多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素，主要是由铁锰氧化物和氢氧化物组成的黑色“球状”沉积团块。在水深4500-5500m的海底平原上富集较多。在太平洋最富，其次是印度洋和大西洋。

富钴锰结壳是一种海底自生的铁锰氧化物、氢氧化物集合体。多储藏在400~4000m深的海底，结壳一般厚1-10cm，最厚可达24cm。富钴结壳所含金属用于钢材可增加硬度、强度和抗蚀性等特殊性能。

多金属结核、富钴结壳的形态和特征

多金属结核大多为球状和椭圆状，也有板状、菜花状以及盘状等。表面光滑或粗糙，其尺寸多在3厘米～7厘米，主要颜色为褐黑、黑色。铁锰结核主要由核心以及外部壳层两部分组成，它是以核心为中心，围绕该中心以同心圆的形式一层层生长变大。结核核心的物质组成有生物以及岩石碎屑，粘土矿物，老的结核结壳等等。外部壳层的成分总体上为铁锰氧化物和少部分黏土矿物。

富钴结壳多为灰黑色或褐黑色，表面形态多种多样有光滑状、砂粒状、凹槽状以及蜂巢状等；其产出形态主要有板状、砾状以及钴结核三种类型。其中以板状结壳为主，板状结壳一般以连片的形式分布于坡度较大的海底斜坡区；砾状结壳多产于其核心岩石的剥落处；钴结核多以小的球状形态分布在海山坡脚以及海山顶部的浅水区。根据结壳壳层厚度的不同结壳可被分为三种类型，其中壳层厚度为0.1厘米~0.5厘米的为结膜，壳层0.5厘米~1厘米的为结皮，大于1厘米的为结核。

结壳与结核类似，同样也由核心和外部壳层组成，其核心主要为老的结壳碎块、黏土物质以及岩石碎屑。壳层主要成分为铁锰的氧化物和氢氧化物；由于受到形成环境和次生作用的影响，结壳的壳层内部会发育多种构造。

多金属结核和富钴结壳的分布

多金属结核在全球范围分布广泛，其在大洋的覆盖面积约为54×106平方千米。其中分布面积最大的是在太平洋可达23×106平方千米。多金属结核虽然在太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋均有分布，但是分布在太平洋区域的结核品位较高，是最富有经济价值的。在太平洋上，结核的分布主要呈带状，其中主要集中在4个区即东太平洋海盆、中太平洋海盆、南太平洋海盆和东南太平洋海盆（秘鲁海盆），位于东太平洋海盆内克拉里昂、克利帕顿断裂带之间的CC区（Clarion-Clipperton Zone, CCZ）是结核最富集和最有经济价值的海区。

富钴结壳在全球四大洋均有分布，其中以太平洋居多。西太平洋和中太平洋的海山区是富钴结壳的主要产出区，具体包括麦哲伦海山区、马尔库斯-威克海山区、马绍尔海山区、中太平洋海山区、夏威夷海岭、莱恩海山区等大型海山链。

多金属结核和富钴结壳的成因

结核和结壳的初始元素来源主要有地幔物质、海底岩石的水岩反应海底热液活动，陆源物质以及一些地外宇宙降落的尘埃和陨石。另外一些有机质可能源于一些海洋藻类浮游生物甚至是陆源高等植物等。海底底层水以及沉积物间隙水则是这些物质的主要运输介质。

结核和结壳的成因较为复杂，古海洋生物生产力、陆源物质输入、碳酸盐补偿深度、区域构造和火山活动、物理化学因素、海底地形，海底基岩类型和海底洋流等都会影响到其形成和分布。结核结壳的具体成因目前还存在争议，但是就目前的研究来看，大致可以归为4种，即有水成、成岩、热液以及上述方式混合成因。其中，以水成成因为主，海水中本身就有溶解态的铁和锰，在深海最低含氧带以下，这些溶解态的铁锰会转化为胶体状的水合氧化物，由于胶体带有电荷，于是便会大量吸附周围水体中的物质，形成结核和结壳最初的原始单元，并在合适的水体环境中慢慢积累，一层层生长形成最终的铁锰结核和结壳。

不断生长的海底财富

多金属结核和富钴结壳的成矿物质最直接来源是海水或沉积物中的孔隙水，而海水中的初始成矿物质的来源主要有两种：一种是来自地球本身，地球内部的成矿物质可以通过海底火山作用进入海水，而地表岩石中的成矿物质则在风化作用下通过河流和风运方式进入海洋；另一种是来自外太空的陨石，这些陨石直接降落或经由陆地风化作用间接进入海洋。

海水中的成矿物质在特定的物理化学条件下在大洋盆地的沉积物表面或海山岩石表面沉淀，并慢慢累积形成多金属结核和富钴结壳的雏形——微结核和铁锰结膜。随着时间的推移，微结核和铁锰结膜不断生长，最终长成各种形状的多金属结核和厚达20-30厘米的富钴结壳。

应用广泛的矿产资源

多金属结核和富钴结壳所富含的锰、钴、镍、铜等金属矿产资源，都是重要的战略性资源，广泛应用于化学工业及高新科技生产中。

钴-60是一种广为使用的放射性材料，在生物化学中广泛用于活化分析；在电镀、腐蚀和催化中被用于示踪研究；在医疗中被用于放射检查与治疗。

镍具有很好的可塑性、耐腐蚀性和磁性等性能，因此主要被用于钢铁、镍基合金、电镀及电池等领域，广泛用于飞机、雷达等各种军工制造业、民用机械制造业和电镀工业等。

锰在钢铁工业中主要用于钢的脱硫和脱氧；也用作合金的添加料，以提高钢的强度、硬度、弹性极限、耐磨性和耐腐蚀性等；在高合金钢中，还用作奥氏体化合元素，用于炼制不锈钢、特殊合金钢、不锈钢焊条等