赴海淘金

周坚鑫 杨怡

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。