21世紀是發展海洋經濟的時代,浩瀚的海洋是資源和能源的寶庫,也是人類實現可持續性發展的重要基地。當今世界人類正面臨著陸地資源和能源日趨嚴峻的危機 威脅,世界各國都把經濟進一步發展的希望寄托在占地球表面積71%的海洋上,越來越多的國家都把合理有序地開發利用海洋資源和能源,以及保護海洋環境作為 求生存、求發展的基本國策。海洋中蘊藏著豐富的各類金屬與非金屬礦產資源、能源和生物資源。20世紀以來,各國科學家的積極努力使人類極大地增長了對海洋 資源的認識,目前全球已興起一個開發利用和保護海洋資源、攻克海洋開發高新技術的熱潮,海洋經濟已成為世界經濟發展新的增長點,成為我們這個時代的特征。
海底礦產資源的種類、形成和分布取決于地殼的結構類型和構造格局,彼此間有著內在的聯系。地球上的地殼主要存在著大陸型和大洋型兩種地殼類型,海底礦產資 源也主要有兩大類:淺海礦產資源和深海礦產資源。淺海與大陸同屬大陸型地殼,它們在地史演化上有統一的機制和地質構造條件,成礦規律有許多共同之處;深海 和大洋為大洋型地殼,其構造環境和地質條件與陸地不同,成礦條件也有所不同。
淺海礦產資源
淺海海底的礦產資源是指大陸架和部分大陸斜坡處的礦產資源,其礦種和成礦規律與陸地基本相似,但由于海水動力作用的加工,還形成一些獨特的外生礦床。淺海礦產資源主要是各類濱海砂礦和石油與天然氣,最近還發現一種極富發展前景的天然氣水合物等。
濱海砂礦是指在濱海水動力的分選作用下富集而成的有用砂礦,該類砂礦床規模大、品位高、埋藏淺,沉積疏松、易采易選。所謂濱海砂礦的范疇,由于地質歷史上的海平面變動,它包涵著濱海和部分淺海的砂礦。濱海砂礦主要包括建筑砂礫、工業用砂和礦物砂礦。
建筑砂、礫集料和工業用砂是當今取自近海最多和最重要的砂礦。隨著陸上建筑集料和工業砂資源的開采殆盡和城市的持續擴大和地價的不斷增加,品質優于陸上的 海洋建筑集料與工業砂原料勢必變得更為重要。工業砂據其質地而用于不同的方面,如:鑄造用砂和玻璃用砂等。
濱海礦物砂礦種類很多,如:金剛石、金、鉑、錫、鉻鐵礦、鐵砂礦、鋯石、鈦鐵礦、金紅石、獨居石等等。這些濱海砂礦絕大多數屬于海積型砂礦床,少部分屬沖 積型和殘積型砂礦。世界上現已開采利用30余種濱海砂礦,其資源量與開采量在世界礦產中都占有重要的位置。例如:世界金紅石總資源量約9435×104 t(鈦含量),其中砂礦占98 %;鈦鐵礦總資源量2.46×108 t(鈦金屬),砂礦占50 %;鋯石已探明的資源量3175.2×104 t,96 %為濱海砂礦。濱海砂礦的開采量在世界同類礦產總產量中所占的百分比為:鈦鐵礦30 %,獨居石80 %,金紅石98 %,鋯石90 %,錫石70 %以上,金5-10 %,金剛石5.1 %,鉑3 %等。我國擁有漫長的海岸線和廣闊的淺海,目前已探查出的砂礦礦種有鋯石、鈦鐵礦、獨居石、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦、砂錫礦、鉻鐵礦、鈮鉭鐵礦、砂金和石 英砂等,并發現有金剛石和砷鉑礦等。我國的濱海砂礦的礦種幾乎覆蓋了黑色金屬、有色金屬、稀有金屬和非金屬等各類砂礦,其中以鈦鐵礦、鋯石、獨居石、石英 砂等規模最大,資源量最豐。
深海礦產資源
