深海里的多“金”宝藏

多“金”且富集

目前已知的深海金属矿主要分为三类：多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物。多金属结核是一种富含铁、锰、铜、钴、镍和钼等金属元素的海底自生沉积物，俗称锰结核。它们形状多样，有球状、马铃薯状、葡萄状、扁平状等，呈棕黑色，个体大小不等。目前，深海勘探发现多金属结核主要分布在4000～6000米深的深海平原的红黏土之上，在太平洋、大西洋、印度洋的许多区域均有分布。

富钴结壳全称富钴铁锰结壳，是生长在海底岩石或岩屑表面的一种结壳状自生沉积物，富含锰、铜、铅、锌、镍、钴、铂及稀土元素，因富含钴而得名，钴含量高达1.7%。富钴结壳表面呈瘤状，多为黑色或黑褐色，断面构造呈层纹状或树枝状。根据形态不同可分为结壳、结壳状结核和结核三大类，其中以结壳为主，结壳状结核是结壳和结核的过渡型，结核呈球状或瘤状。富钴结壳厚1～6厘米，最大厚度可达20厘米，主要分布在水深800～3000米的海山、海台及海岭的顶部或斜坡上。除了具备经济价值外，富钴结壳还可以提供跨越数千年乃至数千万年的海洋和气候演变记录。

多金属硫化物的主要成分是硫化物和硫酸盐矿物，如黄铁矿、白铁矿、纤锌矿、闪锌矿、黄铜矿等，大致可分为两类：一类是呈土状的松散含金属沉积物，另一类是固结的坚硬块状硫化物。目前，海底块状硫化物仍在不断形成。据计算，一个硫化物矿田可能有1000～100000吨的矿石储量。

形成与破坏

多金属结核位于海底沉积物之上，往往处于半埋藏状态，这与其形成过程有关。多金属结核的形成原理与铁锈类似，需要处于氧化环境中，在金属元素和氧气的共同作用下形成。关于多金属结核的成因，有观点认为是海水中的金属成分缓慢析出，经氧化沉淀形成结核体，因此其生长速度极其缓慢。不仅如此，其形成条件也十分严苛。一方面，沉积速度和生物扰动要十分缓慢，这样才能保证结核停留在海底表面，不会被快速掩埋；另一方面，需要有能够带来氧气的底层流，为氧化反应提供条件。

与此类似，富钴结壳的形成也是一个漫长的过程。海山为海洋生物大量繁殖提供必要的营养物质，海洋生物通过生物富集和分解作用为富钴结壳形成提供物质基础。同时，海山区的涡旋和上升流会将富氧、富铁的深层海水带到含氧带，成矿金属离子在此被氧化，发生胶体凝聚沉淀并逐渐形成富钴结壳。

多金属硫化物的形成则快速得多。多金属硫化物主要形成于海底扩张中心地带，即大洋中脊、弧后盆地和岛弧地区，因为这里地质活动频繁，岩浆活动会引起富含金属的热液喷发。热液与海水发生化学反应形成块状硫化物沉积，时间一长，便会堆积形成小丘或烟囱状沉积柱。

弄清楚了深海金属矿的形成原理与条件，人类寻找和开发深海金属矿产资源就容易得多，但新的问题也随之产生：深海采矿活动需要大范围勘探和作业，比如在富钴结壳采集过程中，就需要将结壳和基岩分离，这一行为可能直接导致海洋生物，尤其是底栖生物死亡，甚至会对此处的栖息地造成巨大破坏。采集处理后，剩余的非目标物质又会被排放回海底，将附近区域的沉积物掩埋，改变该地区的栖息地生态。深海采矿还会扰动海底的细沉积物，导致开采地周围形成悬浮颗粒。这些悬浮颗粒可能对滤食性生物造成伤害，在光照本就不多的区域还会阻碍生物捕食和交流。长远来看，这些悬浮颗粒可能会分散到数千米以外，需要很长时间才能在海底重新沉积。此外，水下噪声和光污染也会对海底生物造成持久且深远的影响。

按照成因，这三种深海金属矿其实可以简单归纳为两类：多金属结核、富钴结壳中的金属元素都属于氧化物，经过漫长沉积而来；而多金属硫化物属于硫化物，其蕴含的金属主要来自从地球内部喷涌而出的岩浆。它们都富含工业所需的金属元素，各国都在尝试开采这些金属矿。不过，如何在不对海底生态系统产生重大而持久影响的前提下开采是目前仍需解决的问题。