海底“聚寶盆”

本刊記者 劉煥啟

神秘的海底世界蘊藏著豐富的自然資源

人類賴以生存的地球，其陸地面積僅約占總面積的1/3。雖然陸地上的礦產(chǎn)資源豐富，但經(jīng)過人類的長期開采，資源的儲存量已一天天減少。礦產(chǎn)資源的成礦時間是以百萬年、千萬年，甚至以億年來計算。但資源的消耗卻非常迅速。在世界人口壓力下，資源危機日趨嚴峻。海洋必將成為21世紀資源的主要來源。

陸地上蘊含著豐富的資源，這是廣為人知的。經(jīng)過開發(fā)利用，陸地上的資源、能源已日趨減少，接近枯竭。人類開始關(guān)注海洋。近100多年來，隨著海洋調(diào)查研究工作的不斷深入，蒙在海洋上的層層面紗被逐漸揭開?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，海洋深處不僅有豐富的資源，而且有些資源的儲量比陸地大得多，是一個名副其實的“聚寶盆”。

在目前已發(fā)現(xiàn)的百余種元素中，海洋中就存在有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、固體礦床和海底內(nèi)部的油氣資源。據(jù)估計，海洋中蘊藏黃金550萬噸、銀5500萬噸、鋇27億噸、鈾40億噸、鋅70億噸、鉬137億噸、鋰2470億噸、鈣560萬億噸、鎂1767萬億噸。

海底煤礦

海底煤礦是人類最早發(fā)現(xiàn)并開始利用的海底資源。從16世紀開始，英國人就在北海和北愛爾蘭開采煤。

海底的煤炭主要來自陸地沉積物和遠古曾是陸地的海域，世界上已發(fā)現(xiàn)的海底煤田約200個。海底煤礦作為一種潛在的礦產(chǎn)資源已越來越被世界各國重視，特別是那些陸上煤礦資源缺乏而工業(yè)技術(shù)又很先進的國家。目前，英國、士耳其、加拿大、智利、澳大利亞、新西蘭、日本等國均有不同規(guī)模的開發(fā)，并獲得了巨大的經(jīng)濟效益。

英國海底煤礦大多數(shù)集中在蘇格蘭和英格蘭交界地帶的紐卡斯爾市周圍，以及達勒姆郡東北部和諾森伯蘭郡東南部的淺海地區(qū)。加拿大的海底煤礦主要分布在新斯科舍布雷頓角島東部地區(qū)，儲量巨大，僅莫林地區(qū)煤儲量就達20億噸。智利的海底煤礦分布在康塞普西翁城以南約40千米處，有兩個海底煤礦（即洛塔和施瓦格爾），年產(chǎn)量一般84萬噸。日本的海底煤礦以九州西岸外和北海道東岸外最為豐富，70年代探明的海底可采煤達3億噸以上，1982年又在長崎附近的池島發(fā)現(xiàn)一個儲量為9000萬噸的新煤礦。

中國海底煤田亦有分布，除現(xiàn)已探明的山東省龍口海底煤田外，黃海、東海和南海北部以及臺灣淺海陸架區(qū)大約300平方千米的新生代地層中也蘊藏著豐富的煤炭資源。我國的陸架煤礦主要分布在淺海區(qū)，向東可延伸到?jīng)_繩海槽中部和北部。主要煤型為褐煤，次為長褐煤、泥煤、含瀝青質(zhì)煤等，屬淺變質(zhì)類型。我國已于2004年開始在渤海灣開采海底煤田。

油氣資源

油氣產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代海洋開發(fā)中最具有代表性的新興產(chǎn)業(yè)。世界陸架區(qū)（少部分陸坡區(qū)）海域的含油氣盆地面積約1500萬平方千米，具有勘探開發(fā)遠景的面積達500萬平方千米。目前世界上已有100多個國家和地區(qū)從事海上油氣勘探開發(fā)活動，迄今已發(fā)現(xiàn)800多個含油氣盆地，共計1600多個油氣田。

20世紀各國海洋油氣勘探開發(fā)主要集中在陸架區(qū)。進入90年代，一些發(fā)達國家的海洋油氣勘探已開始由陸架區(qū)向深水陸坡區(qū)推進，并且有新的油氣田發(fā)現(xiàn)。據(jù)1995年的數(shù)據(jù)，油氣產(chǎn)業(yè)在世界海洋產(chǎn)業(yè)9600億美元產(chǎn)值中占48%，居首位，約為4600億美元。

