去深海挖“金礦”

那顏

進入21世紀，人類對金屬資源的需求達到了前所未有的程度：一方面是需求空前旺盛;另一方面是陸地礦產(chǎn)資源日漸減少甚至枯竭，人類被迫再次將目光移向海底。2015年，加拿大鸚鵡螺礦業(yè)公司（鸚鵡螺礦業(yè)）宣布，位于巴布亞新幾內(nèi)亞沿海的索爾瓦拉1期項目將于2019年年初運營。這座舉世矚目的金銅礦位于1600米深的海底，是全球第一座海底金銅礦。

索爾瓦拉1期將“深海采礦”模式又一次推到了公眾面前。之所以說“又一次”，是因為深海采礦并不是一個新鮮話題。早在20世紀60年代，美國海洋地質(zhì)學家梅洛就提到了深海勘探的可能性，并鼓勵人們到海底去尋找并獲取金屬資源。

油畫作品《冰海上的“挑戰(zhàn)者”號》

“挑戰(zhàn)者”號科考隊使用的測深裝置及海底取樣裝置。

深海采礦由來已久

說到深海采礦這個話題，還得追溯到19世紀。1872年，英國皇家學會派遣“挑戰(zhàn)者”號科學考察船在大西洋、太平洋和印度洋進行了一次環(huán)球海洋考察。“挑戰(zhàn)者”號是世界第一艘海洋調(diào)查船，由英國皇家海軍的一艘軍艦改造而成。

這次考察是人類歷史上首次綜合性的海洋科學考察，歷時3年5個月。考察期間，科學家在大西洋發(fā)現(xiàn)了水下山脈，還從海底打撈起一些像“結(jié)核結(jié)石”的小石塊。1877年，曾參與考察的科學家穆雷在一次演講中提到，這些小石塊的成分是錳、鐵和鎳。

這是人類第一次在海底發(fā)現(xiàn)礦物資源。后續(xù)考察則證實，這些錳結(jié)核散落在太平洋和印度洋的海底。不過這在當時并沒能引起重視。20世紀50年代，由于人口激增，導致對資源的需求上升?？茖W家再一次將注意力轉(zhuǎn)移到了這些富含金屬的結(jié)核物上。

1964年，美國海洋地質(zhì)學家梅洛出版了《海洋的礦物資源》一書。他認為海洋中蘊藏著無窮無盡的鈷、鎳等金屬礦，它們就藏在這些像土豆似的錳結(jié)核中，這些錳結(jié)核位于約5 000米深的海底。他在書中表示：海洋中的錳結(jié)核數(shù)量非常多，哪怕僅有10%可供開采，也能為人類提供可使用幾千年的金屬資源。梅洛這段話可視為20世紀中期海底采礦熱的寫照。

1974年夏天，即《海洋的礦物資源》出版10年后，“格洛瑪勘探者”號從美國的加利福尼亞州港口起航，駛向太平洋中部。這艘船上配備了高聳的鉆井架和最新的鉆機齒輪。該船的擁有者高調(diào)宣布，這次航行是為了從海底巖石中開采貴重金屬。

消息一經(jīng)發(fā)布就引起了轟動，“海底采礦”成為當時的熱詞。商人們四處奔走尋找商機，大使們忙著就“海底采礦”展開外交談判，就連著名學府都開設(shè)了相關(guān)課程。全世界都在翹首企盼“格洛瑪勘探者”號滿載海底礦藏而歸。

誰也沒想到，這其實是一場精心策劃的騙局，策劃者就是大名鼎鼎的美國中央情報局。6年前，一艘蘇聯(lián)潛艇在運輸彈道核彈時沉沒了。這次“格洛瑪勘探者”號出海，就是為了搜尋和打撈這艘蘇聯(lián)潛艇。所謂的“深海采礦”，其實是美國中央情報局故意放出的煙幕彈。騙局被揭穿后，宣揚得沸沸揚揚的海底采礦被狠狠潑了一盆冷水。然而，這還不是唯一的壞消息。

自從海底采礦熱興起后，法、德、美等國都滿心期望，派出了勘探船去尋找這些結(jié)核物。然而勘探結(jié)果卻表明，人們先前對深海采礦的可行性預估其實是被夸大了的，再加上金屬價格很低廉，深?？碧皆?982年左右就幾乎被完全放棄了。有統(tǒng)計表明，從20世紀60年代到1984年，美國在深海采礦方面花費了近6億5千萬美元，幾乎顆粒無收。

“格洛瑪勘探者”號上使用了大量當時的先進科技，圖中是船上的控制室

掀起深?！敖鹕健钡纳w頭

海底環(huán)境就像陸地環(huán)境一樣，由山脈、高原、山谷和平原組成，其中還有許多火山。經(jīng)過幾百萬年的積累，海底遍布著巖石和沉積物。這里面有三種物質(zhì)是現(xiàn)代制造工業(yè)所急需的：

