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太平洋海底的“来客”


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  • 添加:2018/4/8
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  • 作者:未知
海风呼啸,海浪澎湃,“向阳红01”船左摇右摆。随着钢缆上收,银白色箱式取样器缓缓浮出水面。
  “一、二、三!绞车,停!”4名考察队员同时发力,拉紧止荡绳,400多公斤重的箱式取样器稳稳落在甲板上。
  打开取样器,抽掉上覆水,只见数十块大小不一、状如菜花的黑色“石头”分布在海泥上,这些就是考察队一直苦寻的多金属结核。
  多金属结核又称锰结核,富含锰、铁、镍、铜、钴等多种金属,粒径一般在几厘米至十几厘米之间。大些的形如“土豆”,有些连体的又好像“生姜”。
  连日来,大洋46航次科学考察队在南太平洋作业区昼夜不息地开展海洋地质调查,让这些“沉睡”在海底的珍贵“石头”得以见天日。
小结核有大用途
  清洗干净多金属结核样品后,首席科学家助理任向文将其摆放在一张白纸上,模拟箱式取样器开口大小,计算该站位多金属结核的覆盖率。随后,他又用天平和量筒测量它们的重量和体积。虽已连轴转了多日,但此时任向文倦意全无,专注地处理着这些刚出水的“宝贝”。
  150年前,多金属结核在北冰洋喀拉海中被发现。1873年,英国“挑战者”号考察船首次在大西洋采集到多金属结核。
  多金属结核的相继发现推动了研究热潮的兴起。1965年,美国科学家指出多金属结核具有巨大资源潜力,其蕴含的钴、镍、铜等金属具有工业用途。此后,美、日、苏联等国家,分别开展了对多金属结核的地质勘探和采矿技术的研发。
  多金属结核是由包围核心的铁锰氧化物壳层组成的核形石。核心包括生物介壳、鲨鱼牙齿、鲸耳石、玄武岩碎屑、老结核的碎片等,生长过程极其缓慢,往往长达上百万年至数千万年。
  这些宝贵的“石头”是怎样形成的?任向文表示,就其富含的金属种类而言,主要分为水成成因、成岩成因、混合成因等3类。其中,水成成因结核由海水沉淀形成,成岩成因结核由沉积物内的孔隙水中沉淀形成,混合成因结核则是由以上两种因素共同形成。
  经过详细检测,任向文初步认定,这些多金属结核样品具有较高的锰和镍金属元素含量。“我们可以大致评估其在该海域的富集程度。”他表示,要揭开该作业区海底多金属结核分布和丰度的“神秘面纱”,还需要在未来采集更多样品,并开展更为深入的研究,如分析结核的化学成分和矿物组成等。
结核“漂浮”的未解之谜
  资料显示,多金属结核主要分布于4000~6000米的深海盆地,在全球大洋深海盆地中广泛发育,资源总量约1.5万亿吨。
  然而,千米水深,万里海阔,要找到沉睡在海底的多金属结核,仿佛大海捞针。目前,科考队主要依靠海底摄像、照相等光学手段和箱式取样等调查方法,综合研判区域内多金属结核的矿体分布和丰度。
  “它们附着在深海盆地的黏土、钙质软泥和硅质软泥等沉积物表面,往往处于半埋藏状态。”任向文说,多金属结核究竟为何“漂浮”在沉积物表面,至今依然是困扰学术界的谜题。
  多金属结核生长速率1毫米/百万年~10毫米/百万年,而深海沉积物的沉积速率是1毫米/千年~10毫米/千年。深海沉积物的沉积速率远远高于多金属结核的生长速率,但绝大多数多金属结核却没有被深海沉积物掩埋掉。同时,多金属结核密度大于深海沉积物,依据阿基米德定律,多金属结核也不可能漂浮在深海沉积物之上。
  为此,科学家们提出了生物扰动、底流和“巴西果效应”等不同假说。
  “多金属结核能‘漂浮’在沉积物表面,并非由单一因素决定,也可能存在区域性差异,实验室内的模拟实验或许是最终解答这一谜题的有效途径。”任向文说,“研究多金属结核形成机制,对于认识深海金属矿产资源的分布有重要的现实意义。”