赴海淘金

周堅(jiān)鑫 楊怡

在寂靜的海底，沉睡著一座巨大的“金山”。隨著人類對(duì)資源需求的不斷增加，陸地上的能源與資源供給越來越乏力，許多國家正把目光聚焦于海洋，挖掘孕育其中的珍貴“寶藏”。

海洋蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，如石油、天然氣、濱海鐵礦、煤礦、海沙、未來的清潔能源“可燃冰”以及海底熱液礦、海底錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼等。然而，其成礦位置各不相同，濱海鐵礦、煤礦、海沙沿海岸分布；石油、天然氣及其水合物可燃冰分布在大陸架、大陸坡；海底熱液礦床分布在大洋板塊邊界、海底中央裂谷的火山活動(dòng)區(qū)域；海底錳結(jié)核生長在深海洋底；富鈷結(jié)殼生長在海山及海底火山巖的硬質(zhì)基巖上。

目前，海洋石油天然氣、濱海鐵礦和煤礦已經(jīng)開始開發(fā)利用。而其他幾類資源的開采應(yīng)用潛力也不可小覷，世界各國正在加緊探測(cè)和研究。

海洋石油天然氣

石油天然氣資源與我們的日常生活息息相關(guān)，幾乎一天也離不開。有人曾形象地比喻，鋼鐵、石油和天然氣是現(xiàn)代工業(yè)的糧食、血液和空氣，它們直接影響著我們每天的衣食住行，沒有它們，我們的生活將回到新石器時(shí)代。從現(xiàn)代人對(duì)石油天然氣的依賴程度來看，這絕非虛言。

目前，海洋石油開采量已經(jīng)占全世界石油開采量的50%以上，海上天然氣產(chǎn)量占全世界的70%左右，這意味著，沒有海洋油氣資源的供應(yīng)，我們可能將不得不面對(duì)一大半的工業(yè)停產(chǎn)、工人失業(yè)、一半的汽車沒油可加。就連我們的一日三餐，也會(huì)因?yàn)樘烊粴舛抗?yīng)而縮減，也許每天只能做一頓簡餐了。

海洋油氣資源主要分布在淺海的大陸架，水深一般小于300米。在已探明的海洋油氣儲(chǔ)量中，有60%是分布在淺海海域。但大陸坡深水海域（水深300～1500米）、超深水海域（水深大于1500米）的油氣資源潛力也相當(dāng)可觀，隨著石油勘探技術(shù)的進(jìn)步，將有更多的深海油氣田被發(fā)現(xiàn)和開采。

海洋中的石油是如何形成的？

幾億年來，海洋中的各種生物遺體形成大量的有機(jī)碳，同時(shí)，陸地上的河流將泥沙和有機(jī)質(zhì)帶入海洋，年復(fù)一年把大量生物遺體一層層地掩埋。經(jīng)過漫長的地質(zhì)演化，沉積物變成了巖石，形成大量的沉積盆地，在巖層的壓力、高溫和細(xì)菌等因素的作用下，這些生物遺體和有機(jī)質(zhì)逐漸形成了石油。

我國的海洋油氣資源如何分布？

我國目前已發(fā)現(xiàn)7個(gè)大型含油氣沉積盆地，主要分布在渤海、南黃海、東海和南海等區(qū)域。其中，我國南海的油氣資源極為豐富，具備形成世界級(jí)大油田的地質(zhì)條件。

海洋油氣是如何被找到的？

海洋油氣勘探最主要的手段是利用專用的測(cè)量船進(jìn)行人工地震勘探，這種方法相當(dāng)于給地球做“CT”。測(cè)量船只攜帶一組海上拖纜，用空氣炮在水中產(chǎn)生爆炸聲波，這種人工地震波傳入海底下的巖層，遇到不同的巖層地震波會(huì)產(chǎn)生不同的反射回到海面，被拖纜上的一組儀器接收并記錄下來。這些反射回來的地震波有早有晚，回來早的地震波是淺地層的反射，回來晚的地震波表示穿透了更加深的地層。大量的測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，就可以得到一幅反映地下地質(zhì)構(gòu)造的“CT圖”—地震勘探成果圖，地層的分布和結(jié)構(gòu)均一目了然。由此，專家就可以確定油氣盆地的范圍，從而發(fā)現(xiàn)油氣田。

可以燃燒的冰

當(dāng)?shù)厍蛭锢韺W(xué)家在進(jìn)行海上地震勘探時(shí)，在地震勘探成果圖上，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些特殊的反射條帶，它在海底下的地層中，幾乎與海底平行，不像是通常的地質(zhì)構(gòu)造的反映，科學(xué)家們稱之為似海底反射面（BSR），經(jīng)科學(xué)家研究和鉆探證實(shí)，BSR是海底天然氣水合物存在的標(biāo)志。

天然氣水合物看上去像冰塊一樣，但遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”，它是由天然氣與水在高壓和低溫條件下形成的一種籠形結(jié)晶化合物，分布于深海的沉積物中?？扇急械募淄楹客ǔＵ?0%～99.9%，平均1立方米的可燃冰能分解成164立方米的甲烷天然氣。

