科普-中华学生百科全书-第646章
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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，船上的牵引机带动绳索，使戽斗
不断在海底拖过挖取锰结核，并将其提升到采矿船上，卸入船内储仓。这种
采矿法是由日本人发明的，1970 年 8～9 月在希塔提岛以北 400 公里、水深
4000 米处进行了试验，并获得了成功。这种装置结构简单、适应性强、采矿
成本低。
各国时锰结核的勘探和开发日益活跃。美国在深海锰结核勘探、试采和
加工处理等技术方面，处于领先地位。美国开发的重点是夏威夷群岛至美国
本土之间的海域，其中有的海区的普查工作已经完成，现已进行到详查和开
发阶段。日本是从 60 年代开始了锰结核的调查工作，真正大规模的调查是在
70 年代以后。前苏联对锰结核的调查则是从 50 年代开始的，前苏联科学家
并在 1964 年编制了《太平洋底锰结核分布图》，70 年代以后，对太平洋锰
富矿区进行了勘探。法国人在 1974 年成立了法国锰结核研究公司，主要进行
矿区勘探：法国并与日本合作，在法属社会群岛的塔布堤岛以北进行了多次
调查和开采方法的试验。
中国对大洋锰结核的调查工作开展较晚，正式调查是在 1983 年 5～7 月
进行的。1983 年以后，中国又多次派遣“向阳红 16”号和“海洋 4”号船进
行了锰结核的调查，1985 年和 1986 年航次的调查区域从中太平洋扩大到东
太平洋，采用了国际上先进的声波探测技术和海底照相，调查研究的程度有
了更大的提高，并圈出了数万平方公里的富矿区。现在，中国已正式向国际
申请，在太平洋中北部圈定了两块先行投资区，并在国内成立了相应组织。
不过，尽管各国对大洋锰结核的可采储量和极大的开采价值注目已久
了，但由于锰结核的开发是一项高投资多风险的新兴产业，受技术因素和经
济因素的限制，其开发进程不可能像海洋石油和天然气那样快。从目前的情
况看，最先进行商业性开发锰结核的，可能是美国和日本，其中以美国为主
的海洋产业协会准备在 1995 年以后投资 15 亿美元，每年生产 100～200 万吨
干锰结核，同时，在加利福尼亚建一座日处理 5000 吨锰结核的加工提炼厂。
日本国土资源贫乏，对大洋锰结核抱有极大的希望，已制订出 1994 年前的开
发计划，现正在作各项准备工作，以期在 1994 年进行大洋锰结核的商业开
发，据估计，在 1990～1995 年期间，全世界商业开发大洋锰结核每年可为
100～400 万吨，1995 年以后可达 1000 万吨，到 2000 年，将会有大的飞跃，
到 2025 年后，大洋锰结核将有可能成为世界稳定的矿物来源。
核燃料——铀
“燧人氏”是我国古代传说中发明钻木取火的人，燧人就是“取火的人”
的意思。
关于“燧人氏”发明钻木取火的方法，在我国古代流传着这样一段有趣
的传说。据说，在上古时候有一个太阳和月亮都照不到的地方，在那儿真是
昼夜不分，天日不见。但奇怪的是，在那儿的森林里，却到处都有灿烂的火
光，照耀得四下里如同白昼。有一个人为了弄清产生火光的缘由，便来到森
林里进行调查，他经过仔细的观察后发现，在森林里有许多鸟用嘴凿洞吃虫，
它们一啄，树上就会有火光发出。这个人由此而发明了钻木取火的方法，从
此人类结束了吃生食，喝生水的历史。人们为了纪念他，便把他称做“燧人
氏”。
传说毕竟是传说，但有一点却是实实在在的，那就是在今天，我们仍然
不可能离开“火”。
从化学上说，火是含有碳的物质和氧化发生化学变化，生成二氧化碳，
同时放出光和热的一种燃烧现象。几千年来，我们就是靠含碳物质和氧气之
间的化学变化，取得温暖光明和力量，来建立起现代化生活的。
但是，由碳和氧气发生化学变化所产生的火，并不是世界上最强有力的：
“原子能”比火要强大千万倍。它是最近几十年，通过科学家的辛勤劳动，
不断探索，才被发现和利用的新的“火种”。
1896 年，法国物理学家贝克勒尔正在日以继夜地从事磷光现象的研究。
所谓磷光现象，就是一种物质受到太阳光照射后，在黑暗中能够继续发光的
现象。有一天，贝克勒尔正想用铀盐作试验，天气忽然转阴，他便只好把铀
盐放进暗橱里；暗橱里还有用纸包好的照相底片。过了几天，天晴了，他准
备把铀盐拿出去放在阳光下照射，同时检查一下照相底片是否已经曝光，于
是取出一张底片来冲洗。结果使他大吃一惊，照相底片上竟出现了一把钥匙
的影像，这把钥匙正是他无意中放在底片上的。意外的发现使他惊奇万分，
他立刻集中全力研究这块奇怪的矿物，研究结果告诉他，正是这块矿物里的
铀，放出某种看不见的射线，使照相的底片感光了。这种现象就是我们通常
所说的物质的放射性。
又过了 40 多年，1939 年，人类完成了科学史上的一项重大发现，用人
工的方法轰击铀原子核，铀原子核会连续发生分裂，同时放出惊人的能量，
这种由于原子核发生裂变反应而放出的能量，我们称之为原子能或核能。
此后，又经过许多人的研究，终于在 1945 年，人类用铀或钍制成了原子
弹，并于 1954 年，在前苏联的奥布宁斯克建成了世界上第一座原子能发电
站，它的发电功率虽然仅有 14 万千瓦，但却宣告了一个新的时代的到来——
“原子能时代”！
锑、石墨及其他
我国的锑是很丰富的，探明储量占全世界总储量的 44％，�
