走向深海大洋47：走向深海大洋拓展找矿空间

---访中国大洋科考27航次首席科学家何高文

　　中国大洋第27航次第三航段海上调查正在进入攻坚阶段。在工作间隙，记者采访了首席科学家何高文，他就国际海底矿产资源勘探形势、进展等有关问题作了交谈。

         开展国际海底矿产资源调查，分享应有权益

　　海洋蕴藏着丰富的矿物资源，发达国家从20世纪60年代初开始了国际海底区域多金属结核调查活动，到80年代末基本完成了多金属结核商业开采前的技术储备。大洋矿产调查成果最集中的体现是，根据《联合国海洋法公约》和相关勘探规章要求，向国际海底管理局提出矿区申请，分享应有的权益。据何高文介绍，目前有13个国家、组织在国际海底区域申请了多金属结核矿区，分别是俄罗斯、日本、印度、法国、中国、德国、韩国以及海金联（以前苏联为首的几个东欧社会主义国家组成的集团组织），以及去年和今年提出申请的汤加、瑙鲁、基里巴斯、英国、比利时。国际海底管理局于2010年通过了《“区域”内多金属硫化物探矿和勘探规章》，目前有4个国家提出了多金属硫化物矿区的申请，分别是中国、俄罗斯、法国、韩国，其中，中国已与国际海底管理局签订了《勘探合同》。在今年7月结束的国际海底管理局第18届会议上通过了《“区域”内富钴结壳探矿和勘探规章》，可以预料，将会有越来越多的国家加入到矿区申请的行列，在法律框架内分享国际海底区域矿产资源——这一人类共同继承财产的热潮即将来临。  
　　何高文简要地介绍了多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物这3种主要国际海底矿产资源研究、调查进程。多金属结核最早是1873年英国挑战者号调查船进行环球科考时在大西洋加纳利群岛的海底发现的，这一发现拉开了人类认识大洋底资源奥秘的序幕。当时称其为“锰结核”。从20世纪60年代引起工业界注意，美、苏、日、法、德等先进工业国率先进军国际海底，开展了大规模的调查，在20世纪80年代进入尾声。大家的注意力逐渐转向富钴结壳，代表性的国家有德、美、法国、日本、俄罗斯。为什么转向富钴结壳？因为在国际海底区域，大家所能认识到的矿产资源还是固体矿产。在多金属结核调查的同时，人们发现在大洋底部的海山上有结壳存在。事实上，多金属结核、结壳这两类矿产的矿床成因基本类似，以水成成因为主（结核还有成岩成因）。富钴结壳是生长在海底基岩上的富含锰、钴、铂、稀土等金属元素的壳状沉积物，其中钴含量是多金属结核的3倍左右。钴的用量虽然不大，但它是一种关键金属，应用于航天工业，可生产超合金；结壳中其它金属元素也具有重要的工业用途。因此，富钴结壳是一种具有很高经济价值、极为有用的矿产资源。
　　富钴结壳作为矿产资源来调查研究，是从20世纪80年代开始的。从20世纪80年代到90年代前期，它一直是美国、德国、苏联、法国、日本、韩国等国家关注的重点，新兴国家印度也投入一定力量开展工作。进入21世纪大规模的调查相对少了，开展调查活动的国家主要是俄罗斯、中国。中国首次获得富钴结壳样品是1987年，海洋四号调查船在执行HY-871航次调查中在太平洋约翰斯顿岛东南海域采获200多公斤富钴结壳。1997、1998中国海洋四号、大洋一号科学调查船分别在西太平洋麦哲伦海山区、中太平洋海山区对富钴结壳做了4个航段侦察性的调查，采集样品数百公斤。由于我们的调查起步比别人晚近20年，从20世纪90年代后期开始，我国的富钴结壳调查工作几乎没有中断过。
　　海底多金属硫化物（简称硫化物矿床），一般分布于大洋的洋中脊和弧后盆地的扩张脊，因其含资源价值较高的贵金属而受到重视。自1979年人类首次在东太平洋海隆21°N海域发现海底热液区以来，30多年里，世界各国在大洋中脊仅发现了160多个热液区。我国在海底多金属硫化物调查方面起步较晚，大洋科考第19航次在西南印度洋超慢速扩张区发现了第一个海底热液区，实现了我国海底热液活动调查零的突破。      
　　

