金屬硫化物（1979年發(fā)現的化學(xué)物質(zhì)）
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基本信息
| 中文名 | 金屬硫化物 |
| 外文名 | Metal sulfide |
| 拼音 | jin shu liu hua wu |
| 術(shù)語(yǔ)類(lèi)別 | 化學(xué)術(shù)語(yǔ) |
| 符號 | XS(X為某金屬的簡(jiǎn)寫(xiě)） |
展開(kāi)
性質(zhì)
特性
水溶性
硫化鈉、硫化鉀等易溶于水，其它硫化物全不溶于水。
酸溶性
- 其它硫化鉛、硫化鎘、硫化銻、硫化亞錫、硫化銀、硫化銅、硫化汞都不溶于稀酸。
- 堿金屬硫化物易溶，堿土金屬的硫化物。
- 硫化鈣、硫化鍶、硫化鋇等微溶于水。
合成
金屬硫化物可由硫與金屬生成二元化合物，也可由硫化氫（或氫硫酸）與金屬氧化物或氫氧化物作用生成。例如：
多金屬硫化物
分布狀況
多數礦點(diǎn)位于海洋中部，分布于東太平洋海隆、東南太平洋海隆和東北太平洋海隆。已知大西洋中脊也有一些礦床，但在印度洋海脊至今只找到一處。大西洋中脊和印度洋中脊的已知硫化物礦床較少，主要原因是在這些地區內進(jìn)行的勘探活動(dòng)有限。全世界共有6萬(wàn)公里的海脊，經(jīng)過(guò)任何勘查的只有5%左右。
80年代中期，在西南太平洋又發(fā)現了一些硫化物礦床，位置是在大洋邊緣，在大陸和火山島弧之間的海底，海盆和海脊形成的地方。在這些所謂弧后擴張中心，巖漿在會(huì )聚板塊邊緣上升到接近表層之處（在會(huì )聚板塊邊緣，通過(guò)俯沖過(guò)程，一構造板塊滑動(dòng)到另一板塊之下）。這些發(fā)現引發(fā)了對西太平洋和西南太平洋邊緣海盆以及島弧和弧后體的大規?？碧?，結果在澳大利亞?wèn)|部的勞海盆和北斐濟海盆和日本西南的沖繩海槽又發(fā)現了其他礦床。1991年在新喀里多尼亞北部的馬努斯海盆等地發(fā)現大量與長(cháng)石火山活動(dòng)（最強烈的一種火山活動(dòng)，造成的火山灰流最多）有關(guān)的碌化物礦床。伍德拉克海盆附近也發(fā)現了熱液礦床，那里的海底擴張延伸到巴布亞新幾內亞以東的大陸地殼。今天，已知有100多個(gè)熱液礦化點(diǎn)，包括至少25處有高溫黑煙囪噴口。
金屬含量
在對海底硫化物作了近1，300項化學(xué)分析比較后發(fā)現，位于不同的火山和構造環(huán)境的礦床有不同的金屬比例。與缺少沉積物的洋中脊樣品相比，在弧后擴張中心的玄武巖至安山巖環(huán)境生成的塊狀硫化物（573個(gè)樣品）中平均含量較高的金屬有：鋅（17%）、鉛（0.4%）和鋇（13%），鐵含量不高。大陸地殼后弧裂谷的多金屬硫化物（40個(gè)樣品）的含鐵量也很低，但通常富含鋅（20%）和鉛（12%），而且含銀量高（1.1%，或2 304克/噸）?？偟膩?lái)說(shuō)，各種構造環(huán)境的海底硫化物礦床的總成分取決于這些金屬是從什么性質(zhì)的火山巖淋濾出的。
最近，在弧后擴張中心的硫化物樣品中發(fā)現金的含量甚高，而洋中脊的礦床中金的平均含量只有1.2克/噸（1 259個(gè)樣品）。勞弧后海盆硫化物的含金量高達29克/噸，平均為2.8克/噸（103個(gè)樣品）。在沖繩海槽，位于大陸地殼內的一個(gè)后弧裂谷的硫化物礦床含金量高達14克/噸（平均為3.1克/噸，40個(gè)樣品）。對東馬努斯海盆的硫化物進(jìn)行的初步分析表明，金含量為15克/噸，最高達55克/噸（26個(gè)樣品）。在伍德拉克海盆的重晶石煙囪中發(fā)現高達21克/噸的含金量。迄今發(fā)現的含金量最豐富的海底礦床位于巴布亞新幾內亞領(lǐng)水內利希爾島附近的錐形海山。從該海山山頂平臺（基部水深1 600米，直徑2.8公里，山頂水深1米米米米 050米）采集的樣品含金量最高達230克/噸，平均為26克/噸（40個(gè)樣品），10倍于有開(kāi)采價(jià)值的陸地金礦的平均值。
噸位估計
對幾個(gè)洋中脊礦床的估計顯示，其噸位在100萬(wàn)到1億噸之間。但是，硫化物露頭的延展長(cháng)度不易估算，關(guān)于礦床厚度的資料缺乏。已發(fā)現的最大礦床位于上覆大量沉積物，但依然有熱液活動(dòng)的古海脊。國際大洋鉆探計劃對美國西北岸外的胡安德富卡海脊北部被沉積物覆蓋的中谷礦床的鉆探顯示有800至900萬(wàn)噸的硫化礦。在對位于北緯26度太平洋中脊水深3，650米處的Trans-Atlantic Geotraverse（TAG）活動(dòng)熱液球鉆進(jìn)125米后發(fā)現，海底表面約有硫化礦270萬(wàn)噸，表層內礦床約有120萬(wàn)噸（為網(wǎng)狀脈）。迄今在海底發(fā)現的塊狀硫化物礦床規模，都比不上加拿大基德克里克（1.35億噸）或葡萄牙內維什科爾沃（2.62億噸）。
