洋底锰结核形成的奥秘

1874年，英国海洋考察船“挑战者”号，在太平洋海底打捞到一些黑色的富含锰铁质的块体。以后在大西洋等海域也续有发现。特别是本世纪五十年代以后，当人们采用水下摄影和水下电视窥测深海的秘密时，又意外地看到这种富含锰质的结核体在深海中有着极其广泛的分布。它们有的一个紧挨着一个，像是精心摆设的水果摊，密度达到每平方米100个以上；有的相对稀疏地分布于海底，像是散落在草地上的一群网球；有的则互相堆垒在一起，像是地窖中存放着的土豆，厚达一米左右。据调查，除了极地的海洋外，几乎世界各地的海域中都有这种锰结核。仅太平洋底，估计就蕴藏15，000亿吨。

锰结核一般为5—20厘米大小，酷似土豆，少数也有小于1毫米或个别大于1米者。它的显著特点是内部呈现出一层又一层的同心结构，而核心则为各种各样的异物，如普通的砂砾、火山弹、生物碎屑等。由此可以证明，这些深海锰结核是在漫长岁月中，由含锰物质逐层沉积在这些物体上面而形成的。

锰结核一般含锰15—35%，铁15%左右，此外还含有镍、钴、铜、钛、钼、锆、镭等近四十种元素。据此，在全部洋底锰结核中，估计拥有锰储量4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴58亿吨，因而被人们誉为“二十一世纪的资源”。

那么，锰结核是怎样形成的呢？多数人认为主要来自海底火山喷发。当那些富含各种金属的气体和液体被火山喷出来以后，便随着海水运动扩散到附近的各个海域中去。除此之外，金属物质还可能来自海底岩石的分解，来自海水对水下岩石所含金属的萃取，也可能来自河流输入的陆源物质等等。这些各种各样来源的金属物质原先都以溶解状态赋存于海水之中，当海水中的软泥质点像雪花一样向海底沉落的时候，这些金属物质有的受到软泥质点的吸附，跟着一起沉落；有的则以化学沉淀的方式直接析出，并凝结在海底原有的硬物上面，使之蒙上了一层金属外膜，久而久之，便形式了一个个结核。

不过，事情并不这样简单。据用放射性同位素测量，一个锰结核的形成往往需要几万年，甚至上百万年的时间，但它们却绝大多数都产在海底表面上，只有极少量的为沉积物所掩埋，且其掩埋深度一般也不超过1米。究竟是什么原因，使锰结核能历经几万年甚至上百万年的时间而不被海底沉积物所掩埋呢？有人认为，这可能与海底水流的作用有关。海底水流使得生长中的锰结核不断地来回流动或晃动，结果就有点像滚制汤圆那样，在滚动中长大，却又不被埋没。但是，反对者指出，这一观点与锰结核的某些特征不相吻合。他们注意到，一些地区的锰结核，上下面的结构稍有不同，向上与水接触的一面比较光滑，而向下与沉积物接触的那一面则较粗糙。这显然表明它们不曾来回滚动。据此，有人提出，锰结核的不同部位曾经历着不完全相同的形成过程。其中靠水的一面主要是接受海水中的缓慢沉淀，而靠底的那面则主要是接受来自海底渗析出来的金属，而且沉积速度也相对较快，从而造成了上下两面的结构差异。但这一看法却未能回答为什么锰结核不被沉积物所掩埋的状况。(www.xing528.com)

一些研究者认为，锰结核之所以不被淤泥所掩埋，可能与淤泥中的一些底栖生物有关。这些生物在淤泥中活动时，便把锰结核拱抬出海底面。事实上，有人也确实发现锰结核表面有时附着一些生物。但是这种情况，主要见于水深不是很大的水域，而锰结核的分布区却主要是水深3，500～6，000米的深海区。那里阳光不能到达，水压很大（约350—600个大气压），是没有什么底栖生物生存的。所以，这种观点显然与事实有矛盾，因而很快被人们摒弃。

不久前，一些前苏联学者则认为，锰结核之所以不下沉，与其下伏的海底淤泥的属性有关。他们推测，几厘米厚的沉积物表层是粘质悬浮体，其弹性和韧性与普通淤泥有着根本的区别。当悬浮体凝缩时，将不断排挤出内部的水分，同时悬浮体的弹性也迅速增加，以致具有类似橡胶那样的弹性。于是，本来位于悬浮体中的锰结核便被其弹力挤出表面。为了证实这种推测，他们把已知数据输入计算机进行计算，结果证明，任何形状的锰结核甚至在埋入淤泥60%的情况下，都有可能被弹挤出表面。然而，反对者指出，海底淤泥中常见有许多生物化石的碎屑，为什么这些比重远比锰结核小的生物碎屑不被淤泥弹挤出来，而比重大的锰结核却会被弹挤出来？实在使人无法理解。何况海底淤泥有许多类型，其中常见的除红色深海粘土外，还有抱球虫软泥、放射虫软泥等，其物理力学性质显然也不会是一样的。为什么它们上面的锰结核都不被埋没？

看来，洋底锰结核的形成问题，还有待人们进一步探索。