第一種是多金屬結(jié)核物，主要賦存在4000～6000米水深處，富含鎳、銅、鈷和錳等金屬;第二種是富鈷結(jié)殼，主要賦存在800～2200米水深處，不僅富含鈷，還是許多其他金屬和稀土元素的重要潛在來源;第三種是海底硫化物，主要賦存在1400～3700米水深處，富含銅、鉛和鋅以及少量金、銀。

據(jù)估計，全球海底蘊藏著高達880億噸稀土、10億噸鈷和3萬億噸多金屬結(jié)核物。聯(lián)合國國際海底管理局（海管局）秘書長邁克爾·羅吉表示：“海底資源極為豐富，這些未開發(fā)資源品質(zhì)很高，毫不夸張地說，海底礦物可以供人類持續(xù)使用數(shù)千年而不會出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象?！?/p>

根據(jù)現(xiàn)代地質(zhì)學理論，海底礦床與陸地礦床的成因基本一致，大多適用于陸地資源的勘查技術(shù)，都能用于海底資源的勘查。在海底資源的勘探中，必須面對海水壓力、海水腐蝕性和海底黑暗等難題?？捎糜谏詈？碧降耐弦放?、遙控艙和海底機器人等技術(shù)的日臻成熟，讓這些難題迎刃而解，去深海采礦不再遙不可及。

海底藏有無數(shù)“大金山”的說法引發(fā)了新一輪的淘金熱。各國礦業(yè)公司都躍躍欲試，想從中分一杯羹。不過海底礦藏是人類共同的財富，不是想采就能采的，只有獲得了海管局的批準，才能擁有合法采礦權(quán)。截至目前，海管局已批準了20多份海底探索和采礦合同，涵蓋數(shù)十萬平方海里海域，并向國家和公司頒發(fā)了26個海底礦產(chǎn)勘查許可證。

名詞解釋

國際海底管理局（海管局）成立于1994年，總部設(shè)在牙買加首都金斯敦。海管局是根據(jù)1982年《海洋法公約》所設(shè)立的國際機構(gòu)，主要職能是規(guī)范“區(qū)域”內(nèi)深海海底礦物的勘探和開發(fā)。

超級鏈接

我國對國際海底區(qū)域的調(diào)查和研究工作始于20世紀70年代。截至目前，我國已在4個國際海底區(qū)域擁有采礦權(quán)。

2001年，中國獲得東北太平洋7.5萬平方千米的多金屬結(jié)核勘探合同區(qū);

2011年，中國獲得西南印度洋1萬平方千米的多金屬硫化物勘探合同區(qū);

2014年，中國獲得西北太平洋3000平方千米的富鈷結(jié)殼勘探合同區(qū);

2015年，中國獲得位于東太平洋7.274萬平方千米多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)。

深海采礦必備的“金剛鉆”

1869年，法國科幻作家儒勒·凡爾納在《海底兩萬里》中，借尼莫船長之口表示“海洋深處有鋅、鐵、銀和金礦，開采相當容易”。現(xiàn)實卻截然相反，即使進入21世紀，人類對這些海底“金山”的勘探和開發(fā)，仍只停留在海底表層礦產(chǎn)資源的開發(fā)階段。

鸚鵡螺礦業(yè)是全球第一家商業(yè)化探索海底大型硫化物資源的公司。在深海采礦這一行業(yè)中，該公司既是先行者又是領(lǐng)軍者。早在2011年，鸚鵡螺礦業(yè)就從巴布亞新幾內(nèi)亞政府手中，獲得了俾斯麥海域的20 年開采租賃權(quán)。該項目開發(fā)的第1個礦區(qū)即索爾瓦拉1期，是全球第一座海底金銅礦。與陸地上的銅礦或金礦相比，這座位于海底熱泉的金銅礦品質(zhì)絕佳，同等質(zhì)量的原料產(chǎn)出的金屬是陸地金銅礦產(chǎn)出的10倍。據(jù)鸚鵡螺礦業(yè)估計，金銅礦的總價值有望達到30億美元。

索爾瓦拉1期位于1600米的海底熱泉區(qū)。為了開采這座海底“金山”，鸚鵡螺礦業(yè)擺出了由全球首套商業(yè)深海采礦設(shè)備和全球第一艘深海采礦船共同組成的豪華陣容。這套采礦設(shè)備包括大塊巖石切割機、輔助切割機和集礦機，由英國土壤機械動力公司（SMD）制造。該公司主營業(yè)務是為鋪設(shè)海底光纜、維修海上石油平臺等深海作業(yè)項目提供專門設(shè)備。這套設(shè)備結(jié)合了SMD 開發(fā)的先進技術(shù)，不僅是世界上功率最大的水下采礦設(shè)備，也是技術(shù)成熟的遠程遙控設(shè)備。操控者只需坐在船艙里動動手指頭，就能指揮水下采礦設(shè)備在海底行動。

鸚鵡螺礦業(yè)的深海采礦設(shè)備

這套深海采礦設(shè)備將在海底協(xié)同作戰(zhàn)：輔助切割機負責為大塊巖石切割機開辟一條坦途;大塊巖石切割機則負責將巖壁直接粉碎;集礦機是專門打下手的，負責吸取被粉碎的巖石，并通過管道傳送到采礦船上。

全球第一艘深海采礦船“鸚鵡螺新紀元”號，由中國馬尾造船股份有限公司（馬尾造船）制造。該船已于2015年9月正式開工建造，將于2019年年底或2020年年初交付使用。該船長227米，寬40米，深18.2米，吃水13.2米，可裝載礦物39000噸。船上配置了完整的礦物開采、深海礦物提升系統(tǒng)、脫水和裝卸貨系統(tǒng)以及可容納199人的高舒適度居住艙室。

“鸚鵡螺新紀元”號主要用于深海多金屬硫化物的開采。集礦機將礦物收集并傳送到船上后，礦物會先在船上進行脫水，再轉(zhuǎn)到運輸船上運往陸地?！胞W鵡螺新紀元”號可在2 500米的深海區(qū)進行采礦作業(yè)，并可持續(xù)進行海上定位作業(yè)長達5年之久。

深海采礦的環(huán)保難題

海平面200米以下的深海是地球上最大的生物棲息地。無論多金屬結(jié)核物、富鈷結(jié)殼還是海底硫化物都處于該深度以下。盡管有海洋生物學家認為，相比海底熱泉口長期頻繁的地震以及流溢出來的熔巖，深海采礦并不會造成更大的破壞和影響，但仍有一些海洋生物學家對此持相反觀點。

深海采礦不但會嚴重破壞海底表面，還會產(chǎn)生巨大的渦流。這會使生活在這里的動植物遭受滅頂之災。此外，一些特殊的海洋動物只生活在特殊的環(huán)境中，例如：龐貝蠕蟲生活在海底煙囪里，海底煙囪是海底熱泉特有的產(chǎn)物;鱗足蝸牛含有對抗阿爾茲海默癥的神秘物質(zhì)，目前僅在兩個地方被發(fā)現(xiàn)，這兩處都已被劃為采礦區(qū);霍夫蟹只存在于印度洋的某海底熱泉里……一旦海底熱泉被破壞，這些海洋生物將不復存在。

人類對深海的探索才剛起步，更多海洋生物尚未被人類認識。一些海洋生物學家認為，目前深海采礦的發(fā)展速度之快已經(jīng)超過預期，一旦深海采礦機的轟鳴聲在海底響起，恐怕這些海洋生物還沒來得及被人類所知就會消失不見。也是因此，這些海洋生物學家發(fā)出警告：深海采礦會導致難以挽回的生物多樣性損失，并對深海的生態(tài)系統(tǒng)造成無法預估的破壞。

海底采礦和陸上采礦一樣，也會產(chǎn)生大量升騰的塵埃。來自德國聯(lián)邦地球科學和自然資源研究所的科學家通過電腦建模評估了深海采礦的后果。他們假設(shè)深海采礦機的規(guī)模如五臺推土機并排那么大，每小時便可卷起1000噸沉渣，在這種情況下，僅需10天，采礦所產(chǎn)生的塵埃就能到達12千米外，并覆蓋那里的一切生物。

這些塵埃會形成懸浮物漂流，即一種類似于云霧的團狀結(jié)構(gòu)。當它出現(xiàn)在海底時，其中的微小顆粒會堵塞水底生物用來攝食的過濾性器官;當它出現(xiàn)在水面時，不僅會影響水的透光性，妨礙海洋植物的光合作用，還會威脅浮游生物的生存，進而影響該地區(qū)的食物鏈。此外，在礦物被提升的過程中，溫度較低的底層海水會被帶到上層海面。海水溫度發(fā)生變化，也會影響到海洋生物的生存。

隨著陸地資源的日益減少甚至枯竭，人類向海洋要資源勢在必行。鸚鵡螺礦業(yè)曾做過預測，到2030年，僅開采銅這一種礦產(chǎn)，全球海底采礦業(yè)的價值就可能達到每年300億美元。如何處理海洋資源開發(fā)與環(huán)保問題，是人類亟須應對的新問題。

超級鏈接

按照鸚鵡螺礦業(yè)的最初計劃，索爾瓦拉1期會在2019年年初運營。但經(jīng)歷了資金短缺、合作伙伴內(nèi)部分歧以及環(huán)保投訴等種種意外后，該項目的運營被迫延期。即便如此，鸚鵡螺礦業(yè)對深海采礦仍充滿信心。目前，該公司已與馬尾造船簽訂了建造第二代深海采礦船的合作意向書。