锆英石在陆地资源日趋枯竭的今天，人类开发海洋的欲念更加强烈，走进深海大洋的步伐更加坚定。那么深海大洋究竟有哪些资源呢？海洋的资源究竟有多少？据有关资料显示，海洋中有镁1，800万亿吨，钾500万亿吨，锰4，000亿吨，镍164亿吨，锌140亿吨，铜41.6亿吨，钴58亿吨，钒26.8亿吨，银5亿吨，铯6亿吨，铷1，900亿吨。我们尚无法断定这些数字的准确性，但是我们可以断言：海洋是世界上最富有的矿山。
与陆地相比，海洋资源惊人的丰富。浩瀚的大海中，蕴藏着许多种元素，诸如金、镁、铝、钾、钙、锶、溴、硫、铜、锡、钨等，应有尽有。海洋的锰资源是陆地的68倍，镍资源是陆地的274倍，海洋钴矿是陆地的967倍，海洋铜矿是陆地的22倍。更为惊人的是，海底的铀竟是陆地的2，000倍，是一个巨大的原子能库呢。按目前世界的工业消耗量计算，仅太平洋锰结核中的金属钴就可供全世界使用30万年，其中的镍和锰可供全世界使用2万年，其中的铜可以使用900多年。此外，海底的多金属结核有3万亿吨，石油2，800亿吨，天然气140亿立方米。海滨沉积物中也有许多贵重矿物，如：含有发射火箭用的固体燃料钛的金红石，含有火箭、飞机外壳用的铌和反应堆及微电路用的钽的独居石，含有核潜艇和核反应堆用的耐高温和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石，某些海区还有黄金、白金和银等。我国铬尖晶石近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石等经济价值极高的砂矿。遗憾的是，时至今日，人类还只能从海水中提取极少量的元素，还有很多种元素，人类只能望洋兴叹。不过，随着人类向海洋探宝进军步伐的加速，这些海底宝藏终将服务于人类。
水下黄金知多少
海里有黄金吗？回答是肯定的，海中不仅有黄金，而且很多。据海洋科学家的研究报道，大海拥有13.7亿立方千米的水，与高出水平面的陆地体积相比，竟然高达18倍！也就是说，如果把地球上露出海平面以上的陆地全部砍掉，并把它们填到大海中，也只能填满海洋水体的十八分之一。
平均每一吨海水中含有0.02～0.06毫克的黄金。尽管海水中黄金的含量不高，但海水的体积很大，整个海洋中的黄金储量还是多得惊人，估计约有600万吨。
有位德国科学家花了几十年的时间，反反复复地进行从海水里提取黄金的试验，几十年后，他伤心地承认，他失败了。不是因为大海里没有黄金，而是因为提取海洋黄金的成本太高了，他不得不放弃他的研究和梦想。相信随着科学的进步，海洋里的黄金总有一天会成为人类的财富。
深海锰结核
锰结核锰结核是一种多金属结核，它含有锰、铁、镍、钴和铜等几十种元素。锰结核也称为多金属结核或锰矿球。锰结核遍布在世界各个海域，据估计，全球锰结核半数以上在太平洋的洋底，约17，000亿吨。太平洋3，000～6，000米水深的海底表面是世界最大的锰结核基地。我国已在太平洋海底调查200多万平方千米的面积，其中有30多万平方千米为有开采价值的远景矿区，联合国已批准其中15万平方千米的区域分配给我国作为开采区。还有一种矿藏，名叫富钴锰结核，它储藏在3，000～4，000米深的海底，比锰结核容易开采，美国、日本等国已为此设计了一些开采系统。
科学家正在对锰结核矿进行勘探由于锰结核内含的各种物质是现代工业所急需的原料，为此开采海底锰结核迫在眉睫。美国的锰矿全靠进口，所以对锰结核的开发最为重视。目前美国在大洋锰结核开发技术方面处于领先地位。
追溯锰结核发现的历史，应该从100多年前的一次海洋调查谈起。1873年2月18日，正在做全球海洋考察的英国调查船“挑战者”号，在非洲西北加那利群岛的外洋海底，采上来一些土豆大小深褐色的物体。经初步化验分析，这种沉甸甸的团块是由锰、铁、镍、铜和钴等多金属化合物组成的，而其中氧化锰最多。剖开来看，发现这种团块是以岩石碎屑，动物、植物残骸的细小颗粒及鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层长成的，像一块切开的洋葱头。由此，这种团块被命名为“锰结核”。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊，从几微米到几十厘米的都有，重量最大的有几十千克。
