huán)境，為稀土元素的具體來源，其中形成的過程，找到可以支撐的理論性依據，從而促使能夠準確，完整地研究出深海沉積物中稀土的礦產資源[3,4]。

3 研究稀土礦產資源的賦存載體

賦存一詞由來已久，承載著相應存儲的功能。關于稀土礦產資源的賦存，屬于是一個載體，要充分加以掌握，因為對于深海沉積物的稀土礦產資源開發(fā)很有幫助。第一，進行稀土礦產資源賦存的整個過程中，通過分析深海沉積物中的化學性元素發(fā)現，在深海沉積物當中，主要是以鋁硅酸鹽礦物，還有粘土礦物為主，這兩種元素本身很重要。換名話而言，就是在沉積物當中，有97%以上的礦物性元素，該元素就在鋁硅酸鹽里面。第二，通過磷酸鹽礦物形式呈現，這主要是深海沉積物當中的磷元素。第三，依據稀土元素的整體含量，以及其他磁性的因素，可以知道，在深海沉積物里，稀土元素的含量和很多方面都有著關聯性，比如，深海沉積物當中的磷酸鹽，鐵錳氧化物含量。

稀土元素不會隨意在哪里落地生根，而是自身有著專門的賦存載體，通常而言，深海沉積物中的稀土元素，主要是賦存在遠洋黏土，磷酸鹽，以及鐵錳氧化物當中。而在西太平洋當中，深海沉積物中的稀土元素，其中主要的載體其實不是黏土物質，這就說明西太平洋深海沉積物中稀土元素，只是存在于磷酸鹽里面。

稀土元素，在工業(yè)領域，冶金領域都有著非常廣泛性的應用，所以在我國也有著很不錯的發(fā)展前景，受到相關行業(yè)的重視與認可。因為稀土元素同很多元素都有著直接性的關系，能夠整合利用，比如稀土元素與 P2o5、Cao 就有直接的關聯性?；诖?，可以具體推測出，在深海沉積物中的稀土礦產資源，和磷酸鹽有著直接性的關系，而磷酸鹽就屬于是稀土元素的重要性載體。

4 研究稀土礦產資源的富集

近年來，深海沉積物中的稀土礦產資源雖然始終在研究，沒有停下實際研究的腳步。但是，仍然有不足，要想把握好深海沉積物中稀土礦產資源的有效開發(fā)利用，必須要在賦存機制上不斷加強研究，充分了解稀土元素是如何形成的，找到背后的具體性原因。研究過程中發(fā)現，深海里面的磷灰石，同深海中的稀土元素有著非常相似的形式，這表明深海沉積中稀土元素，最為主要來源就是海水。有學者詳細分析了深海沉積物中的稀土元素，發(fā)現其形成的原因是地質運動的變化，稀土元素離子同海水中的磷酸根產子進行了有效性的結合，從而在相互的作用下，形成了生物型的磷灰石，其中深海沉積物里的魚骨當中也富含著稀土元素。但是，像這樣的情況，不會從海水當中，直接進入到魚骨，同時也意味著賦存的稀土元素在成礦時，基本上不會受到不良的影響。除此之外，在生物型磷灰石中，有稀土元素存在，其他的元素中含有稀土元素的可能性較小。所以，在實際做稀土礦產資源開發(fā)時，需要把讓磷灰石發(fā)揮正向的作用，實現最終勘探與開發(fā)的具體目標。

前面我們提到過富稀土深海沉積物，目前的分析是沒有充分了解到稀土元素的整體富集性機制。關于稀土金屬軟泥，其中稀土的富集同熱液有關系。有研究表明，現代魚骨中PEE 含量處于中等狀態(tài)，基本上不超過固定化的數值。除此之外，太平洋中深海沉積物磷灰石，含有稀土元素，其中元素是在魚骨的底部較為集中化，到了頂部不斷減少，其中的稀土含量處于中間的位置。為此，必須要具體研究稀土元素在磷酸鹽當中的富集，整個過程需要加大研究的力度。

5 研究稀土元素與沉積物關系

稀土元素沉積物只是一種元素，而是包括多金屬沉積物，以及深海黏土等。在眾多金屬沉積物當中，基本上都分布在東太平洋的洋脊周圍。而深海里面的黏土，基本上分布都是在北太平洋的中部，或者是西部的海域里，這是太平洋中最為主要的富稀土沉積物。通過詳細的研究發(fā)現，關于深海沉積物中的稀土元素，整體上的含量，其實是被眾多物質控制。再根據稀土深海黏土物質的有效性組成，可以把其劃分成沸石黏土，還有遠洋黏土。在太平洋部分海域，沉積物的類型也有所不同，具有雙重元素的本質特征。由此可見，深海黏土最主要的沉積物類型其實就是富稀土。

