我国深海矿产资源的开发与利用

目 录

一、深海矿产资源量种类3

（一）多金属热液硫化物3

（二）多金属结核4

（三）富钴结壳4

二、我国深海矿产资源开发利用的现状与形式分析5

（一）研究现状5

（二）取得成效6

三、全球深海资源开发竞争激烈8

四、我国未来深海矿产资源开发工作的建议9

参考文献11

内 容 摘 要

国家命运与国家自然资源的开发、利用水平息息相关。海洋占全球面积的70%，其中国际海底区域面积达2.517亿平方公里，占地球表面积的49%，是国家领土、专属经济区、大陆架以外的海底及其底土，不受任何国家管辖。这一广阔的海底区域蕴藏着极其丰富的战略金属资源。当前，就中国梦与海洋强国梦的建设需要，开发与利用国际海底管理区域所蕴藏的深海矿产资源已纳为国家发展的重要战略。本文首先讨论目前我国对深海矿产资源的开发与利用现状，主要包括可被人类利用的海底热液硫化物、多金属结核与富钴结壳资源。然后分析当前我国深海资源开发所面临的严峻挑战；最后立足我国未来的发展与需要，总结了未来我国深海矿产资源开发工作的建议。

关键词：深海；矿产资源；开发

我国深海矿产资源的开发与利用

深海矿产资源量种类

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。深海是指地质含义上大陆架或大陆边缘以外的海域，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，但开发程度还远远不够。深海矿产资源的矿区基本位于国际海域的海底，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。深海矿产资源主要包括海底多金属热液硫化物、多金属结核与富钴、铁、锰结壳[1]。

（一）多金属热液硫化物

海底块状硫化物主要分布在大洋中脊热液喷口地区，由海底热液产物堆积而成；主要由黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物以及硫酸盐矿物组成，其中硫化物矿物含量＞60％，矿物颗粒大小均匀，具有块状或带状构造。全球发现热液喷口区共计597处，其中探明的活动性喷口区258处（43％），推测的活动性喷口区283处（47％），以及无活动性喷口区56处（10％）。海底热液喷口区的分布十分有规律，主要分布在板块边缘如洋中脊、火山弧、弧后盆地等地区，这些地区的岩浆活动、地震活动、热液活动之间都有很强的时空关系。板块边缘在海洋中的走向长度为89000 km，其中洋中脊64000 km，海底火山弧、弧后扩张中心25000 km。热液喷口区位于洋中脊323处（54％）、弧后盆地118处（20％）、火山弧143处（24％）、板内火山6处（1％）以及其他7处（1％）。在已发现的热液喷口区中，慢速洋中脊比中速、快速洋中脊地区分布有更多的热液喷口区；在弧后扩张中心，中速比慢速、快速扩张中心地区分布有更多的热液喷口区。将洋中脊和弧后扩张中心作为整体，在慢速扩张速率地区分布的热液喷口区数量大于中速、快速地区[2]。

2014年张海桃等人将洋中脊、洋底火山弧、弧后扩张中心地区定义为海底块状硫化物矿床的成矿远景区。随后根据质通量、热通量、热液柱以及控制区数据估算出全球热液喷口数为1500个、矿床数为1000个。另一方面，根据选定的海底块状硫化物矿床吨位、品位模型，估算出全球现代海底块状硫化物矿床的资源量为6×108 t，其中矿床中最大的10％矿床分布在慢速洋中脊，共计资源量为4×108 t。海底块状硫化物矿床中铜、锌、铅的组合平均品位与陆地喷流型矿床的平均品位相近（均为5％），进而全球现代海底块状硫化物矿床中的铜、锌、铅金属量为3×107 t，这与陆地新生代时期的陆地喷流型矿床的资源量1.9×107 t相似[2]。

