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砂石资源短缺,深海矿产资源成全球新战场!中国开采量抢当世界第一!

 昵称ZKLK3 2022-10-06 发表于安徽

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人类赖以生存的地球,其陆地面积仅约占总面积的⅓。虽然陆地上的矿产资源丰富,但经过人类的长期开采,资源的储存量已一天天减少。矿产资源的成矿时间是以百万年、千万年,甚至以亿年来计算。但资源的消耗却非常迅速。在世界人口压力下,资源危机日趋严峻。海洋必将成为21世纪资源的主要来源。今天就和小编一起,来了解一下来自海洋的宝藏——滨海矿砂。

海洋矿砂

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海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂,是在水深不超过几十米的海滩和浅海中富集成的工业矿砂,从中可淘出黄金、金刚石、石英、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等。

滨海砂矿是指在滨海水动力的分选作用下富集而成的有用砂矿,该类砂矿床规模大、品位高、埋藏浅,沉积疏松、易采易选。滨海砂矿主要包括建筑砂砾、工业用砂和矿物砂矿。工业砂据其质地而用于不同的方面,如铸造用砂和玻璃用砂等。矿物砂矿有金刚石、金、铂、锡石、铬铁矿、铁砂矿、锆石、钛铁矿、金红石、独居石等。

大浪淘沙,沉者为金。滨海作为大自然力量的倾注地带,遍地宝藏,暗藏黄金。历史上曾经几度掀起过淘金热潮,“旧金山”城市名字的由来也印证了海岸淘金的历史。砂金常呈短片状或颗粒状,富集于海滩的砂层中,分布广、储量大、开采也方便。

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手工淘出的自然金

滨海砂矿中含量最多的是石英矿物,经过加工可以制成半导体芯片。想想砂子数量如此巨大,若是开发出来,整个世界都能实现“硅自由”。芯片是由单晶的硅基材料制成,而砂子中的石英主要是二氧化硅。首先要用碳将硅从砂子石英中提取出来,纯化为高纯度的非晶体硅和多晶体硅,再通过特定技术转化为单晶体硅,才能用做芯片材料。

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沙子与单晶硅的转化

海砂中还可以分选出磁铁矿、钛铁矿、锆石、独居石等多种有用的伴生矿物。

磁铁矿作为最重要也是很常见的黑色铁矿石,主要成分为四氧化三铁,具有金属光泽或半金属光泽。细碎的磁铁矿颗粒在海边富集便会形成黑色沙滩。而当磁铁矿被氧化成砖红色的氧化铁时,沙滩就会慢慢变成红色沙滩。当磁铁矿中的铁元素被铝,钛等元素类质同象替换掉,则会称之为铝铁矿、钛铁矿等名称。钛铁矿也是一种重要的滨海砂矿,常常与磁铁矿伴生产出,铅灰色至黑色,也会形成黑色沙滩。钛铁矿常作为“空间金属”应用于航空航天、现代武器等高精尖领域。

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磁铁矿主铁矿

锆石是媲美钻石的宝石类矿物,在日本被美称为“风信子石”,还是十二月的生辰石。不过不是什么样的锆石都可以作为饰品佩戴的:低硬度、低密度和低色散的“低型锆石”具有放射性,是不适合佩戴的。锆石是提取金属锆和铪的主要原料,而提炼出的海绵锆是作为核反应堆中结构和包壳的重要原料。

独居石的名字听起来有些孤独,实际在结晶成矿过程中也很孤独,常常以单晶体的形式存在,颜色为棕红色或黄褐色,化学性质稳定。独居石是稀土金属矿的主要矿物之一,可用于工业提取稀土元素,广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域,极具发展潜力。

沙滩上不起眼的一粒砂石,在漫长的地质时间里,被冲刷、磨蚀、淘洗、搬运……宇宙耗费了亿万年的时光,创造了一粒砂石,每一粒砂石都是一个奇迹。每一粒砂石,也都有自己的能量,汇入银河星云中,奋力跳跃,舞出光芒,让人生出无限感慨。

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独居石

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独居石(产地:缅甸)

