為奪稀土撕破臉

特朗普要買格陵蘭島，人家不賣他還不高興，引發軒然大波。特朗普為啥要買格陵蘭島呢？有人說美國人其實是愛上了格陵蘭的稀土礦。

格陵蘭天然紅寶石晶體

格陵蘭島有礦？你猜對了。格陵蘭島看起來荒無人煙、一貧如洗，一直以來人們關心的只是它上面的冰川什麼時候會化完，卻很少有人知道他們家原來也是有礦的，並且礦還不少。這裡地處北極，氣候惡劣，當地的法律也不許別人去勘探開採，怕破壞環境。即便如此，人們還是在這裡發現了近500億桶的石油與天然氣、儲量巨大且品質較高的鐵礦、紅寶石礦、鑽石和其它寶石、金礦和鈾礦資源，還在島南部的可凡（Kvane field）地區發現了“可能是世界蘊藏量最大的稀土礦床”。

格陵蘭島上的居民點，插著丹麥國旗

稀土被稱為“工業黃金”、“工業維生素”和“萬能之土”。其實它既不是金子也不是一般的土，而是17種金屬元素的總稱。因為最早的時候化學家們只能提取到它的氧化物，它不溶於水，並且很少被發現，所以被稱作稀土。現在它通常被分為兩類，其中鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤和銪被稱為輕稀土，而釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、鈧和釔被稱為重稀土。

稀土化合物氟碳鈰礦晶體

全球礦藏分佈不均

誰都希望自己家裡有礦，這意味著享用不盡的榮華富貴。在工業化和信息化的時代，人們從地下開採礦產，提煉出元素、金屬、化合物與燃料用於生產各種產品，以滿足人類的需求與發展。有了礦，就意味著擁有財富和發展的基礎。

這是一塊金礦石

問題是全世界各地的礦藏分佈極不均衡。有的地方砸個坑就能冒出油來，有些地方一滴油都沒有；有的地方拿翡翠砌圍牆，有的地方把它當個寶。

先來看看已探明石油資源的分佈：全球有超過4萬個油田分散在陸地和海上，這些油田分佈並不平均，因為石油儲量最多的地區位於中東的波斯灣、南美洲的委內瑞拉、北美洲的加拿大、阿拉斯加地區和墨西哥灣、俄羅斯的北極地區、歐洲的北海海域，以及西非一些地區。其它地方的石油儲量都很少。

2013全球石油儲量分區統計圖

相比之下，銅礦的分佈就要均衡一點，許多地方都有銅礦，不同的只是品位高低大小各異，有些銅礦商業開採價值比較低，於是被忽略掉了。

全球銅礦分佈

但是稀土礦就不一樣了，全球已探明有開採價值的稀土礦的分佈是這樣：

全球稀土分佈

寥寥幾個小點，意味著世界絕大多數地方沒有可供開採的稀土資源。其實這張圖並不完全，因為大洋洲有少量稀土正在開採，美國本土的稀土礦因為環境汙染問題被關掉了，儘管儲量不高，但還是應該加一個小紅點上去的。

由此我們可以看穿美國人的心思，既然格陵蘭島有豐富的稀土資源可以解決美國的短缺問題，開採不會汙染到美國本土，丹麥又很羸弱，特朗普自然很想把格陵蘭搞到手。說買，已經是很客氣的了。

元素的形成

熟悉地球形成歷史的朋友可能產生了這樣的疑惑：都知道地球是在太陽系形成的過程中，由無數個大大小小的碎片和塵埃拼湊組合而成，這些碎片和塵埃又是此前超新星爆炸留下的殘骸，照理說由這些殘骸組合而成的行星應該是各種元素均衡分佈才對，為什麼會出現礦產資源這邊多那邊少的情況呢？

這要先從超新星爆炸說起。

超新星爆炸

我們知道許多重元素誕生於巨大恆星的內部，當恆星燒光它內核中所有的核聚變燃料後，其內部的力不足以支撐外殼巨大的壓力，於是恆星外部所有的物質會在萬有引力作用下向中心坍縮，物質坍縮產生的極大壓強和急劇上升的溫度會造成核心物質進一步聚變反應以生成更重的元素。由於這種聚變反應是在瞬間完成的，它產生的極高能量會造成劇烈爆炸，爆炸的光芒會照亮整個銀河系，同時將恆星的物質拋灑到附近的空間裡。

恆星在坍塌過程中，從中心到外層的壓力逐步降低，所以元素生成可能是分層的，有的層形成大量的鐵、有的層生成氧，有的層是碳元素居多，越往核心生成的元素越重，但數量也越少。

恆星內部元素的分層

在超新星爆炸時，這些元素並不會完全混合，許多爆炸的碎片裡會出現某一種或幾種元素比例佔優的情況。於是在類地行星形成之初，組成地球碎片並不會將所有元素都均勻地混在一起，而是這一塊地方含鐵多，那一塊地方主要是硅，某一塊主要是鋁和鎂。金、銀和鉛、鈾元素夾雜在其間，形成一個大“混球”。

地球形成之初是一個大“混球”

