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丰富的矿产资源

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:海洋是人类未来的矿产宝库,人类在开发海洋矿产时也应该注意保护海洋生态平衡,为海洋水族们留下一方宁静和谐的天堂。金刚石是目前已知矿物中最硬的矿物,它被广泛应用于钻头和切削器材上。纯度高的金刚石被称为钻石,它是一种贵重的宝石。金刚石的最大产地在非洲西南。墨西哥的海底硫黄矿年产量达2000万吨,约占墨西哥硫黄总产量的20%。磷钙石是一种经济价值很高的矿产资源。此外北美东部的大陆边缘的宽阔海域,也是磷钙石的富集地。

毫无疑问,占地球表面7成以上的海洋是一个巨大的矿产资源宝库。

从海岸到大洋深处,遍布着人类所需要的丰富的矿产,海洋深处蕴藏着金、银、铜、铁、锡等重要矿藏。

海洋矿藏中最重要的当数锰结核,它是块状物质,堆积在水深4000~6000米的深海底上,总共约有3万亿吨,锰、铁、镍、铜等主要金属元素均以氧化物的形式富集于锰结核各层内。在海洋深处,存在着大量的重金属软泥,含有丰富的金、银、铜、锡、铁、铅、锌等,比陆地上要丰富得多。海洋是人类未来的矿产宝库,人类在开发海洋矿产时也应该注意保护海洋生态平衡,为海洋水族们留下一方宁静和谐的天堂。

铀在裂变时能释放出巨大的能量,不足1000克的铀所含的能量约等于2500吨优质煤燃烧时释放的全部能量。在核能迅速发展的今天,铀成为各国重要的战略物资。陆地上的铀贮量非常少,海洋中却拥有着巨大的铀矿储藏量。据统计,大洋中铀的总储量约达45亿吨之多,这个储量相当于陆地总储量的4500倍。海洋中的铀含量仅是理论上的计算,毕竟铀在海水中的浓度非常小,每升海水仅含3.3微克,即在1000吨的海水中,仅含有3.3克的铀。如何开发和利用海洋上的铀能源成为科学家们一大难题。

铀的分布

铀在海洋中的分布也不均衡。在海水垂直分布上,太平洋、大西洋中的铀在1000米水深处含量最高;而在印度洋中部则是在1000~1200米为最高;最低的浓度是在水深400米处的海洋生物中,浮游植物体内的含铀量要比浮游动物高2~3倍。

如此不均衡的分布为铀能源的开发设置了新的难题。如何克服这些难题呢?我们拭目以待。

镁合金可用来制造飞机、快艇、照明弹、镁光灯等。含镁元素的肥料还能促进绿色农作物的光合作用。患便秘的人,可以用硫酸镁作为泻药。镁的确与人类的生活息息相关。那么在海水中镁矿储量如何呢?科学家测定,它在海水中的含量仅次于氯和钠,每升海水中含有1290毫克的镁。

从海水中提取镁最早的国家

英国是最早从海水中提取镁的国家,1938年英国便开始了此项工作。美国是从1941年开始的,美国人先后在海边建立了两个镁砂厂,年产大约5万吨镁砂。现在镁砂的提取已非昔日可比了,世界各国每年都从海水中提取数目庞大的镁砂。

镁的提取

从海水中提镁砂最基本的方法是往海水中加碱,使海水沉淀。生产简要过程是:首先把海水引入沉淀槽,再把粉石灰添入使之与海水快速反应,经过沉淀、洗涤和过滤,就可得沉淀块,再进一步炼烧就可得到氧化镁。氧化镁加入一定数量的盐酸就可变成氯化镁,再经过滤、干燥,然后进行电解,就可得到金属镁。

溴在工业、医药领域中都有重要的应用。它是杀虫剂的重要组成成分;是医用镇静剂的主要成分;是抗菌类药物的主要组成元素……

海水中溴的浓度较高,在海水中溶解物质的顺序表中排第七位,每升海水中含溴67毫克。海水中的溴总量有95亿吨之多。

溴的工业用途

溴在工业上被大量用作燃料的抗爆剂,把二溴乙烷同四乙基铅一起加到汽油中,可使燃烧后所产生的氧化铅变成具有挥发性的溴化铅排出,以防止汽油爆炸。此外,溴还在石油化工产业中担负着非常重要的作用。

金刚石

金刚石是目前已知矿物中最硬的矿物,它被广泛应用于钻头和切削器材上。金刚石还有鲜艳夺目的色彩。纯度高的金刚石被称为钻石,它是一种贵重的宝石。金刚石还可制成拉丝模,做成的丝可做降落伞的线。细粒金刚石又是高级的研磨材料。

