文|創(chuàng)瞰巴黎 Ana s Marechal
編輯|Meister Xia
導讀：
由于全球對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加,海底資源的開發(fā)也受到廣泛關注。那么深海海底蘊藏著哪些礦產(chǎn)資源？它們的儲量如何？深海礦藏資源的開發(fā)又面臨著哪些困難？為什么說海底礦產(chǎn)的開發(fā)已上升為爭奪海洋主權的國家戰(zhàn)略？本期“深海采礦”系列二，帶您了解為什么世界各國競相進行深海探測。
一覽：
- 海床富含礦產(chǎn)資源，主要存在于三種類型的物質中：多金屬結核、多金屬結殼、多金屬硫化物。
- 2001年，各國開始關注深海采礦。當年，國際海底管理局（ISA）開始簽發(fā)了深?？碧皆S可合同。隨著金屬價格走高，深海采礦的熱度也漸漸增加。
- 海床所蘊含的礦產(chǎn)資源總價值難以估算，克拉里昂-克里帕頓斷裂帶可能有高達約3.4億噸的鎳、2.75億噸的銅。
- 但海底采礦仍充滿未知數(shù)，可能會對環(huán)境造成嚴重破壞。
現(xiàn)已知的深海礦產(chǎn)資源有哪些？
在深海，富含礦產(chǎn)的物質有三種：第一種是多金屬結核，富含錳、鐵、鈷、鎳和銅；第二種是多金屬結殼，富含錳、鐵、鈷和鉑；第三種是多金屬硫化物，富含銅和鋅，偶有金、銀。多金屬結核和多金屬結殼分布較廣，但多金屬硫化物則較為罕見。
上述三種物質還可能含有碲、鋯、銦、鍺等稀有元素，可廣泛應用于智能手機制造、新能源設備等新興技術中。比如，制造風力渦輪機的永磁體需要釹，制造電池則需要鈷。
海底富含礦產(chǎn)資源的三種物質
在海床上，多種環(huán)境和地質因素促使含礦量豐富的物質形成。
多金屬硫化物由海底熱液活動形成，即海水通過巖石裂隙或構造斷裂帶滲入海底地殼深層，并同地殼巖石發(fā)生化學成分交換，溶解大量金屬元素，然后上升并噴出海底。噴口附近會形成熱液沉積物，即塊狀硫化物。水下800至5000米的區(qū)域都能發(fā)現(xiàn)多金屬硫化物，一般存在于海脊或板塊內(nèi)部的海底火山口附近。
多金屬結殼是水下400至4000米處海底基巖上沉積的礦物質，覆蓋面積可達若干平方公里，在洋流、海水氧含量等因素適宜的條件下便能形成。經(jīng)過千千萬萬年的沉積，海水中的礦物質會在海床上逐漸富集，形成結殼，其生長速度為每百萬年幾毫米。
多金屬結核是直徑5-10cm的深色球狀物，存在于深度為3000至5000米的深海平原。在這個深度，被侵蝕的巖石碎片、動物遺骸等“雜質顆粒”會在水底沉積，海水中的礦物質便會包裹著這些顆粒結核，其生長機理與結殼類似。
這些礦產(chǎn)資源不是已經(jīng)在陸地上開采了嗎？
陸地上的確已經(jīng)在開采這些礦產(chǎn)資源，而且陸地上已探明的儲備量遠高于海底的。錳、鎳、銅、鈷等礦產(chǎn)的陸地上儲量十分豐富，未來幾十年恐怕都用不完。但相比之下，我們對于海底的礦產(chǎn)資源知之甚少。現(xiàn)已探明的海底多金屬硫化物沉積礦床，其儲備量僅占陸地上同類礦物探明儲量的0.5%——可以說是少得可憐。對于多金屬結核，法國持有的勘探合同涵蓋了7.5萬平方公里的廣闊海底疆域，相當于法國國土面積的14%，但該區(qū)域的鈷礦最多只有陸上總儲量的4% [1]。
圖片來源：法國科學院
鑒于此，未來若海底礦產(chǎn)勘探得到進一步發(fā)展，很有可能是國家出于爭奪海上主權的需求，而非因陸地礦產(chǎn)資源枯竭。
開采利用海底資源，的確具有重大地緣政治意義。有哪些國家參與了這一角逐？
