熱液區成為海底資源勘探新熱點

　　②

　　① 大洋第34航次科考隊員在“大洋一號”后甲板對剛剛從深海底取回的樣品進行初步處理。

　　② 我國自主研發的“進取者”深海底中深孔岩心鑽機能到達最大水深為4000米的海底，進入海底地層以下20米取樣。 本報記者 鮑曉倩攝

　　海底硫化物是海底熱液活動的主要產物，也是潛在的海底礦產資源，隨著深海調查技術的發展和陸地礦產資源的日益消耗，日益受到全球關注—

　　3月2日，西南印度洋一場突如其來的大風浪，讓執行中國大洋第34航次科考任務的“大洋一號”措手不及。陣風11級、浪高5.5米，達到台風級別，“大洋一號”隻能選擇停止作業，向北航行避風。這讓科考首席科學家、國家海洋局第二海洋研究所研究員陶春輝憂心不已，一個來回就是3天，完成第三航段任務的壓力更大了。

　　在距離祖國數萬公裡的西南印度洋上，“大洋一號”的工作模式是晝夜不休、24小時作業。時間緊、任務重，是船上科考調查隊員共同的感觸，也是我國在西南印度洋科考面臨的現實。根據我國2011年與國際海底管理局簽署的《多金屬硫化物勘探合同》，15年合同期內，我國享有西南印度洋脊1萬平方公裡海域的專屬勘探權，但在合同區勘查8年后，我國需放棄50%的面積，10年后要放棄75%面積，隻能保留25%的面積。

　　“這意味著，我們需要盡快摸清這1萬平方公裡的情況，短短10年間，開展資源和環境評價並決定區域放棄，工作難度非常大。”陶春輝坦言，海底考察不同於陸地勘探，進度很大程度上受設備狀況、海洋天氣等未知因素影響。

　　熱液區意味著什麼

　　“黑煙囪”中富含銅、鋅、鉛、金、銀、鐵等金屬元素，預計全球海底多金屬硫化物總含量達到10億噸

　　2014年11月至2015年6月，我國大洋主力科考船“大洋一號”再次遠征西南印度洋，執行中國大洋第34航次科學考察任務，計劃時間219天，航程約2萬海裡。幾乎是在同時，2014年12月至2015年2月，搭載我國首個載人深潛器“蛟龍”號的“向陽紅9號”也在西南印度洋執行中國大洋第35航次科考任務。

　　多金屬硫化物，是他們共同的目標。

　　海底硫化物資源主要集中在洋中脊和弧后盆地，是海底熱液活動的主要產物，因其富含銅、鋅、鉛、金、銀、鐵等金屬元素而成為一種潛在的海底礦產資源，備受各方關注。熱液活動與大洋中脊的擴張有關，新生洋殼物質沿著洋中脊擴張過程中會產生裂隙，海水沿著裂隙進入深部，會與周邊圍岩物質發生交換反應，變成富含金屬的高溫熱液流體，在一定條件下熱液從海底下部上升到海底表面堆積起來，就會形成“黑煙囪”塊體即硫化物。

　　海底礦產資源之豐富遠超人們的想象。據國際知名的硫化物研究專家Hannington估算，全球海底多金屬硫化物總含量達到10億噸，銅和鋅含量約3億噸，與陸地上新生代塊狀多金屬硫化物礦床發現的銅、鋅含量相當。

　　“數年前的調查表明，在新幾內亞海區正在勘探的索爾瓦拉海底硫化物1號遠景區，樣品中金的含量高達1515克每噸。”中國大洋第34航次地質組組長、中國地質大學（北京）教授蘇新介紹，6年前，全球僅發現100個左右的熱液區，到2014年，已有300多個熱液區被發現﹔而全球約6萬公裡長的洋中脊隻有約10%經過較為詳細的調查。

　　自2007年以來，中國大洋調查航次在西南印度洋中脊開展了5個航次共計12個航段的海底熱液活動調查，共發現了10余處熱液區，進入了全球海底熱液考察的前列。繼2013-2014年大洋第30航次后，中國大洋第34航次再赴西南印度洋，對我國硫化物資源合同區進行勘探。

　　全球關注第一個合同

　　中國獲得第一個金屬硫化物勘探合同之后，韓國、法國、德國、印度等也相繼遞交了勘探申請

　　我國與國際海底管理局簽訂的西南印度洋1萬平方公裡多金屬硫化物資源礦區專屬勘探權合同，是自2010年國際海底管理局通過《多金屬硫化物探礦和勘探規章》后接受和核准的第一份申請。