多金属结核

多金属结核又称铁锰结核，呈大小不等（1～15 cm）形状不规则的球体，含有70多种元素（包括工业所需要的铜、钻、镍、锰、铁等金属），其中Ni、Co、Cu、Mn的平均品位分别为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。经典的多金属结核成矿理论认为，多金属结核的生长速率缓慢，其形成主要受控于海底地形地貌、大洋底流活动、海洋初级生产力、陆源碎屑的供应速度及海洋生产力等环境要素，大多富集于水深4000～6000 m的大洋底面，并且多赋存于硅质且黏土沉积速率较低的深海环境中。

据统计世界洋底15％的面积被多金属结核所覆盖，在太平洋、印度洋及大西洋的分布面积分别高达2300、1500、850万km2。多金属结核广泛分布于太平洋、印度洋和大西洋等洋盆的沉积物表层，其中以东太平洋的CC区（Clarion－Clippertion断裂带）最为富集且最具潜在经济价值，开发潜力大（陈明义，2015）。现在世界上已有7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，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，经过近年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[1]。

富钴结壳

大洋富钴结壳（又称“铁锰结壳”）是继大洋多金属结核资源之后发现的又一深海固体矿产资源，广泛分布于太平洋、大西洋和印度洋水深在4000-6000 m的海底。它产出于海山、海脊、台地和海丘的顶部和侧翼，或在岩石露头上形成厚结壳，或在碎石堆上形成结皮，一般呈现球状、椭圆状或块状，直径约1-20厘米。富钴结壳主要由铁锰氧化物和氢氧化物组成，与岩石圈和海水浓度相比，富含Co、Ni、Cu、Pb、Zn等金属元素以及稀土元素和铂族元素，其中的Co含量尤为显著，最高可达2%，是陆地原生矿钴含量的20倍以上[3]，是多金属结核矿中钴含量的2.5倍以上[4]。位于东太平洋近赤道的CC区是多金属结核分布最富集，经济价值最高的地区[5]。

富钴结壳资源在世界海底分布广泛，其中太平洋海底分布最多，约占80.8%；大西洋海底次之，占14.3%；印度洋海底分布最少，只占4.9%。在海山、洋脊、海盆和大陆坡4种地貌类型中，海山区调查程度最高，最有利于高钴品位结壳的产出，其中太平洋海山区是世界海底富钴结壳资源主要的产出区，其矿点分布约占全球已知总数的73.3%。在各大洋划分出的成矿区中，太平洋富矿区的富钴结壳质量最好。按2 cm厚度标准，其平均厚度为2.5～5.2 cm，Co品位为0.54%～0.86%；按4 cm厚度标准，其平均厚度为5.5～7.1 cm，Co品位为0.54%～0.64%[6]。

二、我国深海矿产资源开发利用的现状与形式分析

（一）研究现状

深海资源被认为是21世纪陆地资源最重要的替代资源，作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标。深海海域蕴藏着丰富的国家经济发展和国防建设不可或缺的重要战略物质。其中热液硫化物、多金属结核与富钴结壳资源已成为世界海洋强国竞相调查和开发的具有重要价值的深海资源。一些发达国家利用自己资金、技术上的优势，正加紧技术储备，率先向深海大洋进军，竞相开始争夺国际深海海底资源[7]。当前国际海域资源竞争形势日益激烈。国际海底管理局于2000年通过《“区域”内多金属结核探矿与勘探规章》后，2010年和2012年相继通过多金属硫化物和富钴结壳两种资源的勘探规章。至此，任何《公约》缔约国都可对上述3种资源提出勘探矿区申请，国际海底矿区申请的竞争态势进一步加剧。针对国际海域资源新矿区申请的竞争形势，我国已组织了多个航次调查，对多金属硫化物、多金属结核和富钴结壳潜在矿区进行了研究[8]。

