[科普中国]-海洋矿产资源开发技术

海洋矿产资源勘探开发技术，特别是深海矿产资源勘探开发技术，是一项高技术密集型产业，涉及到地质、海洋、气象、机械、电子、航海、采矿、运输、冶金、化工、海洋工程等许多学科和工业部门。

基本介绍众所周知，随着世界工业和经济的高速发展，矿产资源消耗量急剧增加，陆地矿产资源在全球范围内日趋短缺、枯竭。据估计，陆上的矿产资源危机，人类唯有把占地球表面积71%的海洋，作为未来的矿产来源，而海洋矿产资源勘探开发技术的发展，则使这种可能变为现实。目前，在海洋矿主资源开发中，最有经济意义、最具发展前景和高技术含量最多的，是海洋油气资源与大洋锰结核矿物资源的开发。1

应用海洋石油天然气的勘探与开采海洋石油、天然气，是指蕴藏在海底地层中的石油与天然气。海底油气的勘探阶段，要经过地质调查、地球物理勘探、钻探三个步骤。地质调查是指在沿岸地质构造调查分析的基础上，用回声测探仪或航空拍照的资料来研究海底地质、地形的特点。完成地质调查后，就要对可能形成储油构造的海区进行地球物理勘探。这是寻找海底石油最基本的方法，主要包括重力、磁力、人工地震等勘探方式。地球物理勘探的结果只能是理论上说明海底储油构造的存在与否，至于海底是否有石油，还要取决于最后一步——钻探。分析钻探取得的岩芯，就可以得出油层的变化规律、性质以及分布情况，从而完成勘探阶段的使命而进入开采阶段段。

开采阶段又分钻井和采油两道工序。在钻吉工序中，最早进行海上钻探所使用的钻井在都设在岸上，倾斜着向海底钻探。但这种方法只适合浅近海区。后来，人们又建造出类似码头样的但井平台，从而使得作业范围扩大到几十米甚至几百米的探海领域。钻井平台又分为固定式与活动式两种，适应不同需要。采油是海底油气开采的最后一道工序，也是最终目的。为实现该目的，世界各国主要使用的采油装置有四种：固定式生产平台、浮式生产系统、人工岛屿和海底采油装置。其中，以固定式生产平台使用最广。

大洋锰结核的调查与开采大洋锰结核又称大洋多金属结核，呈结核状，成分以锰为主，且富含多种其它有色金属，如镍、铜、钴等，总组成元素多达近80种，预计21世纪，大洋锰结核将成为世界重要的有色金属来源。

为了能够找到锰结核比较富集、金属品位比较高且便于开采的海区，首先要有性能优良 的远洋调查船。调查船吨位一般在1000吨以上，配有先进的卫星导航定位系统、深海用绞车、起吊设备以及海底地形、深度的测量仪器等。其次要采用现代化的调查技术。根据调查方式的不同，调查技术可分为直接调查技术与间接调查技术。直接调查技术包括利用各种取样工具、海底电视、遥感水下摄影等采集或观测海底沉积物；间接调查技术包括将水声、浅地层地震技术、旁侧声纳技术等用于海洋锰结核的调查。

大洋锰结核的开采技术，目前比较成熟、可行的有水力提升式采矿技术与空气提升式采矿技术两种。水力提升式采矿技术是通过由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装置四部分组成的系统实现的。这种技术在80年代中期就已达到日产500吨的采矿能力。空气提升式采矿技术与水力提升式采矿技术大体相同，区别仅在于船上装有大功率高压气泵代替水泵。这种技术的优势是能在水深超过5000米的海区作业，目前已具有日采300吨锰结核的采矿能力。

值得重视的是，自从70年代试验结核开采成功以来，锰结核开采规模日益扩大，已由过去各国单独开采，发展到现在多国联合大规模合作开采。特别是随着在“联合国海洋公约”上签字和批准公约的国家越来越多，锰结核开发管理体系已日趋完善。到本世纪末，世界大洋锰结核可进入商品化生产阶段。2

我国海洋矿产资源的现状随着工业化进程的加速，人类对矿产资源的需求与日俱增，而陆地上许多矿产资源正面临着枯竭的危险，且很难满足人们的需求。人类势必要把开发矿产资源的目光从陆地转向海洋。因此，把海洋作为人类探求新的矿产资源基地已成为许多国家的共识。我国正处在迅速推进工业化阶段，对能源、原材料矿产需求持续扩大，矿产资源紧缺矛盾日益突出。我国海洋矿产资源无论品种还是储量都很丰富，加强海洋矿产资源的勘查开发，实现可持续利用已成为必然的战略选择。3

关于保护海洋矿产资源可持续发展的建议海洋矿产资源是人类社会可持续发展的重要物质基础，实现海洋矿产资源的可持续利用要求不断提高海洋资源的开发利用水平，统筹兼顾资源开发与环境保护，实现海洋资源与海洋经济、海洋环境的协调发展。以海洋地质工作为先导，不断增强海洋地质矿产勘探水平。海洋地质工作应坚持以国家需求为导向，在基础性、战略性和公益性的综合海洋地质调查和研究工作中不断增强地质矿产勘探水平，尤其是资源评价和普查勘探力度。此外，海洋公益性地质调查工作要加强与商业性矿产勘查开发相结合，做好基础资料的服务工作。制定海洋矿产资源开发利用规划，不断增强海洋矿产资源管理水平。在对我国海域矿产资源调查摸底的基础上，尽快制定海洋矿产资源开发利用规划。要对我国海域的优势矿种加以保护，根据国民经济发展合理安排各类矿产资源的开发利用。此外，在海洋矿产资源管理中要加强有偿使用、持证开采、落实环境保护责任等措施。加强海洋矿产资源开发利用的宏观调控与政策引导。我国海洋矿业是一个新兴的产业，除了海洋油气开发规模稍大一些外，海洋固体矿产勘探开发需要不断深入。政府部门应该加强对海洋矿业的宏观调控与政策引导，鼓励、促进该行业健康、有序地发展。加强海洋矿产资源开发利用高新技术研究与开发，加强国际合作，努力推广实施清洁生产。对于我国海洋矿业企业而言，要围绕提高资源开采利用水平、降低开采成本、努力保护环境等来采取多方面的措施。一是要加强海洋矿产资源开发，利用高新技术研究与开发；二是要加强国际合作，坚持走自我开发与国际合作并举的道路；三是要树立保护海洋环境的意识，努力在企业中推广实施清洁生产。3

本词条内容贡献者为:

郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学