中华学生百科全书-第896部分
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度。使我国成为继日、美之后掌握这项先进技术的国家。
总之，我国不仅是世界上金刚石储量比较丰富的国家，也是世界上人造
金刚石合成技术水平最高的国家之一。
液态金属——汞
一说到金属，大家就会联想到固体。这是因为我们平常见到的金属几乎
都是固体的缘故。但是，是不是还有液态的金属呢？有，在常温下，汞就是
唯一呈液态的金属。
其实，汞对大家来说并不神秘，它就是我们常说的水银。为什么把汞叫
水银呢？这主要与汞的一些特性有关。
汞并不是在任何情况下都呈液态，它只是在常温下呈液态。如果温度在
零下 38．7℃时，它会变成美丽的银蓝色固体；如果温度在 357．25℃时，它又
会沸腾气化。汞在常温下是稳定的，但如果加热至近于沸点时，它便会氧化
成红色的氧化汞。汞虽能溶于水，但与水不起化学反应，与盐碱和稀硫酸以
及碱也不起作用。汞在低温时不导电，但当它在高温下时，则既导电又能发
射绿色光和紫外线光谱。
此外，汞易流动，又能挥发，它的蒸气有毒，但硫磺却能制服它，所以
当少量汞洒落时，我们必须尽可能地收集起来或用硫黄粉覆盖处理。
汞是一种银白色、有极强金属光泽的液体，它很重，密度为 13．6，也就
是说，它比银和铝都重。正由于此，人们才给它取一个形象的名字——水银。
它在现代生活中有着广泛用途。
由于汞在 0℃～200℃之间时，体积膨胀系数变化均匀且不会沾湿玻璃，
因此我们便把它用于制做温度计；由于它化学活动性小，易流动、密度大，
我们又常常把它用在真空泵、气压计和水银蒸气灯等的制造上。
除上述特性外，汞最有趣的性质之一，是具有溶解除铁和铂以外几乎所
有的金属，它与这些金属所组成的合金；统称为汞齐。汞齐可以呈液态，也
可以是糊状或固体，汞齐中的金属仍保留它原有的性质。人们在很久以前便
利用汞的这个性质来提取金、银。汞的合金由于有可塑性和易硬性，因而我
们在医院里常见到医生用有锡、银或金的汞剂来补牙。
在医药上，有许多汞的化合物：像日常外伤用的红药水，作泻药用的甘
汞、消毒用的升汞、中药用的朱砂等都是汞的化合物。
此外，爆破上用的雷汞也是用汞制造的。
据不完全统计，目前汞在冶金、电气、仪表、化工、农业、美术、医学
等方面的用途达 1000 多种，而且在现代国防及宇航科学领域中也有许多用
途。
汞在地球上是很分散的，成因也较复杂。我国的汞矿多是原生沉积的。
含汞的矿物在自然界有 20 多种，但主要以辰砂（硫化汞）为主。辰砂是因为
在我国湖南辰州所产的硫化汞质优量多，故如此称之。
我国汞矿的开发历史非常悠久，约在 4 千年前就已能大量生产水银。据
文献记载，我国在 3000 年前就已利用汞治癞病了。秦汉时开采的汞矿除用作
药才外，还用作颜料。朱砂的名字就是因为它呈鲜艳的朱红而来的。
辰砂在我国古代是一种贵重的药物。历代的“金丹家”和药物学家都非
常重视它，他们期望用它来炼制成黄金或仙丹，以求发财或长寿，并给了它
“灵液”、“姹女”、“青龙”等美称。这实在是无知和梦想。因为许多金
丹家，甚至皇帝，都是由于过量服用用汞炼制的“仙丹”而一命呜呼的。
我国的汞矿，古今中外早已有名。汞虽然在地球上是很分散的，但我国
的汞矿床却以规模大、品位高而著称。我国汞矿的探明储量目前居世界第三
位，汞矿几乎遍及全国。其中，贵州、湖南、四川、广西和云南等省产汞最
多，尤以贵州最著名。贵州的探明储量和年产汞量均占全国总量的 80％以
上，有“汞矿省”之称。贵州汞矿（万山）是目前我国最大的汞和朱砂生产
基地。1980 年，我国就曾在万山发现一颗世界罕见的辰砂晶体，长 65．4 毫
米，宽 35 毫米，高 37 毫米，净重 237g，是世界最大的辰砍晶体，故取名为
“辰砂王”，现藏于北京地质博物馆。
深海珍宝——锰结核
锰结核这个名称的来历，是和它的构造紧紧联系在一起的。这种矿产含
锰、铁较多，加之每块矿石往往都有一个由生物骨骼或岩石碎片构成的核，
所以被称作锰结核或铁锰结核。它最早是在 100 多年前，即 1873 年 2 月由深
海考察船“挑战者”号在进行海洋环球考察过程中发现的。
1872 年，英国海洋调查船“挑战者”号，在海洋学家汤姆森教授的率领
下从英国希尔内斯港出发，驶向浩瀚的大西洋。1873 年 2 月 18 日，“挑战
者”号航行到加纳利群岛的费罗岛西南大约 300 公里的海域作业，他们用拖
网采集洋底沉积物样品时，偶然发现了一种类似鹅卵石的东西，他们当时还
没想到，沉睡在海底亿万年的深海珍宝让他们发现了。1873 年 3 月 7 日，他
们再次从拖网中发现了这种奇怪的鹅卵石。之所以奇怪，是因为鹅卵石大都
分布在海滨和浅滩，四五千米深的大洋底哪来的鹅卵石呢？这一次，引起了
汤姆森教授的极大兴趣，他当即作了记录。后来，他们又在大西洋、印度洋
和太平洋采得了这种鹅卵石，这些样品被大英博物馆当作海底珍品收藏了起
