深海探测的新纪元即将到来

整理撰稿人：中科院国家科学图书馆兰州分馆资源与海洋团队

郑军卫（E-mail：zhengjw@llas.ac.cn）、王立伟

审稿专家：中科院海洋所孙松研究员

海洋占地球表面积的71%，具有储存及交换热量、CO2和其他活性气体的巨大能力，对包括气候在内的全球环境变化有着至关重要的调节作用；海洋蕴藏着丰富的资源和具备特殊的战略地位，已引起国际的高度关注。随着人类对海洋及其价值的认识不断得到深化，海洋已成为国家利益拓展的重要空间，海洋科技已成为各国综合实力的重要体现。

伴随科技的不断发展，人类对海洋的探测从近岸走向远洋，从浅水走向深海。目前，深海探测与地球深部探测、深空探测（简称“三深”探测）已成为未来地球科学领域人类科技的重要发展方向和可能取得重大突破的领域。

1 深海探测的科技内涵及意义

深海探测技术是针对有关深海资源、构成物、现象与特征等资料和数据的采集、分析及显示的技术，是深海开发前期工作的重要技术手段，包括深海浮标技术、海洋遥感技术、水声探测技术以及深海观测仪器技术等。与深海资源探测相关的深海资源开发技术是针对深海大洋中资源和能源的开发技术，包括油气资源开发技术、矿产资源开发技术、生物资源开发技术、海洋可再生能源开发技术等。深海资源探测与技术开发已成为满足国家和地区的长期发展的战略需求。

从20世纪60年代至今，发达国家率先向深海大洋进军，深海探测技术迅速发展。调查船、钻探船/平台、各类探测仪器和装备、无人/载人/遥控深潜器、水下机器人取样设备、海底监测网等相继问世，探测广度和深度不断刷新。在深海极端环境、地震机理、深海生物和矿产资源，以及海底深部物质与结构等领域取得了一系列重大进展[1]。

随着海洋调查探测技术的不断发展，海底勘探将逐渐向深水区发展，深海区石油天然气的储量还会增加。深海生物基因资源是近年来引起国际关注的新型资源，目前国际上深海生物基因资源的应用已带来数十亿美元的产业价值。深海海洋生物处于独特的物理、化学和生态环境中，在高压剧变的温度梯度、极微弱的光照条件和高浓度的有毒物质包围下形成了极为独特的生物结构代谢机制，其体内的各种活性物质，如极端酶，在医药、环保等领域都将有广泛的应用前景。

2 国际深海探测发展新趋势

（1）深海探测日益上升到国家战略层面。随着海洋勘探和开发技术的快速发展以及从战略资源储备的高度出发，开发深海已经日益上升到国家战略层面。美国对深海的重视程度尤为突出，于1986年就率先制定了《全球海洋科学规划》，强调海洋是地球上最后开辟的疆域；2004年12月，美国总统布什发布行政命令，发布了《美国海洋行动计划》，成为21世纪美国海洋科学技术发展的指南，明确提出优先开发深海和公海资源的思路[2]。英国和日本也积极地将深海技术的发展作为重要突破技术之一，投入巨资发展深海勘探和资源开发技术，如日本的“地球号”勘探船处于当今国际领先水平；英国于2010年2月发布的《2010—2025海洋发展战略》[3]，将深海技术发展作为优先发展领域。

（2）国际深海科学研究计划密集发布。除一些具有重大影响的国际计划，如《国际综合大洋钻探计划（2013—2023年）》、《国际大洋中脊行动》、《国际大陆边缘计划》等外，围绕海底观测网络建设的计划或项目呈现密集增长趋势，如美国“海王星”海底观测网络、欧洲海底观测网、日本新型实时海底监测网（ARENA）、美国新泽西大陆架观测网等。这些深海研究和观测计划的特点是：以在深海研究居于领先水平的美国、日本、部分欧洲国家为主发起国[4]；随着技术的发展，针对涉及多项技术集成的海底观测网络建设的计划逐渐增多，反映了深海技术的整体进步；针对深海研究热点领域（如海底热液）的专门观测站建设开始兴起。

（3）深海探测技术成为未来科学技术实现重大突破的关键。海洋观测技术特别是深海观测技术，如《国际综合大洋钻探计划》提出的立管和非立管技术、《国际大洋中脊计划》提到的海底连续观测和观察技术等[5，6]的发展成为推动重大科学研究突破的关键。2009年5月31日，美国“海神”号潜艇下潜到世界大洋的最深处——约10902m的西太平洋马里亚纳海沟的挑战者深渊，标志人类在深海探测方面取得重大突破。随着这些深潜器的探索深度和良好观测性能的不断推进，人类认识深海的能力也不断提升，将不断推进人类对未知海洋的了解和认知。