我国形成了以浅地层剖面、海底摄像加深海浅钻三位一体的调查方式，可较准确地评价钴结壳的分布范围及厚度

　　那么，这三类大洋海底矿产在找矿过程中有些什么特点呢？何高文认为，从资源调查评价的角度看，目前最成熟的是多金属结核，硫化物、结壳勘探程度还不是那么高，在工作前期更多的是一项科学研究。
何高文说，硫化物矿床的调查工作难度最大，一是硫化物矿床是三维分布的矿床，最大的技术瓶颈是钻探。硫化物矿床基本分布在海底两三千米以下，靠一般的手段难以了解；再一个，它的分布范围也很局限。寻找热液硫化物矿床首先要找水体的异常。热液硫化物有许多还是活动喷口，喷出的流体与正常的水体不一样。所以通过水体的异常确定热液喷口的位置，但有一个问题，现在正在活动的热液喷口，只能说明现在，而历史时期休眠的、或已死亡的喷口，那些地方有可能有大矿，但现在还没有很好的找矿标志。一般还是通过地球物理异常大致确定目标，最终还得通过钻探进行验证和评价。
　　何高文说，富钴结壳，相对于热液硫化物的勘探程度要高些，其矿床特征更简单些，主要分布在大洋底海山的表面，通过深海浅钻可探寻其厚度分布。结壳分布的海域很广，几乎世界各大洋的海山区均有分布，从地理上看，结壳的富集区主要在赤道附近的低纬度区，多数在南纬、北纬30°以内。而世界上海山最多的大洋是太平洋，有文献记载有1万多个。结壳分布以太平洋为最广、最富。这里的海山多，结壳品位较高，特别是西太平洋。因为结壳的生长需要在水体环境下慢慢沉淀下来，演化时间越长越有利于它的成矿。太平洋在世界大洋中最大、演化历史最长，其最老的洋壳就在西太平洋马里亚纳海沟附近。
　　何高文向记者介绍，目前从调查模式看，我国经过10多年的摸索，在实践中形成了多种手段联合调查结壳资源的一整套做法：在多波束全覆盖地形测量基础上，以浅地层剖面测量、海底摄像加深海浅钻三位一体的调查方式，可以比较准确地评价结壳的分布范围以及厚度。这一调查方式较调查初期的拖网取样方法，所获取的资料更为精确，基本满足了现阶段结壳资源评价的需要。当然，也有需要改进完善的地方，比如，在复杂地形区的取样能力，目前还是不够，因为现在浅钻作业对海底地形要求比较高。地形起伏不平或坡度太大，都没办法完成好浅钻作业；还需要开发一些新的探测技术装备，特别是近底的高精度探测技术，例如，原位结壳厚度声学探测技术，可以通过近底设备遥测结壳厚度；适宜复杂地形作业的AUV或ROV（水下机器人），可以把海底的微地形探测出来，以满足将来开采的需要。
　　从结壳调查的技术手段看，我国主体的调查手段在国际上尚属于先进行列，如多波束测深系统、浅地层剖面测量系统、海底摄像、深海浅钻等。
　　何高文说，与大洋资源调查相辅相成的另一项工作是大洋环境调查。国际社会对深海采矿引起的环境问题关注度高。大洋环境评价工作目前也是我国大洋工作的一项重要内容，现在要做的，先把海洋环境本底调查清楚。这是区别于陆地找矿工作的一个特点，我们汇聚了各部门方方面面的专家从事这项工作。
总之，大洋矿产资源调查工作是一项超前的工作，可以为将来作资源储备，从另一个层面说，它具有一定的国家战略意义，因为，我们要逐渐走向深海大洋。

大洋好像很大，但有一个无形的边界把你限制

　　何高文近期参与的另一项重要工作，是作为参加国际海底管理局第16、17、18届会议中国代表团的技术顾问，参与了国际海底区域富钴结壳勘探规章的审议过程。“在会议辩论过程中，大家讨论最热烈的是，申请矿区面积和保留区域面积的大小，规章草案一改再改。因为它关系到申请者和潜在申请者的利益。”
　　经过几次会议讨论，最后通过了中国代表团提出的面积修改意见，结壳可申请矿区面积为3000平方公里，经区域放弃后，保留区域面积为1000平方公里。而申请矿区面积的确定基于这样的思路：一个矿区能满足年产100万吨结壳，连续生产20年的需要。这样至少需要大约1000平方公里的面积。“中国代表团在审议规章草案过程中发挥了重要作用。” 何高文感触到，“我们参与国际事务，必须要有一定的技术基础，才有话语权和主导权。” 富钴结壳勘探规章历经八年讨论和审议，最终在2012年7月召开的国际海底管理局第18届会议上获得通过。
　　何高文认为，联合国海洋法公约、国际海底矿产勘探规章对当前大洋资源调查工作产生着重要影响，我们需要积极研究应对。“国际海底区域矿产资源的勘探和未来的开发活动，都要在《联合国海洋法公约》框架内开展。海洋法公约是一个规范沿海国领海主权及国家管辖海域以外区域活动的法律制度，如领海、专属经济区、外大陆架界限的划定等。国际海底区域与专属经济区、外大陆架是此消彼长的关系。外大陆架大了，那么，国际公海区域就小些，放眼望去，大洋好像很大，但有一个无形的边界把你限制。这对国际公海找矿影响很大。”



　　(何高文，广州海洋地质调查局副总工程师，教授级高级工程师，博士。中国大洋协会“十一五”“多金属结核和富钴结壳资源调查与评价”项目责任科学家、“十二五”重大项目“富钴结壳资源评价”项目负责人、“富钴结壳资源勘查与申请工作组”副组长，曾多次担任大洋航次首席科学家)。

（国土资源报　丁全利）