海洋中的宝藏，你想知道的都在这里

海水摇身一变，新奇而富裕。

——莎士比亚

海洋是地球上最大的矿物质宝库。每立方英里的海水中平均蕴含的溶解盐多达1亿660万吨。地球上所有海水蕴含的溶解盐总量高达5×1015吨。这一惊人数量级的物质是在数千万年岁月中逐渐积累的，尽管地球本身的构成物质经常流离转徙，但是最重的物质总是在不断地向着海洋运动。

人们早已猜测到海洋最初只有微微的咸度，盐分随着万古岁月的积累而逐渐增加。海洋中盐分的最初来源是陆地那多岩嶙峋的地幔。在地球上第一次降雨来临的时候——包裹着年轻地球的厚厚乌云给地球带来一场连着下了几个世纪的大雨——岩石开启了侵蚀的进程，雨水进而携带着这些矿物质进入大海。每年流入海洋的水量据说高达6500立方英里，这些江河水又为海洋贡献了数十亿吨的盐分。

有趣的是，江河水跟海水的化学成分构成几乎没有任何相同点。各自含有的不同元素呈现出完全不同的组成比例。例如，江河水中所携带的钙质是氯化物的4倍，而海洋中这个比例却大相径庭，氯化物高达钙质的46倍。造就这些差异的一个重要原因是海水中的巨量钙质持续不断地被海洋动物所吸收，用于构建贝壳和骨骼——形成了寄居着有孔虫门生物的微型贝壳，形成了拥有巨大结构的珊瑚礁，还形成了生蚝、蛤蜊和其他软体动物的贝壳。而另外一个原因是海水钙质的沉淀。海水和江河水中的硅含量之间也有巨大差异，其中江河水中硅含量是海水硅含量的500%。硅藻需要利用硅质去构造自身的贝壳，所以江河水带来的巨量硅质大部分都被这种海洋中无所不在的植物所征用了，这也是为什么硅藻经常会在河流入海口出人意料地疯长。由于海洋中所有的植物系群和动物系群需要获取巨量化学物质，每年江河水所带给海洋的盐质中只有很小一部分促进了海水中溶解矿物质的增长。淡水一溶解进海水，就立即引发一系列反应，加上新汇淡水数量上与海水之间的巨大差异，都进一步减弱了两者之间化学成分的不均衡构成。

海洋中的矿物质还有其他来源方式，那是隐蔽在地球深处的物质源头。地面上每一座火山的喷发都伴随着氯气和其他气体逃逸进大气，并再次借助降雨重回陆地海面，火山灰和岩石也会产生其他矿物质。而所有水下火山，通过人们看不见的火山口直接向海洋倾泻着硼、氯、硫、碘等矿物质。

所有这些只是矿物质单方向流入海洋的过程，而海洋盐分返回陆地的过程仅在非常有限的程度上进行。人们试着通过化学萃取海水开采来直接获取矿物质，或是通过获取海洋动植物来间接获取矿物质。但其实还有另一种方法，海洋自己通过漫长而往复的循环，将从陆地上拿走的东西再还回去。当海水漫过陆地，就开始渐渐沉积泥沙，而后又撤离陆地，这一过程就发生了。陆地上又覆盖了一层沉积岩，其中包含着来自海洋的盐分和水分。但是这些矿物质只是海洋暂时“借贷”给陆地，会马上通过古老而又熟悉的渠道——降雨、侵蚀、河流冲刷——而进行“偿还”，再次返回海洋。