深海蘊藏著豐富的海底礦產資源,它是支持人類生存的又一類重要資源。這里所說的深海,一般是指地質含義上大陸架或大陸邊緣以外的海域。深海占海洋面積的 92.4 %和地球面積的65.4 %,盡管它蘊藏著極為豐富的海底資源,但開發得遠遠不夠,甚至幾乎還未得到開發。擴大人類生存空間和儲備人類生存資源的重要途徑之一就是要向深海擴大活 動,發現包括海底礦產在內的深海資源,這對于整個人類的生存是一項具有深遠意義的戰略行動。深海礦產資源主要包括大洋多金屬結核礦、鐵錳結殼礦、深海磷礦 和海底熱液礦等。但是,由于深海礦產資源的礦區基本位于國際海域(Area)的海底,它的開發活動必須經過聯合國海底管理局的同意和批準方可生效與合法。
多金屬結核資源(大洋多金屬結核礦)
多金屬結核是一種結核狀的鐵錳礦,又稱為大洋錳結核,它廣泛分布于水深4000-6000m海底。它主要由鐵錳物質組成,含有70多種元素(包括工業所需 要的銅、鈷、鎳、錳、鐵等金屬),其中Ni、Co、Cu、Mn的平均含量分別為1.30 %,0.22 %,1.00 %和25.00 %,總儲量分別高出陸地相應儲量的幾十倍到幾千倍,具有很高的經濟價值,是一種重要的深海礦產資源。多金屬結核在大西洋、印度洋、太平洋等世界幾大洋中均 有分布,惟太平洋分布最廣,儲量最大,并呈帶狀分布,擁有東北太平洋海盆,中太平洋海盆、南太平洋、東南太平洋海盆等4個分區,其中位于東北太平洋海盆內 克拉里昂、克里帕頓斷裂之間的CC區是結核經濟價值最高的區域。現在世界上已有七個國家或集團獲得聯合國的批準(印度、俄羅斯、法國、日本、中國、國際海 洋金屬聯合組織、韓國),擁有合法的開辟區(Pioneer Area),除印度以外的其他先驅投資國所申請的礦區均在太平洋CC區。中國是聯合國批準的世界上第五個先驅投資者,我國經過"七五"、"八五"、"九 五"和"十五"期間的努力,已經在太平洋CC區獲得了7.5×104 km2的合同礦區,對該區擁有詳細勘探權和開采權。
富鈷結殼資源(鐵錳結殼礦)
富鈷結殼也是一種鐵錳礦,與大洋多金屬結核礦相似,但它不呈結核狀,而是以板狀結殼覆蓋在洋底海山的基巖上,產出在水深1000-3000m的海山頂部或 斜坡處,最大厚度達20cm之多,是富含鈷、鉑、鎳,磷、鈦、鋅、鉛、鈰和稀土金屬等的礦產資源,其中鈷的平均品位高達0.8%~1.0%,是多金屬結核 中鈷含量的4倍。鐵錳結殼礦區分布大多落在200海里的專屬經濟區范圍之內,聯合國海洋法公約規定沿海國家擁有開采權,在深海諸礦種之中它是法律上爭議最 少的一種礦種,因而它當前是世界各國大洋勘探開發的重點礦種。自20世紀以來,富鈷結殼已引起世界各國的關注,德、美、日、俄等國紛紛投入巨資開展富鈷結 殼資源的勘查研究。我國南海中沙海域發現有鐵錳結殼礦,其中并含有較豐富的稀土金屬;近年來,我國又在太平洋深水海域進行著富鈷結殼的勘探。
海底熱液多金屬礦產資源(海底熱液礦)海底熱液礦床是近年來頗為引人注目的海底礦產資源;列入目前勘察重點的是熱液硫化物礦床。熱液硫化物的成分主要有Cu、Fe、Zn、Pb及貴金屬Au、 Ag、Co、Ni、Pt,此外還包括鐵錳氧化物、重晶石、石膏、粘土礦物等,儲量非常巨大,海底熱液礦床與鐵錳結核或鈷結殼相比,具有水深較淺(從幾百米 到2000m左右)、礦體富集度大、礦化過程快,易于開采和冶煉等特點,所以更具現實經濟意義。海底熱液礦廣泛分布于世界大洋的中脊裂谷和弧后盆地處,富 含金屬的高溫熱水從海底噴出,在噴口四周沉淀下金屬氧化物和硫化物,堆砌成平臺、小丘或煙囪狀沉積柱。分布在洋中脊和弧后盆地的這類礦多為金屬硫化物,往 往又稱為多金屬硫化礦或塊狀硫化物;據噴出的熱液顏色,又有白煙囪和黑煙囪之分;幾百度高溫噴口附近生存著耐高溫和耐硫化物的生物群,具有生物學和地球生 命起源研究的意義。我國已經對海底熱液硫化物進行了實驗性的勘查。
世界大洋中蘊藏著極其豐富的資源和能源,除了上述幾種外,深海中還有許多有重要價值的礦產資源,目前已經發現的還有磷酸鹽、深海粘土、碳酸鹽以及海水中大 量的溶解礦物等,都等待著我們去開發利用。人類對深海的探索和研究相對于探索地球表面來說才剛剛開始,隨著人類新需求的出現和科學技術的進步,隨著我們對 深海的不斷探索,還會在深海底發現更多新的礦產、新的資源。
海底礦產資源的種類、形成和分布取決于地殼的結構類型和構造格局,彼此間有著內在的聯系。地球上的地殼主要存在著大陸型和大洋型兩種地殼類型,海底礦產資 源也主要有兩大類:淺海礦產資源和深海礦產資源。淺海與大陸同屬大陸型地殼,它們在地史演化上有統一的機制和地質構造條件,成礦規律有許多共同之處;深海 和大洋為大洋型地殼,其構造環境和地質條件與陸地不同,成礦條件也有所不同。
淺海礦產資源
淺海海底的礦產資源是指大陸架和部分大陸斜坡處的礦產資源,其礦種和成礦規律與陸地基本相似,但由于海水動力作用的加工,還形成一些獨特的外生礦床。淺海礦產資源主要是各類濱海砂礦和石油與天然氣,最近還發現一種極富發展前景的天然氣水合物等。
濱海砂礦是指在濱海水動力的分選作用下富集而成的有用砂礦,該類砂礦床規模大、品位高、埋藏淺,沉積疏松、易采易選。所謂濱海砂礦的范疇,由于地質歷史上的海平面變動,它包涵著濱海和部分淺海的砂礦。濱海砂礦主要包括建筑砂礫、工業用砂和礦物砂礦。
建筑砂、礫集料和工業用砂是當今取自近海最多和最重要的砂礦。隨著陸上建筑集料和工業砂資源的開采殆盡和城市的持續擴大和地價的不斷增加,品質優于陸上的 海洋建筑集料與工業砂原料勢必變得更為重要。工業砂據其質地而用于不同的方面,如:鑄造用砂和玻璃用砂等。
濱海礦物砂礦種類很多,如:金剛石、金、鉑、錫、鉻鐵礦、鐵砂礦、鋯石、鈦鐵礦、金紅石、獨居石等等。這些濱海砂礦絕大多數屬于海積型砂礦床,少部分屬沖 積型和殘積型砂礦。世界上現已開采利用30余種濱海砂礦,其資源量與開采量在世界礦產中都占有重要的位置。例如:世界金紅石總資源量約9435×104 t(鈦含量),其中砂礦占98 %;鈦鐵礦總資源量2.46×108 t(鈦金屬),砂礦占50 %;鋯石已探明的資源量3175.2×104 t,96 %為濱海砂礦。濱海砂礦的開采量在世界同類礦產總產量中所占的百分比為:鈦鐵礦30 %,獨居石80 %,金紅石98 %,鋯石90 %,錫石70 %以上,金5-10 %,金剛石5.1 %,鉑3 %等。我國擁有漫長的海岸線和廣闊的淺海,目前已探查出的砂礦礦種有鋯石、鈦鐵礦、獨居石、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦、砂錫礦、鉻鐵礦、鈮鉭鐵礦、砂金和石 英砂等,并發現有金剛石和砷鉑礦等。我國的濱海砂礦的礦種幾乎覆蓋了黑色金屬、有色金屬、稀有金屬和非金屬等各類砂礦,其中以鈦鐵礦、鋯石、獨居石、石英 砂等規模最大,資源量最豐。
深海礦產資源
深海蘊藏著豐富的海底礦產資源,它是支持人類生存的又一類重要資源。這里所說的深海,一般是指地質含義上大陸架或大陸邊緣以外的海域。深海占海洋面積的 92.4 %和地球面積的65.4 %,盡管它蘊藏著極為豐富的海底資源,但開發得遠遠不夠,甚至幾乎還未得到開發。擴大人類生存空間和儲備人類生存資源的重要途徑之一就是要向深海擴大活 動,發現包括海底礦產在內的深海資源,這對于整個人類的生存是一項具有深遠意義的戰略行動。深海礦產資源主要包括大洋多金屬結核礦、鐵錳結殼礦、深海磷礦 和海底熱液礦等。但是,由于深海礦產資源的礦區基本位于國際海域(Area)的海底,它的開發活動必須經過聯合國海底管理局的同意和批準方可生效與合法。
