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20厘米，主要分布在水深800～3000米的海山、海臺及海嶺的頂部或斜坡上。除了具備經(jīng)濟價值外，富鈷結(jié)殼還可以提供跨越數(shù)千年乃至數(shù)千萬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)的堅硬塊狀硫化物。目前，海底塊狀硫化物仍在不斷形成。據(jù)計算，一個硫化物礦田可能有1000～100000噸的礦石儲量。

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要十分緩慢，這樣才能保證結(jié)核停留在海底表面，不會被快速掩埋；另一方面，需要有能夠帶來氧氣的底層流，為氧化反應(yīng)提供條件。

與此類似，富鈷結(jié)殼的形成也是一個漫長的過程。海山為海洋生物大量繁殖提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)，海洋生物通過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，海山區(qū)的渦旋和上升流會將富氧、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張中心地帶，即大洋中脊、弧后盆地和島弧地區(qū)，因為這里地質(zhì)活動頻繁，巖漿活動會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，時間一長，便會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，人類尋找和開發(fā)深海金屬礦產(chǎn)資源就容易得多，但新的問題也隨之產(chǎn)生：深海采礦活動需要大范圍勘探和作業(yè)，比如在富鈷結(jié)殼采集過程中，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)Υ颂幍臈⒌卦斐删薮笃茐?。采集處理后，剩余的非目?biāo)物質(zhì)又會被排放回海底，將附近區(qū)域的沉積物掩埋，改變該地區(qū)的棲息地生態(tài)。深海采礦還會擾動海底的細沉積物，導(dǎo)致開采地周圍形成懸浮顆粒。這些懸浮顆?？赡軐V食性生物造成傷害，在光照本就不多的區(qū)域還會阻礙生物捕食和交流。長遠來看，這些懸浮顆粒可能會分散到數(shù)千米以外，需要很長時間才能在海底重新沉積。此外，水下噪聲和光污染也會對海底生物造成持久且深遠的影響。

按照成因，這三種深海金屬礦其實可以簡單歸納為兩類：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)過漫長沉積而來；而多金屬硫化物屬于硫化物，其蘊含的金屬主要來自從地球內(nèi)部噴涌而出的巖漿。它們都富含工業(yè)所需的金屬元素，各國都在嘗試開采這些金屬礦。不過，如何在不對海底生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大而持久影響的前提下開采是目前仍需解決的問題。