深海沉積物中的稀土礦產資源研究進展

朱建新

（遼寧省物測勘查院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

在高薪材料研發的整個過程中，最為主要的資源就是稀土礦產，而其中蘊含著的高新技術，具有很強的應用性價值，比如紅外線光學工程，太陽能工程，這些都決定了稀土礦產資源在開發利用上的重要性。為此，在稀土礦產資源目前需求比較多，應用又較為廣泛的基本情況下，需要充分了解深海稀土礦產資源的研究進展，為深海稀土礦產資源的有效性開發利用做好鋪墊，也就是要打下堅實的基礎[1]。

1 研究稀土礦產資源分布

沉積物，顧名思義就是一種沉積下來的物質。但并不是每種物質的出現都有用，有的屬于無用的范疇，有的恰巧就是具有應用性價值。關于深海中的沉積物，其沉積出來一種有用，且價值具大的元素，那就是稀土，這里我們先來認識一下深海深積物。所謂深海的沉積物，本質上的理解就是在海洋沉積的主要作用下，在位于1000m 水深以下的地方，形成相應的沉積性物質，其中的成份比較復雜化。通過分析化學成分發現，深海沉積物中的化學元素主要有很多種，比如Si（硅）、Fe（鐵）、Al（鋁）、Ca（鈣）等。人們通過不斷的研究，對于深海沉積物有了較為深入性的認識，也發現了其中蘊含著的稀土礦產資源非常豐富。第一，統計分析太平洋深海沉積物當中稀土礦產資源，發現深海沉積物中稀土元素呈現出富集的一種狀態。第二，不同的海洋區域，深海沉積物當中的稀土礦產資源，有著不同的含量，與大西洋相比，深海沉積物中的稀土礦產資源富集就很多。總體而言，唯有準確把握深海沉積物中的稀土資源分布，才能更好的探索稀土礦產資源，充分了解資源的不斷變化，為稀土資源的有效性開發以及合理化的利用提供基礎保障[2]。

2 研究稀土礦產資源的來源

任何事情的進展都有來龍去脈，有自己的一套形成過程。同樣的道理，稀土礦產資源也不是憑空而來，自然也有一個源頭，就是發源的地方。要想做好深海沉積物稀土資源的勘探與詳細分析，必須要充分了解稀土礦產資源來自于哪里，也就是確定其主要的來源渠道。所以，關于稀土礦產資源的來源，成了研究深海沉積物中蘊含礦產資源的主要議題。當前，深海沉積物當中，稀土礦產資源，在來源上比較復雜化，基本上不是出自統一的地方。比如太平洋富稀地沉積物，主要是來自于熱液的活動，進而產生Fe 氫氧化物。第一，分析時使用激光剝蝕等離子體質譜，在分析中發現，在磷灰石中存在著深海沉積物的稀土元素。第二，運用化學方法，詳細分析脊鈣質沉積物，結果發現西南印度洋里面，深海沉積物中含有稀土元素，該元素是生物源的一種，在很大程度上是受到陸源的影響。第三，在南大西洋當中，稀土元素分配形式基本上有相同之處，主要是富集輕稀土元素。對此，可以了解，在南大西洋中，深海沉積物中稀土資源，其主要來源就是海水里。

特征是分析事物的關鍵所在，也就是要了解本質上的相關性質。進行深海沉積物的稀土礦產資源研究的過程中，必須要對深積物的化學性特征加強了解，同時還要深入研究深海沉積物的沉積環境，為稀土元素的具體來源，其中形成的過程，找到可以支撐的理論性依據，從而促使能夠準確，完整地研究出深海沉積物中稀土的礦產資源[3,4]。