资源分布

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世界上现已开采利用30余种滨海砂矿,世界金红石总钛金属资源量约9435万吨, 其中砂矿占98%;钛铁矿总钛金属资源量2.46亿吨,砂矿占 50%;锆石已探明的资源量3175.2万吨,96%为滨海砂矿。滨海砂矿在浅海矿产资源中,其价值仅次于石油、天然气,居第二位。

对于砂矿开采已有多年历史,比较著名的有阿拉斯加海滩上的金、铂,西南非洲沿岸的金刚石,印度尼西亚勿里洞岛、邦加群岛和泰国普吉岛近海的砂锡,澳大利亚东海岸的金红石、锆石、独居石,美国佛罗里达海滩的钛铁矿等。

中国目前已探查出的砂矿矿种有锆石、钛铁矿、独居石等十多种,其中以钛铁矿、锆石、独居石、石英砂等规模最大,资源量最丰。现已发现有钛、锆、铍、钨、锡、金、硅和其他稀有金属,分布在辽东半岛、山东半岛、福建、广东、海南和广西沿海以及台湾周围,台湾和海南岛尤为丰富。

台湾盛产磁铁矿、钛铁矿、金红石、锆石和独居石等。磁铁矿主要分布在台湾北部海滨,以台东和秀姑峦溪河口间最集中。北部和西北部海滩年产铁矿砂约1万吨。在西南海滨,独水溪与台南间的海滩上分布着8条大砂堤,最大的长10里,为独居石—锆石砂矿区,南统山洲砂堤的重矿物储量在4.6万吨以上。

海南岛沿岸则有金红石、独居石、锆英石等多种矿物。

彩色沙滩

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海陆交接的海岸带,在波浪作用下,常常会形成海滩。世界上大多数的沙滩都是金色的,但实际上,沙滩有着种种不同的类型和特质,因为富含各类砂粒,往往会呈现出深浅不一的颜色,绝不是一般人想象的那样单一。在茫茫的大海之中,特别是热带海域中,隐藏着众多瑰丽多姿的彩色沙滩。

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异彩纷呈的矿物质沙滩

矿物质成分的沙滩,其原材料来源通常是含有特定矿物质成分的岩石。岩石被风化成碎屑后,经风力、海水等各种因素的作用,最终汇聚、沉积成各色沙滩。

造沙工程很复杂,风化作用在造沙工程的前期大显其能,把富含各种矿物质的岩石进行分解:物理风化、化学风化、生物风化3个派系综合利用动物、植物、菌类、氧气、二氧化碳、水等利器来对付岩石,各出奇招把岩石分解成碎屑。

接下来就需要海水来完成这些沙滩原材料的研磨和搬运工作了。海水不断冲击海岸,把岸边那些被风化后形成的岩石碎屑侵蚀研磨成细沙粒。红色、紫色、黑色、白色、绿色等各类矿物质沙滩,通常是海水就地取材形成的。不过,海水有时还要把被风化的岩石碎屑运走,沿海岸线搬来运去,全然不顾它们是否愿意背井离乡。当这些运输队遇到海岬角、海湾等地形时,就会卸下物资,这些碎屑最终逐渐沉积形成沙滩。

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黄色沙滩最常见,这其实是有原因的。黄沙的主要成分是石英,石英是地球表面分布最广的矿物质之一,因此,黄沙的原材料供应基地遍布世界各地。岩石被风化后,除石英外的大部分成分会被溶解成泥,石英以高硬度、不易发生化学反应等特质,最终在短途、长途各种复杂艰苦的运输环境中存留下来,形成大片沙滩。汇聚成沙滩的石英纯度较高时,通常让沙滩呈现出雪一样的洁白。例如有“伊甸园沙滩”之称的澳大利亚海姆斯白沙滩,就是由近乎百分百的纯石英构成。当这些石英中含有黄色杂质时,就会形成我们常见的黄沙滩。

细腻的金

青岛金沙滩

我国青岛金沙滩属于黄色沙滩,它南濒黄海,呈月牙形由东向西伸展,独特的地形尤其适合被长途搬运而来的石英细沙沉积。在阳光的照耀下,此处沙滩上的细沙色泽如金,因此有“金沙滩”之称。