金刚石的产地

非洲大陆是金刚石之乡,南非、刚果(金)和刚果(布)均为金刚石的重要产地。非洲纳米比亚的奥兰治河口到安哥拉的沿岸和大陆架区估计金刚石总储量有4000万克拉。在奥兰治河口北面长270千米、宽75千米的地带特别富集。该地域含金刚石沉积物厚达0.1~3.7米,每立方米平均含金刚石0.31克拉,储量约有2100万克拉。金刚石的最大产地在非洲西南。由于奥兰治河流经含金刚石的岩石区,把风化的金刚石碎屑中的一部分带入到大西洋,形成了大量金刚砂矿,并在波浪的作用下,扩散到沿岸1600千米的浅滩沉积物中,形成了富集的金刚石砂矿。这里真可谓是举世闻名的“宝石之都”。

海底蕴藏着丰富的煤矿,英国在北海和爱尔兰开采海底煤一般在100米深的水下。日本采煤业是从1880年开始的。目前,他们在九州岛海底已开始了大规模的采煤作业。现代海底采煤是一个比较复杂的过程,所以这项工程还未在世界上普及开来。

硫黄矿

墨西哥和美国在墨西哥湾开采海底硫黄矿规模较大。墨西哥的海底硫黄矿年产量达2000万吨,约占墨西哥硫黄总产量的20%。硫黄是一种重要的工业原料,应用十分广泛。

磷钙石

磷钙石是一种经济价值很高的矿产资源。磷钙石可以用来制造磷肥,可以广泛应用于农业肥料制造上。磷钙石溶解在鱼池里,可以加速角虾的生长。用它制成药物,可改善人的体质。因此磷钙石被誉为“生命之石”。在工业上,磷钙石也是重要的原料,可制成防锈材料。

磷钙石的分布

磷钙石结核广泛分布于海底到大陆架的外部海底上。从海平面以下几米到300米,甚至更深到3000米,都有它们的分布。磷钙石的沉积物薄层状地覆盖在海底。磷钙石在海底分布密度一般为1千克/平方米。

有资料表明,在北纬45°以北至南纬50°以南这一宽阔的纬度带海域内,均有磷钙石的广泛分布,美国的加利福尼亚近海区磷钙石结核的覆盖面积达1.5万平方千米,储藏量达10亿吨以上。此外北美东部的大陆边缘的宽阔海域,也是磷钙石的富集地。此外,墨西哥、智利、新西兰、日本、印度等国海域也有富集的磷钙石分布。

海绿石

海绿石含有钾、铁、铝硅酸盐等矿物,氧化钾含量占4%~8%,二氧化硅、三氧化铝和三氧化铁的含量约占75%~80%。

海绿石颜色很鲜艳,有的是浅绿色,有的是黄绿色或深绿色。海绿石形态各异,有粒状、球状、裂片状等。海绿石富含钾、铁等盐矿物,颇具经济价值。

海绿石是提取钾的原料,可做净化剂、玻璃染色剂和绝热材料。海绿石和含有海绿石的沉积物还可做农业肥料。海绿石广泛分布于100~500米深的海底。

白云石

白云石是一种普通的矿物。白云石一般存在于石灰石和沉积岩中。

白云石能在遇到热盐酸时生成气泡。白云石蓄积铅、锌和银,是炼镁和冶金工业的主要原料,也是玻璃、耐火砖等建筑材料生产中不可缺的材料之一。2000年前,法国自然科学家雷姆为之取名为“白云石”。他当时在意大利考察,发现了一条起伏不平的山脉横亘在蓝天下,全是浅白色的岩石,像一片白云,雷姆遂给这片岩石起名为“白云石”。

海底软泥

英国海洋考察船“挑战者号”,在1872~1876年的环球探险中,在各大洋的海底,多次发现了深海软泥。探险科考队员们根据各种软泥的不同特性对其进行了分类,分别命名为抱球虫软泥、放射虫软泥、硅藻软泥、翼足类软泥、金属软泥等。

抱球虫软泥呈乳白色或黄褐色,约占洋底面积的35%,覆盖在海底高原、海底山脊等水深相对较浅的海底。这种软泥的主要成分是海洋生物的石灰质壳体,其中以抱球虫为最多,约占30%。由于这种软泥的碳酸钙(CaCO3)含量丰富,它被广泛用于制造建筑用水泥粉。

翼足类软泥

翼足类软泥以翼足虫和变形虫壳体为主要成分。这类软泥存于热带和亚热带洋底,散布于深海底部的珊瑚礁岛及海底山脊处,占大洋总面积的1%左右。

硅藻软泥

硅藻软泥的主要成分为浮游硅藻的硅介壳,是硅藻遗体沉积而形成的,二氧化硅含量丰富,呈草黄色或灰白色。硅藻软泥多分布于寒冷海区的洋底,常夹杂着浮冰带来的陆地岩石碎屑。它的分布约占洋底面积的9%,硅藻软泥被广泛用于隔音绝热材料的制造上。