改革开放以来，我国海洋资源开发获得了快速发展，国家对海洋资源开发投入力度逐年增加，为海洋经济的持续、稳定、快速发展奠定了基础。但我们也应该看到：我国海洋资源的开发、利用与发达国家相比总体水平还比较落后，目前中国海洋开发的综合指标仅为3.4%，这不仅低于海洋经济发达国家14%～17%的水平，而且低于5%的世界平均水平。对海洋资源的开发及有效利用无论在思想认识上、技术装备上、经济效益上还是在科学管理上都还存在着较大的差距和不足，这已经成为阻碍我国海洋经济可持续发展的制约因素[9]。主要包括有（1）深海采矿技术发展的滞后：过去20多年来，我国深海采矿主要围绕履行大洋协会与国际海底管理局签订的《“区域”内多金属结核探矿和勘探合同》组织开展。（2）深海采矿技术发展机制的不全：长期以来，我国的深海采矿技术装备缺乏明确的国家重大任务的专项支持，也没获得相关企业的重视和投入，导致了我国深海采矿技术发展的滞后，也影响了深海采矿工程技术研发人才队伍的形成和稳定[8]。

（二）取得成效

我国在深海矿产资源的调查起步较晚，但在国家的大力支持与所有参与人员的不懈奋斗下取得了很快的进步，已逐步缩小了与世界先进国家在上述3类深海矿产资源的开发利用水平之间的距离。

（1）多金属硫化物

虽然火山块状硫化物矿床在陆地环境中已熟知并被长期利用，但直至上世纪70年代，它们的海洋相似物才在东太平洋洋隆以活动热液喷口的形式被发现。自此以后绝大多数工作都以学术研究方式进行。相比不活动中心，较容易找到的活动性海底块状硫化物矿床成为了探测的重点。但是熄灭的中心跟与活动热液喷口有关的矿床相比，可能规模更大、数量更多，但用以勘探的环境敏感度更低。

近年来在大洋协会与全体科考队员的努力之下，我国已在西南印度洋、南大西洋中脊区域发现多处热液硫化物地区，绝大多数为我国首次自主发现，其中包括了活动热液性硫化物矿床与非活动性热液矿床。2005年我国科学家在东太平洋中脊已知热液区采集到220 kg重的热液硫化物，在西南印度洋首次采集到热液硫化物矿石标本。2007年以来，中国大洋调查航次在西南印度洋，开展了4个航次共8个航段的海底热液活动调查，发现了8处热液区。我国于2011年取得西南印度洋国际海底区10000 km2金属硫化物资源矿区的专属勘探权及优先开发权[5][10]。目前我国也正在向国际海底管理局积极申请西南印度洋硫化物矿区的采矿权，以及对位于南大西洋中脊的硫化物矿区进行新一轮的更为详细深入的勘查与研究。

（2）多金属结核

多金属结核可出现在不同深度的海水中，但至今发现最集中的区域在西北太平洋中部的Clarion-Clipperton区（CCZ）。这个5.2百万平方千米的区域绝对是一个巨大的结核矿床，南北边界位于NNE-SSW倾向断裂地带的Clarion与Clipperton处，水深范围4000-6000 m。大部分的矿床位于国际海域由国际海底管理局监管。然而早于国际海底管理局倡导之前，“先驱”已为CC区的多金属结核探索提供了具有重要意义的有序框架。目前国际海底管理局授予了13个合约商多金属结核开采许可证，其中12个在CCZ区，另一个在印度洋。至今已经公布了一篇符合矿产储量国际报告标准委员会（CRIRSCO）隶属机构规范的资源报告。

2001年中国大洋协会与国际海底管理局签署了一份勘探许可合同，其中包括2处东太平洋传统区域。基于9.8 km的网格取样，中国大洋矿产资源研究与发展协会发表了推断资源量声明：结核浓度大于5 kg/m2，铜、钴、镍组合金属品位大于18%。资源量报告采用了联合国框架模板（UNFC）系统。矿产储量国际报告标准委员会附属规范可以由联合国框架模板进行绘制，但联合国框架模板本身是工程等级系统，未作为报告规范被广泛接受，并且未得到国际安全委员会的认可。

