科普-中华学生百科全书-第888章
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文献记载，我国在 3000 年前就已利用汞治癞病了。秦汉时开采的汞矿除用作
药才外，还用作颜料。朱砂的名字就是因为它呈鲜艳的朱红而来的。
辰砂在我国古代是一种贵重的药物。历代的“金丹家”和药物学家都非
常重视它，他们期望用它来炼制成黄金或仙丹，以求发财或长寿，并给了它
“灵液”、“姹女”、“青龙”等美称。这实在是无知和梦想。因为许多金
丹家，甚至皇帝，都是由于过量服用用汞炼制的“仙丹”而一命呜呼的。
我国的汞矿，古今中外早已有名。汞虽然在地球上是很分散的，但我国
的汞矿床却以规模大、品位高而著称。我国汞矿的探明储量目前居世界第三
位，汞矿几乎遍及全国。其中，贵州、湖南、四川、广西和云南等省产汞最
多，尤以贵州最著名。贵州的探明储量和年产汞量均占全国总量的 80％以
上，有“汞矿省”之称。贵州汞矿（万山）是目前我国最大的汞和朱砂生产
基地。1980 年，我国就曾在万山发现一颗世界罕见的辰砂晶体，长 65．4 毫
米，宽 35 毫米，高 37 毫米，净重 237g，是世界最大的辰砍晶体，故取名为
“辰砂王”，现藏于北京地质博物馆。
深海珍宝——锰结核
锰结核这个名称的来历，是和它的构造紧紧联系在一起的。这种矿产含
锰、铁较多，加之每块矿石往往都有一个由生物骨骼或岩石碎片构成的核，
所以被称作锰结核或铁锰结核。它最早是在 100 多年前，即 1873 年 2 月由深
海考察船“挑战者”号在进行海洋环球考察过程中发现的。
1872 年，英国海洋调查船“挑战者”号，在海洋学家汤姆森教授的率领
下从英国希尔内斯港出发，驶向浩瀚的大西洋。1873 年 2 月 18 日，“挑战
者”号航行到加纳利群岛的费罗岛西南大约 300 公里的海域作业，他们用拖
网采集洋底沉积物样品时，偶然发现了一种类似鹅卵石的东西，他们当时还
没想到，沉睡在海底亿万年的深海珍宝让他们发现了。1873 年 3 月 7 日，他
们再次从拖网中发现了这种奇怪的鹅卵石。之所以奇怪，是因为鹅卵石大都
分布在海滨和浅滩，四五千米深的大洋底哪来的鹅卵石呢？这一次，引起了
汤姆森教授的极大兴趣，他当即作了记录。后来，他们又在大西洋、印度洋
和太平洋采得了这种鹅卵石，这些样品被大英博物馆当作海底珍品收藏了起
来。1882 年，约·雷默爵士和地质学家雷纳教授才系统地对这些样品进行了
研究，9 年以后，他们俩发表了详细的研究报告，把这种鹅卵石正式命名为
“锰结核”。
为了更多地得到海洋矿产资源，从 70 年代起，许多国家把深海底锰结核
的开发研究，列为海洋科学研究的重要课题，并首要进行矿区的锰结核分布、
储藏量、金属含量和开采环境条件方面的调查。通过调查证实，锰结核的储
藏量极为巨大，分布面积甚广。根据分析，结核中除了铁和锰外，还含有铜、
镍、钴等 30 多种金属元素、稀土元素和放射性元素，其中锰、镍、钴在目前
技术条件下都具有工业意义。从结核中回收金属的试验也取得了成功。美国
已设计出特制的冶金炉，用电解法提取铜、钴、镍、锰，纯度达到 90％以上。
1978 年 3 月，由日本、加拿大等国参加的国际企业集团，用气吸法采矿系统，
在太平洋夏威夷东南水深 5000 米的深海底，采出了 300 多吨锰结核，从而转
入了即将开发阶段。据统计。目前在大洋底发现具有经济远景的锰结核矿区
有 500 多处。
1979 年，我国海洋科学工作者在太平洋赤道海域考察中，从 4000～5000
米水深的深海底取得了锰结核矿样，其中最大的一枚锰结核直径为 5 厘米，
标志着我国研究、利用和开发海底矿产资源进入了新的阶段。
锰结核的形状是多种多样的。有的呈块状；有的呈薄薄一层附在海底岩
石上；而大多数都呈结核状，有的浑圆，有的有棱有角，有的许多结核聚集
在一起，成为葡萄状或其他更为复杂的形状，这就是通常所说的锰结核。结
核的颜色从黑色到黄褐色，一般以土里色为常见。多数结核的表面模糊不清，
但也有的透明度很好，如美国东海岸外采到的结核，就有似玻璃的光泽。
锰结核的个体有大有小，相差十分悬殊。小的如同沙粒一样，直径还不
到 1 毫米，甚至更小，要放在显微镜下才能观察；大的直径可达几十厘米；
最常见的是在 0．5 厘米到 25 厘米之间，有的巨型结核，直径在 1 米以上，重
达几十至几百公斤。1967 年，深海研究潜艇“阿鲁明诺号”采到了一颗 90
公斤重的锰结核，苏联调查船“勇士号”在第 43 次航行在夏威夷岛西部水下
山脉的斜坡处，于 3800 米深的海底中发现了一颗至今世界上最大的锰结核
块，重达 2000 公斤。
结核的硬度不大，一般只有摩氏硬度级的 1～4 度，平均在 3 度。
锰结核的内部中心有一核，该核可能是一粒海底火山碎屑，或碳酸盐质
或磷酸盐质岩屑，也可能是鲨类齿、鲸类耳骨、有孔贝壳或宇宙尘等。核外
是清晰的环带状构造。
锰结核的化学成分包括锰、铁、镍、钴、铜等 28 种，它们高出地壳中平
均值的 27～46 倍，高出海水中含量的 100 万倍。同一地点的锰结核，其总体
