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中国大洋勘探历程
海洋世界 | 时间: 2010-06-12 19:43  | 文章来源: 香颂

●矿址的定义是,可以持续商业作业20至25年、每年产出150~400万吨的“优质结核”的海底区域;优质结核的定义为:平均含有至少1.25%~1.5%的镍和1%~1.4%的铜以及27%~30%的锰和0.2%~0.25%的钴。

圈定商业性矿址是中国大洋协会(1991年4月24日在北京成立)“八五”期间的工作重点。对于起步较晚的中国大洋事业来说,一系列深海技术难题需要在实践勘探过程中逐步解决。深海开采是一个多环节串联的系统工程,要在处于数千米水深、承受海流和风浪流影响及海水腐蚀的环境下作业,而且多金属结核赋存在强度极低的软泥,富钴结壳产出在海山山脊,作业条件恶劣,开采技术难度很大;采矿和加工技术在很大程度上决定了哪些地区适合开发结核,结核达到一定丰度,采矿设备才能高效作业;另外,结核须具备一定品位(有用金属在矿石中所占比例),才能经济合算地通过冶金流程提取有价值的商品。

深海开采技术研发周期时间较长,深海采矿试验又往往一波三折,以技术力量雄厚的美国为例,20世纪70年代末,三大美国财团在太平洋用水力采矿系统进行采矿试验。海洋管理公司(OMI)使用动力定位的钻探船“SEDCO445”号,在试验过程中安装了两个采集装置,第一个采集装置不幸因操作失误丢失;1977年,在加利福尼亚州圣迭戈市西南1900千米处进行的一次采矿试验,由于管柱的电接头并非绝对防水,试验遂告暂停;1978年初,另外两轮试验再度受挫,首先是挖采装置陷入海底沉积物中,后又遇上飓风;随后,1978年10月的再次试验中,由于吸入泵一个块叶片折断,电动机停转,试验由此终止;1978年,海洋矿产公司(OMCO)向美国海军租用了“格洛玛探测者”号进行采矿试验,该公司建造了配备阿基米德螺旋的电动采集器,可在松软的沉积物上爬行。他们先在加利福尼亚岸外水深1800米处做了好几次试验,后于1978年底在夏威夷以南进行第一批试验,但因月池门(月池:船体开口,供钻探设备通过)打不开而告暂停;1979年2月,此项作业终于得以顺利进行。

中国大洋协会经过十多年的努力,从无到有,形成了具有自主知识产权的深海采矿技术体系,在集矿、扬矿、遥测遥控方面取得了重大进展;确立了大洋多金属结核商业性采矿系统1∶10的深海采矿中试系统;在此基础上完成了大洋多金属结核中试采矿系统的技术设计和样机的加工制造。

科技的不断进步为寻找大洋深处其他矿产资源的线索提供了根本的动力。这些后被发现的资源,似乎比多金属结核更具诱惑力:富钴结壳中钴的平均含量可高达1%,远远超出0.1%~0.2%的陆基钴矿,在工业化国家,约1/4~1/2的钴消耗量用于航天工业,生产超合金;而块状多金属硫化物矿床富含铜、锌、铅等金属,特别是富含金、银的事实,引起了国际采矿财团的兴趣;与块状硫化物矿床相关的热液喷口为科学上前所未知的多种动物提供了生活环境,在这种环境中生活着长达2米的蠕虫,它们居住在自造的栖管,没有消化系统,从氧化甲烷和氧化硫的微生物中获得能量。在这些有多样化生物的热液喷口区,已发现大约500种前所未知的生物物种;加入WTO以后,我国发展生物技术产业对具有独立知识产权的生物基因资源有着广泛的需求,目前,海底“区域”是新的生物基因资源的重要来源;而世界各大洋中天然气水合物的总量换算成甲烷气体大约相当于全球煤、石油和天然气储量总和的两倍,因此天然气水合物被认为是一种潜力巨大、可供21世纪开发的新型能源。

如果没有高水平的深海勘查技术力量支撑,即便明确了深海资源的重要性,也无法真正在国际海底区域竞争中占有先机。深海勘探包括观察、测量、记录和采集样品。照相机和电视利用增光电子设备照射漆黑的海洋,使人类能够看到大洋深处;通过重建声呐和地震测深设备获得的声学图像,可利用计算机绘制海底地图;拖曳侧扫声呐可按照预定航迹连续作业数日,以测绘大片海底,或用于勘查个别潜在矿址周围的详细地形;地震剖面测量可提供有关海底上下岩石种类和岩层深度的数据;在水面上的海洋科考船能够通过地球任何地方都可利用的全球卫星定位系统以误差小于1米的准确度记录其确切位置;拖网、抓斗和箱式取样器等工具用于投入海底,采集海底表面、近底水层和浅表层的生物和地质样品;必须专门设计和处理这些工具,使提升到水面的动物样品不致解体;较深层的取样可借助堆锥四分取样法、探测法或钻探法进行。迄今为止,尚未研制出能够钻入硬岩50或100米的装置,而地质学家需要这一能力调查研究天然气水合物一类的矿床……

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