书城自然科学求知文库-新时代的海洋工程
7919600000017

第17章 水域之宝(2)

碰上好运气,1吨沙子可采50克金子。矿主在那里发了大财,成了大富翁。

最近在白令海海滨发现好几条沉没河床和古海滩的含金沉积物,含金量非常大。日本东京湾也有含金的重砂矿物。金刚石算不算宝?算宝。有的金刚石也是从海滨砂矿中开采出来的。金刚石被称为“硬度之王”,比硬质合金的硬度,还高6倍。1粒小的金刚石安装在刀尖上,可以用来划玻璃,作“削玉刀”。金刚石做成的钻头,可以作高速切削工具。金刚石大多是无色透明的。也有发出绚丽夺目的浅黄、浅绿、浅蓝等色彩的,这是贵重的宝石。其中有一种,夜间可以发光,叫做“夜明珠”,比黄金贵几百倍,是宝石中最珍贵的,誉为“宝石中的皇冠”。

金刚石的产地,最大的是西南非洲奥兰治河的河口上,那里储量最多,大约有2100万克拉。

其他如金红石、钛铁矿是提炼金属的主要矿石,钛具有抗高温(溶点为1960℃)、比重小、强度高、耐腐蚀等优点。用钛制成的钛钢、铝钛合金、可承受500℃以上高温和零下100℃的低温,加上质量轻、硬度大,是制造超音速飞机、潜艇、卫星、火箭关键部件的优质材料,广泛用于国防工业、航空工业、造船工业上,有“空间金属”的美称。

锆石是提炼锆金属的主要矿石。锆金属除了具有抗高温、耐腐蚀等优点以外,还有一个特性:热中子很难穿透它,所以常用在原子工业上,原子反应堆、核潜艇中轴棒外的保护壳就是用它做成的。一个100万千瓦的原子能发电站每年要用锆20—25吨;3万马力的核潜艇的反应堆要用锆20—30吨。

锆石还是制造高级耐火材料和特种玻璃的配料。无色的锆石变种就成了美丽的宝石。

独居石是一种战略性矿物资源,是潜在的核燃料,是针和铈及其他稀土元素的重要来源。独居石中还含有氧化针,可提取金属针。针是重要的放射性原料,作用跟铀相同。

石英提纯出来的多晶硅和单晶硅,应用十分广泛,钟表上少不得它,精密仪器上少不得它,玻璃、陶瓷、水泥、冶金、机械、化工等许多方面都少不得它,但是最重要的还是用在半导体方面。硅晶管的特点是体积小、重量轻、耐用、省电、灵敏度高,已广泛用于无线电、电子计算机自动化技术等方面。

2.“宝”的形成和开采

少年朋友们也许会说,既然海滨砂矿开采出来的东西,全是最值钱的“宝”,那就赶快去海滩上挖吧!可不是所有的海滩都能开采,形成海滨矿砂是有条件的。首先在海滩附近,特别是入河口不远的地方,要有含这些矿的岩石。其次,这些岩石要裸露在地面上,它们经过长时间的日晒夜露,风吹雨淋和冰雪冻蚀,慢慢崩裂成碎块,再破碎成粗细不同的砂粒,大量的砂粒,风吹水洗,散落海底,极少量比重大的坚硬矿物则保留在海滩上,只有这种情况的海滩,才可能取出上面所说的宝物。

可供综合利用的多种矿物,开采价值较高。又由于海滨矿产是一种未固结的矿产,既不需要掘矿井开地道,也不需要炸药爆破,从事大量的剥土工程,开采起来比较方便,世界各国都重视海滨砂矿的探测和开采。据统计,96%的锆石、90%的金红石、80%的独居石、30%的钛铁矿、10%的金、5.4%的金矿石都是从海滨砂矿中开采出来的。

海底下的“宝”

海底下的宝更多,但因为有几千米深的海水,没有特殊设备,人是下不去的。目前选择最有价值的、比较好开采的先开采,我们也只介绍三样。

1.海底金属团(锰结核)

