大洋海底多金属结核概述

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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：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、Cu、Co、Ni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

2、结核【小五楷体_GB2312】一、概述【标题小四黑体】大洋多金属结核(polymetallicnodule)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“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4000~6000m深海底，丰度达

3、5~18kg/m2。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1×10-6km2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100×10-6—1000×10-6数量级。Mn、Co、Mo、Ni、Pb、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[5]。而锰铁元素占主

4、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2000亿t，相当于陆地上的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。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4000~6000m深海底，所以对5任课教师白相东日期：2012年4月1日防灾科技学院学术论文专用

5、课程名称：宝石学班号：1050121/131学号：姓名：成绩：深海多金属结核分布的调查难度较大，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km2，印度洋约有1500万km2，大西洋分布最少，约有850万km2，即使在一个很小的范围内丰度也有很大的变化[1]。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km2，占地球表面积的49%，这一广阔区域蕴藏着

6、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[2]。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18Ma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。我国目前在东太平洋国际海底圈出多金属结核富

7、集区31×104km2[4]。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)。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