多金屬結核資源(大洋多金屬結核礦)
多金屬結核是一種結核狀的鐵錳礦,又稱為大洋錳結核,它廣泛分布于水深4000-6000m海底。它主要由鐵錳物質組成,含有70多種元素(包括工業所需 要的銅、鈷、鎳、錳、鐵等金屬),其中Ni、Co、Cu、Mn的平均含量分別為1.30 %,0.22 %,1.00 %和25.00 %,總儲量分別高出陸地相應儲量的幾十倍到幾千倍,具有很高的經濟價值,是一種重要的深海礦產資源。多金屬結核在大西洋、印度洋、太平洋等世界幾大洋中均 有分布,惟太平洋分布最廣,儲量最大,并呈帶狀分布,擁有東北太平洋海盆,中太平洋海盆、南太平洋、東南太平洋海盆等4個分區,其中位于東北太平洋海盆內 克拉里昂、克里帕頓斷裂之間的CC區是結核經濟價值最高的區域。現在世界上已有七個國家或集團獲得聯合國的批準(印度、俄羅斯、法國、日本、中國、國際海 洋金屬聯合組織、韓國),擁有合法的開辟區(Pioneer Area),除印度以外的其他先驅投資國所申請的礦區均在太平洋CC區。中國是聯合國批準的世界上第五個先驅投資者,我國經過"七五"、"八五"、"九 五"和"十五"期間的努力,已經在太平洋CC區獲得了7.5×104 km2的合同礦區,對該區擁有詳細勘探權和開采權。
富鈷結殼資源(鐵錳結殼礦)
富鈷結殼也是一種鐵錳礦,與大洋多金屬結核礦相似,但它不呈結核狀,而是以板狀結殼覆蓋在洋底海山的基巖上,產出在水深1000-3000m的海山頂部或 斜坡處,最大厚度達20cm之多,是富含鈷、鉑、鎳,磷、鈦、鋅、鉛、鈰和稀土金屬等的礦產資源,其中鈷的平均品位高達0.8%~1.0%,是多金屬結核 中鈷含量的4倍。鐵錳結殼礦區分布大多落在200海里的專屬經濟區范圍之內,聯合國海洋法公約規定沿海國家擁有開采權,在深海諸礦種之中它是法律上爭議最 少的一種礦種,因而它當前是世界各國大洋勘探開發的重點礦種。自20世紀以來,富鈷結殼已引起世界各國的關注,德、美、日、俄等國紛紛投入巨資開展富鈷結 殼資源的勘查研究。我國南海中沙海域發現有鐵錳結殼礦,其中并含有較豐富的稀土金屬;近年來,我國又在太平洋深水海域進行著富鈷結殼的勘探。
海底熱液多金屬礦產資源(海底熱液礦)海底熱液礦床是近年來頗為引人注目的海底礦產資源;列入目前勘察重點的是熱液硫化物礦床。熱液硫化物的成分主要有Cu、Fe、Zn、Pb及貴金屬Au、 Ag、Co、Ni、Pt,此外還包括鐵錳氧化物、重晶石、石膏、粘土礦物等,儲量非常巨大,海底熱液礦床與鐵錳結核或鈷結殼相比,具有水深較淺(從幾百米 到2000m左右)、礦體富集度大、礦化過程快,易于開采和冶煉等特點,所以更具現實經濟意義。海底熱液礦廣泛分布于世界大洋的中脊裂谷和弧后盆地處,富 含金屬的高溫熱水從海底噴出,在噴口四周沉淀下金屬氧化物和硫化物,堆砌成平臺、小丘或煙囪狀沉積柱。分布在洋中脊和弧后盆地的這類礦多為金屬硫化物,往 往又稱為多金屬硫化礦或塊狀硫化物;據噴出的熱液顏色,又有白煙囪和黑煙囪之分;幾百度高溫噴口附近生存著耐高溫和耐硫化物的生物群,具有生物學和地球生 命起源研究的意義。我國已經對海底熱液硫化物進行了實驗性的勘查。
世界大洋中蘊藏著極其豐富的資源和能源,除了上述幾種外,深海中還有許多有重要價值的礦產資源,目前已經發現的還有磷酸鹽、深海粘土、碳酸鹽以及海水中大 量的溶解礦物等,都等待著我們去開發利用。人類對深海的探索和研究相對于探索地球表面來說才剛剛開始,隨著人類新需求的出現和科學技術的進步,隨著我們對 深海的不斷探索,還會在深海底發現更多新的礦產、新的資源。