去深海挖“金矿”

那颜

进入21世纪，人类对金属资源的需求达到了前所未有的程度：一方面是需求空前旺盛;另一方面是陆地矿产资源日渐减少甚至枯竭，人类被迫再次将目光移向海底。2015年，加拿大鹦鹉螺矿业公司（鹦鹉螺矿业）宣布，位于巴布亚新几内亚沿海的索尔瓦拉1期项目将于2019年年初运营。这座举世瞩目的金铜矿位于1600米深的海底，是全球第一座海底金铜矿。

索尔瓦拉1期将“深海采矿”模式又一次推到了公众面前。之所以说“又一次”，是因为深海采矿并不是一个新鲜话题。早在20世纪60年代，美国海洋地质学家梅洛就提到了深海勘探的可能性，并鼓励人们到海底去寻找并获取金属资源。

油畫作品《冰海上的“挑战者”号》

“挑战者”号科考队使用的测深装置及海底取样装置。

深海采矿由来已久

说到深海采矿这个话题，还得追溯到19世纪。1872年，英国皇家学会派遣“挑战者”号科学考察船在大西洋、太平洋和印度洋进行了一次环球海洋考察。“挑战者”号是世界第一艘海洋调查船，由英国皇家海军的一艘军舰改造而成。

这次考察是人类历史上首次综合性的海洋科学考察，历时3年5个月。考察期间，科学家在大西洋发现了水下山脉，还从海底打捞起一些像“结核结石”的小石块。1877年，曾参与考察的科学家穆雷在一次演讲中提到，这些小石块的成分是锰、铁和镍。

这是人类第一次在海底发现矿物资源。后续考察则证实，这些锰结核散落在太平洋和印度洋的海底。不过这在当时并没能引起重视。20世纪50年代，由于人口激增，导致对资源的需求上升。科学家再一次将注意力转移到了这些富含金属的结核物上。

1964年，美国海洋地质学家梅洛出版了《海洋的矿物资源》一书。他认为海洋中蕴藏着无穷无尽的钴、镍等金属矿，它们就藏在这些像土豆似的锰结核中，这些锰结核位于约5 000米深的海底。他在书中表示：海洋中的锰结核数量非常多，哪怕仅有10%可供开采，也能为人类提供可使用几千年的金属资源。梅洛这段话可视为20世纪中期海底采矿热的写照。

1974年夏天，即《海洋的矿物资源》出版10年后，“格洛玛勘探者”号从美国的加利福尼亚州港口起航，驶向太平洋中部。这艘船上配备了高耸的钻井架和最新的钻机齿轮。该船的拥有者高调宣布，这次航行是为了从海底岩石中开采贵重金属。

消息一经发布就引起了轰动，“海底采矿”成为当时的热词。商人们四处奔走寻找商机，大使们忙着就“海底采矿”展开外交谈判，就连著名学府都开设了相关课程。全世界都在翘首企盼“格洛玛勘探者”号满载海底矿藏而归。

谁也没想到，这其实是一场精心策划的骗局，策划者就是大名鼎鼎的美国中央情报局。6年前，一艘苏联潜艇在运输弹道核弹时沉没了。这次“格洛玛勘探者”号出海，就是为了搜寻和打捞这艘苏联潜艇。所谓的“深海采矿”，其实是美国中央情报局故意放出的烟幕弹。骗局被揭穿后，宣扬得沸沸扬扬的海底采矿被狠狠泼了一盆冷水。然而，这还不是唯一的坏消息。

自从海底采矿热兴起后，法、德、美等国都满心期望，派出了勘探船去寻找这些结核物。然而勘探结果却表明，人们先前对深海采矿的可行性预估其实是被夸大了的，再加上金属价格很低廉，深海勘探在1982年左右就几乎被完全放弃了。有统计表明，从20世纪60年代到1984年，美国在深海采矿方面花费了近6亿5千万美元，几乎颗粒无收。