来。1882 年，约·雷默爵士和地质学家雷纳教授才系统地对这些样品进行了
研究，9 年以后，他们俩发表了详细的研究报告，把这种鹅卵石正式命名为
“锰结核”。
为了更多地得到海洋矿产资源，从 70 年代起，许多国家把深海底锰结核
的开发研究，列为海洋科学研究的重要课题，并首要进行矿区的锰结核分布、
储藏量、金属含量和开采环境条件方面的调查。通过调查证实，锰结核的储
藏量极为巨大，分布面积甚广。根据分析，结核中除了铁和锰外，还含有铜、
镍、钴等 30 多种金属元素、稀土元素和放射性元素，其中锰、镍、钴在目前
技术条件下都具有工业意义。从结核中回收金属的试验也取得了成功。美国
已设计出特制的冶金炉，用电解法提取铜、钴、镍、锰，纯度达到 90％以上。
1978 年 3 月，由日本、加拿大等国参加的国际企业集团，用气吸法采矿系统，
在太平洋夏威夷东南水深 5000 米的深海底，采出了 300 多吨锰结核，从而转
入了即将开发阶段。据统计。目前在大洋底发现具有经济远景的锰结核矿区
有 500 多处。
1979 年，我国海洋科学工作者在太平洋赤道海域考察中，从 4000～5000
米水深的深海底取得了锰结核矿样，其中最大的一枚锰结核直径为 5 厘米，
标志着我国研究、利用和开发海底矿产资源进入了新的阶段。
锰结核的形状是多种多样的。有的呈块状；有的呈薄薄一层附在海底岩
石上；而大多数都呈结核状，有的浑圆，有的有棱有角，有的许多结核聚集
在一起，成为葡萄状或其他更为复杂的形状，这就是通常所说的锰结核。结
核的颜色从黑色到黄褐色，一般以土里色为常见。多数结核的表面模糊不清，
但也有的透明度很好，如美国东海岸外采到的结核，就有似玻璃的光泽。
锰结核的个体有大有小，相差十分悬殊。小的如同沙粒一样，直径还不
到 1 毫米，甚至更小，要放在显微镜下才能观察；大的直径可达几十厘米；
最常见的是在 0．5 厘米到 25 厘米之间，有的巨型结核，直径在 1 米以上，重
达几十至几百公斤。1967 年，深海研究潜艇“阿鲁明诺号”采到了一颗 90
公斤重的锰结核，苏联调查船“勇士号”在第 43 次航行在夏威夷岛西部水下
山脉的斜坡处，于 3800 米深的海底中发现了一颗至今世界上最大的锰结核
块，重达 2000 公斤。
结核的硬度不大，一般只有摩氏硬度级的 1～4 度，平均在 3 度。
锰结核的内部中心有一核，该核可能是一粒海底火山碎屑，或碳酸盐质
或磷酸盐质岩屑，也可能是鲨类齿、鲸类耳骨、有孔贝壳或宇宙尘等。核外
是清晰的环带状构造。
锰结核的化学成分包括锰、铁、镍、钴、铜等 28 种，它们高出地壳中平
均值的 27～46 倍，高出海水中含量的 100 万倍。同一地点的锰结核，其总体
成分彼此都很一致。单个结构说来，最外层接触海水的一面，其中铁、钴和
铅含量相对少。就锰来说，被海底沉积物埋没的半核中含量最高，泥—水界
面趋向减少，到接触海水的半核含量最低。铁的分布则与锰相反。这种外层
分布的特征，内层并不存在。内层的成分趋向均一。
锰结核勘探和开采的一个突出的优点是，在海洋底部沉积的表层上，矿
物清晰可见，所以可用装有照相机和录像机的水下电视作为了解矿藏分布和
厚度的有效手段。前苏联的技术人员已经制造出了一种远距离的可操纵系
统，用它来调查和精确估计已了解的矿藏，经实验已取得了显著效果，这个
系统是由一部电视机、一个自动装置和两台水动的电子计算机组成，工作起
来很方便。这是一种直接勘探手段。
直接手段虽能获得样品，可准确地测定锰结核的富集度、品位等，但使
用这种方法需要大量的时间，工作效率低，因而人们正研究一种勘探途径，
即间接勘探。
锰结核的开采正逐步走向成熟。目前一般认为有 3 种方法比较经济、实
用。
一种是空气提升采矿系统，由高压气泵、采矿管、集矿装置等部分构成。
高压气泵安装在船上，采矿时，首先在船上开动高压气泵，气泵产生的高压
空气通过输气管道向下从采矿管的深、中、浅三个部分输入，在采矿中产生
高速上升的固、气、液三相混全流，将经过集矿装置的筛滤系统选择过的锰
结核提升到采矿船内，其提升效率为 30％～50％，这种采矿系统已于 1970
年试验成功，它能在 5000 米水深处达到日产 300 吨锰结核的采矿能力。
一种是水力提升式采矿系统。主要由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装
置 4 部分组成。采矿管悬挂在采矿船和浮筒下，起输送锰结核的作用；浮筒
安装在采矿管道上部 15％的地方，中间充以高压空气，以支撑水泵的重量；
高压水泵装置在浮筒内，它的功率为 8000 马力，通过高压使采矿管道内产生
每秒 5 米的高速上升水流，使锰结核和水一起由海底提升到采矿船内。集矿
装置起挑选、采集锰结核的作用。1975 年采矿试验已获成功，现能达到日产
500 吨的采矿能力。
一种是连续链斗采矿系统，是在高强度的聚丙二醇脂材料编成的绳上，
每隔 25～50 米安装一个采矿戽斗。采矿时，船上的牵引机带动�
