[转贴] 海底蕴藏有多少“宝”矿？ [复制链接]

落魄狭

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电梯直达

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发表于 2011-8-1 22:35:13 |只看该作者 |正序浏览

不久前，日本科学家宣布在太平洋海域发现富含稀土的矿床。据称，在夏威夷和法属波利尼西亚周边海域水深3500米到6000米的地带，有总面积达1100万平方米的稀土矿床，约含1000亿吨稀土，可采量超过陆地的1000倍
　　传说中龙王爷的手中总有很多的宝物。而事实上，随着现代科学技术的发展，海洋矿产资源的重要性也正在日益凸显出来。
　　日本科学家宣布在太平洋底发现丰富稀土资源的消息引起了很多人的注意。稀土资源在高科技时代的重要意义历来为人瞩目，那么，除了新近的这个发现外，占地球表面70%多的辽阔海洋中，还藏着哪些宝贝呢？对它们的勘查和开采又有哪些方法？
　　有些海底宝矿陆地上见不到
　　在辽阔大洋蔚蓝的海水下，埋藏着丰富多样的矿产资源。有陆地常见的一些类型，如石油和天然气，煤和铁等固体矿产；也有陆地没有的一些类型，如多金属结核和富钴结壳；还有近十多年来发现和认识的新类型，如天然气水合物和热液硫化物等矿产资源。
　　海底石油和天然气目前发现的海上油气田，大都分布在浅海陆架区的盆地，如我国珠江口盆地；深水（通常指水深大于500米）油气则主要见于大陆架，如我国南海白云凹陷海域。有资料显示，海洋油气资源量约占全球石油资源总量的34%。不同国家周边海洋油气资源量情况不同，如美国海面下储存的石油量高达850亿桶,足够美国按照当前速度消耗10年以上。有分析认为,到2020年,美国石油的40%将来自海底。又如，南海石油地质储量约在230亿至300亿吨之间，号称全球“第二个波斯湾”。
　　煤、铁等固体矿产主要分布在世界许多近岸海底，分布于深海的极少。如日本海底煤矿开采量占其总产量的30%。而日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。我国大陆浅海大陆架区也有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿分布和发现。
　　多金属结核多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。主要分布于大洋3500至6000米深海盆的海山；也见于边缘海，如我国南海也有多金属结核。据测算,分布在太平洋的锰储量达2000亿吨，相当于陆地上的57倍；镍90亿吨，相当于陆地的83倍；铜50亿吨，相当于陆地上的9倍。
　　天然气水合物俗称可燃冰，是低温、高压条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。在海洋中主要分布在大陆架的沉积物中。早在上世纪末，日本、美国等周边海域内发现大面积的可燃冰分布区。最近十年，我国在南海和东海获得了大量的可燃冰存在的证据，并于2007年在南海神狐海域钻获可燃冰实物标本。
　　热液硫化物矿藏是一类与海底热液活动有关的含大量金属的矿产，有热液硫化物和多金属软泥等类型。主要分布在洋中脊、岛弧火山、弧后盆地和板块内部热点等环境。热液硫化物中富含金属元素，其中铜、锌、铅、银、金等金属的潜在资源量巨大。几年前有学者估计，世界各海域具有开采潜力的大型热液矿床约有12个，主要分布在西南太平洋。
　　发现海底宝矿要有“定力丸”和“透视眼”
　　对远离陆地、埋藏在数千米海水下的这些矿产资源的勘查，面临着许多科学和技术的挑战。如何在茫茫大海精确地稳定船舶的位置？如何透过海水去探测海底矿产的异常标志？又怎样在深邃与黑暗的海底观察和发现海底矿产的露头？用什么方法和技术从海底把矿产标本“捞”出来，看看“真面目”？
