摘要:热水到达泉眼后,与低温的海水接触使得其温度迅速下降,从而重新变得不再能够溶解金属,于是,金属便大量析出,这样的析出物所形成的桶状结果,便是我们看到的海底热泉的烟囱。目前我们只知道,锰壳和锰结核是经历了几百万乃至几千万年的漫长岁月,汲取海水中的成分而形成的。

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从海底我们可以获取的第三种宝贵资源是金属资源。在太平洋等大洋底部,目前已知主要存在有三种金属资源。

首先,在耸立于平坦海底的海岭顶部和斜坡之上,大多覆盖着被称为“锰壳”的矿产资源,锰壳的主要成分是铁和锰的氧化物,厚度从几厘米到十几厘米、几十厘米不等。其次,在平坦的海底,我们可以看到滚动着的“锰结核”,锰结核又被成为“锰团块”,这是一种多金属结核,也以锰和铁的氧化物为主要成分。锰结核是直径为2-10厘米的左右的球体,位于水深4000-6000米的深海海底,以半埋藏在大洋软泥中的形态存在。

锰壳

锰结核

在这两种资源中,除了锰和铁之外,还含有目前储量堪忧的铜矿,以及像是镍、钴、钛、铂等各种稀有金属。事实上,相比于锰和铁,人们对这些稀有金属资源抱有更大的期待。比如说在锰壳中,有一种特殊的存在被称为“富钴结壳”,其钴含量超过了1%。目前科学家发现,它们所含的成分有根据水深的变化而变化的倾向,比如在海水较浅的地方,钴和铂的含量似乎更高。

第三种金属资源是“稀土泥”,这是一种富含稀土元素的泥矿,近年来多发现其堆积于大洋洋底几米至十几米深的海域之中。

总的来看,在这三种资源中,锰壳和锰结核差不多,它们的成分相似。另外,锰结核与稀土泥的分布范围也有趋同的倾向。由此可见,这三种资源相互之间可能存在着某种联系,但由于我们的知识水平还不到位,所以对于它们的具体成因还不清楚。

目前我们只知道,锰壳和锰结核是经历了几百万乃至几千万年的漫长岁月,汲取海水中的成分而形成的。具体的过程可能是这样的:海水中的成分在漫长的岁月中被稳定的环境保护于海底,加之形成氧化物的所需的氧元素非常充足,并且在形成过程中,掩埋这些资源的沉积物较少,在这些条件的共同作用下,才能形成矿藏。

那么这些资源究竟具体存在于什么地方,它们的储量又有多少呢?可惜的是,关于这个问题只能说不知道。好消息是,也和昨天的可燃冰一样,在海底金属资源的研究中,我国依然走在世界前列。比如说,中国大洋矿产资源研究开发协会和五矿集团公司,已经与国际海底管理局签订了勘探合同,获得了包括东北太平洋国际海底区域等多处的专属勘探权和优先开采权。

当然了,到目前为止,如何获取这些诱人的资源,依然是艰巨的挑战。对于商业生产来说,迄今为止还没有找到以适当的成本从数千米的深海带回这些资源的方法。

第四种海底宝藏是海底热液矿床。我们知道,在板块边界地区,板块常常相互碰撞或彼此分开,在这些区域中,火山活动容易变得活跃起来,并且常常有富含多种金属的海底热液矿床存在。

那么这个海底热液矿床是怎么形成的呢?首先,海水从海底的缝隙渗入海底之下,此时海水的温度较低,而且金属的含量也不高,只是极其普通的海水。而在火山活动活跃的区域,由于海底之下比较浅的地方便有岩浆分布,地下的岩石因此变得炽热。由此一来,进入地下的海水经过炽热的岩石时,就可被加热到数百摄氏度的高温,而当水温变高时,各类物质也变得易于溶解其中。结果就是,周围岩石中所含的各种金属都溶解到了热水之中。

之后,溶解了高浓度金属的热水从海底喷出。这种热水的喷发便是所谓的“海底热液喷泉”。热水到达泉眼后,与低温的海水接触使得其温度迅速下降,从而重新变得不再能够溶解金属,于是,金属便大量析出,这样的析出物所形成的桶状结果,便是我们看到的海底热泉的烟囱。

