21世纪是发展海洋经济的时代,浩瀚的海洋是资源和能源的宝库,也是人类实现可持续性发展的重要基地。当今世界人类正面临着陆地资源和能源日趋严峻的危机 威胁,世界各国都把经济进一步发展的希望寄托在占地球表面积71%的海洋上,越来越多的国家都把合理有序地开发利用海洋资源和能源,以及保护海洋环境作为 求生存、求发展的基本国策。海洋中蕴藏着丰富的各类金属与非金属矿产资源、能源和生物资源。20世纪以来,各国科学家的积极努力使人类极大地增长了对海洋 资源的认识,目前全球已兴起一个开发利用和保护海洋资源、攻克海洋开发高新技术的热潮,海洋经济已成为世界经济发展新的增长点,成为我们这个时代的特征。
海底矿产资源的种类、形成和分布取决于地壳的结构类型和构造格局,彼此间有着内在的联系。地球上的地壳主要存在着大陆型和大洋型两种地壳类型,海底矿产资 源也主要有两大类:浅海矿产资源和深海矿产资源。浅海与大陆同属大陆型地壳,它们在地史演化上有统一的机制和地质构造条件,成矿规律有许多共同之处;深海 和大洋为大洋型地壳,其构造环境和地质条件与陆地不同,成矿条件也有所不同。
浅海矿产资源
浅海海底的矿产资源是指大陆架和部分大陆斜坡处的矿产资源,其矿种和成矿规律与陆地基本相似,但由于海水动力作用的加工,还形成一些独特的外生矿床。浅海矿产资源主要是各类滨海砂矿和石油与天然气,最近还发现一种极富发展前景的天然气水合物等。
滨海砂矿是指在滨海水动力的分选作用下富集而成的有用砂矿,该类砂矿床规模大、品位高、埋藏浅,沉积疏松、易采易选。所谓滨海砂矿的范畴,由于地质历史上的海平面变动,它包涵着滨海和部分浅海的砂矿。滨海砂矿主要包括建筑砂砾、工业用砂和矿物砂矿。
建筑砂、砾集料和工业用砂是当今取自近海最多和最重要的砂矿。随着陆上建筑集料和工业砂资源的开采殆尽和城市的持续扩大和地价的不断增加,品质优于陆上的 海洋建筑集料与工业砂原料势必变得更为重要。工业砂据其质地而用于不同的方面,如:铸造用砂和玻璃用砂等。
滨海矿物砂矿种类很多,如:金刚石、金、铂、锡、铬铁矿、铁砂矿、锆石、钛铁矿、金红石、独居石等等。这些滨海砂矿绝大多数属于海积型砂矿床,少部分属冲 积型和残积型砂矿。世界上现已开采利用30余种滨海砂矿,其资源量与开采量在世界矿产中都占有重要的位置。例如:世界金红石总资源量约9435×104 t(钛含量),其中砂矿占98 %;钛铁矿总资源量2.46×108 t(钛金属),砂矿占50 %;锆石已探明的资源量3175.2×104 t,96 %为滨海砂矿。滨海砂矿的开采量在世界同类矿产总产量中所占的百分比为:钛铁矿30 %,独居石80 %,金红石98 %,锆石90 %,锡石70 %以上,金5-10 %,金刚石5.1 %,铂3 %等。我国拥有漫长的海岸线和广阔的浅海,目前已探查出的砂矿矿种有锆石、钛铁矿、独居石、磷钇矿、金红石、磁铁矿、砂锡矿、铬铁矿、铌钽铁矿、砂金和石 英砂等,并发现有金刚石和砷铂矿等。我国的滨海砂矿的矿种几乎覆盖了黑色金属、有色金属、稀有金属和非金属等各类砂矿,其中以钛铁矿、锆石、独居石、石英 砂等规模最大,资源量最丰。
深海矿产资源
深海蕴藏着丰富的海底矿产资源,它是支持人类生存的又一类重要资源。这里所说的深海,一般是指地质含义上大陆架或大陆边缘以外的海域。深海占海洋面积的 92.4 %和地球面积的65.4 %,尽管它蕴藏着极为丰富的海底资源,但开发得远远不够,甚至几乎还未得到开发。扩大人类生存空间和储备人类生存资源的重要途径之一就是要向深海扩大活 动,发现包括海底矿产在内的深海资源,这对于整个人类的生存是一项具有深远意义的战略行动。深海矿产资源主要包括大洋多金属结核矿、铁锰结壳矿、深海磷矿 和海底热液矿等。但是,由于深海矿产资源的矿区基本位于国际海域(Area)的海底,它的开发活动必须经过联合国海底管理局的同意和批准方可生效与合法。
