多金属结核
锰结核
锰结核是沉淀在大洋底的一种矿石，又称多金属结核、锰矿球、锰矿团、锰瘤等，它表面呈黑色或棕褐色，形状如球状或块状，含有30多种金属元素，其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等锰结核的形态多样，有球状、椭圆状、马铃薯状、葡萄状、扁平状、炉渣状等。锰结核的大小尺寸变化比较悬殊，从几微米到几十厘米的都有，重量最大的有几十公斤。
主要成分锰结核
锰结核中各种有经济价值的金属成分的含量大约是：锰(27-30%)
镍(1.25-1.5%)
铜(1-1.4%)及钴(0.2-0.25%)
铁(6%)
硅(5%)及铝(3%)
亦有少量钙、钠、镁、钾、钛及钡，连带有氢及氧。
锰结核存在的形式为硅酸盐和难溶性高锰酸盐(锰结核高锰酸亚钛、高锰酸铁、高锰酸铝等)的混合物。
锰结核中各种金属成分的含量大约是：有经济价值的有锰(27-30 %)、镍(1.25-1.5 %)、铜(1-1.4 %)及钴(0.2-0.25 %)。其他成分有铁(6 %)、硅(5%)及铝(3%)，亦有少量钙、钠、镁、钾、钛及钡，连带有氢及氧。
铜、钴、镍等76种金属元素是陆地上紧缺的矿产资源，有必要开采海底锰结核获取这些金属。美国锰矿全靠进口，对从锰结核生产锰也大感兴趣，所以美国最为重视锰结核开发。美国在大洋锰结核开发技术方面也处于领先地位。
形成原因锰结核的物质来源，大致有四方面：
一是来自陆地、大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；
二是来自火山，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；
三是来自生物，浮游生物体内富集微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也就进入海水；
四是来自宇宙，有关资料表明，宇宙每年要向地球降落2000~5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素，分解后也进入海洋。
在海水中锰和铁本来是处于饱和状态的，由于河流夹带作用，使这两种元素含量不断增加，引起了过饱和沉淀，最初是以胶体太的含水氧化物沉淀出来。在沉淀过程中，又多方吸附铜、钴等物质并欲岩石碎屑、海洋生物遗骨等形成结核体，沉到海底后又随着底流一起滚动，象滚雪球一样，越滚越大，越滚越多，形成了大小不等的锰结核。
关于锰结核的生成原因，一般认为是沉降于海底的各种金属的氧化物，以带极性的分子形式，在电子引力作用下，以其他物体的细小颗粒为核，不断聚集而成。这个理论也有不能自圆其说之处。锰在海水中的含量并不算多，为什么却会在锰结核中独占鳌头呢？锰结核的成因有待继续研究。
研究试验的锰结核开采方法也有许多种。比较成功的方法有链斗法、水力升举法和空气升举法等几种。链斗式采取掘机诫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。
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。空气升举法同水力升举原理一样，只是直接用高压空气连泥带水地把锰结锰结核中金属成份核吸到采矿工作船上来。
80年代，美国、日本、德国等国矿产企业组成的跨国公司，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、法、德等国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，便可形成新的产业，进入规模生产。
储量分布锰结核
锰结核广泛地分布于世界海洋2000~6000米水深海底的表层，而以生成于4000~6000米水深海底的品质最佳。锰结核总储量估计在30000亿吨以上，其中北太平洋分布面积最广，储量占一半以上，约为17000亿吨。锰结核密集的地方，每平方米面积上就有100多公斤。
如果按照目前世界金属消耗水平计算，铜可供应600年，镍可供应15000年，锰可供应24000年，钴可满足人类130000年的需要。而且这种结核增长很快，每年以1000万吨的速度在不断堆积，因此，锰结核将成为一种人类取之不尽的"自生矿物"。
在全世界的大洋里它的总储量达10的12次方的三倍吨。
锰结核中50%以上是氧化铁和氧化锰，还含有镍、铜、钴、钼、钛等20多种元素。仅就太平洋底的储量而论，这种锰结核中含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴98亿吨，其金属资源相当于陆地上总储量的几百倍甚至上千倍。如果按照2006年世界金属消耗水平计算，铜可供应600年，镍可供应15000年，锰可供应24000年，钴可满足人类130000年的需要，如果把它们全开采出来，锰可供人类3.33万年，镍可以用2.53万年，钴可用34万年，铜可以用980年。这是一笔多么巨大的财富啊！而且这种结核增长很快，每年以1000万吨的速度在不断堆积，因此，锰结核将成为一种人类取之不尽的"自生矿物"。锰结核是怎样形成的呢？科学家估计，地球已有50亿年的历史，在这过程中，它在不断地变动。通过地壳中岩浆和热液的活动，以及地壳表面剥蚀搬运和沉积作用，形成了多种矿床。雨水的冲蚀使地面上溶解一部分矿物质流入了海内。在海水中锰和铁本来是处于饱和状态的，由于这种河流夹带作用，使这两种元素含量不断增加，引起了过饱和沉淀，最初是以胶体态的含水氧化物沉淀出来。