海洋和陆地之间还有其他令人好奇的交换方式。水蒸气通过蒸发过程汇集到了空气中，而绝大部分盐分都被撇下了，但是也有数量惊人的盐分硬挤进了大气层，随风进行长久地传播。这种所谓的“循环盐”是由风从波涛汹涌的海浪或海雾里撷带而来，并不断吹向内陆，经过降雨返回江河，再次汇入海洋。这些在大气层中漂浮的细小而不可见的海盐分子事实上是降雨凝集形成雨滴所需的大气核。一般来说，这种盐分大部分会被海洋附近的区域所接收。统计数据显示，英国每年每英亩所接受的盐分达24至36磅，而英属几内亚则高达100磅。但是印度北部的桑珀尔盐湖可以说是循环盐长距离长周期运输中最为著名的例子，那里每年接受3000吨盐分，这些盐分通过炎热干燥的季风传输到距海洋400英里远的地方。

海洋中的动植物是远比人类高明的“化学家”，跟这些低级生命形式相比，目前人类对海洋矿物财富所进行的萃取尝试，简直微不足道。这些生命已经能够从海水中寻找并利用哪怕含量极其微小的那些物质，要知道人类化学家直到最近才能利用新兴光谱研究去探测到这些物质的存在。

比如说，人类曾经并不知晓海水中蕴含钒元素，直到从海参、海鞘等这种定着而又笨拙的海洋生物的血液中分析出来钒。贻贝和龙虾中萃取出了相对大量的钴元素物质，各种不同软体动物充分利用了镍元素，但是我们只有在最近这几年里才能摸清这些元素的踪迹。铜元素可能只占有海水中的万分之一，但它可以帮助龙虾维系血液中的呼吸色素，就像是人类血液中的铁元素一样。

与这些无脊椎“化学家”的成就相比，人类目前大量提取海洋盐分用于商业目的的行为仅算得上取得了有限的成功，尽管目前已经成功提取了相当多种类且数量惊人。人们已经通过化学分析获取了其中50种元素，并有可能发现其他所有元素，如果人类有一天能够掌握合适方法的话。海水中5种主要盐分已经确定出固定比例。海水中氯化钠含量最高，正如人们所预料的一样，占全部盐分的77.8%；随后是氯化镁，占10.9%；然后是硫酸镁，占4.7%；接着是硫酸钙，占3.6%；最后是硫酸钾，占2.5%；所有剩余盐分占剩下的0.5%。

海水中的所有元素里，没有哪一个元素像金元素一样搅乱了人类的心绪。金子就在那里——在每一滴流淌在地球表面的海水里。海水中金的总含量足以让地球上的每一个人都成为百万富翁。但是要怎样才能从海洋中获取金子？目前从海水中大量提取金最坚决的尝试，同时也是对海水中金元素开展的最完整研究，是德国化学家弗里茨·哈伯在第一次世界大战后进行的研究。哈伯相信只要能够从海水中提取出足够的金子，就能帮助德国偿还战争欠款。他的想法也促成了流星号在德国南大西洋的航行之路。流星号装载着实验室和过滤装置，并于1924年至1928年间多次在大西洋上穿梭航行对海水取样。但是提纯数量远远低于期望值，并且提纯成本甚至比金子本身的价值更高，具体计算如下：每立方英里海水中含有价值930万美元的金子和价值850万美元的银子，但是如要在一年之内处理这些数量的海水需要一天两次填满放空200个500英尺见方、5英尺深的水缸。也许在珊瑚、海绵以及牡蛎看来，这不是什么壮举，但是按照人类标准来说，这在经济上是不可行的。

海洋中所有物质中最变幻莫测的莫过于碘元素了。碘是海水中最稀有的非金属元素，难以探测，难以提纯分析。几乎每一种海洋动植物体内都能发现碘元素。海绵、珊瑚和海草体内都积累了大量碘元素。海洋中的碘元素明显处于持续的化学变化中，有时是氧化物，有时是碱化物，而后又再次合成形成了有机结合物。空气和海水之间也有持续交换，某些形式的碘元素可能以雾的形式进入空气，因为海平面附近空气中的碘含量足以通过仪器探测到，并随着海拔升高而逐渐降低。生命也就是从海洋里第一次将碘融合进生物组织的化学成分中，并逐步愈来愈依赖这种元素；如今人类如果不是能通过甲状腺来代谢碘作为人体基础新陈代谢的调整者的话，根本无法存活。