海底热泉

除了烟囱本体含有大量我们所需的金属之外,在海底热泉的地下,也有着热水喷出之前析出的金属所形成的矿床,它们共同构成了海底矿山。事实上,由于沧海桑田的变化,一部分陆地矿床正是由海底热液矿床隆升而形成的。

好了关键问题来了,怎么开采。显而易见的是,如果要将海底热液矿床作为资源加以利用,就必须将其提升至海面。所以,我们可以将烟囱打碎再打捞,也可以在地下热水积聚的地方人工建造海底热泉,让烟囱在位于人造基座上的泉眼上成长,之后再加以回收。反正是方法不缺,但目前来看,要想获得与成本相符的金属资源还是很有难度的。所以必须开发出成本更低的生产方法,或者是金属资源的价格大幅度上升,才能有获得利润的可能性,没有利润,它们就将继续静静地躺在海底深处。

我们要说的最后一种海底宝藏,就是溶解在海水中的各种物质。可以说在海水中,几乎存在着自然界中的所有元素,其中最多的就是氯元素和钠元素,毕竟大海全是水,不是氯化钠就是氯化镁。自古以来,人类都从海水中提取食盐这种以氯和钠为主要成为的化合物。由于氯和钠在海水中的含量很高,所以非常容易获取。另外,对于镁和碘等含量比较多的其他元素,也已经实现了从海水里收集的技术。那么对于其他含量较少的元素来说,我们能否从海水里收集并加以利用呢?

难。目前研究已经进展到接近实用阶段的是铀。铀在每吨海水中的含量大约是0.003克,所以,全球海水中铀的总量大约为44亿吨,这是陆地上所发现的经济可采储量的1000倍以上,实在是不知道高到哪里去了。另外据推测,在全球海底的岩石中,也存在着浓度很低但总量庞大的铀。所以,如果我们可以从海水中获取铀的话,那么与之相应的海底岩石中的铀,将重新溶解到海水中,从这个角度看,在某种程度上海水中的铀可以说是取之不尽的。

当然了,虽然总量大,但毕竟浓度很低,那么我们该如何获取海水中的铀呢?日本是核电大国,对铀有着强烈的需求,所以在这方面的研究中,日本是走在前列的。他们的一个思路是吸附,比如一位叫做濑古典明的哥们及其领导的团队,制作出了一种易于吸附铀的特殊纤维制品,把它放在海水中一段时间,就可以成功地从海水中获取铀。这种纤维的基础部分其实就是普通的聚乙烯,不过科学家利用特殊的技术使得纤维表面附有“偕胺肟基团”,这个偕胺肟基团就是,我哪知道,总之这个东西很容易与铀结合,所以可以大量吸附铀元素。

濑古典明团队将这种纤维编织成尽可能易于接触海水的形状,然后加上重物沉入海底。过了30天再给捞上来,这时纤维就由白色变成了茶色,其中除了含有铀之外,还混有钒、钴、镍等物质,精炼之后便可以得到铀的氧化物,也就是“黄饼”。那么经济性怎么样呢?根据濑古典明的计算,这种方式搞1千克铀,大约需要1100块钱人民币,而目前每千克铀的价格大约是370块钱,可见,与陆地上生产的铀相比,目前从海洋里搞还是有点贵。不过,考虑到与铀一同获取的其他物质也可以利用,所以其成本应该还是可以接受的。

除了铀以外,我们还能从海水中获得什么呢?当然了,只要想,任何元素都可以获得。不过有一个前提,那就是无论采用何种方式,都要考虑到成本与利润。所以从海水中获取的物质,必须是那些价值比较高且所含浓度也比较高的物质,这两个要素缺一不可。比如说获取黄金就不现实,黄金虽然很贵很贵,但每吨海水中仅有5000千万分之1克,也就是0.00000002克,浓度实在是太低。

目前人们抱有很大期待的是锂,现在大多数的锂,都是从浓缩状态下的含锂的盐湖中,经过1年以上的大面积自然蒸发而生产得到的。虽然锂资源的储量还可以,但这种方式的年产量是有限的,所以随着电子时代的不断发展,其供应很有可能跟不上需求。那么如果能从海水中获得锂,必然是excited。怎么收集,我估计五年之后我能给你编出来,要是现在我就能给你编出来,我也就距离发大财不远了。

大海就在那,反正就在那,路还要人类自己走,毕竟即便前方有了灯塔,但海域的复杂,终究得船儿亲身体察。

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