全世界的可燃冰儲(chǔ)量潛力巨大，據(jù)科學(xué)家估計(jì)，其碳當(dāng)量相當(dāng)于我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油天然氣和煤炭總量的兩倍，是未來重要的清潔能源。如今，全世界已有40多個(gè)國家開展了可燃冰的資源調(diào)查和研究，圍繞可燃冰的一系列海洋探測(cè)技術(shù)和探海神器不斷涌現(xiàn)，海底世界的神秘面紗將逐步揭開。也許未來幾百年，人們不用為能源短缺發(fā)愁了。

海底熱液礦床

海底熱液礦床的形成，是因?yàn)楹５椎幕鹕交顒?dòng)，形成塊狀金屬硫化物礦、多金屬軟泥和多金屬沉積物，其富含銅、鋅、鉛、金、銀等礦物。大洋深處的活火山，根據(jù)形成溫度的不同，會(huì)以海底的黑煙囪（形成溫度350～400℃）、白煙囪（100～300℃）和低溫型溢口（形成溫度<100℃）等海底奇觀形式，再現(xiàn)地質(zhì)史上熱液硫化礦物和火山沉積地層的形成過程。

在這些“煙囪”和溢口附近，生活著一些特殊的貝殼生物，他們不怕高溫，不依賴氧氣，依靠天然氣和硫化物氣體生存，這種新的生命形式背后的秘密，非常值得我們?nèi)ヌ角蟆?/p>

錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼

深海洋底的錳結(jié)核是不斷生長著的寶藏。早在100多年前，英國深海調(diào)查船挑戰(zhàn)者號(hào)就在環(huán)球海洋考察中，首先發(fā)現(xiàn)了深海洋底的錳結(jié)核。隨后，各國科學(xué)家在太平洋、大西洋、印度洋的深海區(qū)均發(fā)現(xiàn)了大量的錳結(jié)核。

那么，錳結(jié)核是怎樣形成的呢？在地球50億年的歷史變遷中，地殼表面剝蝕的多種礦物質(zhì)隨河水流入了大海，而海水中的錳和鐵本來就處于飽和狀態(tài)，由于河流夾帶作用，使這兩種元素含量不斷增加。再加上海底火山噴發(fā)產(chǎn)生的鐵、錳礦物，宇宙塵埃帶來的金屬元素，使海水中的鐵、錳越來越富集，引起了過飽和沉淀。

錳結(jié)核的形狀就如同滾落在海底的“鵝卵石”，它們最初以巖石碎屑、海洋生物遺骨為核心，逐漸吸附銅、鈷等物質(zhì)，于是形成結(jié)核體。它們?cè)?000～6000米的海底，隨著底流一起滾動(dòng)，如同滾雪球一樣，越滾越大，越滾越多，形成了大小不等的錳結(jié)核，顏色從黑暗到褐色，外形大多為球形，小的像豌豆、土豆，大的直徑可達(dá)幾十厘米、重量也能有幾十千克。假如切開來看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)錳結(jié)核是層層包裹的，很像洋蔥。

這種結(jié)核增長很快，每年以1000萬噸的速度在不斷堆積。有時(shí)候，每平方米的海底能聚集超過100千克的錳結(jié)核，簡直就像是一個(gè)挨一個(gè)地鋪滿海底。因此，錳結(jié)核也被認(rèn)為是人類取之不盡的“能不斷生長的礦物”。

與錳結(jié)核不同，富鈷結(jié)殼是生長在海底的海山、海臺(tái)頂部和斜坡巖石表面的“殼狀”沉積物，一般圍繞海底火山分布，平均水深為300～3000米。鈷結(jié)殼平均厚2厘米左右，最厚者可達(dá)20余厘米，顏色呈黑色或暗褐色，富含金屬鈷、稀土元素和鉑等貴金屬礦物，以鐵錳氧化物為主。由于富鈷結(jié)殼是海水中的元素直接成巖形成，因此資源量遠(yuǎn)景巨大。

由于采集效率低和開采成本較高，錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼資源目前尚未形成工業(yè)化開采。

不能遺忘的海沙

小小沙子雖然默默無聞，卻功勛卓越。

海沙不但賜予我們一處處海濱度假勝地，同時(shí)也是填海造陸的重要材料。我國澳門特別行政區(qū)的陸地面積有2/3是填海造陸而來。在我國南沙群島永暑礁、美濟(jì)礁進(jìn)行的島礁建設(shè)工程中，海沙也發(fā)揮了舉足輕重的作用。

此外，海沙中含有豐富的石英砂、金紅石、金剛石砂、錫砂、沙金、磁鐵礦、鈦鐵礦等幾十種礦產(chǎn)，具有分布廣、儲(chǔ)量大、開采方便且開發(fā)投資小的優(yōu)點(diǎn)，所以它也是重要的工業(yè)原料。