锰结核
锰结核（英语：Manganese nodules），亦称为多金属结核（英语：Polymetallic nodules），为海底岩石凝固物，由铁或锰的氢氧化物以一个核心凝固而产生。其核心可能极其微小，并有可能因为结晶作用而完全转变为锰矿物。当锰结核为肉眼可见时，它可能是细小的微化石（放散虫门 Radiolaria 或有孔虫门 Foraminifera 生物）外壳、磷酸化的鲨鱼牙、玄武岩残骸或早期凝固物的碎片。
锰结核的大小差距很大，由微小得只能用显微镜见到，大至直径二十厘米以上。但大部分锰结核的直径为5至10厘米，约为一个马铃薯的大小。其表面平滑，部分则较粗糙，椭圆状（多疙瘩的）或不规则的。其底部因为埋藏在沉积物下而比顶部更为粗糙。
锰结核的成长过程
[编辑]结核的成长为所有地质学现象最慢的过程之一，其速度以每几百万年一厘米计。多种过程均牵连到结核的成长中，包括海水金属沉淀作用（氢化过程）、水柱中的锰再活化（成岩过程）、由火山活动相关的温泉金属的衍生（热液过程）、玄武岩残骸由海水的分解（海解过程）与及金属的氢氧化物因为微生物引起的沉淀作用（生物引致的过程）。结核的部分成长过程可能同时进行或可能要接在其他过程之后。
成分
[编辑]锰结核的化学成分依据锰矿物的种类、大小及核心特性而有所不同。当中有较高经济价值的有锰（27-30 %）、镍（1.25-1.5 %）、铜（1-1.4 %）及钴（0.2-0.25 %）。其他成分有铁（6 %）、硅（5%）及铝（3%），亦有少量钙、钠、镁、钾、钛及钡，连带有氢及氧。
出现
[编辑]分布
[编辑]锰结核通常一半或全部埋在沉积物之中。它们的藏量变化很大，有些情况更互相接触及覆盖70%的海面。多金属结核在海床的全体数量在1981年由 A.A. Archer 估计有5000亿吨。它们可以在任何深度产生，但最高浓度在4000至6000米深的深海平原发现。
发现
[编辑]多金属结核在1868年在西伯利亚外北冰洋中的喀拉海发现。在1872-76年间的挑战者号科学考察 中发现她们在大部分海洋都会产生。有经济价值的多金属结核在三个地区发现：太平洋中北部、南太平洋的秘鲁盆地（Peru Basin）、北印度洋中部。在众多矿藏中藏量及含金属量最为突出为东太平洋、邻近赤道、在夏威夷与中美洲间的克拉里昂-克利伯顿大断裂（Clarion-Clipperton fracture zone）。
采矿
[编辑]1960年代至1970年代
[编辑]多金属结核的可能矿藏价值吸引了众多采矿团体在1960年代至1970年代的行动。投资在确认可能矿藏、在采矿及处理多金属结核的研究及科技发展共花费了5亿元。早期的采矿行动由四个跨国团体进行，包括有由美国、加拿大、英国、德国、比利时、荷兰、意大利、日本组成的公司，亦有来自法国及日本的私人公司及代理。另外亦包括三个分别由苏联、印度及中国政府的资助实体。
1970年代中期
[编辑]在70年代中期，7000万市值的跨国联合企业成功地在东大平洋、邻近赤度的深海平原（18,000呎, 5.5公里深）收集到以吨计的锰结核。可观数量的镍（主要目标）、铜、钴由收集到的矿石用湿法冶金（Hydrometallurgy）或火法冶金（Pyrometallurgy）抽取出来。在以上的8年计划中，很多有关的科技发展产生，包括利用接近底部牵引的侧扫声呐（side-scan sonar）排列在深海淤泥上分析锰结核的分布密度，同时亦利用导出、垂直方向、低频率的声束进行海床底质剖面。
1980年代至1990年代
[编辑]在以上计划所发展出的科技及工艺并未受到商业化，原因为二十世纪的最后二十年间镍的过度生产。在1978年估计商业化需要35亿美元的投资亦是未商业化的另一原因。住友金属矿产（Sumitomo Metal Mining）仍然在此领域维持一个小型组织。
中华民国
[编辑]中华民国国家科学委员会海洋研究船九连号,曾于1973年在4500米深海底成功采集锰结核。
法案的发展
[编辑]联合国海洋法公约的通过
[编辑]因为多金属结核的肯定回报是引起发展中国家提出不受到国家法例影响的深海海床应该成为"人类共同遗产"的主要原因。此建议渐渐推展至曾经开发多金属结核的国家及其他国际社区。以上的第一步引致1982年的联合国海洋法公约的通过，与及1994年成立的国际海底管理局，管理局目的为控制所有在国际区域的深海采矿。以上组织的第一个成就为2000年管制有关勘探及开采多金属结核的立法，特别预备作保护海洋环境。当局在2001年-2002年作出跟进，与7间私人及公共团体签署了十五年的合约，给她们独有的权力去探索特定的大片海床，每片大小为75000平方公里。担当早期开采主要角色的美国公司仍然不在联合国海洋法公约的成员之列。
成本的上涨
[编辑]一个名为肯尼寇铜矿（Kennecott Copper）的公司曾经对锰结核开采进行潜在利益的探究，但发现并不值得付出成本。除了环境因素而引致利益的摊分外，从海底拿出锰结核的成本亦非常昂贵。
热情的冷却
[编辑]同时间，对锰结核开采的兴趣渐渐冷却起来。主要因为三个原因：发展及运作能够有经济效益地由5至6公里深的地方拿取锰结核及运送上水面的技术困难及所需要的经费；国际组织对采矿收取的高税率；源源不绝有由陆地供应可使用的主要金属来源，并以一个市场价格来提供。未来二十年多金属结核的商业开探被认为是可能性不大。
延伸阅读
[编辑]- Cronan, D. S. (1980). Underwater Minerals. London: Academic Press.
- Cronan, D. S. (2000). Handbook of Marine Mineral Deposits. Boca Raton: CRC Press.
- Cronan, D. S. (2001). "Manganese nodules." p. 1526-1533 in Encyclopedia of Ocean Sciences, J. Steele, K. Turekian and S. Thorpe, eds. San Diego: Academic Press.
- Earney, F.C. (1990). Marine Mineral Resources. London: Routledge.
- Roy, S. (1981). Manganese Deposits. London: Academic Press.
- Teleki, P.G., M.R. Dobson, J.R. Moore and U. von Stackelberg (eds). (1987). Marine Minerals: Advances in Research and Resource Assessment. Dordrecht: D. Riedel.