“格洛玛勘探者”号上使用了大量当时的先进科技，图中是船上的控制室

掀起深海“金山”的盖头

海底环境就像陆地环境一样，由山脉、高原、山谷和平原组成，其中还有许多火山。经过几百万年的积累，海底遍布着岩石和沉积物。这里面有三种物质是现代制造工业所急需的：

第一种是多金属结核物，主要赋存在4000～6000米水深处，富含镍、铜、钴和锰等金属;第二种是富钴结壳，主要赋存在800～2200米水深处，不仅富含钴，还是许多其他金属和稀土元素的重要潜在来源;第三种是海底硫化物，主要赋存在1400～3700米水深处，富含铜、铅和锌以及少量金、银。

据估计，全球海底蕴藏着高达880亿吨稀土、10亿吨钴和3万亿吨多金属结核物。联合国国际海底管理局（海管局）秘书长迈克尔·罗吉表示：“海底资源极为丰富，这些未开发资源品质很高，毫不夸张地说，海底矿物可以供人类持续使用数千年而不会出现供不应求的现象。”

根据现代地质学理论，海底矿床与陆地矿床的成因基本一致，大多适用于陆地资源的勘查技术，都能用于海底资源的勘查。在海底资源的勘探中，必须面对海水压力、海水腐蚀性和海底黑暗等难题。可用于深海勘探的拖曳舱、遥控舱和海底机器人等技术的日臻成熟，让这些难题迎刃而解，去深海采矿不再遥不可及。

海底藏有无数“大金山”的说法引发了新一轮的淘金热。各国矿业公司都跃跃欲试，想从中分一杯羹。不过海底矿藏是人类共同的财富，不是想采就能采的，只有获得了海管局的批准，才能拥有合法采矿权。截至目前，海管局已批准了20多份海底探索和采矿合同，涵盖数十万平方海里海域，并向国家和公司颁发了26个海底矿产勘查许可证。

名词解释

国际海底管理局（海管局）成立于1994年，总部设在牙买加首都金斯敦。海管局是根据1982年《海洋法公约》所设立的国际机构，主要职能是规范“区域”内深海海底矿物的勘探和开发。

超级链接

我国对国际海底区域的調查和研究工作始于20世纪70年代。截至目前，我国已在4个国际海底区域拥有采矿权。

2001年，中国获得东北太平洋7.5万平方千米的多金属结核勘探合同区;

2011年，中国获得西南印度洋1万平方千米的多金属硫化物勘探合同区;

2014年，中国获得西北太平洋3000平方千米的富钴结壳勘探合同区;

2015年，中国获得位于东太平洋7.274万平方千米多金属结核勘探合同区。

深海采矿必备的“金刚钻”

1869年，法国科幻作家儒勒·凡尔纳在《海底两万里》中，借尼莫船长之口表示“海洋深处有锌、铁、银和金矿，开采相当容易”。现实却截然相反，即使进入21世纪，人类对这些海底“金山”的勘探和开发，仍只停留在海底表层矿产资源的开发阶段。

鹦鹉螺矿业是全球第一家商业化探索海底大型硫化物资源的公司。在深海采矿这一行业中，该公司既是先行者又是领军者。早在2011年，鹦鹉螺矿业就从巴布亚新几内亚政府手中，获得了俾斯麦海域的20 年开采租赁权。该项目开发的第1个矿区即索尔瓦拉1期，是全球第一座海底金铜矿。与陆地上的铜矿或金矿相比，这座位于海底热泉的金铜矿品质绝佳，同等质量的原料产出的金属是陆地金铜矿产出的10倍。据鹦鹉螺矿业估计，金铜矿的总价值有望达到30亿美元。

索尔瓦拉1期位于1600米的海底热泉区。为了开采这座海底“金山”，鹦鹉螺矿业摆出了由全球首套商业深海采矿设备和全球第一艘深海采矿船共同组成的豪华阵容。这套采矿设备包括大块岩石切割机、辅助切割机和集矿机，由英国土壤机械动力公司（SMD）制造。该公司主营业务是为铺设海底光缆、维修海上石油平台等深海作业项目提供专门设备。这套设备结合了SMD 开发的先进技术，不仅是世界上功率最大的水下采矿设备，也是技术成熟的远程遥控设备。操控者只需坐在船舱里动动手指头，就能指挥水下采矿设备在海底行动。