成分彼此都很一致。单个结构说来，最外层接触海水的一面，其中铁、钴和
铅含量相对少。就锰来说，被海底沉积物埋没的半核中含量最高，泥—水界
面趋向减少，到接触海水的半核含量最低。铁的分布则与锰相反。这种外层
分布的特征，内层并不存在。内层的成分趋向均一。
锰结核勘探和开采的一个突出的优点是，在海洋底部沉积的表层上，矿
物清晰可见，所以可用装有照相机和录像机的水下电视作为了解矿藏分布和
厚度的有效手段。前苏联的技术人员已经制造出了一种远距离的可操纵系
统，用它来调查和精确估计已了解的矿藏，经实验已取得了显著效果，这个
系统是由一部电视机、一个自动装置和两台水动的电子计算机组成，工作起
来很方便。这是一种直接勘探手段。
直接手段虽能获得样品，可准确地测定锰结核的富集度、品位等，但使
用这种方法需要大量的时间，工作效率低，因而人们正研究一种勘探途径，
即间接勘探。
锰结核的开采正逐步走向成熟。目前一般认为有 3 种方法比较经济、实
用。
一种是空气提升采矿系统，由高压气泵、采矿管、集矿装置等部分构成。
高压气泵安装在船上，采矿时，首先在船上开动高压气泵，气泵产生的高压
空气通过输气管道向下从采矿管的深、中、浅三个部分输入，在采矿中产生
高速上升的固、气、液三相混全流，将经过集矿装置的筛滤系统选择过的锰
结核提升到采矿船内，其提升效率为 30％～50％，这种采矿系统已于 1970
年试验成功，它能在 5000 米水深处达到日产 300 吨锰结核的采矿能力。
一种是水力提升式采矿系统。主要由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装
置 4 部分组成。采矿管悬挂在采矿船和浮筒下，起输送锰结核的作用；浮筒
安装在采矿管道上部 15％的地方，中间充以高压空气，以支撑水泵的重量；
高压水泵装置在浮筒内，它的功率为 8000 马力，通过高压使采矿管道内产生
每秒 5 米的高速上升水流，使锰结核和水一起由海底提升到采矿船内。集矿
装置起挑选、采集锰结核的作用。1975 年采矿试验已获成功，现能达到日产
500 吨的采矿能力。
一种是连续链斗采矿系统，是在高强度的聚丙二醇脂材料编成的绳上，
每隔 25～50 米安装一个采矿戽斗。采矿时，船上的牵引机带动绳索，使戽斗
不断在海底拖过挖取锰结核，并将其提升到采矿船上，卸入船内储仓。这种
采矿法是由日本人发明的，1970 年 8～9 月在希塔提岛以北 400 公里、水深
4000 米处进行了试验，并获得了成功。这种装置结构简单、适应性强、采矿
成本低。
各国时锰结核的勘探和开发日益活跃。美国在深海锰结核勘探、试采和
加工处理等技术方面，处于领先地位。美国开发的重点是夏威夷群岛至美国
本土之间的海域，其中有的海区的普查工作已经完成，现已进行到详查和开
发阶段。日本是从 60 年代开始了锰结核的调查工作，真正大规模的调查是在
70 年代以后。前苏联对锰结核的调查则是从 50 年代开始的，前苏联科学家
并在 1964 年编制了《太平洋底锰结核分布图》，70 年代以后，对太平洋锰
富矿区进行了勘探。法国人在 1974 年成立了法国锰结核研究公司，主要进行
矿区勘探：法国并与日本合作，在法属社会群岛的塔布堤岛以北进行了多次
调查和开采方法的试验。
中国对大洋锰结核的调查工作开展较晚，正式调查是在 1983 年 5～7 月
进行的。1983 年以后，中国又多次派遣“向阳红 16”号和“海洋 4”号船进
行了锰结核的调查，1985 年和 1986 年航次的调查区域从中太平洋扩大到东
太平洋，采用了国际上先进的声波探测技术和海底照相，调查研究的程度有
了更大的提高，并圈出了数万平方公里的富矿区。现在，中国已正式向国际
申请，在太平洋中北部圈定了两块先行投资区，并在国内成立了相应组织。
不过，尽管各国对大洋锰结核的可采储量和极大的开采价值注目已久
了，但由于锰结核的开发是一项高投资多风险的新兴产业，受技术因素和经
济因素的限制，其开发进程不可能像海洋石油和天然气那样快。从目前的情
况看，最先进行商业性开发锰结核的，可能是美国和日本，其中以美国为主
的海洋产业协会准备在 1995 年以后投资 15 亿美元，每年生产 100～200 万吨
干锰结核，同时，在加利福尼亚建一座日处理 5000 吨锰结核的加工提炼厂。
日本国土资源贫乏，对大洋锰结核抱有极大的希望，已制订出 1994 年前的开
发计划，现正在作各项准备工作，以期在 1994 年进行大洋锰结核的商业开
发，据估计，在 1990～1995 年期间，全世界商业开发大洋锰结核每年可为
100～400 万吨，1995 年以后可达 1000 万吨，到 2000 年，将会有大的飞跃，
到 2025 年后，大洋锰结核将有可能成为世界稳定的矿物来源。
核燃料——铀
“燧人氏”是我国古代传说中发明钻木取火的人，燧人就是“取火的人”
的意思。
关于“燧人氏”发明钻木取火的方法，在我国古代流传着这样一段有趣
的传说。据说，在上古时候有一个太阳和月亮都照不到的地方�
