海底的“黑色黃金”錳團塊，它是如何形成的，它的來源又是什麼？

上帝一定是在創世之初的時候，給我們開了個玩笑，捉弄了我們:他趁大水氾濫的時候，在海底撒下許多金屬“土豆”;但又不說破，笑眯眯地看著我們何時才能採用，這些“土豆”是海底錳的神秘團塊。

1873年，英國科學考察船“挑戰者”號在加納利群島進行水域調查時，從漁網中撈起了一些閃閃發光的“黑色小石子”。船上的科學家不知道這是什麼，他們被作為珍寶保存在大英博物館。9年後，英國科學家約·雷默（Jo reimer）和雷納（rayner)對它們進行了測試，確認它們是矽酸鹽、高錳酸鹽和各種氧化物的混合物。
但不少地質學家仍不以為然，認為那不過是載有錳礦石的船隻偶然沈沒的遺物，而不屑一顧。直到1959年，美國科學家約翰·默羅(John merrow)發表了一篇對它們的系統分析，“錳結核”或“多金屬結核”才開始呈現出新的面貌。更嚴格地說，這種礦物應該分為錳鐵結核和錳鐵結殼，稱為錳團塊。

我們現在知道，錳塊廣泛分佈在海底一至六公里深處。它們是不規則的團塊，有的光滑如扁球體，有的多孔如煤渣，有的形狀像葡萄，有的像覆蓋物。小的像沙礫，大的像土豆，巨大的有幾噸重。
這是一個令人羨慕的超級財富，總儲量估計超過3萬億噸。按照目前人類消費水平，銅、鎳、錳和鈷的這些礦藏分別可用600年至13萬年。
然而，錳團塊又身處重重迷霧之中，讓我們不斷探尋。
成因之謎

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錳團塊究竟因何生成?這是第一個不解之謎。
有許多不同的解釋和假設。然而，這兩者都是不合理的。這些假設包括:
生物攝取說：用掃瞄電子顯微鏡(sem)對錳結核的表面和內部進行了觀察。這些結節的微觀結構由大量的空管和微孔組成，由大量的底棲微生物組成。科學家們推測，這些底棲生物微生物吸收了大量來自海洋的二氧化錳和其他氧化物，並隨著時間的推移形成了結核。
骨骼碎片、牙齒等常在錳結核中發現。有人認為這就像珍珠和蛤殼的生長一樣，支持了生物起源的理論。但錳顆粒不僅巨大，而且還在增長——每年約1000萬噸!這些微小的微生物真的有如此巨大的“生產力”嗎?
水層沈積說：他們的假設是，海水已經被溶解的錳和鐵飽和，表層礦物是通過降水和河流侵蝕被衝進海裡的。過飽和錳、鐵等金屬元素的增加導致膠體水氧化物的析出。沈澱後，由於成岩作用、催化作用和靜電吸引作用，金屬離子錳、鐵以及各種氧化物極性分子被多種方式吸附。結果，錳離子和二氧化錳不斷累積，形成結核和碎片、土壤和生物殘骸沈到海底。然後它像滾雪球一樣越滾越大，最終形成大小不一的錳塊。
然而，令人費解的是，為什麼在海水中錳含量如此之少，僅0.00002克溶解在一公升海水中，為什麼卻會在錳團塊中獨佔鱉頭呢?
氣體凝聚說：當火山爆發時，它會產生大量的氣體。當氣體從熔岩中分離出來時，它就帶著大量的錳、鐵、銅和其他微量金屬進入水中。假設這些微量金屬大部分處於溶解態或離子態。當它們進入海水時，首先沈澱鐵的水相氧化物，然後由於靜電作用使液相中的錳等金屬離子濃縮富集，最終形成錳的質量結構。
那麼，在海洋中許多非火山地區存在大量錳團塊的事實又如何呢?
熔岩凝固說：這一假說認為,當海底火山爆發時,由於巨大的壓力和溫度差異(岩漿溫度超過1000℃,水溫在深海一般只有4℃),爆炸的高溫岩漿遇到冰冷的海水,迅速冷卻並凝固礦化物質粒子,即。錳結核。當凝固的小顆粒先下降時，它們又被噴發的岩漿向上推，一層凝固的岩漿附著在外層。一次又一次，錳結核內形成了一層層同心結構。
但許多錳結核含有小塊的動物骨頭、牙齒等。換句話說，它們在溫度高達千度以上的岩漿中竟能無燒損全身而退。又是為什麼呢？
物質來源之謎