3 研究稀土礦產資源的賦存載體

賦存一詞由來已久，承載著相應存儲的功能。關于稀土礦產資源的賦存，屬于是一個載體，要充分加以掌握，因為對于深海沉積物的稀土礦產資源開發很有幫助。第一，進行稀土礦產資源賦存的整個過程中，通過分析深海沉積物中的化學性元素發現，在深海沉積物當中，主要是以鋁硅酸鹽礦物，還有粘土礦物為主，這兩種元素本身很重要。換名話而言，就是在沉積物當中，有97%以上的礦物性元素，該元素就在鋁硅酸鹽里面。第二，通過磷酸鹽礦物形式呈現，這主要是深海沉積物當中的磷元素。第三，依據稀土元素的整體含量，以及其他磁性的因素，可以知道，在深海沉積物里，稀土元素的含量和很多方面都有著關聯性，比如，深海沉積物當中的磷酸鹽，鐵錳氧化物含量。

稀土元素不會隨意在哪里落地生根，而是自身有著專門的賦存載體，通常而言，深海沉積物中的稀土元素，主要是賦存在遠洋黏土，磷酸鹽，以及鐵錳氧化物當中。而在西太平洋當中，深海沉積物中的稀土元素，其中主要的載體其實不是黏土物質，這就說明西太平洋深海沉積物中稀土元素，只是存在于磷酸鹽里面。

稀土元素，在工業領域，冶金領域都有著非常廣泛性的應用，所以在我國也有著很不錯的發展前景，受到相關行業的重視與認可。因為稀土元素同很多元素都有著直接性的關系，能夠整合利用，比如稀土元素與 P2o5、Cao 就有直接的關聯性。基于此，可以具體推測出，在深海沉積物中的稀土礦產資源，和磷酸鹽有著直接性的關系，而磷酸鹽就屬于是稀土元素的重要性載體。

4 研究稀土礦產資源的富集

近年來，深海沉積物中的稀土礦產資源雖然始終在研究，沒有停下實際研究的腳步。但是，仍然有不足，要想把握好深海沉積物中稀土礦產資源的有效開發利用，必須要在賦存機制上不斷加強研究，充分了解稀土元素是如何形成的，找到背后的具體性原因。研究過程中發現，深海里面的磷灰石，同深海中的稀土元素有著非常相似的形式，這表明深海沉積中稀土元素，最為主要來源就是海水。有學者詳細分析了深海沉積物中的稀土元素，發現其形成的原因是地質運動的變化，稀土元素離子同海水中的磷酸根產子進行了有效性的結合，從而在相互的作用下，形成了生物型的磷灰石，其中深海沉積物里的魚骨當中也富含著稀土元素。但是，像這樣的情況，不會從海水當中，直接進入到魚骨，同時也意味著賦存的稀土元素在成礦時，基本上不會受到不良的影響。除此之外，在生物型磷灰石中，有稀土元素存在，其他的元素中含有稀土元素的可能性較小。所以，在實際做稀土礦產資源開發時，需要把讓磷灰石發揮正向的作用，實現最終勘探與開發的具體目標。

前面我們提到過富稀土深海沉積物，目前的分析是沒有充分了解到稀土元素的整體富集性機制。關于稀土金屬軟泥，其中稀土的富集同熱液有關系。有研究表明，現代魚骨中PEE 含量處于中等狀態，基本上不超過固定化的數值。除此之外，太平洋中深海沉積物磷灰石，含有稀土元素，其中元素是在魚骨的底部較為集中化，到了頂部不斷減少，其中的稀土含量處于中間的位置。為此，必須要具體研究稀土元素在磷酸鹽當中的富集，整個過程需要加大研究的力度。

5 研究稀土元素與沉積物關系

稀土元素沉積物只是一種元素，而是包括多金屬沉積物，以及深海黏土等。在眾多金屬沉積物當中，基本上都分布在東太平洋的洋脊周圍。而深海里面的黏土，基本上分布都是在北太平洋的中部，或者是西部的海域里，這是太平洋中最為主要的富稀土沉積物。通過詳細的研究發現，關于深海沉積物中的稀土元素，整體上的含量，其實是被眾多物質控制。再根據稀土深海黏土物質的有效性組成，可以把其劃分成沸石黏土，還有遠洋黏土。在太平洋部分海域，沉積物的類型也有所不同，具有雙重元素的本質特征。由此可見，深海黏土最主要的沉積物類型其實就是富稀土。

