趙俊杰 贠秋霞

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所）

最大的聚寶盆
——深海礦藏

趙俊杰 贠秋霞

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所）

就礦產(chǎn)資源來說，海洋蘊(yùn)藏種類之多，含量之巨，堪稱聚寶盆。已發(fā)現(xiàn)的百余種元素中，海洋存在有80余種，可提取的有60余種。它們以三種形式存在于海洋中：液體礦床；海底富集的固體礦床；從海底內(nèi)部滾滾而來的油氣資源。

深海；礦產(chǎn)

深海一般是指大陸架或大陸邊緣以外的海域。深海占海洋面積的92.4%和地球面積的65.4%，盡管它蘊(yùn)藏著極為豐富的海底資源，但由于開發(fā)難度大，目前基本上還沒有得到開發(fā)。深海礦產(chǎn)資源主要有多金屬結(jié)核礦、富鈷結(jié)殼礦、深海磷鈣土和海底多金屬硫化物礦等。

（1）多金屬結(jié)核礦

多金屬結(jié)核礦是一種富含鐵、錳、銅、鈷、鎳和鉬等金屬的大洋海底自生沉積物，呈結(jié)核狀，主要分布在水深4000～6000m的平坦洋底，是棕黑色的，像馬鈴薯、姜塊一樣的堅(jiān)硬物質(zhì)。個(gè)體大小不等，直徑從幾毫米到幾十厘米，一般為3～6cm，少數(shù)可達(dá)1m以上；重量從幾克到幾百、幾千克，甚至幾百千克；這種結(jié)核含有多達(dá)70余種的元素，如銅、鈷、鎳、錳、鐵等，其中Ni、Co、Cu、Mn的平均含量分別為1.30%，0.22%，1.00%和25.00，總儲(chǔ)量分別高出陸地相應(yīng)儲(chǔ)量的幾十倍到幾千倍，鐵品位可達(dá)30%左右，鈹、鈰、鍺、鈮、鈾、鐳和釷的含量比海水要高出幾千、幾萬乃至百萬倍。

深?？睖y(cè)表明，多金屬結(jié)核在太平洋、大西洋、印度洋均有分布，唯太平洋分布最廣，儲(chǔ)量最大，并呈帶狀分布，擁有東北太平洋海盆，中太平洋海盆、南太平洋、東南太平洋海盆等4個(gè)分區(qū)，其中位于東北太平洋海盆內(nèi)克拉里昂、克里帕頓斷裂之間的CC區(qū)是多金屬結(jié)核經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的區(qū)域。在東北太平洋克利頓斷裂帶與克拉里昂斷裂帶之間的地區(qū)（簡(jiǎn)稱CC區(qū)）是最有遠(yuǎn)景的多金屬結(jié)核富集區(qū)。世界深海多金屬結(jié)核資源極為豐富，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量約3萬億t，僅太平洋的蘊(yùn)藏量就達(dá)1.5萬億t。

（2）富鈷結(jié)殼礦

富鈷結(jié)殼礦是生長(zhǎng)在海底巖石或巖屑表面的一種結(jié)殼狀自生沉積物，主要由鐵錳氧化物組成，富含錳、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉑及稀土元素，平均含鈷達(dá)0.8～1.0%，是大洋錳結(jié)核中鈷含量的4倍。金屬殼厚1～6cm，平均2cm，最厚20cm。結(jié)殼主要分布在水深800～3000m的海山、海臺(tái)及海嶺的頂部或上部斜坡上。

自20世紀(jì)以來，富鈷結(jié)殼已引起世界各國(guó)的關(guān)注，德、美、日、俄等國(guó)紛紛投入巨資開展富鈷結(jié)殼資源的勘查研究。目前分布比較多的地區(qū)是太平洋區(qū)的中太平洋山群、夏威夷海嶺、萊恩海嶺、天皇海嶺、馬紹爾海嶺、馬克薩斯海臺(tái)以及南極海嶺等。據(jù)估計(jì)，在太平洋地區(qū)專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)，富鈷結(jié)殼的潛在資源總量不少于10億t，鈷資源量就有600～800萬t，鎳400多萬噸。

