不久前,日本科学家宣布在太平洋海域发现富含稀土的矿床。据称,在夏威夷和法属波利尼西亚周边海域水深3500米到6000米的地带,有总面积达1100万平方米的稀土矿床,约含1000亿吨稀土,可采量超过陆地的1000倍。
有些海底宝矿陆地上见不到。在辽阔大洋蔚蓝的海水下,埋藏着丰富多样的矿产资源。有陆地常见的一些类型,如石油和天然气,煤和铁等固体矿产;也有陆地没有的一些类型,如多金属结核和富钴结壳;还有近十多年来发现和认识的新类型,如天然气水合物和热液硫化物等矿产资源。
海底石油和天然气 目前发现的海上油气田,大都分布在浅海陆架区的盆地,如我国珠江口盆地;深水(通常指水深大于500米)油气则主要见于大陆架,如我国南海白云凹陷海域。有资料显示,海洋油气资源量约占全球石油资源总量的34%。不同国家周边海洋油气资源量情况不同,如美国海面下储存的石油量高达850亿桶,足够美国按照当前速度消耗10年以上。有分析认为,到2020年,美国石油的40%将来自海底。又如,南海石油地质储量约在230亿至300亿吨之间,号称全球“第二个波斯湾”。
煤、铁等固体矿产 主要分布在世界许多近岸海底,分布于深海的极少。如日本海底煤矿开采量占其总产量的30%。而日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。我国大陆浅海大陆架区也有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿分布和发现。
多金属结核 多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。主要分布于大洋3500至6000米深海盆的海山;也见于边缘海,如我国南海也有多金属结核。据测算,分布在太平洋的锰储量达2000亿吨,相当于陆地上的57倍;镍90亿吨,相当于陆地的83倍;铜50亿吨,相当于陆地上的9倍。
天然气水合物 俗称可燃冰,是低温、高压条件下,由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。在海洋中主要分布在大陆架的沉积物中。早在上世纪末,日本、美国等周边海域内发现大面积的可燃冰分布区。最近十年,我国在南海和东海获得了大量的可燃冰存在的证据,并于2007年在南海神狐海域钻获可燃冰实物标本。
热液硫化物矿藏 是一类与海底热液活动有关的含大量金属的矿产,有热液硫化物和多金属软泥等类型。主要分布在洋中脊、岛弧火山、弧后盆地和板块内部热点等环境。热液硫化物中富含金属元素,其中铜、锌、铅、银、金等金属的潜在资源量巨大。几年前有学者估计,世界各海域具有开采潜力的大型热液矿床约有12个,主要分布在西南太平洋。
不同的海底矿产有不同的开采方法。对这些海底矿产的开采,面临更多科学和技术上的挑战。针对不同矿产有不同的设备和技术。同时,海底的生态环境十分脆弱,一些海底区域具有薄弱的地质构造和潜在的地质灾害风险。因此,对这些矿产资源的开发利用都必须考虑和设计如何保护海底环境。
海底各种矿产开采技术中比较成熟的是深水油气开采方法,包括了开发钻井、完井采油、油气分离处理和油气集输等主要方面。
对多金属结核和富钴结壳的开采已经有了近30年的研发历史,其主要思路是按生产规模,把五六千米深海底下的多金属结核连续、高效地采集并输送到海面采矿船上。主要有3种方案:如连续绳斗式开采系统、自动穿梭式采矿车采矿系统和集矿机加管道输送采矿系统。前两种较单纯,只把海底结核用抓斗抓到船上,而后者则包括了集矿机对海底采集到的结核进行脱泥和破碎等处理,然后经软管输送到一个中间矿仓,再送到海面的采矿船上。
而对海底可燃冰的开采,其主要开采思路是将海底沉积物中蕴藏的天然气水合物分解,抽取其中所含的甲烷气体。主要有降压法、热水灌注法和灌注化学物质3大类方法。