海底“聚宝盆”

2013-04-08刘焕启

地球 2013年8期

本刊记者刘焕启

神秘的海底世界蕴藏着丰富的自然资源

人类赖以生存的地球，其陆地面积仅约占总面积的1/3。虽然陆地上的矿产资源丰富，但经过人类的长期开采，资源的储存量已一天天减少。矿产资源的成矿时间是以百万年、千万年，甚至以亿年来计算。但资源的消耗却非常迅速。在世界人口压力下，资源危机日趋严峻。海洋必将成为21世纪资源的主要来源。

陆地上蕴含着丰富的资源，这是广为人知的。经过开发利用，陆地上的资源、能源已日趋减少，接近枯竭。人类开始关注海洋。近100多年来，随着海洋调查研究工作的不断深入，蒙在海洋上的层层面纱被逐渐揭开。科学家发现，海洋深处不仅有丰富的资源，而且有些资源的储量比陆地大得多，是一个名副其实的“聚宝盆”。

在目前已发现的百余种元素中，海洋中就存在有80余种，可提取的有60余种。它们以三种形式存在于海洋中，液体矿床、固体矿床和海底内部的油气资源。据估计，海洋中蕴藏黄金550万吨、银5500万吨、钡27亿吨、铀40亿吨、锌70亿吨、钼137亿吨、锂2470亿吨、钙560万亿吨、镁1767万亿吨。

海底煤矿

海底煤矿是人类最早发现并开始利用的海底资源。从16世纪开始，英国人就在北海和北爱尔兰开采煤。

海底的煤炭主要来自陆地沉积物和远古曾是陆地的海域，世界上已发现的海底煤田约200个。海底煤矿作为一种潜在的矿产资源已越来越被世界各国重视，特别是那些陆上煤矿资源缺乏而工业技术又很先进的国家。目前，英国、士耳其、加拿大、智利、澳大利亚、新西兰、日本等国均有不同规模的开发，并获得了巨大的经济效益。

英国海底煤矿大多数集中在苏格兰和英格兰交界地带的纽卡斯尔市周围，以及达勒姆郡东北部和诺森伯兰郡东南部的浅海地区。加拿大的海底煤矿主要分布在新斯科舍布雷顿角岛东部地区，储量巨大，仅莫林地区煤储量就达20亿吨。智利的海底煤矿分布在康塞普西翁城以南约40千米处，有两个海底煤矿（即洛塔和施瓦格尔），年产量一般84万吨。日本的海底煤矿以九州西岸外和北海道东岸外最为丰富，70年代探明的海底可采煤达3亿吨以上，1982年又在长崎附近的池岛发现一个储量为9000万吨的新煤矿。

中国海底煤田亦有分布，除现已探明的山东省龙口海底煤田外，黄海、东海和南海北部以及台湾浅海陆架区大约300平方千米的新生代地层中也蕴藏着丰富的煤炭资源。我国的陆架煤矿主要分布在浅海区，向东可延伸到冲绳海槽中部和北部。主要煤型为褐煤，次为长褐煤、泥煤、含沥青质煤等，属浅变质类型。我国已于2004年开始在渤海湾开采海底煤田。

油气资源

油气产业是现代海洋开发中最具有代表性的新兴产业。世界陆架区（少部分陆坡区）海域的含油气盆地面积约1500万平方千米，具有勘探开发远景的面积达500万平方千米。目前世界上已有100多个国家和地区从事海上油气勘探开发活动，迄今已发现800多个含油气盆地，共计1600多个油气田。

20世纪各国海洋油气勘探开发主要集中在陆架区。进入90年代，一些发达国家的海洋油气勘探已开始由陆架区向深水陆坡区推进，并且有新的油气田发现。据1995年的数据，油气产业在世界海洋产业9600亿美元产值中占48%，居首位，约为4600亿美元。

资料显示，全球深水海域陆坡区石油地质储量140亿至150亿吨，天然气地质储量8×1014至10×1014立方米。其中约80%的天然气和55%的石油储量集中在水深200至400米的海域内。这充分显示海洋新领域油气勘探开发的良好前景。因此有人认为，全球海陆油气资源，按石油年消费量30亿吨计算，仍可满足21世纪人类社会的需求。

根据我国勘探成果预测，在渤海、黄海、东海及南海北部大陆架海域，石油资源量就达到 275．3亿吨，天然气资源量达到10．6万亿立方米。我国石油资源的平均探明率为 38．9%，海洋仅为 12．3%，远远低于世界平均73%的探明率；我国天然气平均探明率为23%，海洋为10．9%，而世界平均探明率在 60．5%左右。我国海洋油气资源在勘探上整体处于早中期阶段。近年来，近海大陆架上的渤海、北部湾、珠江口、莺琼、南黄海、东海等六大沉积盆地，都发现了丰富的油气资源。

我国近海大陆架面积极为广阔，石油储量堪与波斯湾相媲美

海洋矿砂

海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂，是在水深不超过几十米的海滩和浅海中富集成的工业矿砂，从中可淘出黄金、金刚石、石英、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等。

滨海砂矿是指在滨海水动力的分选作用下富集而成的有用砂矿，该类砂矿床规模大、品位高、埋藏浅，沉积疏松、易采易选。滨海砂矿主要包括建筑砂砾、工业用砂和矿物砂矿。工业砂据其质地而用于不同的方面，如铸造用砂和玻璃用砂等。矿物砂矿有金刚石、金、铂、锡石、铬铁矿、铁砂矿、锆石、钛铁矿、金红石、独居石等。

世界上现已开采利用30余种滨海砂矿，世界金红石总钛金属资源量约9435万吨，其中砂矿占98 %；钛铁矿总钛金属资源量2．46亿吨，砂矿占50 %；锆石已探明的资源量3175．2万吨，96 %为滨海砂矿。滨海砂矿在浅海矿产资源中，其价值仅次于石油、天然气，居第二位。

中国目前已探查出的砂矿矿种有锆石、钛铁矿、独居石等十多种，其中以钛铁矿、锆石、独居石、石英砂等规模最大，资源量最丰。现已发现有钛、锆、铍、钨、锡、金、硅和其他稀有金属，分布在辽东半岛、山东半岛、福建、广东、海南和广西沿海以及台湾周围，台湾和海南岛尤为丰富。

未来中国能源供应的希望在海上

台湾盛产磁铁矿、钛铁矿、金红石、锆石和独居石等。磁铁矿主要分布在台湾北部海滨，以台东和秀姑峦溪河口间最集中。北部和西北部海滩年产铁矿砂约1万吨。在西南海滨，独水溪与台南间的海滩上分布着8条大砂堤，最大的长10里，为独居石—锆石砂矿区，南统山洲砂堤的重矿物储量在4．6万吨以上。

海南岛沿岸有金红石、独居石、锆英石等多种矿物。

天然气水合物

天然气水合物是在一定的温压条件下，由天然气与水分子结合形成的外观似冰的白色或浅灰色固态结晶物质，外貌极似冰雪，点火即可燃烧，故又称之为“可燃冰”、“气冰”、“固体瓦斯”。因其成分的80%至99．9%为甲烷，又被称为“甲烷天然气水合物”。

作为一种新型的烃类资源，天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，被喻为未来石油的替代资源。“可燃冰”可视为被高度压缩的天然气资源，每立方米能分解释放出160～180立方米的天然气。

据估计，地球海底天然可燃冰的蕴藏量约为500万亿立方米，相当于全球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，是目前世界年能源消费量的200倍。全球的天然气水合物储量可供人类使用1000年。

按天然气水合物的保存条件，它通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。从南海的水深、沉积物和地貌环境来看，它是中国天然气水合物储量最丰富的地区。初步勘测结果表明，仅南海北部的天然气水合物储量就已达到我国陆上石油总储量的一半左右；在西沙海槽也已初步圈出天然气水合物分布面积为5242平方千米，其资源量估算达4．1万亿立方米。按成矿条件推测，整个南海的天然气水合物的资源量相当于我国常规油气资源量的一半。

海上风电和洋流发电也日益受到重视

深海矿产

除了海洋油气产业、海洋矿砂、海洋煤矿、天然气水合物等资源是分布在大陆架和部分大陆斜坡处的浅海海底矿产资源，在大陆架或大陆边缘以外的深海海域也蕴含着极为丰富的海底资源。深海占海洋面积的92．4%和地球面积的65．4 %，其资源储量可见一斑。但由于开发难度大，目前基本上还没有得到开发。

深海矿产资源主要有多金属结核矿、富钴结壳矿、深海磷钙土和热液硫化物矿等。

多金属结核矿又称锰结核。1872至1876年，英国一艘名为“挑战者”号的考察船在北大西洋的深海底处首次采集到了这种物质。中国于20世纪70年代后期在太平洋中部开展了多金属结核的调查和科学研究，是继印度、苏联、法国、日本之后第五个进行深海采矿的国家。这些黑色的（或呈褐色）的鹅卵团块，直径一般不超过20厘米，高度富集于水深3000至6000米的大洋底表层沉积物上，主要由铁锰氧化物和氢氧化物组成，富含锰、铜、镍、钴等70多种金属和稀有元素。据估计整个大洋底多金属结核的蕴藏量约为3万亿吨左右，仅太平洋的蕴藏量就达1． 5万亿吨。

富钴结壳矿主要由铁锰氧化物组成，富含锰、铜、铅、锌、镍、钴、铂及稀土元素，平均含钴达0．8%至1．0%，是大洋锰结核中钴含量的4倍。金属壳厚1至6厘米，平均3厘米，最厚可达15厘米。结壳主要分布在水深300至3000米的海山、海台及海岭的顶部或上部斜坡上。

磷钙土是由磷灰石组成的海底自生沉积物，按产地可分为大陆边缘磷钙土和大洋磷钙土。大陆边缘磷钙土主要分布在水深十几米到数百米的大陆架外侧或大陆坡上的浅海区，主要产地有非洲西南沿岸、秘鲁和智利西岸；大洋磷钙土主要产于太平洋海山区，往往和富钴结壳伴生。太平洋海区是磷的重要来源之一。

在海底，还存在一种被称为“海底金库”的资源，它就是多金属硫化物矿床，是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物、重金属软泥及金属沉积物堆积而成，也称热液硫化物矿床。海底热液硫化物矿主要产于水深1500至7000米的高热流区的洋中脊、海底裂谷带和弧后边缘海盆的构造带内，主要分布在东太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊、红海、北斐济海盆、马利亚纳海槽及中国东海冲绳海槽轴部等处。热液硫化物矿床堆积成矿的速率较快，形成的时间短，一般每5天就能堆积40厘米左右，因此获得“海底金库”和“矿床制造厂”的美誉。