資料顯示，全球深水海域陸坡區(qū)石油地質(zhì)儲量140億至150億噸，天然氣地質(zhì)儲量8×1014至10×1014立方米。其中約80%的天然氣和55%的石油儲量集中在水深200至400米的海域內(nèi)。這充分顯示海洋新領(lǐng)域油氣勘探開發(fā)的良好前景。因此有人認為，全球海陸油氣資源，按石油年消費量30億噸計算，仍可滿足21世紀人類社會的需求。

根據(jù)我國勘探成果預(yù)測，在渤海、黃海、東海及南海北部大陸架海域，石油資源量就達到 275．3億噸，天然氣資源量達到10．6萬億立方米。我國石油資源的平均探明率為 38．9%，海洋僅為 12．3%，遠遠低于世界平均73%的探明率；我國天然氣平均探明率為23%，海洋為10．9%，而世界平均探明率在 60．5%左右。我國海洋油氣資源在勘探上整體處于早中期階段。近年來，近海大陸架上的渤海、北部灣、珠江口、鶯瓊、南黃海、東海等六大沉積盆地，都發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源。

我國近海大陸架面積極為廣闊，石油儲量堪與波斯灣相媲美

海洋礦砂

海洋礦砂主要有濱海礦砂和淺海礦砂，是在水深不超過幾十米的海灘和淺海中富集成的工業(yè)礦砂，從中可淘出黃金、金剛石、石英、獨居石、鈦鐵礦、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦等。

濱海砂礦是指在濱海水動力的分選作用下富集而成的有用砂礦，該類砂礦床規(guī)模大、品位高、埋藏淺，沉積疏松、易采易選。濱海砂礦主要包括建筑砂礫、工業(yè)用砂和礦物砂礦。工業(yè)砂據(jù)其質(zhì)地而用于不同的方面，如鑄造用砂和玻璃用砂等。礦物砂礦有金剛石、金、鉑、錫石、鉻鐵礦、鐵砂礦、鋯石、鈦鐵礦、金紅石、獨居石等。

世界上現(xiàn)已開采利用30余種濱海砂礦，世界金紅石總鈦金屬資源量約9435萬噸，其中砂礦占98 %；鈦鐵礦總鈦金屬資源量2．46億噸，砂礦占50 %；鋯石已探明的資源量3175．2萬噸，96 %為濱海砂礦。濱海砂礦在淺海礦產(chǎn)資源中，其價值僅次于石油、天然氣，居第二位。

中國目前已探查出的砂礦礦種有鋯石、鈦鐵礦、獨居石等十多種，其中以鈦鐵礦、鋯石、獨居石、石英砂等規(guī)模最大，資源量最豐。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有鈦、鋯、鈹、鎢、錫、金、硅和其他稀有金屬，分布在遼東半島、山東半島、福建、廣東、海南和廣西沿海以及臺灣周圍，臺灣和海南島尤為豐富。

未來中國能源供應(yīng)的希望在海上

臺灣盛產(chǎn)磁鐵礦、鈦鐵礦、金紅石、鋯石和獨居石等。磁鐵礦主要分布在臺灣北部海濱，以臺東和秀姑巒溪河口間最集中。北部和西北部海灘年產(chǎn)鐵礦砂約1萬噸。在西南海濱，獨水溪與臺南間的海灘上分布著8條大砂堤，最大的長10里，為獨居石—鋯石砂礦區(qū)，南統(tǒng)山洲砂堤的重礦物儲量在4．6萬噸以上。

海南島沿岸有金紅石、獨居石、鋯英石等多種礦物。

天然氣水合物

天然氣水合物是在一定的溫壓條件下，由天然氣與水分子結(jié)合形成的外觀似冰的白色或淺灰色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，外貌極似冰雪，點火即可燃燒，故又稱之為“可燃冰”、“氣冰”、“固體瓦斯”。因其成分的80%至99．9%為甲烷，又被稱為“甲烷天然氣水合物”。