19世紀，英國的“挑戰(zhàn)者號”科考船啟航，揭開了人類深海探索的帷幕。正是在這一次科考任務中，學者們首次發(fā)現(xiàn)了多金屬結核與多金屬結殼。20世紀60年代起，在多個海底多金屬結核調(diào)查項目的共同努力之下，人類在太平洋東部海域發(fā)現(xiàn)了克拉里昂-克里帕頓斷裂帶，存在大量多金屬結核。但由于上世紀80年代金屬價格下降，該海域的采礦項目一直無人問津。
進入21世紀頭幾年，金屬價格上升并持續(xù)走高，人們重新將目光轉向深海礦物探索。2001年，俄羅斯、中國、日本、法國、印度以及一個多國團體獲得了國際海底管理局（ISA）簽發(fā)的勘探合同 [2]。隨后若干年間，ISA又簽發(fā)了25份合同（其中23份簽署于2011年后），批準多金屬結核、結殼、硫化物的開采。各國對于海底礦產(chǎn)資源興趣高漲，與地緣政治和戰(zhàn)略因素離不開關系。2011年全球95%的稀土元素、95%的鎵、68%的鍺、57% 的銦都由中國出產(chǎn)。這些都是新型技術和綠色能源設備所需要的金屬。加拿大的鸚鵡螺礦業(yè)在破產(chǎn)前，曾率先在巴布亞新幾內(nèi)亞海域獲得多金屬硫化物礦床勘探合同，但不幸項目終未能啟動，公司也不復存在。
深海的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟價值究竟有多少？
當前海洋中可供開采的礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟價值尚無準確的測算。粗略估算顯示，克拉里昂-克里帕頓斷裂帶至多有約3.4億噸的鎳、2.75億噸的銅，但這種估算的準確度不高。之所以強調(diào)“至多”，是因為并非所有海底礦產(chǎn)都能開采。具體能開采多少，取決于全球金屬價格、開采項目的運營和環(huán)保成本、以及法律、社會、政府等因素。所有因素加在一起，很有可能導致實際能開采的量為零。
海底礦產(chǎn)開采會帶來什么樣的環(huán)境破壞是個很大的未知數(shù)，但破壞的程度絕不容忽視，畢竟克拉里昂-克里帕頓斷裂帶的面積比整個歐盟還大！要想更深入地探明現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源儲備、更全面地統(tǒng)計該地區(qū)可能會受影響的海洋生物，仍需進行更多深海探索項目。光是多金屬結核，就需要好幾年的探測時間。而對于多金屬結殼和硫化物，我們所知道的比結核還要少。
開采深海礦產(chǎn)資源的技術成熟了嗎？
尚不成熟。這也是一個挑戰(zhàn)。采礦企業(yè)現(xiàn)在正在重點研發(fā)多金屬結核的開采技術，以期未來在開采設備市場上占領先機。
去年，比利時的全球海洋礦物資源公司測試了一臺結核物收集機器人樣機，按照1:4比例制造。但該公司尚未開發(fā)出一套完整的海底采礦系統(tǒng)，包括揚礦管道（將海底開采的礦物“吸”到海面上的管路），以及能操縱機器人、裝載礦石、處理采礦廢料的船只。當前深海石油開采技術最深只能適用于水下2000米，但深海采礦的技術必須適應海底5000米的環(huán)境。如今尚無成套的或1:1尺寸的開采系統(tǒng)進入深海實測階段。開采多金屬結殼，意味著要將薄薄的一層沉積物從堅硬的海底基巖上分離出來，至今連試驗性的技術都不存在。
參考資料：
1. https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/mineral-commodity-summaries
2. Regroupant la Bulgarie, la République Tchèque, la Pologne, la Slovaquie, Cuba et la Russie.