　　首先，最主要的大型装备是科考和勘查船只，这些船只具备了与科考和勘查要求相配套的设施，以及具有精确动力定位的能力。拿我国的“大洋一号”来说，它能稳定在数十米的作业范围内，或按科学家的要求前进、倒退、侧行数十米，为发现和观察数千米海水下面积只有数十平方米的矿产露头提供保证。
　　国外目前只有少数船只具有深水钻探能力，如国际整合大洋计划所用的“决心号”和“地球号”等。另外，也有针对深水油气勘查所设计的深水钻探平台等大型装备，如壳牌公司在墨西哥湾的“深水地平线”平台等。我国近年来也加大投入深水平台的研发。如“海洋石油981”是中国首次自主设计、建造的第六代3000米深水半潜式钻井平台，代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平，堪称海工装备里的“航空母舰”，总造价近60亿元，预计于今年8月初赴南海作业，从而开启我国深水油气勘探开发之路。
　　人们所运用的深海资源勘查设备和技术大致上分为几类，如地球物理和地球化学异常探测的设备和技术、海底观测设备和技术、海底取样装备和技术等。拿地球物理勘查来说，常用的是地震方法，该方法可以获得矿区的构造、地层和沉积等信息。地球化学方法则可以探测到油气渗漏等有关异常现象。有多种设备来进行对海底的观察和取样，如海底照相和摄像系统、装备了摄像装置的电视抓斗和多管取样装置等。还有能进行精确海底观察和取样的各类机器人和载人深潜器。
　　不同的海底矿产有不同的开采方法
　　对这些海底矿产的开采，面临更多科学和技术上的挑战。针对不同矿产有不同的设备和技术。同时，海底的生态环境十分脆弱，一些海底区域具有薄弱的地质构造和潜在的地质灾害风险。因此，对这些矿产资源的开发利用都必须考虑和设计如何保护海底环境。
　　海底各种矿产开采技术中比较成熟的是深水油气开采方法，包括了开发钻井、完井采油、油气分离处理和油气集输等主要方面。
　　对多金属结核和富钴结壳的开采已经有了近30年的研发历史，其主要思路是按生产规模，把五六千米深海底下的多金属结核连续、高效地采集并输送到海面采矿船上。主要有3种方案：如连续绳斗式开采系统、自动穿梭式采矿车采矿系统和集矿机加管道输送采矿系统。前两种较单纯，只把海底结核用抓斗抓到船上，而后者则包括了集矿机对海底采集到的结核进行脱泥和破碎等处理，然后经软管输送到一个中间矿仓,再送到海面的采矿船上。
　　而对海底可燃冰的开采，其主要开采思路是将海底沉积物中蕴藏的天然气水合物分解，抽取其中所含的甲烷气体。主要有降压法、热水灌注法和灌注化学物质3大类方法。
　　延伸阅读
　　发现海底稀土资源
　　主要靠分析旧样品
　　近日，日本科学家在《自然地球科学》发表文章，报道在中太平洋发现稀土资源。
　　经对该文章的查阅得知，这次“发现”实际上是利用地球化学元素分析仪器，对以往数十年国际合作计划中在太平洋钻获的岩心沉积物进行室内再分析，分析这些沉积物的稀土元素含量和其物质来源成因。从相关资料可查到，该区稀土含量很高的几个深海钻探站位的沉积物与周边热液活动有关，从矿物学和沉积学等分析结果来看，推测这些沉积物中的稀土元素可能主要以离子状态吸附于黏土矿物的表面或颗粒间。
　　目前来说，稀土矿的选矿主要方法有：重力选矿法；磁选分离法；浮选法；电选法；化学选矿法等。以微量离子吸附状分布在海底沉积物中的稀土元素，比较适用的开采方法只能是化学选矿法。
　　目前还不了解日本科技人员会研发哪些新技术来开采和提取稀土元素。就已知的方法和技术情况而言，由于在采矿当地进行化学选矿会污染海水，推测他们可能会将沉积物先采到船上，然后运到陆地进行选矿试验。至于商业和经济上的开发和利用价值，参与决定的因素就更为复杂了，目前很难预测。