大家听过“锰结核”这个名称吗?它是一种深海底矿产资源。它的外形像土豆,直径一般在1—25厘米之间,最大的直径1米,重几百公斤。颜色多是深棕色或土黑色,里面层层密实的结核。因其中锰金属含量较高(15%—30%),所以叫锰结核。其实叫“多金属核”更确切一些,有的竟含几十种金属,因此人们又叫它“海底金属团”。海底金属团中最有提取价值的有四种:镍、铜、钻、锰。

锰结核是怎样形成的呢?至今还没有一致看法,有的说来自沉降海底动植物的遗体,有的说来自海底火山爆发产生的火山岩石,有的说是河流将大陆上金属元素和沉积物带到海洋中经过自生化学沉积而形成的。

早在1873年2月18日,美国“挑战者”号船环球考察时,就在北大西洋海底采到锰结核,但没有引起重视。1882年,瑞典“信天翁”号也对锰结核作过某些考察研究,也没有引起足够的重视。直到1959年美国科学家L.梅洛根据“挑战者”号和“信天翁”号等船的考察成果,测算出锰结核所含有金属成分和全世界海洋的大约储量,并提出将成为铜、钴、镍等金属的新来源,锰结核的地位才愈趋升高,受到许多国家的青睐。现在已有8个跨国财团约100家公司在从事锰结核的调查和开发。美国、日本、前苏联、德国、法国在这方面做的工作最多。通过大量调查测算,初步估计整个海底锰结核总储量达30000亿吨,以太平洋底最多,达17000亿吨,其中含镍164亿吨,铜88亿吨,钴58亿吨,锰4000亿吨,价值约为60万亿美元,这是一个多么巨大的金属宝库啊!

太平洋中北纬6°—20°,西经110°—180°,面积1080万平方公里的区域,锰结核最富集,有的彼此连成一片,被称为“超级海底地毯”、“锰结核的银座”,如果把它们开采出来,可得镍2500万吨、铜1900万吨、钴420万吨、锰47000万吨,价值4120亿美元。

不过,锰结核大多分布在4000—5000米深的海底,那里有高达400—500的大气压,如果没有特殊的设备,当然人是下不去的,就是采矿装置要放到那里去,也有许多特殊要求,因为随这么高的大气压一般的装置在半路上都会成为废品,所以至今还处在试验阶段。美国“吉卜赛矿工”专用船,已从9000米深的地方,每昼夜采到16000吨。从近几年的发展趋势来看,进入商品化开采和冶炼的日子为时不远了。

2.海底金银库(热液矿床)

早在1948年瑞典“信天翁”号在红海发现有些地方海底温度高达40℃,那里的沉积物中含有多种金属。1963年和1966年美国“发现者”号和“链”号在红海进行更详细的调查,证实了“信天翁”号调查结果,并把这种沉积物定名为金属软泥,它含有金、银、铜、锌、铁等属。1973年—1974年,美国和法国联合用潜水器在大西洋中脊发现块状热液矿床。1978年美国、法国和墨西哥联合用深潜器在东太平洋好几处海底发现巨大块状热液矿床。其中一个矿体1000米,宽200米,高35米。铁的平均含量35%,铜10%,矿床总量2500万吨,每吨价155美元,总计39亿美元。从此以后,各国纷纷出动,四处调查,前后在太平洋、大西洋和印度洋发现33处热液矿床。矿床总体积达3932万立方米。由于它们分布范围广,储量大,品位高,不仅含有铁、铜、铅、锌等金属,而且还有珍贵的稀有金属和金、银等、难怪被人们称为“海底金银库”。

海底热液矿床主要形成在大洋的中脊——海底正在张开的裂谷处。这个地方,地壳最薄,熔融的岩浆从地球内部不断涌出,形成新的海洋地壳。这种地球内部来的物质即含有多种金属,又有很高温度,当它们接近海底表层时,海水通过细小的裂缝向下渗透,与地球内部来的高温物质发生化学反应,其中的金属被淋滤出来,形成富含金属的热液。这些热液从孔隙中喷射出来,成为一座座富含金属的烟筒状的堆积体。喷出孔的寿命一般只有几年,喷出的高温热液与冷海水接触,温度便降低,其中被溶解的金属便沉淀海底堆积成矿。