6 研究稀土礦產資源開發(fā)利用

稀土礦產資源，在深海沉積物當中可以說是極為豐富化，但是，礦產資源的粒度又很細小，品質參差不齊，而且環(huán)境上又是多種多樣，應該說是比較復雜化的類型，所以在具體的開發(fā)與利用方面，就顯得難度特別的大?，F在的具體階段，深海沉積物中稀土資源，在開發(fā)利用方面的技術基本上很少，換言之，就是技術還沒有達到成熟階段，屬于不夠完善化的情況。從當前的實際情況來看，最為常用的資源開發(fā)利用方法，本質上就是直接的浸出，但該方法經濟比較浪費，成本上很高，尤其是經濟成本居高不下，還會影響到整體的海洋環(huán)境，產生很大的資源性耗費?；诖?，必須要在稀土礦產資源開發(fā)的有效利用上，不斷加強技術上的全面創(chuàng)新，整體提高深海沉積物中稀土資源的有效性開發(fā)與實際利用的良好水平

7 深海沉積物中稀土礦產資源研究的展望

近年來，在研究發(fā)展的過程中，深海沉積物中稀土礦產資源很受關注，在研究方面已經取得了階段性的成果或者說是階段性的進展與突破。但是關于稀土元素的整體富集機制，稀土元素的整體性影響，還需要加強研究。

每一種沉積物當中都會有稀土元素的存在，只不過有的含稀土量大，有的含稀土的量較小?？v觀沉積物發(fā)現，在沸石黏土這樣的沉積物當中，沉積的稀土元素其實比較高，雖然不是正向具有相關性的，但是比遠洋黏土的稀土含量要高出很多。

海洋當中，微量元素循環(huán)的作用，最主要就是體現在顆粒的表面吸附性。因為自身結構上的優(yōu)勢，黏土礦物稀土元素，在吸附能力上較強，有著很強的吸附力，可以吸引到對應的元素物質。有研究表明，在海洋當中，稀土元素最初是被鐵錳氧化物所吸附的，這就是吸附帶來的關聯性。與此同時，當物界表面，經過氧化以后，會釋放出很多的稀土元素，再被沉積物里的磷灰石吸收。深海沉積物中最為主要的一種物質是黏土，目前并不清楚稀土元素在磷酸鹽中的富集過程，所以必須要不斷加以研究。

整體研究中，還需要重視深海深積物稀土礦床的成礦過程，這是主要的方向。深入研究并充分了解深海稀土沉積物的全部過程，為未來實施找礦工作打下堅實的基礎。而針對海洋礦床而言，主要影響的因素就是海水，還有海水中水道的開合，最低含氧量等。基于此，必須要從多個方面，多個角度積極進行研究，不斷了解海洋沉積物稀土礦床的形成原因，為最終的開發(fā)與利用提供可靠性的依據。

8 結語

作為高新技術的戰(zhàn)略性元素，稀土元素在人們的濫挖過程中，實際儲量有所下降，尋找新的稀土元素資源成了當下最為重要的一項工作。自提出深海稀土資源以來，這種新型稀土資源受到了極大的重視。眾多發(fā)達的國家，在深入研究深海中的稀土資源以后，開始準備做好后續(xù)的開發(fā)與利用工作。與此同時，在一些較為發(fā)達的國家，有科學研究的機構和礦業(yè)的企業(yè)，已經在共同去挖掘深海中的稀土資源了。我國在深海沉積物稀土資源的具體調查當中，很大程度上看到了稀土資源發(fā)展的良好前景。在實際的行動上，我國也制定了深海稀土資源的規(guī)章制度，同時也規(guī)范了相關的技術，有操作的具體標準，所以要不斷勘察稀土資源的情況，加強后續(xù)的研究與整體開發(fā)的工作。

綜上所述，作為應用最為廣泛性的一種資源，稀土礦產資源在實際的開發(fā)與利用上，以及全面提高國家綜合能力方面都有著重要性的作用。實際研究過程中發(fā)現，豐富的稀土資源多數來自于深海沉積物當中，這也是稀土資源儲量不斷提高，提升需求量的主要途徑。為此，還需要深入研究深海沉積物當中的有效稀土資源，并且要加大研究的力度，為稀土礦產資源的有效性開發(fā)，有效性利用提供可行可靠的幫助，同時整體提高稀土資源開發(fā)的利用率，最后還要綜合提高環(huán)境保護的能力。