放射虫软泥

当深海红黏土中的放射虫蛙质壳的含量超过20%,就被称为放射虫软泥。放射虫软泥仅分布于低纬度海底,在太平洋呈东西带状分布,而大西洋、印度洋则少见。

金属软泥

金属软泥矿是40多年来海底矿床研究的重大发现,它引起了世人的广泛关注。

1984年,瑞典“信天翁号”船在红海航行时发现苏丹港至东北岸吉达中间的海水温度异常,较同纬度海水温度高。在20世纪60年代国际印度洋考察期间,他们在红海深约2000米的海洋裂谷中,发现了4个富含重金属和贵金属的构造盆地,他们将其命名为:“亚特兰蒂斯Ⅱ号”海渊、“发现号”海渊、“链号”海渊和“海洋学者号”海渊。总面积约85万平方千米,其水深都大于2000米,海底沉积软泥中金属元素含量特别高,覆盖沉积物的海水含盐度也很高。那里的水温异常,底层水温高达56℃,水中的含矿程度比一般海水高1000多倍。软泥中含有大量的铜、铅、锌、银、金、铁和铀、钍等元素。而这些软泥多分布于红海中部的强烈构造破碎带上,它们的生成与地震和火山的活动有关。

钴呈灰白色,它的化学性质像钛,可用来制作特种钢和超耐热合金,也可以做玻璃和瓷器上的蓝颜料。钴作为一种特殊金属元素可用于代替镭来治疗恶性肿瘤。此外,它在工业上也有广泛应用。

美国和德国共同于1981年在夏威夷以南的海底发现了钴、镍等资源。钴矿源集中在800~2400米深处海底高原的斜坡上。以太平洋为中心,各大洋的海底均不同程度地蕴藏着钴矿。其中仅在美国西海岸的200海里的海域内,蕴藏量就达4000万吨。丰富的钴矿蕴藏量为人类开发利用钴元素提供了广阔的平台。

锰结核

锰结核是海洋中重要的矿藏,它含有锰、铜、铁、镍、钴等76种金属元素。世界大洋锰结核矿的总储量约有3万亿吨,仅在太平洋的储量就达1.7万亿吨。如果把海洋中的锰结核全部开采出来,锰可供人类使用3.33万年,镍2.53万年,钴34万年,铜980年。而且锰结核还以每年1000万吨的速度在生长。人类利用海洋的下一步重点将放在如何去开发使用这类锰结核矿上,以解决现在普遍存在的矿产短缺危机。

锰结核的发现

1872年,英国“挑战者号”海洋考察船在海洋学家汤姆森教授的带领下开始了环球考察。1873年2月18日,“挑战者号”航行到达加那利群岛的费罗岛附近海域,用拖网采集取样时,发现了一种类似鹅卵石的黑色硬块。它的形状类似马铃薯,颜色为黑色,直径为1~25厘米。汤姆森将这些海底矿样当做一般样品封存了起来,这些样品并未引起“挑战者号”科学家们足够的重视。海洋学家将这些样品存放在大英博物馆。后来,经地质专家的化验分析,这些黑色“马铃薯”是由锰、铁、镍、铜、钴等多种金属的化合物组成的。剖开来看,发现这种团块是以岩石碎屑、动植物残骸的细小颗粒和鲨鱼牙齿为核心,呈同心圆状一层一层长成的,专家们遂将这些团块称为“锰结核”。

锰结核的分布

锰结核分布在大洋中水深2000~6000米的海底。在太平洋北纬20°~60°,西经110°~180°之间的海域广泛分布着,其宽度约200千米,总面积为1080万平方千米。这个海域大约75%以上的海底为锰结核所覆盖,其密度为10千克/平方米。

现在人类科学家们已攻克了开采、冶炼锰结核的技术难关,人类从此便没必要担心锰、铁、镍等几种金属矿产不足的情况发生了。

热液矿

1981年,美国科技工作者在太平洋东部厄瓜多尔附近的海域底部发现了热液矿藏,这一发现吸引了全球地质学家的目光。这个巨型热液矿床处在2400米的海底,在长1000米、宽218米的范围内,储藏量竟达2500万吨。科学家们经过分析化验发现这种矿富集铜、铁、钼、钮、银、锌、镉等元素。这实在是人类地质科考中令人惊喜的大发现。

热液矿的优点

热液矿具有非常大的吸引力。首先,热液矿在海平面下3000米以上,便于开采;其次,热液矿单位面积产量高,要超过锰结核千倍,含有贵金属也多,具有更大的诱惑力;第三,陆上已有与热液矿相似的矿床,金属提炼方法成熟,技术难度小;第四,太平洋大洋中脊的位置离美国近。所以,美利坚的投资者们对热液矿产生了浓厚的兴趣。

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