資源潛力
海洋采礦在某些條件下似乎是可行的，理想的條件包括（1）高品位的有色金屬和/或金；（2）礦點(diǎn)離陸地不太遠；（3）水深較淺。雖然現在已有深水采礦技術(shù)，但以2，000多米深為宜。在這些情況下，開(kāi)采塊狀硫化礦礦礦石礦可具有經(jīng)濟吸引力?？紤]到整套采礦器具可以從一處搬運到另一處，因此，所投資的采礦系統和船只不必像陸地采礦那樣固定在一個(gè)地方。在陸地上偏遠地點(diǎn)采礦往往需要大筆初始投資，包括全部基礎設施在內。
研究勘探和開(kāi)采前景
全世界的學(xué)術(shù)機構和政府機構正在對多金屬硫化物礦床及其有關(guān)的生態(tài)系統進(jìn)行科學(xué)研究。這一領(lǐng)域的領(lǐng)先國家是澳大利亞、加拿大、法國、德國、日本、俄羅斯聯(lián)邦、英國和美國。意大利和葡萄牙也制定了研究方案。
勘探需要高尖端的多用途科研船，使用先進(jìn)技術(shù)，例如深海測繪設備、載人潛水器或遙控船只、攝影和錄像系統，采樣和鉆探裝置。鉆探和巖芯取樣設備必須改進(jìn)，以便能鉆探到100米的深度。目前尚未專(zhuān)門(mén)設計用于回收硫化物的采礦系統，但開(kāi)發(fā)努力可能集中于連續回收系統，采用旋轉式截割頭，配以揚礦設備，將礦石運到采礦船，再運往加工廠(chǎng)。
環(huán)境
與塊狀硫化物礦床相關(guān)的熱液噴口為科學(xué)上前所未知的多種動(dòng)物提供了生活環(huán)境。與陸地上直接或間接靠陽(yáng)光和光合作用獲得能量的其他生命形式不同，熱液噴口動(dòng)物群落能在沒(méi)有陽(yáng)光，充滿(mǎn)硫化氫的熱液中繁衍。而硫化氫對大多數其他是致命致命的化合物。在這種環(huán)境中生活著(zhù)長(cháng)達二米的蠕蟲(chóng)，它們居住在自造的棲管，沒(méi)有消化系統，從氧化甲烷和氧化硫的微生物獲得能量。在這些有多樣化生物的熱液噴口區，已發(fā)現500種左右前所不知的動(dòng)物物種。
在規劃礦物的勘探和開(kāi)采時(shí)，必須考慮這種地理上不集中的生態(tài)系統的獨特而脆弱性質(zhì)，及其對代謝、進(jìn)化和適應方面的基礎生物研究所具有的價(jià)值。研究表明，現有的生物種群具有很強的恢復力可適應火山活動(dòng)區環(huán)境的急劇變化。這一恢復能力可能是由于存在著(zhù)某種“母種群”，有能力再進(jìn)入被擾動(dòng)區。如果這一基礎“母種群”遭到采礦活動(dòng)的破壞，則有可能導致稀有物種的滅絕。
開(kāi)采硫化物的許多環(huán)境影響問(wèn)題與開(kāi)采多金屬結核所造成的環(huán)境問(wèn)題相似，包括破壞動(dòng)物棲息處的表層、被擾動(dòng)沉積物掩埋動(dòng)物，底層水因懸浮的顆粒羽流而發(fā)生化學(xué)變化。另一方面，硫化物顆粒的高密度會(huì )使采礦設備所造成的任何硫化物碎屑立即重新沉積。由于與海水的接觸面大，一些釋放出的硫化物碎屑會(huì )氧化，如同許多海底礦床的非活性塊狀硫化物的氧化過(guò)程一樣。在陸地硫礦開(kāi)采中通常造成重大環(huán)境問(wèn)題的礦山酸性污水排泄在海底則無(wú)須擔憂(yōu)，因為周?chē)Ｋ械饔?。此外，大多數海底硫化物礦床通常沒(méi)有顯著(zhù)的上覆沉積物。因此，應當可以選擇性地開(kāi)采礦床，尤其是那些沒(méi)有任何噴口動(dòng)物生息的非活性礦床，因為在這些地方開(kāi)采所造成的環(huán)境影響可能不會(huì )大于建造一個(gè)普通港口設施。
管理規章
國際海底管理局理事會(huì )目前正在審議國家管轄范圍以外的深海多金屬硫化物和富鈷結殼的探礦和勘探活動(dòng)的問(wèn)題。相關(guān)條款考慮了管理局于2000年就該問(wèn)題舉行的研討會(huì )及有關(guān)專(zhuān)題會(huì )上專(zhuān)家的意見(jiàn)。其中就深海多金屬硫化物問(wèn)題，研討會(huì )特別強調的是必須保護有關(guān)生態(tài)系統，使之不受到勘探和最終的采礦活動(dòng)的有害影響。管理局理事會(huì )將在2006年繼續審議這一規章。
參考資料
[1]
王國清主編 . 無(wú)機化學(xué) : 中國醫藥科技出版社 ，2008-08
[2]
天津大學(xué)無(wú)機化學(xué)教研室 編 王建輝 崔建中 王興堯 秦學(xué) 修訂 . 無(wú)機化學(xué)第五版 : 高等教育出版社 ，2018-06-19
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