近年来,随着“可燃冰”的试采成功,越来越多的深海矿藏被人们所熟知。其实,除了“可燃冰”,深海中还有很多鲜为人知的矿藏可以为人类使用,海洋已成为名副其实的资源富集“聚宝盆”。

天然气水合物又称“可燃冰”,是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质。 可燃冰的能量密度非常高,同等条件下燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍;并且,燃烧后仅会产生少量二氧化碳和水,是真正的绿色能源。

和石油天然气一样,可燃冰也是来源于古生物遗骸。这些古生物遗骸的沉积物通过细菌分解后产生甲烷,在低温和高压的环境下形成可燃冰。

可燃冰生成的温度一般在0℃~10℃之间,超过20℃就可能分解。通常情况下,海底温度一般保持在2℃至4℃之间,适宜可燃冰生成。另外,可燃冰在0℃时,只需要30个大气压就可以生成,而在海底深处,很容易保持30个大气压。并且,气压越大,可燃冰越不容易分解。

可燃冰广泛分布于深海或陆域的永久冻土中。目前,南极、北极均已发现可燃冰矿点。据估算,在世界可燃冰总资源量大约相当于全球已知煤、石油和天然气总资源量的两倍。储量巨大、高效清洁、燃烧值高等特点使得可燃冰被誉为21世纪最具商业开发前景的绿色清洁战略能源,也成为各国竞相研究开发的热点。

海洋里蕴藏着大量的矿产资源。在大洋中脊及板块离散边界附近,分布着多金属软泥,烟囱状、块状多金属热液硫化物矿床。它们的金属品位高并且不断快速生长,富含有铜、锌、铅、金、银等贵金属 ,人称“海底金银库”、 “深海采矿业中的佼佼者”。

在4000~5000米深的大洋盆地表面,像铺地毯一样普遍铺着一层锰结核;在一些海底山表层也分布有一层平均数厘米厚的锰结壳。它们含铜、镍、钴等多种金属元素。世界洋底的锰结核总量约3万多亿吨,其中太平洋底最多,约1.7万亿吨,含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴58亿吨。这些储量相当于目前陆地锰储量的400多倍,镍储量的1000多倍,铜储量的88倍,钴储量的5000多倍。

按现在世界年消耗量计,这些矿产够人类消费数千甚至数万年。更重要的是太平洋底的锰结核以每年1000万吨左右的速度生长。上个世纪70年代,国际上出现锰结核开发热。随着勘探技术和开发技术的发展,对锰结核的开采将形成新兴的海洋矿产业。

富钴结壳是生长在海底岩石或岩屑表面的皮壳状铁锰氧化物和氢氧化物,因富含钴而得名。除钴之外,结壳中还含有钛、镍、铂、锰、铊、钨、铋、钼及稀土等多种金属元素,是一种重要的矿藏资源。

富钴结壳据其形态可分为结壳、结壳状结核和结核三大类。其中,结壳是主要类型;结壳状结核是结壳和结核的过渡型;结核以球状、瘤状光滑型结核为主。此次“发现”号从麦哲伦海山区采集的样品三种类型都有。

研究发现,海山的存在为海底富钴结壳成矿提供了一个长期稳定的“容矿空间”,富钴结壳一般形成于最低含氧层以下、碳酸盐补偿深度以上、水深在1000米~3000米的平顶海山。

在营养贫乏的大洋水体环境中,高耸于洋底的海山系统能为中、浅层海水环境提供相对丰富的矿物质,为海洋生物大量繁殖提供必要的营养物质,并通过生物富集和分解,成为富钴结壳的直接物质来源。同时,海山区发生的涡旋和上升流等,将富氧、富铁的深层和底层海水提升到最低含氧带,成矿金属离子在此被氧化,发生胶体凝聚沉淀,历经长期地质过程后,就会形成富钴结壳。

西太平洋是全球海山分布密度最大的海区,太平洋海区也是全球富钴结壳资源最富集的洋区。其中,麦哲伦海山区是海山富钴结壳资源调查和研究最为关注的地区,中俄日韩四国均在此有海底合同区。中国合同区在附近的采薇海山和维嘉海山,面积约3000平方公里。

全球海洋油气资源丰富。据估计,海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%,累计获探明储量约400亿吨,探明率30%左右,尚处于勘探早期阶段。据美国地质调查局(USGS)评估,世界(不含美国)海洋待发现石油资源量(含凝析油)548亿吨,待发现天然气资源量78.5万亿立方米,分别占世界待发现资源量的47%和46%。

海洋油气资源主要分布在大陆架,约占全球海洋油气资源的60%。在探明储量中,目前浅海仍占主导地位,但随着石油勘探技术的进步,海洋油气勘探逐渐转向深海。目前,海洋石油钻探最大水深已经超过3000米,油田开发的作业水深达到3000米,铺设海底管道的水深达到2150米。

海洋油气勘探开发正在从浅海走向深水超深水;近海走向远海;从一般海洋环境迈向恶劣海洋环境和极端海洋环境;从水面向水下发展;从水下生产向岸上生产发展。

海底热液矿床是近年来颇为引人注目的深海资源,在世界大洋水深数百米至3500米处均有分布,主要出现在2000米水深处的大洋中脊和地层断裂活动带,被认为是继多金属结核和富钴结壳之后又一具有广阔开发前景的海底矿产。

它的成因在于海水从地壳裂缝渗入地下,遇到熔岩被加热,溶解了周围岩层中的金、银、铜、锌、铅等金属后又从地下喷出。这些金属经过化学反应形成硫化物沉积到附近的海底,像“烟囱”的形状一样堆积起来,因此也被形象地叫做“黑烟囱”。

有些“黑烟囱”依然在喷发热液硫化物,被称为“活动海底热液区”;有些“黑烟囱”则停止喷发,这是因为地壳变化,岩层中的缝隙又重新被堵死,这种被称为“非活动海底热液区”。

在热液循环过程中,地球深部的大量信息被带到海底,使得海底热液活动成为研究地球深部难得的观测窗口。在高温、高压、缺氧的海底还存在管状蠕虫、虾、蟹等生物群落,是一个不依赖于光合作用的海底热液区生态系统。这些极端环境下的生物可能代表了地球早期的生命形式。

厦门市海洋与渔业局宣传与舆情办出品

来源:新华网  中国海洋报

编辑: 晓煜  编审:许金练