作為一種新型的烴類資源，天然氣水合物具有能量密度高、分布廣、規(guī)模大、埋藏淺、成藏物化條件好、清潔環(huán)保等特點，被喻為未來石油的替代資源?！翱扇急笨梢暈楸桓叨葔嚎s的天然氣資源，每立方米能分解釋放出160～180立方米的天然氣。

據(jù)估計，地球海底天然可燃冰的蘊藏量約為500萬億立方米，相當于全球傳統(tǒng)化石能源（煤、石油、天然氣、油頁巖等）儲量的兩倍以上，是目前世界年能源消費量的200倍。全球的天然氣水合物儲量可供人類使用1000年。

按天然氣水合物的保存條件，它通常分布在海洋大陸架外的陸坡、深海和深湖以及永久冰土帶。從南海的水深、沉積物和地貌環(huán)境來看，它是中國天然氣水合物儲量最豐富的地區(qū)。初步勘測結(jié)果表明，僅南海北部的天然氣水合物儲量就已達到我國陸上石油總儲量的一半左右；在西沙海槽也已初步圈出天然氣水合物分布面積為5242平方千米，其資源量估算達4．1萬億立方米。按成礦條件推測，整個南海的天然氣水合物的資源量相當于我國常規(guī)油氣資源量的一半。

海上風(fēng)電和洋流發(fā)電也日益受到重視

深海礦產(chǎn)

除了海洋油氣產(chǎn)業(yè)、海洋礦砂、海洋煤礦、天然氣水合物等資源是分布在大陸架和部分大陸斜坡處的淺海海底礦產(chǎn)資源，在大陸架或大陸邊緣以外的深海海域也蘊含著極為豐富的海底資源。深海占海洋面積的92．4%和地球面積的65．4 %，其資源儲量可見一斑。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、深海磷鈣土和熱液硫化物礦等。

多金屬結(jié)核礦又稱錳結(jié)核。1872至1876年，英國一艘名為“挑戰(zhàn)者”號的考察船在北大西洋的深海底處首次采集到了這種物質(zhì)。中國于20世紀70年代后期在太平洋中部開展了多金屬結(jié)核的調(diào)查和科學(xué)研究，是繼印度、蘇聯(lián)、法國、日本之后第五個進行深海采礦的國家。這些黑色的（或呈褐色）的鵝卵團塊，直徑一般不超過20厘米，高度富集于水深3000至6000米的大洋底表層沉積物上，主要由鐵錳氧化物和氫氧化物組成，富含錳、銅、鎳、鈷等70多種金屬和稀有元素。據(jù)估計整個大洋底多金屬結(jié)核的蘊藏量約為3萬億噸左右，僅太平洋的蘊藏量就達1． 5萬億噸。

富鈷結(jié)殼礦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0．8%至1．0%，是大洋錳結(jié)核中鈷含量的4倍。金屬殼厚1至6厘米，平均3厘米，最厚可達15厘米。結(jié)殼主要分布在水深300至3000米的海山、海臺及海嶺的頂部或上部斜坡上。

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。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。太平洋海區(qū)是磷的重要來源之一。

在海底，還存在一種被稱為“海底金庫”的資源，它就是多金屬硫化物礦床，是由海底熱液成礦作用形成的塊狀硫化物、重金屬軟泥及金屬沉積物堆積而成，也稱熱液硫化物礦床。海底熱液硫化物礦主要產(chǎn)于水深1500至7000米的高熱流區(qū)的洋中脊、海底裂谷帶和弧后邊緣海盆的構(gòu)造帶內(nèi)，主要分布在東太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊、紅海、北斐濟海盆、馬利亞納海槽及中國東海沖繩海槽軸部等處。熱液硫化物礦床堆積成礦的速率較快，形成的時間短，一般每5天就能堆積40厘米左右，因此獲得“海底金庫”和“礦床制造廠”的美譽。

人類賴以生存的地球，其陸地面積僅約占總面積的1/3。雖然陸地上的礦產(chǎn)資源豐富，但經(jīng)過人類的長期開采，資源的儲存量已一天天減少。礦產(chǎn)資源的成礦時間是以百萬年、千萬年，甚至以億年來計算。但資源的消耗卻非常迅速。在世界人口壓力下，資源危機日趨嚴峻。海洋必將成為21世紀資源的主要來源。