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大海深处的资源世界

2010-04-22      来源:中国国土资源报     
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正在燃烧的可燃冰

硫化物矿吊出海面

 

     人类社会的发展,离不开对各种资源的开发和利用。在陆地资源逐渐枯竭的今天,人们把目光投向了深海大洋。

  地球的表面70.8%被海水覆盖,海洋的平均水深是3800米,其中超过2000米的深海区占海洋面积的84%。巨厚的海水,使人类认识深海底部非常困难。但是,深海蕴藏着无穷的秘密和未知,正等待着人类的不断探索。

  传统的深海矿产资源

  所谓的传统深海矿产资源是指在深海中发现较早、已经进行工业开采或具备工业开采能力的矿产资源,如深海油气、多金属结核矿物等等。

  深海油气

  海底油气藏是最重要的传统海洋矿产资源。随着需求量的急剧增长,能源危机越演越烈,使得人类的探索目光投向具有很大的开发潜力的海底油气资源。目前海底石油储量占全球总量的45%,天然气占50%。海上石油总产量约占全球总产量的1/3。而且随着海底石油开发的水深和井深越来越大,这个比例还会上升。

  深海锰结核
1873年,英国“挑战者号”首次在大西洋采集到一种黑色的球状物。由于主要成分是锰和铁,故称之为“锰矿球”。后来发现矿球具有核心,有不断向外生长的纹层,因而改称“锰结核”。近年来人们又从中分析出铜、钴、镍、铅、锌、铝和稀土元素等60多种金属成分,因而又称其为“多金属结核”。结核形态各异,大小不等,但以棕黑色、浑圆状居多,直径从不足1毫米到几十厘米,少数达1米以上,特大者重数百千克。

  多金属结核多分布在4千米~6千米水深的海底表层。据估计其储量约有3万亿吨,可采潜力约750亿吨。其中所含锰的总储量是陆地的779倍,铜是36倍,钴5250倍,镍405倍,铁4.3倍,铝75倍,铅33倍。按上世纪80年代世界的消耗量计算,可供人类使用数千年至数十万年。由于结核形成于取之不尽的海水胶凝作用,故是一种还在不断增生的资源。每年新增储量1千万吨,其生长速度比人类的消费速度还快!因此,仅此一类矿产就足以使人类产生向大洋进军的强大动力。

  富钴结壳

  富钴结壳产于水深1千米~3.5千米,顶面平坦、两翼陡峭的海山斜坡上。色黑似煤,质轻性脆,表面呈花蕾似的皮壳状,厚度一般为几毫米至十几厘米。海洋中富钴结壳金属钴含量可高达2%,是陆地含钴矿床的20倍;贵金属铂含量也相当于陆上含铂量的80倍。富钴结壳矿床的潜在资源量达10亿吨,总价值超过1千亿美元,因此上世纪80年代以来一直是海洋矿产资源开发的热点。中国于上世纪90年代中期也拉开了富钴结壳正式调查的序幕。

  21世纪新能源:可燃冰

  天然气水合物又称“可燃冰”。1974年,在海洋石油钻探时,人们首次提取到这种“冰心”,并且意外地点着了它。以后在钻探中常有可燃冰气爆和火灾事故发生。通过调查,人们在大陆边缘、深海区以及冰雪冻土带都不断发现了此类“可燃冰”。

  “可燃冰”是在地下低温、高压条件下形成的,最佳温度为0~10℃、压力大于100个大气压。它生成于富含有机质的沉积物内,特别是在石油、天然气藏的周围。从目前调查来看,“可燃冰”遍布全球,无论是高原冰雪、永久冻土、两极冰盖,还是大陆架边缘、大陆坡和深海区都有“可燃冰”的踪迹,其分布的海域估计可占大洋面积的10%。

  “可燃冰”不仅可燃,而且具有极高的热值。一旦可燃冰融化为水,气体就会全部释放出来。据测试,1立方米可燃冰可以释放出0.81立方米的水和164立方米的天然气。此类甲烷的能效是煤的10倍,常规天然气的2~5倍。

  全球“可燃冰”的蕴藏量极为可观。据测算,在全球有机碳总含量中,“可燃冰”竟超过50%,总储量达10万亿吨,竟是全球煤、石油和天然气总和的2~3倍。“可燃冰”有如此惊人的蕴藏量,给人类带来了莫大的希望。

  深海热液

  大洋地壳,包括玄武岩和其上的沉积岩都具有很大的渗透性。海水顺着洋底的裂隙下渗,直到洋底以下4千米~5千米,在与炽热的熔岩接触进行物质交换后再返回上来。既可通过火山喷发,也可作为深海热泉涌升上来。“深海热液”的喷出,带给人类闻所未闻的海底奇观。

  海底黑白烟囱

  在洋中脊裂谷处,热液从海底排出,形成黑、白色的雾状柱,随着温度剧降,其沿途所溶解的元素和矿物质快速凝聚、沉淀下来,在喷口周围形成若干米高的烟囱状堆积物。海底烟囱有“白烟囱”、“黑烟囱”之分。“白烟囱”主要含有碳酸盐矿物,“黑烟囱”则主要以硫化物为主。

  深海热液矿床

  在热液循环过程中,随着热海水溶解能力的增强,沿途溶解了大量的矿物质、金属离子和胶体物质等,最后在黑烟囱喷口处,深海热液迅速冷却,可沉淀出含金、银、铜、铅、锌、锰等元素的硫化物。这是正在形成中的多金属“活矿床”,是一种过去从未发现的工业矿床新类型,而且也是一种还在不断生长的多金属矿床。

  1977年人类首次在东太平洋海隆的加拉帕戈斯群岛海域发现海底热液区以来,世界各国仅在大洋中脊发现了160多个热液区。海底热液矿床的发现,引起世界各国的高度重视。美国把海底热液矿床看作是未来的战略性金属的潜在来源。执行我国第20航次大洋科考任务的“大洋一号”船共发现了11个海底热液区和4个热液异常区,并成功抓获海底“黑白烟囱”样品。

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