锰结核不仅储量巨大，而且还会不断地生长。生长速度因时因地而异，平均每千年长1毫米。以此计算，全球锰结核每年增长1，000万吨。锰结核堪称“取之不尽，用之不竭”的可再生多金属矿物资源。在陆地资源日趋枯竭的今天，海底锰结核的存在实在令人类振奋不已。
锰结核的成因
水下5，000米洋底的锰结核锰结核资源来自全宇宙，来自天上，来自海底，来自大陆。宇宙每年要向地球降落2，000～5，000吨宇宙尘埃。宇宙尘埃中含有许多金属元素，分解后部分进入海水；大陆或岛屿的岩石风化后也能释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；当火山岩浆喷发，产生的大量气体与海水相互作用时，从熔岩中搬走一定量的铁、锰，使海水中锰、铁越来越多；海洋浮游生物体内富集微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也会进入海水。当这些金属元素沉积海底后，在海水巨大的压力作用下，带极性的分子在电子引力作用下彼此吸附，并与海底火山喷出的物质和海底的鱼类残骸相结合，经过漫长的历史演变而形成锰结核。
锰结核的开发
20世纪初，美国海洋调查船“信天翁”号在太平洋东部的许多地方采到了锰结核，并且得出初步的估计，认为太平洋底存在锰结核的地方，其面积比整个美国都大。尽管如此，当时这个消息并没有引起人们多大的重视。
斗转星移，半个多世纪后，1959年，美国科学家约翰·梅罗发表了有关锰结核商业性开发可行性的研究报告，锰结核巨大的商业利益引起了许多国家政府和冶金公司的关注。此后，海洋锰结核资源的调查、勘探才大规模展开，开采、冶炼技术的研究试验也得以迅速推进。在这方面，投资力度逐年增加，取得显著成绩的有美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度及中国等。到20世纪80年代，全世界已涌现了100多家从事锰结核勘探开发的公司，并且成立了8个跨国集团公司。
锰结核开采方法有许多种，比较成功的方法有链斗式、水力升举式和空气升举式等。
链斗式采掘机就像旧式农用水车那样，利用绞车带动挂有许多戽斗的绳链，不断地把海底锰结核采到工作船上来。
开采锰结核水力升举式海底采矿机械，是通过输矿管道，利用水力把锰结核连泥带水地从海底吸上来。
空气升举式同水力升举式原理一样，只是直接用高压空气连泥带水地把锰结核吸到采矿工作船上来。
20世纪80年代，美国、日本、德国等国矿产企业组成跨国公司，使用这些机械，取得日产锰结核300～500吨的开采成绩。在冶炼技术方面，美国、法国和德国等也都建成了日处理锰结核80吨以上的试验工厂。总之，锰结核的开采、冶炼，在技术上已不成问题，一旦经济上有利可图，新的产业便会应运而生，进入规模生产。
海洋矿产资源开采示意图我国从20世纪70年代中期开始进行大洋锰结核调查。1978年，“向阳红05”号海洋调查船在太平洋4，000米水深的海底首次捞获锰结核。此后，从事大洋锰结核勘探的中国海洋调查船还有“向阳红16”号、“向阳红09”号、“海洋04”号、“大洋1”号等。经多年调查勘探，我国在夏威夷西南，处于北纬7°～13°，西经138°～157°的太平洋中部海区，探明一块可采储量为20亿吨的富矿区。为了维护我国在国际海底的权益，我国积极参与国际海底及其资源的开发利用与保护。自1991年以来，在中国大洋矿产资源研究开发协会的组织下，我国先后组织了16次远洋考察，在太平洋国际海底圈定了7.5万平方千米的多金属结核矿区，并与国际海底管理局签订了合同，争得了一块属于中国的金属结核矿区，使它成为中国在太平洋中的一块宝贵资源。中国继印度、法国、日本、俄罗斯之后，成为第5个注册登记的大洋锰结核采矿“先驱投资者”。中国大洋矿产资源研究开发协会也由此成为我国远洋考察与开发研究的主力军。
