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“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％，是世界上锑矿
最多的国家。
锑在我国的分布不均衡。主要分布在湖南、广西、贵州等地，我国最大
的锑矿生产基地是湖南新化的锡矿山，其储量之大、质量之优，举世罕见。
锑有一个奇异的特性，就是热缩冷胀。我们根据锑的这一特性，在制造
印刷铅字时便加入一定比例的锑，可使字笔划清楚，经久耐用。
铅锑合金除用于制造印刷铅字外，还适合作子弹和蓄电池。
如果在汽油里加入少量的氧化锑，锑对汽油可产生催化作用，把汽油燃
烧时产生的一氧化碳转化为二氧化碳，从而大大减轻大气污染。
锑的一些化合物，如锑化铝，还是很好的半导体材料，用它做的红外线
探测器，即使是夜间也可探测到敌人的动向。
下面我们就来说一说另一种重要的非金属矿产——石墨。
石墨给你的第一印象恐怕就是黑而软。你用手摸它一下，马上就会擦上
一手黑；你用手轻轻捏它一下，就可把它捏碎。不过，你可别看它其貌不扬，
它的本领还真不小呢！
石墨虽然和金刚石成分相同，但二者性格却截然不同。金刚石是世界上
最硬的产物，而石墨却是最软的矿物之一；金刚石在 800℃时就烟飞灰灭了，
而石墨却能耐 3000℃以上的高温。正因为石墨能耐高温，人们常常把石墨和
粘土掺合在一起，做成大坩埚，用于熔炼有色金属、合金刚和特殊钢。
石墨还有一个高超的本领，就是它虽然是非金属矿物，但却有金属一般
的导电性能。这使得它成了制造电极、电刷的极好材料。电池里的那根黑棒
棒，就是用石墨做的电极。石墨还是抗腐蚀的能手，在用电解法炼铝、制烧
碱、制氯气时，要是没有石墨电极，那恐怕真是有点无可奈何了。
石墨还可作防锈涂料、熔铸模型以及原子能工业的减速剂。
如果在石墨中掺点粘土，就可以制成各种不同硬度的铅笔。400 多年前，
它就是因为能干这一行才被人们起用的。
至于人工制成的“石墨纤维”，在宇航、电子、医疗等方面有着极为广
泛的用途。
石墨多数是在高温低压条件下变质形成的，故它多见于变质岩中；也有
一部分是由煤炭变质而成。
我国是世界上石墨比较丰富的国家，探明储量居世界前列。主要产自吉
林、内蒙古、湖南、江西、浙江、北京等地。
在目前已发现的 162 种矿产中，除了我们在前面介绍过的矿产外，还有
铋、锌、萤石、石膏、滑石、硫铁矿、重晶石、膨润土等矿产的探明储量我
国也居世界前列。总之，我国是世界上少有矿种齐全、储量丰富的国家。
人最需要什么
俗话说，民以食为天。没有吃的，人就不能活着，于是粮食成了人的第
一需要。
后来，又有科学家发现，人饿上几天不要紧，要是几天不喝水，那就活
不成了，于是，有人总结说：“水就是生命。”
其实粮食和水都不是人的第一需要。人的第一需要是空气。不信你试试，
把鼻子和嘴巴捂严，不让它进一点空气，那么别说是三天两天，只要一分钟
你就满脸胀红！如果断绝空气 2～5 分钟，人就会死亡！
吃饭和喝水，一天里只有几次就行了，而呼吸空气却是不能停的。成年
人每分钟呼吸 16 次，每次吸入约 500 毫升空气，那么 1 分钟需要 8 公升，一
天就需要 11520 公升空气。
人呼吸空气，需要的是空气里的氧气，这样看来，人体就像一只炉子。
所不同的是，炉子下面是进气口，出气口是上面的烟囱，而人的进气口和出
气口只有一个，那就是鼻子。
当人吸入一口气时，肺气泡里便装满了氧气，刚好血红素带着二氧化碳
来到肺部，它便把人体不需要的二氧化碳甩给肺，而把肺泡里的氧气送到身
体各部，甩给肺的二氧化碳在呼吸的同时，被排出了体外。人就是这样一呼
一吸，排除二氧化碳，吸入新鲜氧气，才保证了人体这只炉子的“燃烧”。
人体的第一道城墙
每个人都是一座独立的城，外界的各种敌人都千方百计想侵略进去。人
体便设计了许许多多的结构和功能来防御敌人的进攻。最外面的皮肤就是人
体设置的第一道城墙。
皮肤，把我们从头到脚包围起来，直接与外界环境打交道，难怪有人曾
给它以“人体的万里长城”的美誉呢。
这道城墙的最厚处，是在我们的手掌和脚底，最薄处是我们的眼皮，只
有半毫米。别看这道城墙是那么薄薄的一层，我们还可以把它分出层来。
最外面的，我们给它取名叫表皮。表皮的最表面成了角质层。在这里常
有表层细胞像落叶一样到了一定的时候就自然掉下来，这就是白花花的皮
屑。手掌和脚底经常被磨着，外面的这层皮越磨越厚，就成了老茧。手掌和
脚在水里泡久了，皮肤会发皱发白，那就是表皮外面那层里面的水分增加了，
在抗议呢。而到了冬天特别干的时候，那一层里的水分减少了，皮肤就会裂
开口。所以冬天擦一些油脂，能够减少水分蒸发，皮肤也就不会开裂了。
表皮的下面一层，有弹性和韧性，经得起一些摩擦和挤压的考验，保护
内部时很尽职。这里埋伏着血管和感觉的器官，如果划伤到了它，会见到血，
觉得疼。这儿被称做真皮。
为保险起见，还安排了许多像棉花一样的脂肪组织垫在真皮下面，既保
温又有缓冲挤压的作用。皮肤上还有一些非正式产品——毛发、指甲，它们
在皮肤上安居乐业，也起着护卫的作用。
怎么样，人体的这一道城墙是不是建得很好？
人的力气和耐力
咬力 一般成年男子用门齿咬东西时，可以产生 15 公斤力；用臼齿咬
东西时，则可产生 75 公斤力。训练有素的杂技演员用后牙咬东西，可产生
90～120 公斤力。
扭力 身体直立，双手扭动，男子平均为 38．89 公斤，女子平均为 20．4
公斤。
蹬力 保持坐立姿势，右腿蹬力可达 262 公斤，左腿为 241 公斤。
踢力 练习气功的人或优秀足球运动员，一脚踢出去，其冲力约有半吨
重。
咀嚼力 吃烧牛肉，需 24～30．2 公斤力；吃火腿，需 24～32．5 公斤力；
吃烧猪肉，需 24．5～29．9 公斤力；吃巧克力，需 27～30 公斤力；吃方糖，
需 35～40．5 公斤力；吃榛子，需 43．5～102 公斤力。
提力 手臂水平前伸，手掌向下，然后向上提东西，平均提力为 21．8
公斤。
拉力 成年男子伸直手臂，平均拉力为 70．3 公斤，女子约有 38．6 公斤。
握力 右手最大握力为 56．7 公斤，左手为 43 公斤。保持