锰结核 揭秘沉睡海底的多金属结核

“慢点，拉起来！”“往左，好了，放吧！”.....红色的A型框架被高高举起，在电缆的驱动下，科研小组合力将重箱取样器打捞到向阳红03号的船尾甲板上。

等了很久的队员们围拢过来，打开箱盖，排干上面的水，露出埋在泥里的深棕色“石头”。自然资源部第二海洋研究所的王浩博士举起相机拍照，然后一张一张地捡起来放进一个白色托盘，送到实验室进行称重、测量和密封。

这些深棕色的“石头”是研究人员一直在寻找的多金属结核。在过去的几天里，中国海洋50号一直在东太平洋多金属结核勘探合同区日夜工作，试图揭开这些沉睡的海底宝藏的秘密。

有些像“土豆”，有些像“姜”

多金属结核又称锰结核，富含锰、铁、镍、铜、钴等金属。它的直径一般在1厘米到10厘米之间，最大的可以达到20厘米以上。它的形状像土豆，有些连在一起看起来像一块生姜。

“多金属结核分布在世界各地，其中太平洋密度最大。代表地区有东北太平洋的克拉里昂-克利伯顿断裂带、东南太平洋的秘鲁盆地和南太平洋的中央盆地。此外，在中印度洋盆地和南大西洋盆地也有一些分布区。”“海洋航行50号”乙部的首席科学家李小虎告诉记者，多金属结核经常“生长”在海底沉积物上，显示出暴露或半埋藏状态。即使在同一个区域，结核的覆盖范围和丰度差异也很大，有的地方一排排，有的地方杂乱稀疏。

20世纪60年代，一些发达国家开始调查和研究海底多金属结核。1980年代，中国开始系统调查太平洋国际海底区域的多金属结核资源。1990年代，中国大洋协会获准在联合国登记为海底国际先驱投资者，并获得了15万平方公里的多金属结核开辟区。2001年，中国大洋协会与国际海底管理局签署了第一份多金属结核勘探合同。2017年，中国五矿集团公司获得东太平洋多金属结核勘探合同区的独家探矿权和优先采矿权。

“长大”需要几百万年

“这两个合同区位于东北太平洋的克拉里昂-克莱伯顿断裂带。粗略估计，该地区结核病资源量为100亿吨，发展前景十分广阔。”李小虎说。

为了探明深海海底的多金属结核资源，中国科学家付出了艰辛的努力。多金属结核分布区水深4000-6000米，海底地形复杂。借助深海摄像设备，研究人员可以清楚地观察到这些宝藏在空之间的分布。同时，利用箱式采样器等调查方法可以大致估算结核的富集程度。

“目前的调查旨在查明合同区的资源分布和丰富程度，并为未来发展奠定基础。”李小虎说。

这些海底沉积物是如何形成的？

记者了解到，多金属结核的成因是水化作用，金属成分从海水中缓慢沉淀，最后通过氧化沉淀形成结核；二是成岩作用，沉积物中活化迁移的金属元素在沉积物/水界面再次氧化沉淀形成结核。

“多金属结核通常由核心和圆形两部分组成，它们的“生长”从一个核心开始，可以是火山碎屑岩、生物碎屑岩和沉积泥。这就像树的年轮。铁和锰的氧化物和氢氧化物围绕核心“生长”成同心圆，形成一个或厚或薄的圆圈李小虎说，结核的生长速度因不同的沉积环境而异，通常每百万年“生长”几毫米到几十毫米，而“生长”之路可谓漫长。

商业开发需要多长时间？

随着对人力资源需求的增加，土地资源的供给越来越稀缺，各国纷纷将注意力转向深海。海底矿产资源是陆地金属资源的重要延续。

“与陆上矿产资源开发相比，深海采矿成本更高，大规模商业开发需要时间。”李小虎承认，深海资源的开发还涉及许多复杂的关键技术和过程，以及对海洋环境的影响。

因此，在科研过程中，中国研究人员同时开展了海洋生物、海洋化学、海洋水文、气象等多学科综合环境调查，旨在进一步积累合同区环境基线数据，为深海资源开发及相应的环境影响评价提供支持。

目前，国际上对深海资源开发技术的研究仍处于探索阶段。20世纪80年代，美国率先完成了5500米深海采矿的海上试验；20世纪90年代末，日本完成了2200米拖矿收集系统的海上试验。

近年来，我国相继开展了海底矿集试验系统和近海试验的开发。特别是“十三五”期间，在国家重点R&D计划和实施深海多金属结核开采试验项目的支持下，中国将初步建成具有国际先进水平的深海采矿技术体系。

“虽然中国深海采矿系统技术和设备的研发起步较晚，但随着“龙探”重大项目的实施，一度落后的局面正在打破。”李小虎充满信心。