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我們平時(shí)經(jīng)常說到各種礦藏，腦海中想到的是礦山、礦洞等陸地上的礦藏，但其實(shí)，海底才是地球上最大的礦產(chǎn)資源寶庫，因?yàn)楹Ｑ笳剂说厍虮砻娴?1%，從這個(gè)角度說，海盜故事里在海底尋寶，真是找對地方了。

“鈷”是一種金屬元素，大家平常對它了解不多，但它在如今我們的生活中，是離不開的寶貝。

現(xiàn)在我們來認(rèn)識(shí)一下“鈷”，它在元素周期表中是27號(hào)元素，前面是鐵，后面是鎳。具有硬度高、耐磨、耐熱、耐腐蝕的特點(diǎn)，有“工業(yè)牙齒”的美稱，在生產(chǎn)航空、航天、武器裝備、醫(yī)療設(shè)備時(shí)必須添加這種重要元素。

與我們生活最密切的是它與金屬“鋰”一樣，是新能源汽車電池、手機(jī)電池及各種充電電池生產(chǎn)中不可或缺的參與者。隨著綠色環(huán)保理念的普及，充電電池的應(yīng)用越來越廣泛，對鈷資源的需求也越來越強(qiáng)烈，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，2025年全球鈷需求量將達(dá)約22萬噸，2030年將達(dá)約38萬噸，其中80%用于充電電池的生產(chǎn)，所以“鈷”是一種重要的戰(zhàn)略資源。

非常遺憾的是，鈷資源在陸地上非常稀缺，全球陸地探明的鈷礦資源儲(chǔ)量為700萬噸，80%儲(chǔ)量發(fā)布在剛果（金）、澳大利亞、古巴、菲律賓、贊比亞5國。我國只有8萬噸，只占全球儲(chǔ)量的1%。是非常稀缺的資源。

配圖來自于圖蟲網(wǎng)

近幾年，我國在新能源汽車方面實(shí)現(xiàn)了彎道超車，成為全球蓄能電池生產(chǎn)量最大的國家和“鈷”消費(fèi)最多的國家，每年消耗約5萬噸，其中有90%需要從國外進(jìn)口。按照目前的生產(chǎn)消耗速度，陸地上鈷資源很快就要面臨枯竭。

我們是否有更多的備用資源？海底礦藏這時(shí)候就該登場了。

海洋地質(zhì)科學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在廣闊的大洋深處，有豐富的富鈷結(jié)殼、多金屬結(jié)核等礦產(chǎn)資源。你可能會(huì)問，又是“結(jié)殼”，又是“結(jié)核”，這是什么呀？這里介紹一下兩種海底寶藏。

富鈷結(jié)殼是科學(xué)家通過海底機(jī)器人攝像發(fā)現(xiàn)的，在太平洋、大西洋、印度洋海底很多山脈表面布滿花蕾似的瘤狀體，呈現(xiàn)煤黑色，質(zhì)地輕脆，結(jié)構(gòu)疏松。水深400米-5000米。

這層薄薄的殼狀物，厚度一般為幾毫米至十幾厘米，取樣分析表明是鐵錳質(zhì)的殼狀氧化物，其中含有鈷、鈦、鈰、鎳、鉑、錳、磷、鉈、碲、鋯、鎢、鉍和鉬等元素，由于鈷含量比較高，人們稱它為富鈷結(jié)殼，至今，它已靜靜地沉睡在海底數(shù)千萬年了。

富鈷結(jié)殼在太平洋、大西洋和印度洋的海底均有分布，鈷含量最高可達(dá)2%，是陸地原生礦鈷含量的20倍以上。

另一種海底寶藏是多金屬結(jié)核又稱錳結(jié)核，在3500-6000米大洋海底表層廣泛分布，呈暗褐色，形狀像土豆的球狀或橢球狀礦體，其表面比較光滑，底部埋在沉積物中，往往比頂部粗糙，直徑一般為3-10厘米，大的球體直徑達(dá)20多厘米?？茖W(xué)家取樣分析發(fā)現(xiàn)，這些球狀礦體是圍繞核心體生長的鐵、錳氫氧化物的核形石，切開后的剖面圈層結(jié)構(gòu)非常明顯，核心體有的是極小的錳礦晶體；也有微化石介殼、磷化鯊魚牙齒、玄武巖碎屑等，剖面圈層結(jié)構(gòu)也代表了它們在海底生長的年齡，其中含鈷、銅、鉛、鋅、金等多金屬及稀土元素。

多金屬結(jié)核在太平洋、印度洋、大西洋的海底均有分布，據(jù)估計(jì)，世界洋底多金屬結(jié)核資源可達(dá)3萬億噸，其中東太平洋的多金屬結(jié)核中鈷的平均含量為0.22%，僅僅在東太平洋CC礦區(qū)，預(yù)估的鈷礦石儲(chǔ)量達(dá)210億噸，折算下來足夠全球使用上百年。

這么大的一塊寶藏，我們國家當(dāng)然要把握住。

根據(jù)聯(lián)合國“國際海底管理局”相關(guān)條例規(guī)定，哪個(gè)國家在公海海域首先申請海底資源勘探，這個(gè)國家就在該申請區(qū)域的海底就有專屬勘探權(quán)，當(dāng)完成了規(guī)定的資源勘探工作后，就可以申請獲得優(yōu)先開采權(quán)。

我國有關(guān)部門按照技術(shù)申請程序，組織科學(xué)家完成了四個(gè)海域的海洋科學(xué)調(diào)查與勘探工作，獲得了四個(gè)具有專屬勘探權(quán)和優(yōu)先開采權(quán)的海底礦區(qū)，它們是：

2001年，獲東太平洋多金屬結(jié)核勘探礦區(qū)，面積7.5萬平方千米；

2011年，獲西南印度洋多金屬硫化物勘探礦區(qū)1萬平方千米；

2013年，獲西太平洋富鈷結(jié)殼、多金屬結(jié)核勘探礦區(qū)3000平方千米；

2014年，獲東太平洋富鈷結(jié)殼和多金屬結(jié)核勘探礦區(qū)，面積7.3萬平方千米，該礦區(qū)蘊(yùn)藏了上億噸的鈷、錳、鎳、銅等金屬礦產(chǎn)資源。

這四個(gè)區(qū)域相當(dāng)于我國的海洋國土，只有我國在上述區(qū)內(nèi)擁有專屬勘探權(quán)和優(yōu)先開采權(quán)，是我國潛在的礦產(chǎn)資源寶庫。

近年，我國科技人員通過海洋地質(zhì)、地球物理、海底機(jī)器人攝像等調(diào)查手段，完成了相關(guān)國際海底富鈷結(jié)殼、多金屬結(jié)核的勘探工作，對重點(diǎn)地區(qū)的富鈷結(jié)殼、多金屬結(jié)核進(jìn)行了調(diào)查取樣，為海底資源開采打下了良好基礎(chǔ)。

西方發(fā)達(dá)國家近幾年都在探索研究工業(yè)化開采的方法，至今還沒有突破。

如何使用機(jī)器人進(jìn)行海底富鈷結(jié)殼、多金屬結(jié)核資源的大規(guī)模工業(yè)開采，是我們今后要盡快攻克的技術(shù)難題，也是需要在座的同學(xué)們，依靠你們的聰明才智來一起解決的科學(xué)技術(shù)問題。

本文為科普中國·星空計(jì)劃扶持作品

作者：周堅(jiān)鑫

審核：張訓(xùn)華（青島海洋地質(zhì)研究所 研究員）

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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