据估计，全世界各大洋底锰结核的总量可能有3万亿吨，光太平洋底锰结核就有17 000亿吨，其中含锰有4000亿吨，镍164亿吨，铜88亿吨，钴58亿吨。
开采方法锰结核开采方法有许多种，比较成功的方法有链斗法、水力升举法和空气升举法等几种：
链斗式采掘机械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；
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；
空气升举法同水力升举原理一样，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。
开发利用锰结核
锰结核所富含的金属，广泛地应用于现代社会的各个方面。如金属锰可用于制造锰钢，极为坚硬，能抗冲击、耐磨损、大量用于制造坦克、钢轨、粉碎机等。锰结核所含的铁是炼钢的主要原料，所含的金属镍可用于制造不锈钢，所含的金属钴可用来制造特种钢。所含的金属铜大量用于制造电线。
锰结核所含的金属钛，密度小、强度高、硬度大，广泛应用于航空航天工业，有“空间金属”的美称。
近几十年来，随着冶金工业的迅速发展，陆地上的资源日渐紧缺。于是，人们把注意力转向海洋，洋底锰结核的开发和利用终于被旧事重提。锰结核里包含多种战略物资，必将引起资源争夺。
1978年，日本采矿船用抽吸式和气动提升式采集锰结核获得成功。
美国已用20万吨级的采矿船，用自动控制的设备采集南太平洋底的锰结核。美国在大洋锰结核开发技术方面处于领先地位。
中国的海洋调查船1979年开始采集南太平洋的锰结核样品。1988年初，“海洋4号”船在南海尖峰山区水深1480米处采获猛结核262.72公斤，其中最重的一块为39.3公斤。1988年底，“向阳红16号”船在太平洋圈定10万平方公里的猛结核远景矿区，为研究、开发和利用海底宝藏提供了宝贵的资料。
1978年，“向阳红05号”海洋调查船在太平洋4000米水深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”、“大洋一号”等。经多年调查勘探，在夏威夷西南，北纬7度至13度，西经138度至157度的太平洋中部海区，探明——块可采储量为20亿吨的富矿区。
1991年3月，“联合国海底管理局”正式批准“中国大洋矿产资源研究开发协会”的申请，从而使中国得到15万平方公里的大洋锰结核矿产资源开发区。
同时，依据1982年《联合国海洋法公约》，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”。
发现过程
锰结核
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，从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、钴等多金属的化合物组成的，而其中以氧化锰为最多。剖开来看，发现这种团块是以岩石碎屑，动、植物残骸的细小颗粒，鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层长成的，像一块切开的葱头。由此，这种团块被命名为"锰结核"。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报告说：太平洋底存在锰结核的地方，其面积比美国都大。尽管如此，在那时也没有引起人们多大的重视。
1959年，长期从事锰结核研究的美国科学家约翰·梅罗发表了他的关于锰结核商业性开发可行性的研究报告，引起许多国家政府和冶金企业的重视。此后，对于锰结核资源的调查、勘探大规模展开。开采、冶炼技术的研究、试验也迅速推进。
在这方面投资多、成绩显著的国家有美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、印度及中国等。到80年代，全世界有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。
利用价值有的锰结核锰含量达到55%，除锰以外还含有铁、镍、铜、钴、钛等20多种金属元素，含量都很高。锰结核所富含的金属，广泛地应用于现代社会的各个方面。如金属锰可用于制造锰钢，极为坚硬，能抗冲击、耐磨损、大量用于制造坦克、钢轨、粉碎机等。锰结核所含的铁是炼钢的主要原料，所含的金属镍可用于制造不锈钢，所含的金属钴可用来制造特种钢。所含的金属铜大量用于制造电线。锰结核所含的金属钛，密度小、强度高、硬度大，广泛应用于航空航天工业，有“空间金属”的美称。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1000万吨。锰结核堪称“取之不尽，用之不竭”的可再生多金属矿物资源。
锰结核里包含多种战略物资，必将引起资源争夺。1978年，日本采矿船用抽吸式和气动提升式采集锰结核获得成功。美国已用20万吨级的采矿船，用自动控制的设备采集南太平洋底的锰结核。