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海底錳結核礦的形成之謎?

作者:秦疆緣一闫忠科

1872年,英國“挑戰者”号海洋考察船駛向廣袤無垠的大西洋,開啟了一場震驚世界的科學之旅。次年2月,當這艘船航行至北大西洋加那利群島西南約300千米的海域時,科學家們從深不見底的海底采集到了幾塊外形酷似鵝卵石的黑色團塊。這些團塊在随後的研究中被證明并非化石,而是富含錳、鐵、銅、鎳、钴等近80種元素的獨特礦石,被科學家們命名為“大洋錳結核”。

海底錳結核礦的形成之謎?

自20世紀50年代起,随着深海考察的蓬勃發展,對錳結核的研究取得了顯著進展。錳結核在深海中分布廣泛,從密集的“水果攤”到稀疏的“草地果實”,再到堆積如山的“地窖洋芋”,它們以各種形态出現在除極地海洋外的世界各大海域。據估算,世界大洋錳結核的總儲量高達3萬多億噸,其中太平洋底部就擁有約1.7萬億噸的儲量,這些資源相當于陸地錳儲量的數百倍,鎳、銅、钴等金屬儲量更是驚人。

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令人驚訝的是,這些看似靜止的黑色礦物仍在持續生長。有人估算,太平洋底部的錳結核正以每年1000萬噸的速度瘋狂增長,仿佛是大自然賜予人類的一座永不枯竭的寶藏。

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然而,盡管人們投入了大量的人力和物力去研究海底錳結核,其成因之謎卻仍未完全解開。關于錳結核中金屬元素的來源,科學家們提出了多種假說。一種觀點認為,這些金屬來源于海底火山噴發,火山爆發時釋放的氣體中的金屬元素進入海水後,經過一系列化學反應形成錳結核。然而,科學考察發現,在許多沒有火山活動的海域内也蘊藏着大量的錳結核,這使得這一觀點受到了質疑。于是,科學家們又提出了其他假說,如大陸岩石風化後分解出的金屬離子、宇宙塵埃等外太空物質以及海水本身都可能為錳結核提供了金屬源。

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關于錳結核的生長機理,同樣存在多種觀點。有人認為,海底的氫氧化鐵在特定條件下能夠圍繞一個核心進行沉澱,并通過吸附錳離子和催化作用促使二氧化錳不斷生成。而另一種觀點則強調生物在錳結核形成過程中的作用,掃描電子顯微鏡觀察顯示錳結核表面和内部細微構造中存在由底栖生物造成的空管和微小窟窿,這些生物能夠攝取并儲藏金屬元素。

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此外,科學家們還對錳結核為何能長時間保持在海底表面而不被沉積物掩埋的問題産生了濃厚興趣。一些研究者認為這與海底水流的作用有關,水流使錳結核不斷滾動并生長,但這一觀點與錳結核的某些特征并不完全吻合。另一些研究者則提出錳結核的不同部位經曆了不同的形成過程,但這一觀點同樣未能完全解釋錳結核為何不被掩埋的問題。

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總之,海底錳結核的成因之謎仍待人們進一步去探索和研究。随着科學技術的不斷進步和深海考察的深入進行,相信在不久的将來我們能夠揭開這一自然之謎的面紗。