（3）富钴结壳

迄今为止国际海底管理局只在2014年签署了2份位于西太平洋地区的多金属富钴结壳勘探合同。一份属于日本油气和金属国际公司（JOGMEC），另一份属于中国大洋协会（COMRA）。目前还没有资源量的报告，但日本油气和金属国际公司已利用海底钻探进行了勘探，同时中国大洋矿产研究与发展协会于2014年8月利用载人潜水器完成了为期52天的勘探，在众多的海水与生物样品中收集了100 kg的富钴结壳。

2000年多金属结核勘探合同通过后的10年间，仅8个国家申请了矿区并获得国际海底管理局核准，但2011年至今国际海底管理局已核准了11份勘探申请，另有7份申请待批，国际海底矿区的申请与核准增速明显。申请主体与形式趋于多元化。2011年前，矿区申请者主要为政府或国有实体，而这几年新核准的11份勘探申请中有6份为矿业公司。根据《“区域”内富钴结壳探矿与勘探规章》，与国际海底管理局签订国际海底富钴结壳勘探合同后，我国将在西北太平洋获得一块面积为3000 km2具有专属勘探权和商业开采优先权的富钴结壳矿区。中国大洋协会还向国际海底管理局申请的第三块矿区位于太平洋的富钴结壳区，并已于2013年7月通过国际大洋理事会的核准，标志着我国已正式获得太平洋富钴结壳区的专属勘探权[5]。

三、全球深海资源开发竞争激烈

国际海底探矿始于20世纪60年代，进入21世纪第2个10年后，国际海底探矿热潮迅速升温，竞争日益加剧。主要体现在：

（1）海底探矿的“圈地”活动加剧：截至2010年国际海底管理局总共才批准八项国际海底探矿申请，而从2010年到2013年，仅3年时间就核准了11项申请，2014年8月份之前又核准了7项。这样总共获准的26项申请中的海底矿区总面积达到1200000 km2。至今提出申请海底矿区勘探开发权的，不仅有发达国家还有新兴经济体国家、发展中国家甚至企业。我国已在太平洋和印度洋获准取得三块海底矿区。 2014年7月国际海底管理局批准巴西在南太平洋里奥格朗德海丘勘探富钴结壳矿的申请，矿区面积达3000平方公里。

（2）国际海底探矿活动向大洋全面推进：探矿的矿种由单一矿种向多元矿种拓展。据推算目前人类已对世界大洋中脊约6000 km地带进行了矿产资源的考察，占全球大洋中脊总量的7.5%。

（3）国际海底从探矿向采矿竞争过度：西方发达国家和一些跨国矿产公司已加快对深海高技术装备的研发，而且具备了在深海开发矿床的能力。所以海底矿产商业开采的时代即将来临。海底矿产资源的竞争实际上是勘探和开发海底矿产能力的竞争。首批共7项国际海底管理局批准的多金属结核勘探合同将于2016年到期，届时这些项目有可能首批进入商业开发阶段。

（4）海洋技术装备的日新月异：美、英已在研制11000 m载人深潜器，日本12000 m深潜器计划在2023年进行海试。美国研制的无人潜水器曾潜至10000 m水深海底，还在开发世界最大的海底观测系统。世界上现代化的考察船和先进的遥感卫星对海底观测也会起到重要的辅助作用。人类对海底资源的调查和考察已日趋成熟。

（5）海底探矿的升温，国际海底管理局建章立制的步伐加快。2000年7月，国际海底管理局通过了《多金属结核探矿和勘探规章》，以适应当时国际社会对多金属结核矿的探测工作。到2010年和2012年随着国际上对海底矿产工作的拓展，又分别通过了关于多金属硫化物和富钴结壳的探矿与勘探的规章。目前考虑到首批7项批准的矿区即将进入商业开发，国际海底管理局又在研究制定《关于多金属结核矿开采监管规则》，以满足国际商业开采的需要[5]。

