多“金”且富集

目前已知的深海金屬礦主要分為三類：多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼和多金屬硫化物。多金屬結(jié)核是一種富含鐵、錳、銅、鈷、鎳和鉬等金屬元素的海底自生沉積物，俗稱錳結(jié)核。它們形狀多樣，有球狀、馬鈴薯狀、葡萄狀、扁平狀等，呈棕黑色，個(gè)體大小不等。目前，深?？碧桨l(fā)現(xiàn)多金屬結(jié)核主要分布在4000～6000米深的深海平原的紅黏土之上，在太平洋、大西洋、印度洋的許多區(qū)域均有分布。

富鈷結(jié)殼全稱富鈷鐵錳結(jié)殼，是生長(zhǎng)在海底巖石或巖屑表面的一種結(jié)殼狀自生沉積物，富含錳、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉑及稀土元素，因富含鈷而得名，鈷含量高達(dá)1.7%。富鈷結(jié)殼表面呈瘤狀，多為黑色或黑褐色，斷面構(gòu)造呈層紋狀或樹(shù)枝狀。根據(jù)形態(tài)不同可分為結(jié)殼、結(jié)殼狀結(jié)核和結(jié)核三大類，其中以結(jié)殼為主，結(jié)殼狀結(jié)核是結(jié)殼和結(jié)核的過(guò)渡型，結(jié)核呈球狀或瘤狀。富鈷結(jié)殼厚1～6厘米，最大厚度可達(dá)20厘米，主要分布在水深800～3000米的海山、海臺(tái)及海嶺的頂部或斜坡上。除了具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值外，富鈷結(jié)殼還可以提供跨越數(shù)千年乃至數(shù)千萬(wàn)年的海洋和氣候演變記錄。

多金屬硫化物的主要成分是硫化物和硫酸鹽礦物，如黃鐵礦、白鐵礦、纖鋅礦、閃鋅礦、黃銅礦等，大致可分為兩類：一類是呈土狀的松散含金屬沉積物，另一類是固結(jié)的堅(jiān)硬塊狀硫化物。目前，海底塊狀硫化物仍在不斷形成。據(jù)計(jì)算，一個(gè)硫化物礦田可能有1000～100000噸的礦石儲(chǔ)量。

形成與破壞

多金屬結(jié)核位于海底沉積物之上，往往處于半埋藏狀態(tài)，這與其形成過(guò)程有關(guān)。多金屬結(jié)核的形成原理與鐵銹類似，需要處于氧化環(huán)境中，在金屬元素和氧氣的共同作用下形成。關(guān)于多金屬結(jié)核的成因，有觀點(diǎn)認(rèn)為是海水中的金屬成分緩慢析出，經(jīng)氧化沉淀形成結(jié)核體，因此其生長(zhǎng)速度極其緩慢。不僅如此，其形成條件也十分嚴(yán)苛。一方面，沉積速度和生物擾動(dòng)要十分緩慢，這樣才能保證結(jié)核停留在海底表面，不會(huì)被快速掩埋；另一方面，需要有能夠帶來(lái)氧氣的底層流，為氧化反應(yīng)提供條件。

與此類似，富鈷結(jié)殼的形成也是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。海山為海洋生物大量繁殖提供必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，海洋生物通過(guò)生物富集和分解作用為富鈷結(jié)殼形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，海山區(qū)的渦旋和上升流會(huì)將富氧、富鐵的深層海水帶到含氧帶，成礦金屬離子在此被氧化，發(fā)生膠體凝聚沉淀并逐漸形成富鈷結(jié)殼。

多金屬硫化物的形成則快速得多。多金屬硫化物主要形成于海底擴(kuò)張中心地帶，即大洋中脊、弧后盆地和島弧地區(qū)，因?yàn)檫@里地質(zhì)活動(dòng)頻繁，巖漿活動(dòng)會(huì)引起富含金屬的熱液噴發(fā)。熱液與海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成塊狀硫化物沉積，時(shí)間一長(zhǎng)，便會(huì)堆積形成小丘或煙囪狀沉積柱。

弄清楚了深海金屬礦的形成原理與條件，人類尋找和開(kāi)發(fā)深海金屬礦產(chǎn)資源就容易得多，但新的問(wèn)題也隨之產(chǎn)生：深海采礦活動(dòng)需要大范圍勘探和作業(yè)，比如在富鈷結(jié)殼采集過(guò)程中，就需要將結(jié)殼和基巖分離，這一行為可能直接導(dǎo)致海洋生物，尤其是底棲生物死亡，甚至?xí)?duì)此處的棲息地造成巨大破壞。采集處理后，剩余的非目標(biāo)物質(zhì)又會(huì)被排放回海底，將附近區(qū)域的沉積物掩埋，改變?cè)摰貐^(qū)的棲息地生態(tài)。深海采礦還會(huì)擾動(dòng)海底的細(xì)沉積物，導(dǎo)致開(kāi)采地周?chē)纬蓱腋☆w粒。這些懸浮顆?？赡軐?duì)濾食性生物造成傷害，在光照本就不多的區(qū)域還會(huì)阻礙生物捕食和交流。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這些懸浮顆?？赡軙?huì)分散到數(shù)千米以外，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能在海底重新沉積。此外，水下噪聲和光污染也會(huì)對(duì)海底生物造成持久且深遠(yuǎn)的影響。

按照成因，這三種深海金屬礦其實(shí)可以簡(jiǎn)單歸納為兩類：多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼中的金屬元素都屬于氧化物，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)沉積而來(lái)；而多金屬硫化物屬于硫化物，其蘊(yùn)含的金屬主要來(lái)自從地球內(nèi)部噴涌而出的巖漿。它們都富含工業(yè)所需的金屬元素，各國(guó)都在嘗試開(kāi)采這些金屬礦。不過(guò)，如何在不對(duì)海底生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大而持久影響的前提下開(kāi)采是目前仍需解決的問(wèn)題。