赴海淘金

在寂静的海底,沉睡着一座巨大的“金山”。随着人类对资源需求的不断增加,陆地上的能源与资源供给越来越乏力,许多国家正把目光聚焦于海洋,挖掘孕育其中的珍贵“宝藏”。
  海洋蕴藏着丰富的矿产资源,如石油、天然气、滨海铁矿、煤矿、海沙、未来的清洁能源“可燃冰”以及海底热液矿、海底锰结核和富钴结壳等。然而,其成矿位置各不相同,滨海铁矿、煤矿、海沙沿海岸分布;石油、天然气及其水合物可燃冰分布在大陆架、大陆坡;海底热液矿床分布在大洋板块边界、海底中央裂谷的火山活动区域;海底锰结核生长在深海洋底;富钴结壳生长在海山及海底火山岩的硬质基岩上。
  目前,海洋石油天然气、滨海铁矿和煤矿已经开始开发利用。而其他几类资源的开采应用潜力也不可小觑,世界各国正在加紧探测和研究。
  海洋石油天然气
  石油天然气资源与我们的日常生活息息相关,几乎一天也离不开。有人曾形象地比喻,钢铁、石油和天然气是现代工业的粮食、血液和空气,它们直接影响着我们每天的衣食住行,没有它们,我们的生活将回到新石器时代。从现代人对石油天然气的依赖程度来看,这绝非虚言。
  目前,海洋石油开采量已经占全世界石油开采量的50%以上,海上天然气产量占全世界的70%左右,这意味着,没有海洋油气资源的供应,我们可能将不得不面对一大半的工业停产、工人失业、一半的汽车没油可加。就连我们的一日三餐,也会因为天然气定量供应而缩减,也许每天只能做一顿简餐了。
  海洋油气资源主要分布在浅海的大陆架,水深一般小于300米。在已探明的海洋油气储量中,有60%是分布在浅海海域。但大陆坡深水海域(水深300~1500米)、超深水海域(水深大于1500米)的油气资源潜力也相当可观,随着石油勘探技术的进步,将有更多的深海油气田被发现和开采。
  海洋中的石油是如何形成的?
  几亿年来,海洋中的各种生物遗体形成大量的有机碳,同时,陆地上的河流将泥沙和有机质带入海洋,年复一年把大量生物遗体一层层地掩埋。经过漫长的地质演化,沉积物变成了岩石,形成大量的沉积盆地,在岩层的压力、高温和细菌等因素的作用下,这些生物遗体和有机质逐渐形成了石油。
  我国的海洋油气资源如何分布?
  我国目前已发现7个大型含油气沉积盆地,主要分布在渤海、南黄海、东海和南海等区域。其中,我国南海的油气资源极为丰富,具备形成世界级大油田的地质条件。
  海洋油气是如何被找到的?
  海洋油气勘探最主要的手段是利用专用的测量船进行人工地震勘探,这种方法相当于给地球做“CT”。测量船只携带一组海上拖缆,用空气炮在水中产生爆炸声波,这种人工地震波传入海底下的岩层,遇到不同的岩层地震波会产生不同的反射回到海面,被拖缆上的一组仪器接收并记录下来。这些反射回来的地震波有早有晚,回来早的地震波是浅地层的反射,回来晚的地震波表示穿透了更加深的地层。大量的测量数据经过计算机处理,就可以得到一幅反映地下地质构造的“CT图”—地震勘探成果图,地层的分布和结构均一目了然。由此,专家就可以确定油气盆地的范围,从而发现油气田。
  可以燃烧的冰
  当地球物理学家在进行海上地震勘探时,在地震勘探成果图上,有时会出现一些特殊的反射条带,它在海底下的地层中,几乎与海底平行,不像是通常的地质构造的反映,科学家们称之为似海底反射面(BSR),经科学家研究和钻探证实,BSR是海底天然气水合物存在的标志。
  天然气水合物看上去像冰块一样,但遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”,它是由天然气与水在高压和低温条件下形成的一种笼形结晶化合物,分布于深海的沉积物中。可燃冰中的甲烷含量通常占80%~99.9%,平均1立方米的可燃冰能分解成164立方米的甲烷天然气。
  全世界的可燃冰储量潜力巨大,据科学家估计,其碳当量相当于我们已经发现的石油天然气和煤炭总量的两倍,是未来重要的清洁能源。如今,全世界已有40多个国家开展了可燃冰的资源调查和研究,围绕可燃冰的一系列海洋探测技术和探海神器不断涌现,海底世界的神秘面纱将逐步揭开。也许未来几百年,人们不用为能源短缺发愁了。
  海底热液矿床

