锰结核这个名称的来历,是和它的构造紧紧联系在一起的。这种矿产含锰、铁较多,加之每块矿石往往都有一个由生物骨骼或岩石碎片构成的核,所以被称作锰结核或铁锰结核。它最早是在 100 多年前,即 1873 年 2 月由深海考察船“挑战者”号在进行海洋环球考察过程中发现的。
1872 年,英国海洋调查船“挑战者”号,在海洋学家汤姆森教授的率领下从英国希尔内斯港出发,驶向浩瀚的大西洋。1873 年 2 月 18 日,“挑战者”号航行到加纳利群岛的费罗岛西南大约 300 公里的海域作业,他们用拖网采集洋底沉积物样品时,偶然发现了一种类似鹅卵石的东西,他们当时还没想到,沉睡在海底亿万年的深海珍宝让他们发现了。1873 年 3 月 7 日,他们再次从拖网中发现了这种奇怪的鹅卵石。之所以奇怪,是因为鹅卵石大都分布在海滨和浅滩,四五千米深的大洋底哪来的鹅卵石呢?这一次,引起了汤姆森教授的极大兴趣,他当即作了记录。后来,他们又在大西洋、印度洋和太平洋采得了这种鹅卵石,这些样品被大英博物馆当作海底珍品收藏了起来。1882 年,约?雷默爵士和地质学家雷纳教授才系统地对这些样品进行了研究,9 年以后,他们俩发表了详细的研究报告,把这种鹅卵石正式命名为“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。