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寂靜海底,沉睡著一座巨大“金山”

  • 發佈時間:2014-11-09 01:30:35  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  隨著人類對資源的需求不斷增加,陸地上的資源供給越來越乏力,一些國家和國際礦業正以極大的關注和熱情瞄準深海礦産資源的開採。加拿大多倫多大學地質學家史蒂文·斯考特博士曾指出,深海採礦時代即將到來。

  據外媒報道,紐西蘭礦企TTR日前獲准在該國西海岸塔拉納基(Taranaki)地區開採鐵礦石。這是紐西蘭首個海底採礦項目,也是世界上首次在海床上進行的商業金屬採礦項目。這一結果預計將會激勵更多公司深入深海區域開採礦産。

  富礦著實令人垂涎

  作為一個海洋國家,紐西蘭有一個共計5700萬平方公里的專屬經濟區(EEZ)和擴展大陸架(ECS)。該地區活躍的地質特性意味著紐西蘭部分專屬經濟區富含海底礦物,其中一個地區是克馬德克火山弧。

  在這個區域,地球表面的海底地殼的岩石斷層讓冰冷的海水進入岩石加熱。這種熱水含有金、銀、銅、鋅等金屬和稀土元素,當含有礦物質的熱水出現在熱液口時,與周圍的冷水混合迅速變冷,使得許多礦物質硬化,礦物顆粒形成的濃雲在熱液口周圍如同“黑煙柱”一樣。

  在紐西蘭政府和企業資助下,正在進行的研究有識別、標註定位礦床的範圍。採礦業提出,基於礦産的規模和經濟潛力,每10個當中有一個或20個裏有1個海底塊狀硫化物礦床,在經濟上就具有可行性,是可以開採的。

  而像這些富含硫和金屬的海底熱液礦床,在世界大洋水深數百米至3500米處均有分佈。主要出現在2000米深處的大洋中脊和地層斷裂活動帶,是具有遠景意義的海底多金屬礦産資源,其主要元素為銅、鋅、鐵、錳等,另外銀、金、鈷、鎳、鉑等在有些地區也達到了工業用量。

  據物理學家組織網近日報道,全球礦産財富初步評估,海底這些資源的價值達數萬億美元。隨著世界對礦物質的需求,加上技術的進步,促使深海採礦成為可能。

  誰都想分一勺羹

  無疑,在寂靜的海底,沉睡著一座巨大的“金山”。令各國礦業公司摩拳擦掌,躍躍欲試,全球逐漸掀起一股新的“海洋淘金熱”。

  行業巨頭、加拿大多倫多的鸚鵡螺礦業公司,15年前就已宣稱對巴布亞紐幾內亞約2000平方英里海床擁有開採權,但它似乎並不急於進入實際開採階段。這些年來,它一直專注于擴大自己的“地盤”,在太平洋數百個地點進行勘探,確定了幾十個潛在開採對象。2011年,鸚鵡螺礦業公司贏得太平洋西南部俾斯麥海域一片礦山的20年開採權。據稱,這片礦山距離海面1英里,估計金礦儲量為10噸,銅礦儲量為12.5萬噸。並獲得巴布亞紐幾內亞政府頒發的世界第一個深海多金屬硫化物資源採礦租約,計劃於今年進行試開採。

  此外,公開的資料顯示,南韓的深海採礦財團也在東加和斐濟專屬經濟區內申請了礦區並進行資源勘探,計劃于2015年進行一個年産30萬噸規模的採礦海試。

  對於今年紐西蘭礦企TTR獲准的西海岸塔拉納基海岸海底採礦區開採鐵礦石的項目,英國帝國理工學院海洋地質學資深學者大衛·科洛南對此估算可能高達100億噸。他表示:“即使只有10%的資源可發掘,那也將是有史以來發現最大的礦床。紐西蘭還可能考慮未來在其專屬經濟區進行採礦活動。現在專門制定頒布了海底採礦法,如專屬經濟區和2012大陸架(環境影響)法。”

  其他正在考慮深水採礦的太平洋國家包括斐濟、索羅門群島、東加和萬那杜,這些國家均已發放了採礦執照。南太平洋的庫克群島則計劃今年稍晚以競標方式發放海底採礦執照。在庫克群島75萬平方公里的領海海域裏,錳和鈷儲量豐富。

  在2012年國際海底管理局第十八屆會議上,制定深海採礦規章被作為優先事項列入2013年的工作計劃中,並期望于2016年前制定(多金屬)開發監管規則。而歐盟于2013年制定的《藍色增長:海洋可持續增長的機遇》報告也明確提出,目前歐洲應主要集中研發各種深海和海底特種船舶及採礦裝置,為聯合開採國際海底的礦産資源作好準備。

  技術上已不是事

  “20年前,大多數採礦公司都認為到海底採礦太難了。但現在有一些公司發現,去幾千米的水下採礦,可能比到幾千米的岩石下採礦更容易。”現擔任斯卡夏海洋地理實驗室主任斯考特博士説道。