所有商业碘产品都是从海草中提取的。智利北部的高原沙漠中发现了原始自然的粗硝酸盐，这些原材料（生硝）的最初来源是蕴含丰富海洋植被的史前海洋，虽然这两者听起来自相矛盾。卤水矿床和含油岩石的地下水系中也可以提取碘，这些都是从海洋间接获得碘。

海洋是地球溴元素的垄断者，海洋集中了地球上99%的溴元素。即使是岩石中所蕴含的小部分溴元素，也是由海洋最初沉积产生的。人类最初从史前海洋遗留下的地下水塘的卤水中提取溴，如今海岸线上随处可见大型工厂——尤其是在美国——在利用海水为原材料直接加工提取溴元素。如今人类能在汽车上使用经过严格检验的汽油，便是得益于溴的现代商业产品应用。溴元素的其他用途还有很多，包括生产镇静剂、灭火器、照相药品、染色剂，以及化学武器等。

人们最为熟知的溴衍生物之一便是骨螺紫，也就是腓尼基人在染坊中从紫色蜗牛——骨螺——中提取的染料。这种蜗牛惊人而有趣地与死海中目前已经探明的惊人数量的溴储量有关联。死海中蕴含的溴物质据估计约8.5亿吨，也就是说，死海海水中的溴含量是普通海水的100倍。而死海海水还明显在通过流向加利利海的地下热泉不断得到更新，而加利利海又通过约旦河再次返回死海。一些专家认为地下热泉中的溴元素来源是数十亿年前早已被地层掩盖的古老海洋蜗牛的沉积。

人们也从广袤海水中获取镁元素，来制成化学品物质，虽然镁元素最开始是作为副产品出现的，是卤水提纯的副产品，也是处理山脉的含镁岩石，如白云石等产生的副产品。每立方英里海水中蕴含400万吨镁。自1941年镁的直接提纯技术成熟后，产量开始急剧增大。恰恰是来自海洋的镁，才使得战时航空工业得到空前发展，因为美国生产的（以及其他大多数国家生产的）每一架飞机都需要将近半吨的镁金属。镁在其他需要轻金属的工业中还有数不清的用途，除了长期用作隔热材料外，还可以用于印刷油墨、医药和牙膏生产等方面，以及用于诸如炸弹、照明弹、曳光弹等战争工具的生产。

几个世纪以来，人们一直在天气允许的时候利用海水蒸发来获取盐分。烈日灼灼之下，古代希腊、罗马、埃及在热带地区收获了人类和动物不管在哪里都必须赖以生存的盐。即使如今，在炎热干燥风行顺畅的地区，人们还在通过太阳蒸发来获取盐分——比如在波斯湾沿岸、中国、印度、日本、菲律宾，以及加利福尼亚海岸和犹他州的盐碱地。

地球上利用太阳、风、海的相互作用而产生盐的天然盆地随处都是，人类工业远远不及这里的产盐规模。印度西海岸的卡吉盐沼地就是这样一个天然盆地。卡吉盐沼地是宽60英里、长185英里的平原地区，在卡吉岛的分隔下与海洋分离。每当西南季风吹来，海水便会通过海峡灌满平原。但是到了夏天，当炎热的东北季风从沙漠吹来，而没有新的海水汇入时，平原上水塘中的卤水就会逐渐蒸发留下盐结皮，有些地方甚至厚达数英尺。

每当海水像这样入侵陆地，留下沉积，然后又悄然撤退，都会留下丰富的化学储藏，人类能相对容易地从中提取物质。这些化学储藏可以是深深埋藏在地球表面的“盐水化石”，也就是古代海洋的卤水；也可以是“沙漠化石”，古老海洋的盐分在极度炎热和干燥条件下蒸发殆尽；或是层次分明的沉淀岩，其中含有丰富的有机沉淀以及溶解盐。(www.xing528.com)