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发表于 2011-8-1 22:40:50 |只看该作者

我们为什么要深潜：海底资源开发的主攻手

我们为什么要深潜
　　深深的海洋，你藏着多少奥秘
　　海洋，占地球70%的面积，是生命的起源。
　　幽暗的大海深处究竟是什么样子？那里到底有什么？开始，我们只能想象和假设，为那未知的海底世界勾画出或绚丽、或神秘、或恐怖的形象，直到某一天，我们不再满足于想象，我们更希望能亲眼见证。
　　人类开始用各种方式潜入大海，一次次潜入更深的海底，从此，世界有了更多可能。
　　载人深潜：海底资源开发的主攻手
　　1855年，有一个德国人建造了一个大钢球，用绳子系着沉入海里，人坐在钢球里可以潜入75米深的海底去捞取沉船上的财宝。是的，财宝或许是最初促使人们探索深海的直接动力，但，不仅仅如此——海洋本身就是财宝，在那片宁静的海底蕴藏着巨大的财富，就看你知不知道，能不能发现，有没有能力获取。
　　各个国家对海洋的兴趣由来已久。美国第26任总统西奥多·罗斯福就曾参与过深潜器的设计，虽然他的方案最终未被采用；1975年日本裕仁天皇参观美国Woods Hole海洋研究所了解深潜技术；2009年俄罗斯总统普京也搭乘过载人深潜器……以载人深潜器为依托，那场资源争夺赛早已从陆地走向海洋，从浅海进入深海。
　　事实上，深海技术被认为是与航天技术、核能利用技术并列的高新领域，而载人深潜器则是海洋开发和海洋技术发展的最前沿和制高点。
　　在“蛟龙”号诞生之前，世界上只有美国、日本、法国、俄罗斯四个国家拥有载人深潜器。这些国家的深潜器最大工作深度为6500米，而“蛟龙”号的最大工作设计深度为7000米，具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能，理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%的海洋区域。“蛟龙”号的诞生和启用，让中国终于有了参与这场争夺战的能力。
　　蛟龙号潜航员叶聪说，如果没有载人深潜器，就只能看不能得，那才真叫“入宝山却空手而回”。
　　改变视角：探索深海生命的秘密
　　1977年，美国《国家地理》杂志报道了美国地质学家的一个惊人发现。他们乘坐“阿尔文”号在东太平洋加拉帕戈斯海底裂谷航行时，发现了一个充满生命的热泉口。这些奇怪的热泉温度竟然高达350℃。更奇怪的是，在热泉口附近浮游着各式各样、前所未见的生物：大得出奇的红蛤和海蟹、血红色的管状蠕虫……这个在没有阳光的大洋深处、在超过沸点的海水里、在高压的深海环境下的生命系统被发现后，便成为生命形成和演化方面“无法解答的复杂谜题”。
　　1996年9月，美国科学家破译了这种特殊生物的基因图谱，这种微生物可以在温度极高的海水中以二氧化碳为生。这项研究确定了自然界中除了细菌和包括人在内的真核生物以外，还有第三种生命形式。
　　2002年，浙江大学教授陈鹰曾搭乘“阿尔文”号，下潜到东太平洋海底2500米这处神奇的热泉口，亲眼看过这个海底奇观。他说，让他印象最深的莫过于在死寂般的深海中，突然冒出一大片生机勃勃景象的那一瞬间。
　　目前，中国已经向联合国国际海底管理局提交了海底多金属硫化物矿区申请，这是国际上首份对多金属硫化物矿区的申请。
　　登上舞台：告诉世界我们可以
　　无论是海洋科学研究还是资源开发、利用，其基础都是设施、设备的研发、建造、使用和管理，这是一个国家科研综合能力的展现。中国是一个传统的大陆国家，海洋意识长期游离于社会主流意识之外。但，竞赛已经开始，比的不仅是经济也是科技实力。
　　目前“蛟龙”号仍是中国唯一一艘载人深潜器。“下一步的计划可能是研发潜深在4500米左右的载人深潜器。”刘峰没有讲更多细节，只说用潜深7000米的“蛟龙”号做两三千米深度的海底勘探，“就像拿着大炮打蚊子”，太浪费。他透露，他们接下去的目标是研发不同潜深能力的深潜器，形成一个系列，并提高载人深潜器的国产化比例，降低使用成本。
　　中国起步晚了，但中国正在努力。
　　载人深潜关键词
　　最多：俄罗斯
　　俄罗斯是目前世界上拥有载人深潜器最多的国家，最著名的是1987年建造完成的“和平一号”、“和平二号”两艘6000米级深潜器，电影《泰坦尼克号》里的很多镜头就是它们探测的片段。
　　“和平一号”还有一位大名鼎鼎的乘客——俄罗斯总理普京，他在2009年8月1日搭乘“和平一号”深潜至世界最深淡水湖贝加尔湖水面下大约1400米处，探查新能源“可燃冰”，在水下待了超过4小时。
　　最深：10916米
　　世界最大载人潜水深度为10916米，由美国“的里雅斯特”号深潜器保持，这个纪录至今已保持了51年。1960年1月，科学家雅克·皮卡和唐·沃尔什乘坐“的里雅斯特”号潜入马里亚纳海沟进行科学考察。
　　2008年，雅克·皮尔卡去世，唐·沃尔什成了全世界唯一见过海底万米景象的人。2010年，唐·沃尔什还曾经到过中国，参观过“蛟龙号”。
　　最传奇：“阿尔文”号
　　“阿尔文”号是世界上著名的深潜器，服务于美国的伍兹霍尔海洋研究所，从1964年6月5日下水至今已工作47年。
　　阿尔文号的主要用途是科学考察，但偶尔也会客串干点别的差事。1966年初，在西班牙东海岸，美国空军的一架空中加油飞机在给一架轰炸机加油时，两机相撞，坠毁在附近海岸。坠毁的轰炸机上携带着4颗氢弹，3颗落在西班牙本土，一颗则消失在地中海里。美国海军不得不求助于建成不久的“阿尔文”号。一个多月后，“阿尔文”号不负众望，在1000多米深的海底找到了这颗氢弹，一战成名。
　　1986年，“阿尔文”号再建新功，它成功地参与了对泰坦尼克号沉船的搜寻和考察，因此登上了美国《时代》周刊的封面。