（4）深海探测技术成为集成各种高新技术的综合技术领域。当前的深海技术是集成了几乎当代所有科学技术领域的一项复杂的综合高技术系统。从应用的角度可以分为深海探（观）测技术、深海采样技术、深海资源勘探开发技术、深海空间利用技术、深海环境保护技术以及深海装备技术。从技术看，涉及到微电子技术、信息技术、遥感技术、水声技术、可视化技术和计算机网络技术以及材料、能源等众多学科和技术领域，可以说深海技术是当代各种通用技术和最新技术在深海大洋这个特殊环境中的应用和发展。

（5）深海探测国际合作日益紧密。国家之间、区域之间、科研机构与企业之间、企业与企业之间的合作成为未来国际合作的趋势。文献计量分析表明，目前在深海科学技术领域形成了以美国、日本和欧洲为核心的合作伙伴群。美、英、法、德、日本等国通过政府支持、科学界与企业界联合、国际合作等方式加快深海技术的发展，总体上在深海技术领域处于领先地位。

3 中国在深海探测技术领域优势

我国将在国际海底圈定一块满足商业开发所需资源量要求的海底富钴结壳区域，并兼顾该区域其他资源的前期调查，开展海底热液硫化物的调查。同时，全面启动深海生物基因研究开发。我国还将积极发展海底探测与大洋资源勘查评价关键技术，突破深海作业技术、海底多参数探测技术、深海海底原位探测技术、深海工作站、矿产和生物基因直视取样技术，形成深海探测与取样技术体系。

（1）深水油气勘探。在深水油气勘探方面拥有首座深水半潜式钻井平台COSLPIONEER（中海油服先锋），作业水深750 m，钻井深度7500m，钻井设备具有全自动钻进功能。2010年中海油又建成了第6代深水3000m半潜式钻井平台“海洋石油981”号，最大作业水深3050m，钻井深度可以达到10000m，几乎可以在全球所有深水区作业，最近在南海首次独立进行了深水油气勘探。自主研发的单船长电缆大容量震源地震和相应配套技术以及OBS海底地震探测技术，形成一套深水海域油气地震勘探系列[7,8]。“863”计划“天然气水合物勘探开发关键技术”的科技攻关，取得了一批具有自主知识产权的创新性成果[9]。

（2）大洋科学考察。目前，中国拥有大洋综合科考船“大洋一号”、“海洋六号”和极地科考船“雪龙号”以及中科院海洋所新建成的“科学号”综合科学考察船，并配有各种先进的探测仪器、设备和装置。从20世纪90年初开始了深海大洋和南、北极综合科学考察及大洋矿产资源、深海生物基因资源调查研究。

中科院新建成的“科学号”综合科学考察船配备国际先进的探测与考察设备和现代化实验室，能够满足现代深海和大洋探测与研究的需求，为深海探测与研究提供了海上综合平台。正在筹建的深海研究中心正是应对深海研究的现状而进行的战略布局，其将瞄准深海科学研究前沿热点问题，集中国内涉海研究单位的优势力量，围绕深海科学和资源勘探规模开发等目标，组建具有国际竞争力的中国深海科学技术研发机构，成为有效支撑深海资源勘探开发和深海科学研究的关键技术力量。

1 莫杰，肖非.深海探测技术的发展.科学，2012,64（5）：11-15.

2 刘淮.国外深海技术发展研究.船艇,2006,258:6-18.

3 UK marine science strategy.http://www.defra.gov.uk/mscc/files/uk-marine-science-strategy-.pdf

4 European SeaFloor Observatory Network.http://www.oceanlab.abdn.ac.uk/esonet/ESONET_fullrep.pdf.

5 FisherAT,Urabe T,KlausAet al.IODP expedition 301 installs three borehole crustal observatories,prepares for three-dimensional,cross-hole experiments in the Northeastern Pacific Ocean.Scientific Drilling,2005,（1）：6-11.

6 Annual Program Plan FY13.http://www.iodp.org/program-document.

7 莫杰，高平.海洋油气勘查现代技术方法综合应用现状及发展趋势（下）.中国海上油气（地质），2002，16（3）:215-220.

8 陈楠.当今国外深海石油勘探难点技术及发展趋势.中国石油勘探，2010，（4）：71-75.

9 杨胜雄，张光学.海洋天然气水合物综合勘测技术.《科技兴海丛书》编辑委员会.海洋探查与资源开发技术.北京：海洋出版社，2001，179-183.