（3）海底多金屬硫化物礦床

海底多金屬硫化物礦床是指海底熱液作用下形成的富含銅、錳、鋅等金屬的火山沉積礦床。按產(chǎn)狀可分為兩類：一類是呈土狀產(chǎn)出的松散含金屬沉積物，如紅海的含金屬沉積物（金屬軟泥）；另一類是固結(jié)的堅(jiān)硬塊狀硫化物，與洋脊“黑煙筒”熱液噴溢沉積作用有關(guān)，如東太平洋洋脊的塊狀硫化物。按化學(xué)成分可分為四類：第一類富含鎘、銅和銀，產(chǎn)于東太平洋加拉帕戈斯海嶺；第二類富含銀和鋅，產(chǎn)于胡安德富卡海嶺和瓜亞馬斯海盆；第三類是富含銅和鋅；第四類富含鋅和金，與第三類同時(shí)產(chǎn)出。多金屬硫化物也見于中國(guó)東海沖繩海槽軸部。海底多金屬硫化物礦床與大洋錳結(jié)核或富鈷結(jié)殼相比，具有水深較淺（從幾百米到2000m左右）、礦體富集度大、礦化過程快，易于開采和冶煉等特點(diǎn)。海底多金屬硫化物主要產(chǎn)于海底擴(kuò)張中心地帶，即大洋中脊、弧后盆地和島弧地區(qū)。如東太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊、紅海、北裴濟(jì)海、馬利亞納海盆等地都有不同類型的熱液多金屬硫化物分布。富含金屬的高溫?zé)崴畯暮５讎姵?，在噴口四周沉淀下多金屬氧化物和硫化物，堆砌成平臺(tái)、小丘或煙囪狀沉積柱。世界已有70多處發(fā)現(xiàn)有熱液多金屬硫化物產(chǎn)出，在東海沖繩海槽地區(qū)已發(fā)現(xiàn)7處熱液多金屬硫化物噴出場(chǎng)所。

（4）磷鈣土礦

磷鈣土是由磷灰石組成的海底自生沉積物，按產(chǎn)地可分為大陸邊緣磷鈣土和大洋磷鈣土。它們呈層狀、板狀、貝殼狀、團(tuán)塊狀、結(jié)核狀和碎礫狀產(chǎn)出。大陸邊緣磷鈣土主要分布在水深十幾米到數(shù)百米的大陸架外側(cè)或大陸坡上的淺海區(qū)，主要產(chǎn)地有非洲西南沿岸、秘魯和智利西岸；大洋磷鈣土主要產(chǎn)于太平洋海山區(qū)，往往和富鈷結(jié)殼伴生。磷鈣土生長(zhǎng)年代為晚白堊世到全新世，太平洋海區(qū)磷鈣土含有15～20%的P2O5，是磷的重要來源之一。另外，磷鈣土常伴有高含量的鈾和稀土金屬鈰、鑭等。據(jù)推算，海區(qū)磷鈣土資源量有3000億t。

然而現(xiàn)在，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一些海藻的含金量竟為海水平均含金量的14000倍！科學(xué)家設(shè)想，可以大量種植能從海水中高效率的吸收黃金的海藻，長(zhǎng)到一定的時(shí)候再收割回來，提煉黃金。從海藻中提取黃金的原理和從海藻中提取碘的原理相同，并不復(fù)雜。事實(shí)上，海藻不僅能提取黃金，還能富集碘、硼、鈷、鉑和鎳等多種元素。要是能綜合利用，就是一筆巨大的財(cái)富。

深海里還發(fā)現(xiàn)了另一種能源，那就是天然氣水合物，也叫“可燃冰”。我們接觸到的甲烷天然氣通常呈氣態(tài)，然而它在海底的低溫、高壓條件下可以與水結(jié)合，呈固態(tài)埋藏在海底?！翱扇急笨此剖潜?，一點(diǎn)火即可以燒起來，就像火燒冰激凌一樣。1體積的天然氣水合物可以放出160個(gè)體積的甲烷來，其能量密度是煤的10倍，是常規(guī)天然氣的2～5倍，燃燒后幾乎無污染。因此可以說，天然氣水合物是甲烷的天然儲(chǔ)庫(kù)。這種“可燃冰”大量存在于海底大陸坡上段500～1000m處，有人預(yù)測(cè)，全球“可燃冰”的總量，相當(dāng)于人類用過的所有化石能源（包括煤、石油、天然氣）總量再乘以2。在我國(guó)南海和東海已發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)量巨大的“可燃冰”。據(jù)測(cè)算，僅我國(guó)南海的可燃冰資源量就達(dá)700億t油當(dāng)量，約相當(dāng)于我國(guó)目前陸上油氣資源量總數(shù)的1/2。盡管目前“可燃冰”仍處于科學(xué)研究階段，但可以肯定，“可燃冰”將成為人類新的后繼能源來源。

人類對(duì)深海的探索和研究相對(duì)于探索地球表面來說，才剛剛開始，隨著人類新需求的出現(xiàn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，隨著我們對(duì)深海的不斷探索，還會(huì)在深海底發(fā)現(xiàn)更多新的礦產(chǎn)、新的資源。

贠秋霞，高級(jí)工程師，學(xué)士，任中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所經(jīng)濟(jì)研究中心副主任。

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1004-7344（2016）03-0286-01

2016-1-10

趙俊杰，高級(jí)工程師，博士，供職于中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所經(jīng)濟(jì)研究中心。