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发表于 2011-8-1 22:39:03 |只看该作者

海底矿产知多少

可以毫不夸张地说，海洋中几乎有陆地上有的各种资源，而且还有陆地上没有的一些资源。目前人们已经发现的有以下六大类：
　　1、石油、天然气。据估计，世界石油极限储量1万亿吨，可采储量3000亿吨，其中海底石油1350亿吨；世界天然气储量255～280亿立方米，海洋储量占140亿立方米。上世纪末，海洋石油年产量达30亿吨，占世界石油总产量的50%。我国在临近各海域油气储藏量约40～50亿吨。由于发现丰富的海洋油气资源，我国有可能成为世界五大石油生产国之一。
　　2、煤、铁等固体矿产。世界许多近岸海底已开采煤铁矿藏。日本海底煤矿开采量占其总产量的30%；智利、英国、加拿大、土耳其也有开采。日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。已发现的海底固体矿产有20多种。我国大陆架浅海区广泛分布有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿。
　　3、海滨砂矿。海滨沉积物中有许多贵重矿物，如：含有发射火箭用的固体燃料钛的金红石；含有火箭、飞机外壳用的铌和反应堆及微电路用的钽的独居石；含有核潜艇和核反应堆用的耐高温和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石；某些海区还有黄金、白金和银等。我国近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石等经济价值极高的砂矿。
　　4、多金属结核和富钴锰结壳。多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。世界海洋3500～6000米深的洋底储藏的多金属结核约有3万亿吨。其中锰的产量可供世界用18000年，镍可用25000年。我国已在太平洋调查200多万平方公里的面积，其中有30多万平方公里为有开采价值的远景矿区，联合国已批准其中15万平方公里的区域分配给我国作为开辟区。富钴锰结壳储藏在300～4000米深的海底，容易开采。美日等国已设计了一些开采系统。
　　5、热液矿藏。是一种含有大量金属的硫化物，海底裂谷喷出的高温岩浆冷却沉积形成，已发现30多处矿床。仅美国在加拉帕戈斯裂谷储量就达2500万吨，开采价值39亿美元。
　　6、可燃冰。是一种被称为天然气水合物的新型矿物，在低温、高压条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。其能量密度高，杂质少，燃烧后几乎无污染，矿层厚，规模大，分布广，资源丰富。据估计，全球可燃冰的储量是现有石油天然气储量的两倍。在上世纪日本、前苏联、美国均已发现大面积的可燃冰分布区。我国也在南海和东海发现了可燃冰。据测算，仅我国南海的可燃冰资源量就达700亿吨油当量，约相当于我国目前陆上油气资源量总数的1/2。在世界油气资源逐渐枯竭的情况下，可燃冰的发现又为人类带来新的希望。
　　由于人类对两极海域和广大的深海区还调查得很不够，大洋中还有多少海底矿产人们还难以知晓。

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