  他説,海上石油和天然氣工業為海底採礦提供了借鑒。上世紀40年代中期,石油和天然氣工業就開始了海上開採。如今,世界上1/3的石油來源於海上開採。在巴西海域,正在生産的油井深度是1500米;而在墨西哥灣,正在鑽探2500米深的油井。這些技術都為海底採礦技術奠定了發展的基礎。例如,從事海底採礦的公司,為解決如何運送海底礦石的問題,可以使用深海型的自動採煤機器人,將礦石通過管道傳送到採礦船或海上採油使用的半下潛式平臺。

  南韓海洋科學與技術學院海底資源項目經理車晟范(Sang-Bum Chi)稱,目前深海採礦作業最大的難題是如何克服陡峭且起伏的海床。由於上世紀七八十年代,國際上投入了6億多美元用於海底錳礦開採技術的研發,深海採礦技術得到了很大發展,採用基於成熟工業技術的巨大機器人協助採礦。

  據巴布亞紐幾內亞《信使郵報》報道,加拿大的鸚鵡螺礦業公司宣佈,已完成組裝第一套由英國製造的採礦機械部件,用於海底採礦生産作業。這個8米高的機器人將用於採集海底硫化物並抽吸至海面,然後用駁船運送到30英里外的拉包爾港。這家公司總共從英國製造商訂購了三套同類型機械。首席執行官史蒂芬·羅傑斯表示,這是一個重要的里程碑,擁有該機械使公司在深海海底採礦更為現實。

  專家預測,深海採礦技術是未來海洋産業中的先導性行業技術,對整個海洋高新技術的潛在影響深遠。

  如何影響海底生態

  上世紀七十年代末,科學家一直以為生命一定需要陽光,但“黑煙柱”的發現讓人意識到,生命還可以依賴熱能和化學能存在。由於海洋的歷史基本等同於地球的歷史,許多科學家相信,“黑煙柱”附近的環境可能就是地球最古老生命的生存棲息地,原生生物體就是地球生命的起源。

  如今,要在“黑煙柱”附近大量開採硫化物,這可能促使喜好硫的細菌和昆蟲大量繁殖,對海底環境造成破壞。此外,採礦過程還會將深海濃縮營養物提升至海洋表面,引發海洋表面海藻繁殖,從而污染捕魚業賴以生存的水域。通過洋流,營養物還可能漂流到其他水域,破壞當地食物鏈,損壞其他國家甚至公海的生態系統。

  如果開始挖掘,必須做到環境的可持續發展和把對生態系統的破壞減少到最小。

  專家建議,這需要詳細了解特定地點和更廣泛的區域關於水流的強度和方向的資訊,以及那裏的新生物群落來自哪(源種群)和去哪(水槽人口)。由於噴口的站點可能對於動物來説會像“墊腳石”一樣沿著山脊擴散,那麼了解採礦活動在每個站點的影響至關重要。單個站點的礦業活動造成的損失若使得動物在噴口不能分散,其對於在噴口之間礦石的連通性模式會具有深遠的影響後果。因此,科學技術手段起著重要的作用,識別哪些是可以被開採的位點,而哪些由於其生物的重要性不宜被開採。

  採,還是不採

  與其他形式的工業生産一樣,海底採礦勢必會引發一些環境問題。採,還是不採,支援與反對的聲音一直此起彼伏。

  斯考特認為,海底採礦對環境的影響比陸地採礦要小。海底採礦可以避免陸地採礦帶來的許多問題。比如,海底採礦不存在排放酸性污水的問題,因為鹼性海水可以中和酸性污水;由於硫化物沉積物就在海底,所以也無需掘洞開採而在海底留下永久性的建築物。

  TTR表示,公司的項目與深海採礦相比破壞性更低。首席執行官蒂姆·克勞斯裏説:“5到10年內,採礦地區幾乎將得到全面恢復,因為生物體和環境已經非常適應變化,並會快速復原。”

  紐西蘭反海底採礦組織主席菲爾·麥克凱博則表示,當前有關海洋環境的了解並不充分,應在詳細了解前暫停海底採礦行動,TTR留在海裏的開採沉澱物,將因作業地區的鯨類和海豚遷徙而被帶到其他各處,且魚類産卵也在該作業地區。

  有些科學家和環保人士憂心忡忡,若開始在海底採礦,可能會給脆弱的漁業和其他物種造成傷害。西澳大利亞大學海洋研究院主任卡洛斯·杜瓦提表示:“深海採礦的發展超過了科學界所能夠跟上的速度。”

  顯然,對於深海採礦而言,直面的重大挑戰之一是實現經濟增長和環境完整性的平衡。鋻於目前有關在各國領海內進行礦石開採的法律法規限制並不多,有的甚至一片空白,有專家呼籲,應儘早採取行動,通過立法保護敏感而脆弱的海底生態系統,儘量降低海底開採對環境的影響。

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