多金属结核资源(大洋多金属结核矿)
多金属结核是一种结核状的铁锰矿,又称为大洋锰结核,它广泛分布于水深4000-6000m海底。它主要由铁锰物质组成,含有70多种元素(包括工业所需 要的铜、钴、镍、锰、铁等金属),其中Ni、Co、Cu、Mn的平均含量分别为1.30 %,0.22 %,1.00 %和25.00 %,总储量分别高出陆地相应储量的几十倍到几千倍,具有很高的经济价值,是一种重要的深海矿产资源。多金属结核在大西洋、印度洋、太平洋等世界几大洋中均 有分布,惟太平洋分布最广,储量最大,并呈带状分布,拥有东北太平洋海盆,中太平洋海盆、南太平洋、东南太平洋海盆等4个分区,其中位于东北太平洋海盆内 克拉里昂、克里帕顿断裂之间的CC区是结核经济价值最高的区域。现在世界上已有七个国家或集团获得联合国的批准(印度、俄罗斯、法国、日本、中国、国际海 洋金属联合组织、韩国),拥有合法的开辟区(Pioneer Area),除印度以外的其他先驱投资国所申请的矿区均在太平洋CC区。中国是联合国批准的世界上第五个先驱投资者,我国经过"七五"、"八五"、"九 五"和"十五"期间的努力,已经在太平洋CC区获得了7.5×104 km2的合同矿区,对该区拥有详细勘探权和开采权。
富钴结壳资源(铁锰结壳矿)
富钴结壳也是一种铁锰矿,与大洋多金属结核矿相似,但它不呈结核状,而是以板状结壳覆盖在洋底海山的基岩上,产出在水深1000-3000m的海山顶部或 斜坡处,最大厚度达20cm之多,是富含钴、铂、镍,磷、钛、锌、铅、铈和稀土金属等的矿产资源,其中钴的平均品位高达0.8%~1.0%,是多金属结核 中钴含量的4倍。铁锰结壳矿区分布大多落在200海里的专属经济区范围之内,联合国海洋法公约规定沿海国家拥有开采权,在深海诸矿种之中它是法律上争议最 少的一种矿种,因而它当前是世界各国大洋勘探开发的重点矿种。自20世纪以来,富钴结壳已引起世界各国的关注,德、美、日、俄等国纷纷投入巨资开展富钴结 壳资源的勘查研究。我国南海中沙海域发现有铁锰结壳矿,其中并含有较丰富的稀土金属;近年来,我国又在太平洋深水海域进行着富钴结壳的勘探。
海底热液多金属矿产资源(海底热液矿)海底热液矿床是近年来颇为引人注目的海底矿产资源;列入目前勘察重点的是热液硫化物矿床。热液硫化物的成分主要有Cu、Fe、Zn、Pb及贵金属Au、 Ag、Co、Ni、Pt,此外还包括铁锰氧化物、重晶石、石膏、粘土矿物等,储量非常巨大,海底热液矿床与铁锰结核或钴结壳相比,具有水深较浅(从几百米 到2000m左右)、矿体富集度大、矿化过程快,易于开采和冶炼等特点,所以更具现实经济意义。海底热液矿广泛分布于世界大洋的中脊裂谷和弧后盆地处,富 含金属的高温热水从海底喷出,在喷口四周沉淀下金属氧化物和硫化物,堆砌成平台、小丘或烟囱状沉积柱。分布在洋中脊和弧后盆地的这类矿多为金属硫化物,往 往又称为多金属硫化矿或块状硫化物;据喷出的热液颜色,又有白烟囱和黑烟囱之分;几百度高温喷口附近生存着耐高温和耐硫化物的生物群,具有生物学和地球生 命起源研究的意义。我国已经对海底热液硫化物进行了实验性的勘查。
世界大洋中蕴藏着极其丰富的资源和能源,除了上述几种外,深海中还有许多有重要价值的矿产资源,目前已经发现的还有磷酸盐、深海粘土、碳酸盐以及海水中大 量的溶解矿物等,都等待着我们去开发利用。人类对深海的探索和研究相对于探索地球表面来说才刚刚开始,随着人类新需求的出现和科学技术的进步,随着我们对 深海的不断探索,还会在深海底发现更多新的矿产、新的资源。