二叠纪时期，炎热而干燥的沙漠曾一度分布广泛，欧洲内形成大面积内陆海，覆盖了如今英国、法国、德国和波兰等国家的位置。内陆海上当时几乎没有降雨，造成海水蒸发情况非常严重，盐度异常增高，并开始沉积不同层的盐分。但那数千年间，所沉积的仅有石膏，这也许说明淡水曾经时不时会进入内陆海，跟其中的高浓度卤水混合。伴随着石膏一起出现的是越来越厚的盐床。后来，随着内陆海面积收缩，海水逐渐浓缩，开始出现了硫酸钾、硫酸镁的沉积（这一阶段大约持续了500年）；再后来，也就是可能又过了500年，开始出现了氯化钾、氯化镁以及光卤石的沉积。在内陆海完全蒸发消失之后，出现了沙漠的地质条件，盐质沉积很快就埋没在尘沙之下。施塔斯富特和阿尔萨斯的著名沉积矿储量可谓世上最为丰富的矿床，而这些古老海洋原始位置的郊区边缘只有零星盐床。施塔斯富特矿床厚达2500英尺，13世纪人们就发现了这里的卤水源泉，自17世纪起就开始了矿盐开采。

美国北部在更早的地质时代——志留纪——中沉积了一座更大的含盐盆地，从纽约州中部一直延伸到密歇根，其中囊括了宾夕法尼亚州和俄亥俄州，以及安大略湖南部部分区域。这片区域内曾经的内陆海在当时炎热干旱的气候条件下盐度变得奇高，以至于盐质石膏混合的矿床沉积覆盖了多达10万平方英里的面积。伊萨卡岛和纽约等地有7个明显的盐矿床，其中位置最高的大约位于地下半英里处。密歇根南部一些独立盐矿床厚达500多英尺，其中密歇根盆地中部的盐矿更是厚达约2000英尺。这其中，有些矿的盐矿石已被开采利用；有些矿则挖了深井，灌入海水，以便能继续将这些卤水引到地面进行蒸发以获取更多的盐矿。

世界上由内陆海蒸发而得、矿物储存最高的矿位于美国西部，即加利福尼亚州莫哈韦沙漠中的瑟尔斯湖。山脉崛起切断了曾覆盖这片区域的海湾与海洋的联系，随着海水逐渐蒸发，海湾内剩下的海水盐度在周围陆地矿物质的冲刷流入下变得更高。瑟尔斯湖也许在最近几千年里开始了从陆地封锁的内陆海到“凝固”湖——充满固体矿物质的湖——的缓慢转变过程；如今湖面盐壳厚到车辆可以在上面安全通行。盐结晶层厚达50至70英尺。盐层之下全是泥泞。工程学家们最近发现了盐和卤水的第二层结晶，在泥泞之中可能至少跟上一层一样厚重。人们最早在19世纪70年代便为了硼砂开始对瑟尔斯湖进行开采，当时有20头骡子的队伍不停地穿越沙漠山丘为铁路运送硼砂。后来到了20世纪30年代，人们开始逐渐从湖中发现了其他物质——溴、锂、钾和钠盐。如今仅瑟尔斯湖的氯化钾产量就占美国氯化钾产量的40%，并是世界上硼砂和锂盐的主要产地。

几个世纪以后的未来，伴随着不断蒸发，死海也许就是下一个瑟尔斯湖。众所周知，死海曾经是填满整个约旦峡谷，长达190英里的内陆海，而如今的长度和流量都缩减为原来的1/4。死海伴随着在炎热干燥气候里的缩减蒸发，海水盐度也在高度浓缩，这使得死海成了矿物质的丰富储藏。没有任何动物生命能在死海的卤水之中得以存活，那些随着约旦河水来到这里的不幸鱼儿死掉后成了海鸟的天然食物。死海位于地中海海面下1300英尺，是世界上所有海平面下的水体中最低的，因为死海位于地壳下倾所形成的约旦裂谷的最低位置。死海中的海水温度高于空气，这一条件非常有利于蒸发，海面上空经常飘着蒸汽所形成的朦胧云朵，而海水中盐分不断积累，卤水也更加苦涩。