日本是一个陆地资源极其贫乏的国家，自然对海底锰结核兴趣极大，他们对海底锰结核开发做了多年的研究与调查工作，1970年在太平洋塔希提岛附近3，700米水深的洋底试开采成功。1974年以来，日本以国际贸易部为首的数家企业公司组成深海矿物资源开发协会，负责主持有关锰结核的开发和利用。日本由通产省主持大洋的矿藏资源开发，投资2万亿日元，于1989年研制成功了锰结核液压式开采设备。日本有近50家公司联合进行大洋矿产资源的勘查，其投入之高，堪称世界第一。此外，前苏联曾借助两艘5，000多吨的调查船“勇士”号及“门捷列夫”号，进行过海上调查研究。法国和德国对锰结核的开发也投入了一定的财力和人力。
海底“可燃冰”
冰是透明的水冻结而成的，很常见。然而世界上还有一种冰，人们对它所知甚少，它就是“可燃冰”。可燃冰还有另一个名字，叫做“天然气水合物”。
可燃冰的发现早在20世纪30年代“可燃冰”三个字道破了它的用途——可以燃烧，它是继煤、石油和天然气后，人类发现的又一种新型的能源。就外表而言，它酷似冰，是一种透明的结晶。中国科学院汪品先院士曾在接受《科技日报》记者的采访时介绍，可燃冰的发现早在20世纪30年代。当年，人们发现天然气输气管道内形成白色冰状固体填积物，这种天然气水合物给天然气输送带来很大麻烦，石油地质学家和化学家便对如何消除这种天然气水合物进行了研究。20世纪60年代前，前苏联在开发麦索亚哈气田时，在地层中也发现了这种气体水合物，这时人们才开始把气体水合物作为一种燃料能源来研究。此后不久，西伯利亚、北斯洛普、墨西哥湾、日本海和印度湾等地方相继发现了天然气水合物。人们意识到，天然气水合物是一种全球分布的潜在能源，于是掀起了20世纪70年代以来的天然气水合物研究热潮。这种天然气水合物就是可燃冰。
可燃冰的形成有三个条件，首先是温度不能太高；第二是压力要够，但不需太大，0℃时，30个大气压以上就可能生成；第三是要有气源。据估计，陆地上20.7％和大洋底90％的地区具有形成可燃冰的有利条件。绝大部分的可燃冰分布在海洋里，其资源量是陆地上的100倍以上。可燃冰中的甲烷大多数是当地生物活动而产生的。海底的有机物沉淀经历了漫长的时间后，死的鱼虾、藻类体内都含有碳，经过生物转化，可形成充足的甲烷气源。另外，海底的地层是多孔介质，在温度、压力和气源三项条件都满足的情况下，会在介质的空隙中生成甲烷水合物的晶体。
可燃冰的主要成分是甲烷和水。甲烷是一种无色、无味的可燃气体。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质处于缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气（石油气）。其中许多天然气又被包进水分子中，和水在温度2℃～5℃内结晶，在海底的低温与压力下形成可燃冰。
在不同的海域，环境条件各异，因此，可燃冰存储的水深也各不相同。在赤道海区，可燃冰存储在400～650米水深的海域，但在南、北两极，可燃冰存储在100～250米海深的沉积岩中。显而易见，这是极区与赤道的水温条件不同所致。
可燃冰极易燃烧，燃烧产生的能量比煤、石油、天然气产生的都多得多，而且燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物。不难想象，当人们解决了可燃冰的开发技术后，可燃冰就可以取代其他日益减少的化工能源（如石油、煤、天然气等），成为一种主要的能源。我国海洋开发方面的研究人员已经开始关注可燃冰，有的已开始对这一能源进行研究。然而，可燃冰的开采谈何容易，时至今日，石油天然气的开发技术已经比较成熟，而可燃冰的开发还有许多问题有待解决。如果将可燃冰从深海简单地提升，那么在升出海水的过程中，随着水深变浅，水的压力降低，水的温度升高，可燃冰会融化，可燃冰中的甲烷会释放出来，而可燃冰中的甲烷含量要超过自身体积的100多倍，有可能引起可燃冰灾害，还可能造成温室效应，影响大气温度。然而无论遇到多大的困难，人类总是会向可燃冰的藏身之地进军，并终将解决开采可燃冰的技术问题。
举世关注可燃冰