　　“第一個金屬硫化物勘探合同”意味著什麼？陶春輝表示，第一個合同給了中國，充分說明了我國的大洋考察實力已經得到國際認可，中國可以也應當為人類開發利用海底資源作出貢獻﹔同時也意味著沒有經驗可循，科考任務更多需要在摸索中前行。

　　值得關注的是，目前全球已發現的300多個熱液活動中，超過60%分布在大洋中脊地區，其中40%位於國際海底區域。國際海底區域面積達2.517億平方公裡，佔地球表面積的49%，是國家領土、專屬經濟區及大陸架以外的海底及其底土，不受任何國家管轄。“這一廣闊的海底區域內蘊藏著豐富的戰略金屬資源，隨著深海調查技術的發展以及陸地礦產資源的日益消耗，海底礦產資源的勘探開發將成為現實。”陶春輝斷言。

　　鸚鵡螺礦業公司（Nautilus Minerals）是世界上第一家致力於深海海底礦產資源勘探的公司，該公司於2005年對巴布亞新幾內亞專屬經濟區內的硫化物資源進行了商業勘探。截至2011年12月，鸚鵡螺礦業已經獲得湯加、斐濟、所羅門群島、新西蘭和瓦努阿圖等南太平洋島國專屬經濟區內超過49萬平方公裡的硫化物勘探區。

　　海底硫化物資源的商業勘探在一定程度上推動了國際海底區域內硫化物資源調查的發展。2011年，國際海底管理局第17次會議相繼核准了中國關於西南印度洋脊和俄羅斯關於北大西洋脊的硫化物礦區申請。2012年，韓國和法國成為第二批申請國際海底硫化物資源勘探權的國家，其申請區分別位於中印度洋脊和北大西洋中脊。德國和印度也相繼申請了洋中脊硫化物勘探合同區。

　　“海底資源的國際關注度不斷提升。基於我國當前的深海研究和技術現狀，如何開展西南印度洋脊硫化物資源勘探和環境評價，並進一步帶動超慢速擴張洋脊的基礎科學研究，是我國目前面臨的巨大機遇和挑戰。”陶春輝說。

　　深海技術成為關鍵

　　為探索海底，我國自主研發了電視抓斗、綜合探測攝像拖體、超短基線系統等設備，並在“大洋一號”上得以應用

　　“在調查程度低的區塊開展綜合異常拖曳探測調查，圈出礦化異常區﹔在兩個已知礦化區及礦化異常區開展加密調查，圈出礦化區﹔在其他典型礦化區開展中深鑽取樣，以得到上述重點區域硫化物礦體淺表空間分布認識。”這是中國大洋第34航次科考第三航段的目標。

　　要把目標變為現實，並不容易。

　　“海底熱液噴口通常范圍很小，隻有幾十米、上百米的范圍，要在兩三千米深的海底下發現非常困難，而要發現非活動的熱液區更是難上加難。”陶春輝向《經濟日報》記者介紹，為探索海底，我國自主研發了電視抓斗、綜合探測攝像拖體、超短基線系統等設備，並在“大洋一號”上得以應用，隨著“蛟龍號”載人深潛器的試驗性應用，我國海底探測的精確定點作業能力也有了較大提高。

　　綜合異常拖曳探測調查，是了解是否存在礦化異常的基礎手段，即由攜帶著照相機、攝像機及其他監測儀器的拖體，在距離海底3至5米的高度由船拖著慢速前進。大洋第34航次第三航段熱液異常組組長吳家林博士介紹，拖體上綁定的化學傳感器、濁度傳感器、甲烷探測器等儀器，可了解近底海水的PH值、濁度、溶解氧、氧化還原電位、硫化氫濃度等，以判斷是否存在熱液異常。

　　運用電視抓斗可以抓取海底表面樣品，若要判斷硫化物厚度和分布情況，則需應用鑽孔方式。“我國自主研發的‘進取者’深海底中深孔岩心鑽機能到達最大水深為4000米的海底，進入海底地層以下20米取樣。4000米深海意味著將承受40兆帕的壓力，相當於每平方厘米上有400公斤的壓力。”大洋第34航次中深鑽組組長、北京先驅高技術有限公司工程師鐘路介紹。

　　中深鑽作業是中國大洋第34航次的重頭戲。2月22日，“大洋一號”利用“進取者”首次獲取了“斷橋熱液區”岩心序列，這也是我國首次鑽取海底熱液活動岩心序列。“海底岩心進尺共10米多，這是我國在西南印度洋海底硫化物鑽探取樣最長的一次。”蘇新介紹，表層樣品中可見低溫熱液作用形成的蛋白石，下部有高溫形成的黃鐵礦，此外還有少數小型硫化物煙囪，這初步揭示了該區域有多次發育的熱液活動，顯示了較好的成礦條件。（記者 鮑曉倩）