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存粹的黑

普纳鲁吾黑沙滩

夏威夷普纳鲁吾黑沙滩的原料来源是夏威夷群岛本地的火山岩浆:火山喷出的炽热的熔岩遇到相对冰冷的海水, 迅速凝结后便崩解破碎 , 加上海水长年累月的冲刷磨砺,最终变成细沙。由于火山岩富含镁、铁等深色矿物质,因此,此地的沙粒拥有十分纯粹的黑色。

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羞涩的红

毛伊岛红沙滩

在夏威夷的还有毛伊岛上的红沙滩,可能是由于它的位置偏僻、道路异 常难行,因此给人比较低调甚至有些羞涩的感觉。红沙也是此地火山喷发的间接产物。岛上火山岩中黑色的磁铁矿(主要成分是四氧化三铁)被氧化后,产生砖红色的氧化铁,最后形成独特的红色沙滩与火色山崖。红沙滩比黑沙滩还要罕见,除毛伊岛外,目前仅在希腊的圣托里尼岛能见到。

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珍贵的紫

帕非佛紫沙滩

讲到宝石,石榴石也备受人们喜爱。石榴石会因所含金属元素的不同,呈现出不同的颜色,如含镁的呈黄色,含铁的呈红色,含锰的呈现紫色。美国加州一号公路旁就有紫色沙滩,它就是帕非佛紫沙滩。这紫沙的主要成分正是来自含锰的石榴石。这片细腻的紫色沙滩,也是迄今世界上发现的唯一一处紫色沙滩。紫色沙粒的平均直径只有1/100毫米,已失去作为宝石的价值,但它演绎出的紫色瀑布般的奇景,尤其醉人。

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诗意的绿

夏威夷大岛绿沙滩

美国夏威夷大岛的绿沙滩,则以清新、细腻的橄榄绿醉人。说起源头,最早可追溯到4.5万年前,当时普马哈火山在喷发后,溢出了富含橄榄石成分的岩浆。经海水长年侵蚀,昔日的橄榄石被磨成了现在的细沙。虽然绿沙不像大块橄榄石那样韵味十足,但它们创造的这片诗意十足的绿,同样品相上等。

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各显其能的“生物”沙滩

能为沙滩增光添彩的还有生物。斐济的维提岛白沙滩、菲律宾的长滩岛白沙滩,就是由珊瑚虫的残骸碎屑堆积而成:热带、亚热带的独特气候使珊瑚虫大量繁衍,其残骸中含有白色的碳酸钙物质,碎裂后被海水搬运到岸边,层层堆叠,最终形成白色沙滩。如果白沙滩中混杂了生物其他颜色的残骸碎屑,则会调配成更加独特的颜色,比如,哈勃岛的沙滩就以粉色称奇。更为神奇的是,有些海洋生物能用自身的荧光物质点亮暗夜中的沙滩,不过,如此奇景需要在特定的时间和环境条件下才能见到。千变万化的彩色沙滩,都是出自大自然之手,我们叹服于海洋和陆地联手打造的这一幕幕奇景时,同样要珍惜它们,并怀有一颗敬畏的心。

神秘的蓝

马尔代夫蓝沙滩

夜晚,马尔代夫的沙滩变成了一片蓝色星海,美得让人窒息。这种能在暗夜中发出荧光的是一种介于动物和植物之间的多边舌甲藻,大小仅有1/20毫米。在白天,它们混在海水中很难被发现;到了晚上,它们受到海浪拍打或其他刺激时,能像萤火虫一样发出光亮。其实,这种光能的释放是鞭毛藻的自卫防御手段,它们被骚扰得越厉害,发出的蓝光越亮。

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梦幻的粉

哈勃岛粉沙滩

巴哈马群岛的哈勃岛,虽是珊瑚岛,但沙滩却是粉色的,有“梦幻天堂”之称。此处海滩的礁石上常附有叫“有孔虫”的单细胞生物。它们体积很小,能分泌粉色钙质或粉色硅质,形成粉色外壳,死后残骸在海浪的作用下变成粉色的“沙粒”,和白色的沙滩混合后,形成独特的粉色沙滩。要保住这片粉色沙滩,则需要保护好有孔虫的生存环境。

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文章来源:《彩色沙滩-自然天成的海陆交界

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