更神秘的是，且不說成因，這些錳塊還在繼續增長。通過同位素測量，科學家們知道，每百萬年的平均生長率在幾毫米到幾釐米之間。按照這個標準，世界每年增長1000萬噸，簡直取之不盡。那麼這些礦化物質是從哪裡來的呢?這是第二個難題。
事實上，其成因與成礦物質來源密切相關。主張生物攝取理論的科學家認為它來自海水;主張水成沈積的科學家認為水成沈積來自地表和海洋;支持氣體凝結或熔岩凝固的科學家說它來自地幔。由此產生了海水說、地表說和地幔說三種學說。但這三個論點都沒有說服力。
海水理論認為：海水本身是一種含各種金屬元素的鹽水。因此，成礦物質主要來源於海水;此外，還有沈積成岩因素的貢獻。然而，除了水以外，海水的主要成分有氯、鈉、鉀、鎂、鈣、硫、碳、氟、硼等主要元素，錳是一種微量元素，非常小。這樣一點錳，就成了錳塊的主角，實在是令人匪夷所思。
地表說理論認為：大陸或島嶼上岩石的風化導致各種金屬及其氧化物的分解。它們被雨水或河流衝進海洋，成為錳塊的主要來源。然而，地表(岩石圈)的主要元素是氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀和鎂。錳只是地殼中的一種微量元素，每年有380萬噸的自然風化作用，只有30萬噸排入海洋。而錳的質量每年明顯增加1000萬噸，地表說對此又該做何解釋？
地幔理論認為，來自海底火山活動和熔岩噴發的熔岩和氣體提供了錳結核所需的金屬。然而，上地幔亦即岩漿中含量最多的金屬元素依次為:氧、矽、鋁、鐵、鈷、鈉、鉀、鎂和錳。氧化含量依次為:二氧化矽45.16%、氧化鎂37.47%、氧化亞鐵8.04%、氧化鋁3.54%、氧化鈣3.08%、氧化鈦0.71%、氧化鈉0.51%、氧化鐵0.46%、氧化鉻0.43%、氧化鎳0.2%、氧化錳僅佔0.14%。而錳結核中最多的卻是錳。豈非咄咄怪事？
所以這三個來源都是合理的，但都是有偏見的。把它們結合在一起，互相補充，就圓滿了。換句話說，錳塊中的元素很可能是由於大自然的作用，從地幔的熔岩和氣體，從地表的侵蝕，從海洋的沈積物和溶解物中有選擇性地富集而來的。
至於究竟是以何種方式富集的，人類至少目前還不得而知。
形態分佈之謎

如上所述，錳塊體可分為兩類:錳鐵結核和錳鐵結殼。奇怪的是，這兩者不僅形式、結構和分佈都截然不同;即使是相同的礦物也有很大的不同。
錳鐵結合的礦物主要有水-羥基錳(-mno2)、鋇鎂錳和鈉錳。錳鐵殼主要為水-羥基錳礦。
錳鐵結核由氧化錳鐵的殼和核組成。有三種形式:裸露形、半掩埋形和掩埋形。海底的老結核碎塊、岩屑、粘土和生物遺骸、牙齒等，都可以作為岩心。有兩種生長結構和生長不連續結構。在錳鐵結核的生長結構中，微紋交替出現，呈現典型的韻律。平行層狀，柱狀，多核同心圓和散斑。然而，它們中的大多數都是同心圓結構，被像樹環一樣的層包圍著。生長不連續結構通常是一層薄的粘土夾層或其它明顯不同的夾層，將整個結核分為兩到三層。
錳鐵地殼有球狀和礫狀三種包覆層，表面形態以光滑為主，也有常見的粗糙和結節狀凸起。前者直接由氫氧化錳鐵沈積在海底山裸露的基岩上，形成一個連續的覆蓋層。球根的外部和核心是結節狀的。後者也是結核性的和較大的，但它的核心主要是岩石碎片。形態學與岩心碎片的大小和形狀有關。其內部也分為生長和生長間斷結構，生長間斷結構是淺黃色的磷酸鹽薄層。
錳鐵結核主要分佈在4000 ~ 5000米深的海底。北太平洋是分佈最廣的區域，佔世界儲備的一半以上，約1.7萬億噸。特別是,超過75%的海底,這是約200公里寬從北緯6度到北緯20度,西經110度到180度,佔地面積約1080萬平方公里,有3200到5900米的深度,是由錳結合。密集處，每平方米面積有100多公斤，因此被日本人譽為“錳結核的銀座”。錳結核也存在於大西洋的德雷克海峽和斯科特海，以及北大西洋西南和印度洋的許多深海盆地。
錳鐵結殼則主要產出於海底的高地、高原、陡坡和階地上，一般分佈在1000 ~ 3000米深處。表層地殼主要分佈在海山斜坡的上半部分和台地的淺部。球殼主要分佈在海坡腳的深水區和平頂海頂部被沈積物覆蓋的淺水區。礫石殼主要產於岩心剝落處及附近。
成分差異之謎

在錳塊中發現的元素有80多種，包括元素週期表中幾乎所有的自然界元素。這些金屬包括27% ~ 30%的錳、約6%的鐵、5%的矽和3%的鋁，以及1.25% ~ 1.5%的鎳、1% ~ 1.4%的銅、0.2% ~ 0.25%的鈷和其他30種貴重金屬。
然而，由於種類、起源和水深的不同，化學成分也有很大的差異。這是另一個無人能解釋的謎。例如，結核富含錳、鐵、銅、鎳、鈷和稀土元素。而鈷、鉑、稀土、磷灰石在結殼中富集較多，錳、鎳、鈷含量明顯降低。在約翰斯頓島附近的水域，一些外殼含有50%以上的磷灰石。再比如，與大西洋和印度洋的結核和結殼相比，太平洋的結核和結殼含有最高等級的有用金屬。在800 ~ 1300米水深範圍內，結殼中鈷含量較高。在4800 ~ 5400米水深範圍內，結核中鎳、銅含量較高。在相對年輕的薄殼中，比較富集。在較老的厚殼層中，鉑更為豐富。
這是什麼原因呢?到目前為止還沒有人知道。
其實，關於錳團塊的謎題可謂數不勝數。諸如：上帝為何厚太平洋而薄大西洋、印度洋？結核為何常與海底軟泥共生？為何此海山結殼而彼海山不結殼？等等。
錳團塊恰如海底的一個個謎團，正等著人們一一破解。