四、我国未来深海矿产资源开发工作的建议

国际海底矿产资源勘探开发是当前国际海洋竞争的一个重要领域，也是我国大力发展海洋，建设海洋强国梦的一个重要方面。为了进一步加强我国在这方面的工作，本文提出如下建议。

（1）把我国在国际海底矿产资源的调查、勘探与开发利用作为国家海洋战略和建设海洋强国的重要方针予以规划与部署。我国的人均资源量远低于世界平均水平，因此加快海洋矿产资源的开发利用是当务之急。在我国建成海洋强国的同时，在海底矿产资源的开发与利用也处于世界的前列。

（2）加强国家海洋局大洋矿产资源研究开发协会的机构建设，加大投入，进一步增强其组织协调能力，为进一步加强与国际交流合作以及为国内有关科技力量参与海底矿产勘探开发工作创造更好的条件。我们要按照中央确定的“一带一路”战略构想，创新矿区申请机制，加快研究、探讨与“21世纪海上丝绸之路”沿线有关国家联合开展矿区申请的可行性。

（3）加强与发达国家在海底矿产资源开发方面的交流与合作，吸收和引进先进设备，派员与他们共同研发装备和开展共同的勘探开发工作，以进一步提高我国的深海勘探开发水平。加强国内高校和相应研究机构的建设，加大投入，培养国际海底矿产资源开发人才。选派一些专业人士到发达的海洋强国和跨国公司做访问学者，选派留学生和相关企业的科技人员，到世界上先进的跨国公司工作。积极争取派员参与国际海底管理局的工作，加大我国在这个国际领域的参与度和发言权，并积极参与有关国际法规的制定和相关国际开发的协调组织工作。

（4）大力加强深海高科技的研发，尤其是加快深海装备制造业的发展，推进国际产能的装备制造合作。我们要抓住机遇，加大投入，集中国内一些优秀的高校、企业和研究机构的力量，开发先进的大洋采矿船，深海钻探船，水下机器人，海底采矿车，集矿车以及研究高效能的从海底向海面的矿产输送系统。要进一步研究更深海的载人深潜器和海底信息系统。进一步增强我国在海底调查、勘探、钻探与开发利用的水平和能力。

（5）充分利用我国已申请批准的位于太平洋和印度洋的三个矿区，对多金属结核、富钴结壳矿和海底金属硫化物三种不同的矿床作深入的调查和勘探。将这三个矿区作为我国科技人员和深海高科技装备的实验基地、科研基地，并创造条件逐步进入商业化开发阶段[5]。

（6）考虑到未来矿区勘探和环境评价需求，我们首先将继续加大资源勘探和环境调查及评价工作的支撑力度，其次着眼未来商业开采能力的培育，大力发展深海技术装备，提升海洋资源开发整体能力，特别是深海资源开发能力。以自主研发为主，继续重点支撑发展深海观测和探测装备、深海水下机器人及钻探设备等高技术装备，以深海高技术装备支撑未来矿区勘探和环境评价需求。在建设海洋强国目标指引下，积极开展科学研究，全面参与国际海域事务，提升话语权。积极开展公海保护区、生物多样性以及全球大气候变化等科学研究，开展实质性双边和多边国际合作，进一步增强在国际海洋事务中的话语权和影响力，同时积极推进大洋立法，进一步树立我国是负责任大国的国际形象[8]。

参 考 文 献

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[3] 栾锡武. 大洋富钴结壳成因机制的探讨——水成因证据[J]. 海洋学研究, 2006, 24(2): 8-19.

[4] 章伟艳, 张富元, 杨克红, 等. 太平洋海山地形与钴结壳资源分布的分形研究[J]. 沉积学报, 2006, 24(5): 705-713.

[5] 陈明义. 积极参与国际海底矿产资源的勘探与开发[J]. 福建论坛 (人文社会科学版), 2015,7, 005. 

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