古老海洋遗留给人类的财富中最宝贵的就要数石油了。没有人能充分确定地描述出到底是怎样的地质变化过程才能在地球深处创造出这些珍贵的液体财富。但人们普遍认可的是：石油是自从海洋中出现丰富多彩生命形式后就开始运作的一种地球基础过程的演变结果——这一过程至少从古生代就开始了，也有可能更早。地球上的意外和灾难的时不时发生可能会加速这一进程，但不起决定作用；石油的定期生成作用机制包括地球海洋的基本过程——生物的生老病死、沉积物的沉积、海洋在陆地上的此消彼长，以及地壳的上下起伏运动。

大部分地质学家已经否认了古老的石油火山形成论，而认为石油一般是原始海洋良好沉积层下的动植物尸体经过缓慢分解所形成的。

黑海和某些挪威峡湾可以集中体现石油形成所需的有利条件。黑海中的多彩生物集中在上层海域，生物丰富到惊人的地步；而深海尤其是洋底极度缺乏氧气，甚至还充斥着硫化氢。分解者没有办法在这些充满着“毒性”的海水中存活，更无法去分解上层海水中漂浮的海洋动物尸体，只有等待沉积物来埋葬它们。挪威峡湾的许多深海海域中之所以会氧气匮乏而恶臭满满，皆由于浅海岩床阻挡了峡湾的入海口，使其与公海洋流循环分隔开。这些峡湾的洋底充斥着有机物质分解所产生的硫化氢。有时当风暴来临时，就会有数量众多的新鲜海水汇入这里，并掀起巨浪深深搅动这潭“毒水”。原来海洋分层的破坏对于原来海面附近的鱼群和无脊椎动物群来说，无异于死神的呼唤。这样一场灾难反过来给洋底积累了更为丰富的有机物质沉淀。

大型油田不论在何处被发现，总是跟海洋有关，不论是曾经的沧海桑田还是如今的海浪澎湃，不论是如今的内陆油田还是临海油田。例如，已经大规模开采的俄克拉何马油田就是古生代侵占北美洲的远古海洋的沉积岩形成的。

石油的探明遵循着地质学家的指导，主要探寻“大陆板块边缘的不稳定板块带与深海之间夹缝，历史上曾经长期有浅海覆盖”的地区。

欧洲和中东之间的红海、黑海、里海、地中海和部分波斯湾海域便是大陆板块间地壳凹陷段的典型例子。墨西哥湾和加勒比海也是南北美洲大陆间盆地和浅海。亚洲和澳洲大陆之间也是一片低浅而岛屿纵横的浅海。最后，地球上还有几乎完全被陆地封锁的海洋——北冰洋。所有这些区域在过去的地质历史岁月里都曾经历沧海桑田，一度是陆地，又一度归于海洋。所以，这些区域在被淹没的海洋时期里，沉积了大量沉淀泥，海水中的丰富动物群此消彼长，最终零落成泥。

所有这些区域中都有巨量的石油沉积。近东地区的大型油田就位于沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克等国家。亚洲和澳大利亚之间的浅浅洼地也催生出了位于爪哇岛、苏门答腊岛、加里曼丹岛、新几内亚等地的油田。美洲地中海（加勒比海）是西半球石油开采的中心——美国已探明能源中有一半来自墨西哥湾北岸，而哥伦比亚、委内瑞拉、墨西哥则在海湾西南岸享有丰富油田资源。

目前石油工业尚未探明北冰洋海域，但是目前在阿拉斯加北部、加拿大大陆以北岛屿、西伯利亚北冰洋沿岸上所发现的油苗，都在暗示这片刚刚成为海洋的陆地可能是未来的石油主要来源地之一。