礦產的形成與演變

今天地球上有超過5100種礦物（有說5500種），實際上在地球形成初期的礦物很少，據地質化學家們估計那時候地球上只有約12種礦物，其它都是元素單質。

地球是一個巨大的化學實驗室，它內部的化學物質聚在一起會發生極其複雜的化學反應，這些反應不僅生成了今天眾多的礦物質，還產生了豐富多樣的生命形式。

在匯聚在一起的太空碎片中，有大量的放射性元素如鉀40、鈾238、鈾235和釷232等等，這些放射性物質在衰變過程中釋放大量的熱能，它將地球融化，使地球變成一顆炙熱的行星。在大約40億年前，地球上的礦物達到了350~500種。

地球早期輻射產生熱能

地球內部在高溫高壓下融化成了液體，那些較重的元素比如金和鉛等會在重力的作用下逐漸下沉，一直到達地心中間，而鐵和鎳也慢慢聚集到核心形成一顆巨大的鐵核。熱能向上傳導到地表，使地表密佈著不斷噴射氣體的火山與沸騰的岩漿，在此期間，原先還處在地表的絕大部分重稀土元素會下沉到地幔，使我們無法開採。隨著時間的推移，地球表面逐漸冷卻形成地殼。至大約30億年前，地球上的礦物種類增加到了約1000種之多。

地球中心是巨大的鐵核

由上述過程我們可以看出，在地球的表面，元素的分佈從一開始就是不均衡的，這也為未來礦產分佈的不平衡創造了前提。

礦石成因理論通常涉及三個組成部分：源+輸送通道+聚集。通俗地說礦產多是化學元素通過地質作用等過程發生運移、聚集而形成的。由於這三方面要素的千變萬化，才形成了今天各種各樣的豐富礦產資源。

我們前面說了，礦物元素的分佈首先受到地球形成初期碎片分佈的影響，它決定了礦藏的大致位置。但這個位置並不是一成不變的，它會隨著地殼運動和板塊漂移而發生地理位置上的變化。

活躍的地殼活動為礦物質生成和運輸創造了條件

地球表面有廣闊的海洋和陸地湖泊，地面水與地下水會隨地質運動形成熱液流運動，熱液流以及地殼下方炙熱的岩漿為元素的運動提供了通道，元素在高溫高壓下會與其它元素髮生氧化還原反應，從而形成各種各樣的化合物溶液。當高濃度或過飽和的化合物溶液被輸送到低能量的環境時，它們會發生聚集，進而產生沉澱或析出礦物晶體。天長日久這些礦物質就形成了礦床或礦脈。

海底熱液流和化合物沉積形成礦床

我們現在已知的許多巨型鐵礦，它們大多形成於二十億年前的湖泊與海洋，這裡的原始藻類細菌經光合作用生成大量氧氣，地質史上稱為“大氧化事件（GOE）”。氧氣並不會進入大氣，而是迅速與海洋中的鐵元素髮生氧化反應生成氧化鐵，氧化鐵不溶於水，它一層一層地在海底沉積，經過幾十億年漫長的地殼運動，最終形成今天巨大的露天鐵礦床。現在你知道了，今天有鐵礦的地方，在20億年前一定是藻類細菌瘋狂繁殖的湖泊或海洋。事實上今天幾乎所有分子結構中含氧或水的礦物都是在19~25億年前“大氧化事件”之後才產生的，自此，地球上的礦物種類增加到4000種以上。

攀枝花露天鈦鐵礦

油田和煤礦是生物地球化學循環的產物。在5600萬年前，地球很溫暖，當時的北極地區遍佈椰林，北冰洋是一個面積達400萬平方公里的封閉盆地，海洋的表層是平靜的淡水。溫暖的氣候為一種叫作“滿江紅”的水生的蕨類植物提供了優良的生長條件，這種水草大量吸收二氧化碳釋放氧氣，並通過寄生在它葉子底下的藍藻細菌吸收空氣中的氮氣。經過80萬年的時間，這種超級植物使始新世時期地球大氣的二氧化碳濃度減少了80%以上，北極地區的平均海面溫度從13°C降至後來的-9°C，地質歷史上被稱為“滿江紅事件”。

滿江紅是北極地區石油儲量的主要來源

在80萬年的時間裡，大量的滿江紅殘骸下沉到海底並堆積起來，逐漸形成了北冰洋周邊地區豐富的油田和天然氣田。成為今天英國的北海油田、俄羅斯的北極油氣田、美國阿拉斯加以及加拿大石油的最主要來源。同樣位於北極圈內的格陵蘭島，它的500億桶油氣儲藏也是滿江紅80萬年固碳的結果。

格陵蘭島在北極的位置

總結：

礦石形成的三個要素：源+輸送通道+聚集，同時也是全球礦產資源分佈不均的重要原因。

地球上礦產資源分佈不均，首先是因為在地球形成的過程中，撞擊地球的岩石碎片包含的元素各不相同，這些碎片各自產生於古老恆星不同的深度，並隨著超新星爆發散佈的太空中。地球板塊運動也是礦藏在地表搬運的重要原因之一。

地殼深處炙熱的液體以及海洋為元素形成各不相同的化合物提供了途徑，同時，高溫高壓的熱液流也成為各種化合物在海洋和地下的輸送通道。

當攜帶著化合物的熱液流到達低能量區域時，它會發生礦物質沉澱和折出，進而形成各種礦床。

由此可見，無論是格陵蘭島的稀土還是世界其它地方的礦藏，其形成的原因無非是地利與天時，這是人類所不能改變的。

美國有稀土礦，只是喪失了加工能力，這是位於加州山口稀土礦