-
防灾科技学院
学术论文专用
课程名称：宝石学
班号：
1050121/131
学号：
姓名：
成绩：
大洋海底多金属结核概述
【三号黑体】
【摘要】
大洋底部的多金属结核中富含
Mn
、
C
u
、
Co
、
N
i
等元素的沉积矿物集合体，目前世界对铁、锰、镍、钴等
有用
金属元素的需求日益增大，海底多金属结核资源的经济地位也相应进一步提高，各国对海底铁锰结壳资源的研
究力度加强。本篇对目前大洋多金属结核的分布、聚集的地质特点；物质成分、内部的结构构
造；成矿机制和成矿
模式；开采方式等进行综述性概括。总结目前国内外学者对大洋多金
属结核的研究成果，以及目前对多金属结核还
存在的疑惑，夯需努力探讨的问题。
【关键词】
大洋
海底
多金属结核
【小五楷体
_GB2312
】
一、概述
【标题小四黑体】
大洋多金属结核
(polymetallic nodule)
是一种富含铁、
锰、
镍、
钴等有用金属元素的洋底自生沉积
矿物集合体
（图一
）
。
1873
年英国
< br>“挑战者”
号环球考察船在大西洋加纳利群岛之法劳岛西南
300km
处的海底首次采集到多金属结核，但是直到<
/p>
1965
年，美国学者
Mero
根据
110
个测站的
样品分析结
果，指出大洋多金属结核的经济价值后，人们才意识到大洋多金属结核的巨大
潜在经济价值，进而
掀起了一股深海矿产资源调查热。
【正文五
号宋体】
图一锰结核的剖面图与实
物图（引至
[1]
）
总体而言，它广泛分布于水深
4
000~ 6 000 m
深海底，丰度达
5~ 18 kg/
m
2
。含有铜、钴、镍、
锰、铁、钨、
钛、钼、金、银、铂等
70
多种元素。多金属结核中目前已知平
均含量达到
1
×
10
< br>-6
km
2
以上的元素有
50
多种其中
Ma
、
Fe
、
Si
、
Al
、
Ca
、
Mg
、
Na
、
Ni
、
Cu
的丰度在
1%
之上，
P
、
Ba
、
Pb
、
Zn
、
Sr
、
V
、
Mo
、
Zr
、
Ti
等可达
100<
/p>
×
10
-6
—<
/p>
1000
×
10
-6
数量级。
Mn
< br>、
Co
、
Mo
< br>、
Ni
、
Pb
< br>、
P
、
V
、
Fe
、
Sr
、
Y
、
Zr
、
Ba
、
La
等
元
素在多金属结核中富集程度非常高，可达到地壳丰度的几十倍
到几百
倍。而
Si
、
Al
、
K
、
Ca
、
Mg
、
Na
、
Sc
、
Ti
在多金属结核中的丰度比在地壳中的丰度低，元
素趋于分散
。而锰铁元素占主要地位，目前也以铁锰结核为主要开采矿床。同时大洋多金属结核
的储藏量相对惊人，据测算，其中大洋洋低主要的猛结核，分布在太平洋的锰储量达
2 000
亿
t
，相<
/p>
当于陆地上的
57
倍；而镍结核
90
亿
t
，相当于陆地
的
83
倍；铜结核
50
亿
t
，相当于陆地上的
9
倍；
钴结核
30
亿
t
，相当于陆地上的
539
倍
[1]
。所以对于解决目前紧缺的铜、钴、镍、
锰、铁等矿产，
一方面大力勘探陆地矿床，另一方面可以把部分工作从陆地上转移到海底
多金属结核矿床。
[5]
二、多金属
结核的主要分布、富集的地质特点
因为多金属结核广泛分布于水深
4 000~ 6 000 m
深海底，所以对深海多金属结核分布的调查难
任课教师
白相东
日期：
2012
年
4
月
1
日
1
防灾科技学院
学术论文专用
课程名称：宝石学
班号：
1050121/131
学号：
姓名：
成绩：
度较大
，一些经济和技术发达的国家和机构曾投入巨大的资金和人力做过这方面的专门调查。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。由于地理、地质、水文环境和生物
生产力等方面的差异，
各
大洋中多金属结核的分布、
丰度很不均匀。
其中太平洋分布最广
，
约有
2300
万
km
2
，印度洋约有
1500
万
km
2
，大西洋分布最少，约有
850
万
k
m
2
，即使在一个很小的范围内
丰度也
有很大的变化
。其中位于国家管辖海域以外的国际海底区域面积约为
2.517
亿
km
，占地球
表面积的
49%
，这一广阔区域蕴藏着丰富的
矿产资源世界各大洋多金属的储量约有
2~
3
万亿
t
，仅
太平洋就有
1.7
万亿
t
。
国内外现有的调查研究结果显示，结核主要分布于洋底的平原、丘
陵和海山的深水区。而结核
中的
Mn
、
Fe
等矿物具有间断分布的特点，最早的生长期在
18 Ma
以前
,
晚的现代
仍在生长。大洋铁
锰结壳大多分布在太平洋的西北海盆、中央海盆以及马里亚纳海盆边缘
的海山和海台上，其中尤以
太平洋近赤道区最为富集，东太平洋、大西洋及印度洋的局部
海山区也有少量发现。这些富集的主
要原因在下文给出探讨，但从铁锰结壳的分布特征来
看，构造运动及与其相关的火山活动是控制结
壳成矿的重要地质因素。
< br>
我国目前在东太平洋国际海底圈出多金属结核富集区
3
1
×
10<
/p>
km
。
而铁锰结核主要有两大分
布区：①黄海、东海：仅分布铁锰结核；②南海：我国铁锰氧化物最丰富和最有利用潜力的边缘海
盆
(
图二<
/p>
)
。
4
[1]
2
[2]<
/p>
2 [4]
图二
南海铁锰结核—结壳站位、含量
分布和分区（引至
[4]
）
三、金属结核的物质成分、内部的结构构造
< br>由于多金属结核的矿物成分十分复杂、结晶程度差，颗粒微细，且多交织共生。因此，对其开
展矿物学研究极为困难，一般高倍显微镜很难分辨其矿物成分和结构。许多研究者借助于
X
光衍射
（
XRD
）
、红外光谱（
IR
）
、透射电镜（
TEM
）
、电子探针（
EMP
）等先进的微束测试技术，从不同
角度对锰结核进行了成分及结构分析研究。
< br>目前研究的成果得出，
组成多金属结核矿物有很多种，
根
据化学成分的不同，
可分为锰相矿物、
铁相矿物和脉石矿物三大
类。其中锰相矿物主要有钙锰矿、水锰矿、钠水锰矿等。铁相矿物主要有
赤铁矿、针铁矿
、纤铁矿、四方纤铁矿、水铁矿等。脉石矿物主要有黏土类和沸石类矿物（钙十字、
沸石
、斜发沸石、蒙脱石等）
，碎屑矿物类（石英、长石、角闪石等）和其他自生矿物（方解
石、石
膏、磷灰石等）
。结核的主要成分由高价态的
Mn
、
Fe
的氧化物、氢
氧化物组成，主要锰矿物有
10
A
任课教师
白相东
日期：
2012
年
4
月
1
日
2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇：非常实用的法律词汇(中英对照)
下一篇：鲎血液中抗菌肽的研究进展 综述