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海洋不仅是孕育生命的摇篮，还为人类提供丰富的矿产资源，其中就包括多金属结核。多金属结核的发现历史贯穿于人类对海洋的探索历史。1868年，瑞典地质学家诺登舍尔德在率领“索菲亚”号在北冰洋探险考察的过程中，首次在西伯利亚岸外的北冰洋喀拉海中发现了多金属结核。随后，英国“挑战者”号考察船在1873年进行了一次为期3年的全球海洋考察，其中一个重要发现就是全球海底普遍存在的大量多金属结核，对今后的海洋地质学产生了深远影响。 多金属结核又称锰结核，因其富含锰、铜、钴、镍等30多种金属元素而得名，是一种围绕核心生长的铁、锰氢氧化物壳层组成的黑色和褐黑色核形石。多金属结核形态多样，有球状、椭球状、菜花状、碎屑状、连生体状等。受成矿时间、环境影响，其尺寸变化较大，从几微米到几十厘米都有，通常在2厘米至10厘米之间；呈二维平面状展布在深海沉积物顶部或最上部10厘米的层位内，广泛分布在地球上各大海洋水深2000米至6000米的深海平原。 数百万年前，多金属结核以沉积物碎屑、生物碎屑等为内核，平均以每百万年1厘米至2厘米的速度生长，金属元素从富氧的海水中、贫氧的沉积物孔隙水中（成岩成因）沉淀出来，形成了一层层铁和锰的氢氧化物纹层。因此，多金属结核就好像是一本百万年尺度的历史书，其漫长的生长发育过程记录了丰富的古海洋演化、古气候变迁及构造地质作用的信息，其所记录的长时间尺度信息具有高浓缩性和纯净性的优势，由于成分主要为金属氧化物，生物扰动等后期改造作用对其影响甚微，是研究新生代以来古海洋学演化的理想对象。近年来，利用多金属结核研究古海洋演化、海水化学成分及古气候变迁、海底热液活动、宇宙物质输入等已逐渐成为海洋科学的热点及前沿。 另一方面，经历数百万年的“修炼”，多金属结核富集了多种关键金属元素，其中以锰、钴、铜和镍4种最有经济价值。它们是现代化工、电子、新能源、机械、钢铁、运输工业的重要原材料。据估算，如果每年从太平洋取上100万吨锰结核，便可提供世界所需锰矿的10%至12%以及钴矿的2%至15%。同时，多金属结核还在不断生长，是正在形成的矿床，据估算每年生长超过1000万吨。 正是因为多金属结核巨大的经济价值，国际海底权益的争夺越发激烈，尤其是对国际海底勘探矿区的申请近几年呈快速增加的趋势。多金属结核与其他大洋矿产（多金属硫化物、富钴结壳）相比开采较易，同时随着科学技术的进步，使得多金属结核成为最有可能实现率先开采的大洋矿产。 目前，尽管深海采矿尚未开始，但是人类从对陆地矿床、滨海砂矿以及石油与天然气的开采中清醒认识到，在商业化采矿真正开始之前，必须对其环境效应保持清醒的认识。为了保证深海采矿绿色化开采，减小对海底生态环境的影响，世界主要海洋国家如美国、英国、法国、日本、德国、中国等均已完成了专门针对深海资源勘探开发的国内立法，其中环境保护各国法律均有涉及。深海采矿目前仍存在一定争议，国内外从上世纪末期陆续开展了深海采矿环境影响实验，但目前尚无统一结论。毋庸置疑的一点是，深海采矿会对开采地区的生态环境造成或多或少的影响，但是我们不能过分夸大这种影响。环境成本在资源价值中的占比越来越高，但是相较于陆地矿种而言，深海采矿所造成的环境成本更多体现在政治成本上（法律、国际绿色环保组织等），而不在经济成本上，深海采矿能缓解陆域采矿的环境影响，同时，深海采矿不涉及矿山修复问题，矿山修复则可能对海洋环境造成二次破坏。 多金属结核具有重要的科学与经济价值，是海洋赐予人类的珍贵礼物。对深海多金属结核的开发将推动深海战略产业的发展，为人类提供金属资源，但是深海采矿的环境效应影响是摆在人类面前的亟待解决的问题，若这个问题不解决，资源的商业化开发必将受阻。 （作者系海洋地质专业博士，工作于中国地质调查局青岛海洋地质研究所深海地质与矿产室，多次参加中国大洋科考，承担了多个海砂、大洋矿产研究课题） |
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