  海底热液矿床的形成,是因为海底的火山活动,形成块状金属硫化物矿、多金属软泥和多金属沉积物,其富含铜、锌、铅、金、银等矿物。大洋深处的活火山,根据形成温度的不同,会以海底的黑烟囱(形成温度350~400℃)、白烟囱(100~300℃)和低温型溢口(形成温度<100℃)等海底奇观形式,再现地质史上热液硫化矿物和火山沉积地层的形成过程。
  在这些“烟囱”和溢口附近,生活着一些特殊的贝壳生物,他们不怕高温,不依赖氧气,依靠天然气和硫化物气体生存,这种新的生命形式背后的秘密,非常值得我们去探求。
  锰结核和富钴结壳

  深海洋底的锰结核是不断生长着的宝藏。早在100多年前,英国深海调查船挑战者号就在环球海洋考察中,首先发现了深海洋底的锰结核。随后,各国科学家在太平洋、大西洋、印度洋的深海区均发现了大量的锰结核。
  那么,锰结核是怎样形成的呢?在地球50亿年的历史变迁中,地壳表面剥蚀的多种矿物质随河水流入了大海,而海水中的锰和铁本来就处于饱和状态,由于河流夹带作用,使这两种元素含量不断增加。再加上海底火山喷发产生的铁、锰矿物,宇宙尘埃带来的金属元素,使海水中的铁、锰越来越富集,引起了过饱和沉淀。
  锰结核的形状就如同滚落在海底的“鹅卵石”,它们最初以岩石碎屑、海洋生物遗骨为核心,逐渐吸附铜、钴等物质,于是形成结核体。它们在2000~6000米的海底,随着底流一起滚动,如同滚雪球一样,越滚越大,越滚越多,形成了大小不等的锰结核,颜色从黑暗到褐色,外形大多为球形,小的像豌豆、土豆,大的直径可达几十厘米、重量也能有几十千克。假如切开来看,你会发现锰结核是层层包裹的,很像洋葱。
  这种结核增长很快,每年以1000万吨的速度在不断堆积。有时候,每平方米的海底能聚集超过100千克的锰结核,简直就像是一个挨一个地铺满海底。因此,锰结核也被认为是人类取之不尽的“能不断生长的矿物”。
  与锰结核不同,富钴结壳是生长在海底的海山、海台顶部和斜坡岩石表面的“壳状”沉积物,一般围绕海底火山分布,平均水深为300~3000米。钴结壳平均厚2厘米左右,最厚者可达20余厘米,颜色呈黑色或暗褐色,富含金属钴、稀土元素和铂等贵金属矿物,以铁锰氧化物为主。由于富钴结壳是海水中的元素直接成岩形成,因此资源量远景巨大。
  由于采集效率低和开采成本较高,锰结核和富钴结壳资源目前尚未形成工业化开采。
  不能遗忘的海沙

  小小沙子虽然默默无闻,却功勋卓越。
  海沙不但赐予我们一处处海滨度假胜地,同时也是填海造陆的重要材料。我国澳门特别行政区的陆地面积有2/3是填海造陆而来。在我国南沙群岛永暑礁、美济礁进行的岛礁建设工程中,海沙也发挥了举足轻重的作用。
  此外,海沙中含有丰富的石英砂、金红石、金刚石砂、锡砂、沙金、磁铁矿、钛铁矿等几十种矿产,具有分布广、储量大、开采方便且开发投资小的优点,所以它也是重要的工业原料。

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