鹦鹉螺矿业的深海采矿设备

这套深海采矿设备将在海底协同作战：辅助切割机负责为大块岩石切割机开辟一条坦途;大块岩石切割机则负责将岩壁直接粉碎;集矿机是专门打下手的，负责吸取被粉碎的岩石，并通过管道传送到采矿船上。

全球第一艘深海采矿船“鹦鹉螺新纪元”号，由中国马尾造船股份有限公司（马尾造船）制造。该船已于2015年9月正式开工建造，将于2019年年底或2020年年初交付使用。该船长227米，宽40米，深18.2米，吃水13.2米，可装载矿物39000吨。船上配置了完整的矿物开采、深海矿物提升系统、脱水和装卸货系统以及可容纳199人的高舒适度居住舱室。

“鹦鹉螺新纪元”号主要用于深海多金属硫化物的开采。集矿机将矿物收集并传送到船上后，矿物会先在船上进行脱水，再转到运输船上运往陆地。“鹦鹉螺新纪元”号可在2 500米的深海区进行采矿作业，并可持续进行海上定位作业长达5年之久。

深海采矿的环保难题

海平面200米以下的深海是地球上最大的生物栖息地。无论多金属结核物、富钴结壳还是海底硫化物都处于该深度以下。尽管有海洋生物学家认为，相比海底热泉口长期频繁的地震以及流溢出来的熔岩，深海采矿并不会造成更大的破坏和影响，但仍有一些海洋生物学家对此持相反观点。

深海采矿不但会严重破坏海底表面，还会产生巨大的涡流。这会使生活在这里的动植物遭受灭顶之灾。此外，一些特殊的海洋动物只生活在特殊的环境中，例如：庞贝蠕虫生活在海底烟囱里，海底烟囱是海底热泉特有的产物;鳞足蜗牛含有对抗阿尔兹海默症的神秘物质，目前仅在两个地方被发现，这两处都已被划为采矿区;霍夫蟹只存在于印度洋的某海底热泉里……一旦海底热泉被破坏，这些海洋生物将不复存在。

人类对深海的探索才刚起步，更多海洋生物尚未被人类认识。一些海洋生物学家认为，目前深海采矿的发展速度之快已经超过预期，一旦深海采矿机的轰鸣声在海底响起，恐怕这些海洋生物还没来得及被人类所知就会消失不见。也是因此，这些海洋生物学家发出警告：深海采矿会导致难以挽回的生物多样性损失，并对深海的生态系统造成无法预估的破坏。

海底采矿和陆上采矿一样，也会产生大量升腾的尘埃。来自德国联邦地球科学和自然资源研究所的科学家通过电脑建模评估了深海采矿的后果。他们假设深海采矿机的规模如五台推土机并排那么大，每小时便可卷起1000吨沉渣，在这种情况下，仅需10天，采矿所产生的尘埃就能到达12千米外，并覆盖那里的一切生物。

这些尘埃会形成悬浮物漂流，即一种类似于云雾的团状结构。当它出现在海底时，其中的微小颗粒会堵塞水底生物用来摄食的过滤性器官;当它出现在水面时，不仅会影响水的透光性，妨碍海洋植物的光合作用，还会威胁浮游生物的生存，进而影响该地区的食物链。此外，在矿物被提升的过程中，温度较低的底层海水会被带到上层海面。海水温度发生变化，也会影响到海洋生物的生存。

随着陆地资源的日益减少甚至枯竭，人类向海洋要资源势在必行。鹦鹉螺矿业曾做过预测，到2030年，仅开采铜这一种矿产，全球海底采矿业的价值就可能达到每年300亿美元。如何处理海洋资源开发与环保问题，是人类亟须应对的新问题。

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按照鹦鹉螺矿业的最初计划，索尔瓦拉1期会在2019年年初运营。但经历了资金短缺、合作伙伴内部分歧以及环保投诉等种种意外后，该项目的运营被迫延期。即便如此，鹦鹉螺矿业对深海采矿仍充满信心。目前，该公司已与马尾造船签订了建造第二代深海采矿船的合作意向书。