近年来，地质学家们对石油的预测也有了新的方向——洋底。陆地上石油的全部储量不可能被全部探明，但是目前最易开采且储量最为丰富的油田都已经开始开发了，人们已经知道这其中可能包含的巨大产量。远古海洋留给人类的石油资源如今正一点点地从地球上消失。人类要如何才能深入深海去获取藏在海洋洋底沉积岩中的海洋石油资源呢？

目前大陆架上的离岸油井已经在生产石油了。加利福尼亚州、得克萨斯州、路易斯安那州沿岸都已经有公司在沉积大陆架上钻井取油。美国范围内最活跃的开采探明活动集中在墨西哥湾中心，从地质历史来看，这片地区的储量应当相当可观。过去的万古岁月中，这片区域不是干旱陆地就是浅浅的海洋盆地，不断接收着从北部高地冲刷而来的沉积物。最终，在白垩纪中期，墨西哥湾流洋底开始在沉积物的重压下下沉，然后盆地中心才达到了目前的深度。

人类目前通过地质勘测已经发现，不同的沉积岩层说明了海湾广阔的大陆架下的沿海平原曾陡峭地向下倾斜。侏罗纪时代的沉积层之下是巨大的厚重盐矿床，说明当时这片海域曾火热干旱，海洋在不断收缩，而沙漠逐渐逼近。路易斯安那州、得克萨斯州、墨西哥湾本身都显示出与沉积相关的重要特征，比如盐丘。盐丘是手指形状的盐栓，通常不超过1英里高，从地球深层向表面推进升起。地质学家们曾描述其为“被地球压力抬高5000至1.5万英尺的沉积物，就像是木板上钉钉子一样”。与墨西哥湾接壤的这几州里，这种地质特征意味着石油。人们可以认为在大陆架上，盐丘就是大量石油储量的标志。

因此，地质学家们在勘探墨西哥湾石油时，专门探测了可能有大量石油储量的盐丘地区。科学家们使用了磁强计作为专业探测工具，可以测量盐丘产生的不同磁强度，也通过重力计测量重力变化来帮助确定盐丘的位置，因为盐的精确重力要比周围沉积物低。盐丘的具体位置形状还需要借助地震仪来勘测记录炸药爆炸所产生的声波反射，从而预测岩石底层的倾斜程度而确定。这些勘测方法已经在陆地上使用多年，但仅从1945年起才开始用于墨西哥湾离岸海域。增强后的磁强计即使拖在船后或是挂在飞机上，也能连续出图。重力计如今可以急速降低至洋底，而人们能通过远程控制来了解读数。（曾经需要操作员带着潜水钟拿着仪器一起潜入水中。）地震队也再不需要一边放炸药，一边躲在一旁不断记录了。

尽管勘测技术大幅提高，开采洋底石油仍然不是什么简单的事情。要进行探矿，首先要租用已经确定可能产生石油的海域，然后再钻井验证是不是真的存在石油。离岸钻井平台必须要在墨西哥湾洋底中深达250英尺，才能屹立在汹涌海浪中，特别是在飓风多行的时节里。金属在海水中要经受风、暴雨、海雾、海水的腐蚀啃咬——所有这些风险都必然会经历，都必须要克服。然而，石油工程专家并没有因为离岸开采的种种技术困难就打了退堂鼓。

我们对矿物财富的追寻又将我们带回远古海洋——回到石油源头时代曾经在海洋里生活的那些鱼儿、海藻，以及其他如今藏在远古岩石中的动植物形式身上；回到藏在地下水塘的富质卤水中，那里如今还保留着远古海洋的海水化石；回到远古海洋所沉积形成的不同矿物质的盐矿层，如今这早已成了陆地地壳难以分割的一部分。也许随着我们未来了解更多珊瑚、海绵、绿藻等生物的化学秘密后，对远古海洋留下的储藏财富依赖度会降低，我们将会直接向海洋索取更多。