6 研究稀土礦產資源開發利用

稀土礦產資源，在深海沉積物當中可以說是極為豐富化，但是，礦產資源的粒度又很細小，品質參差不齊，而且環境上又是多種多樣，應該說是比較復雜化的類型，所以在具體的開發與利用方面，就顯得難度特別的大。現在的具體階段，深海沉積物中稀土資源，在開發利用方面的技術基本上很少，換言之，就是技術還沒有達到成熟階段，屬于不夠完善化的情況。從當前的實際情況來看，最為常用的資源開發利用方法，本質上就是直接的浸出，但該方法經濟比較浪費，成本上很高，尤其是經濟成本居高不下，還會影響到整體的海洋環境，產生很大的資源性耗費。基于此，必須要在稀土礦產資源開發的有效利用上，不斷加強技術上的全面創新，整體提高深海沉積物中稀土資源的有效性開發與實際利用的良好水平

7 深海沉積物中稀土礦產資源研究的展望

近年來，在研究發展的過程中，深海沉積物中稀土礦產資源很受關注，在研究方面已經取得了階段性的成果或者說是階段性的進展與突破。但是關于稀土元素的整體富集機制，稀土元素的整體性影響，還需要加強研究。

每一種沉積物當中都會有稀土元素的存在，只不過有的含稀土量大，有的含稀土的量較小。縱觀沉積物發現，在沸石黏土這樣的沉積物當中，沉積的稀土元素其實比較高，雖然不是正向具有相關性的，但是比遠洋黏土的稀土含量要高出很多。

海洋當中，微量元素循環的作用，最主要就是體現在顆粒的表面吸附性。因為自身結構上的優勢，黏土礦物稀土元素，在吸附能力上較強，有著很強的吸附力，可以吸引到對應的元素物質。有研究表明，在海洋當中，稀土元素最初是被鐵錳氧化物所吸附的，這就是吸附帶來的關聯性。與此同時，當物界表面，經過氧化以后，會釋放出很多的稀土元素，再被沉積物里的磷灰石吸收。深海沉積物中最為主要的一種物質是黏土，目前并不清楚稀土元素在磷酸鹽中的富集過程，所以必須要不斷加以研究。

整體研究中，還需要重視深海深積物稀土礦床的成礦過程，這是主要的方向。深入研究并充分了解深海稀土沉積物的全部過程，為未來實施找礦工作打下堅實的基礎。而針對海洋礦床而言，主要影響的因素就是海水，還有海水中水道的開合，最低含氧量等。基于此，必須要從多個方面，多個角度積極進行研究，不斷了解海洋沉積物稀土礦床的形成原因，為最終的開發與利用提供可靠性的依據。

8 結語

作為高新技術的戰略性元素，稀土元素在人們的濫挖過程中，實際儲量有所下降，尋找新的稀土元素資源成了當下最為重要的一項工作。自提出深海稀土資源以來，這種新型稀土資源受到了極大的重視。眾多發達的國家，在深入研究深海中的稀土資源以后，開始準備做好后續的開發與利用工作。與此同時，在一些較為發達的國家，有科學研究的機構和礦業的企業，已經在共同去挖掘深海中的稀土資源了。我國在深海沉積物稀土資源的具體調查當中，很大程度上看到了稀土資源發展的良好前景。在實際的行動上，我國也制定了深海稀土資源的規章制度，同時也規范了相關的技術，有操作的具體標準，所以要不斷勘察稀土資源的情況，加強后續的研究與整體開發的工作。

綜上所述，作為應用最為廣泛性的一種資源，稀土礦產資源在實際的開發與利用上，以及全面提高國家綜合能力方面都有著重要性的作用。實際研究過程中發現，豐富的稀土資源多數來自于深海沉積物當中，這也是稀土資源儲量不斷提高，提升需求量的主要途徑。為此，還需要深入研究深海沉積物當中的有效稀土資源，并且要加大研究的力度，為稀土礦產資源的有效性開發，有效性利用提供可行可靠的幫助，同時整體提高稀土資源開發的利用率，最后還要綜合提高環境保護的能力。