第四节海洋矿产资源――名副其实的聚宝盆

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1、第四节海洋矿产资源名副其实的聚宝盆1海洋矿产资源概述海洋是一个名副其实的“聚宝盆”，有取之不尽、用之不竭的巨大财富。海洋中蕴藏的矿产资源种类繁多，资源量极大。在目前已发现的百余种元素中，海洋中就存在有80余种，可提取的有60余种。它们以三种形式存在于海洋中：一是液体矿床；二是海底富集的固体矿床；三是从海底内部的油气资源。据估计，海洋中含黄金达550万吨，银5500万吨，钡27亿吨，铀40亿吨，锌70亿吨，钼137亿吨，锂2470亿吨，钙560万亿吨，镁1767万亿吨。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂，是在水深不超过几十米的海滩和浅海中富集成的工业矿砂。从中可淘出黄金、金刚石、石英、独居石、钛铁

2、矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等。深海海底则存在多金属结核，又称锰结核。1872-1876年，英国一艘名为“挑战者”号的考察船在北大西洋的深海底处首次采集到了这种物质。中国于20世纪70年代后期在太平洋中部开展了多金属结核的调查和科学研究，是继印度、苏联、法国、日本之后第五个进行深海采矿的国家。这些黑色的（或呈褐色）的鹅卵团块，直径一般不超过20厘米，高度富集于水深3000-6000米的大洋底表层沉积物上，主要由铁锰氧化物和氢氧化物组成，富含锰、铜、镍、钴等70多种金属和稀有元素。据估计整个大洋底多金属结核的蕴藏量约为3万亿吨左右。另外，海底沉积物软泥，含有丰富的金属元素。比如海底的红粘土中，富含

3、轴、铁、锰、锌、钴、银、金等多种元素，具有较高的经济价值。在海底，还存在一种被称为“海底金库”的资源，它就是多金属硫化物矿床，是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物、重金属软泥及金属沉积物堆积而成，也称热液硫化物矿床。海底热液硫化物矿主要产于水深15007000米的高热流区的洋中脊、海底裂谷带和弧后边缘海盆的构造带内，主要分布在东太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊、红海、北斐济海盆、马利亚纳海槽及中国东海冲绳海槽轴部等处。热液硫化物矿床堆积成矿的速率较快，形成的时间短，一般每5天就能堆积40厘米左右，因此获得“海底金库”和“矿床制造厂”的美誉。石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。全世界

4、海底石油储量约为1500亿吨，占世界石油总地质储量的1/3；天然气约为1.40x1014立方米。目前，已探明的世界海洋石油和天然气储量的可采量分别为354亿吨和0.26x1014立方米。另外，随着海洋环境观测和资源勘查技术的发展，一系列海洋高新技术陆续被开发启用，使得海洋自然资源的勘查工作有了更大的进展和新的发现，其中最为引人注目的发现之一就是天然气水合物。海底天然气水合物又称甲烷水合物，它是目前已知的分布于寒冷极地永冻带大陆架和深海盆海底一定埋深的沉积层内富含甲烷、二氧化碳等气体的固态气体水合物，高压下才能处于稳定的固态。1811年首次发现，但直至20世纪90年代，一些国家才开始对天然气水合

5、物产区进行勘查、开发等方面的研究。目前，世界各大洋已查明的天然气水合物赋存区域有47处，其中太平洋海域最多，有22处，大西洋海域次之，有14处。2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。主要有石油、天然气、各类滨海砂矿、煤和天然气水合物。（1）石油、天然气世界陆架区（少部分陆坡区）海域的含油气盆地面积约1500万平方千米，具有勘探开发远景的面积达500万平方千米。目前世界上已有100多个国家和地区从事海上油气勘探开发活动，迄今已发现800多个含油气盆地，共计1600多个油气田。作为现代海洋开发中最具有代表性的油气新兴产业，从问世、崛起到迅猛发展，在1995年世界海洋

6、产业产值9600亿美元中居首位占48%，约为4600亿美元。20世纪各国海洋油气勘探开发主要集中在陆架区。进入90年代，一些发达国家的海洋油气勘探已开始由陆架区向深水陆坡区推进，并且有新的油气田发现。据统计资料，全球深水海域陆坡区石油地质储量140亿150亿吨，天然气地质储量8x101410x1014立方米。其中约80%的天然气和55%的石油储量集中在水深200400米的海域内。这充分显示海洋新领域油气勘探开发的良好前景。因此有人认为，全球海陆油气资源，按石油年消费量30亿吨计算，仍可满足21世纪人类社会的需求。根据我国勘探成果预测，在渤海、黄海、东海及南海北部大陆架海域，石油资源量就达到27

7、5.3亿吨，天然气资源量达到10.6万亿立方米。我国石油资源的平均探明率为38.9%，海洋仅为12.3%，远远低于世界平均73%的探明率；我国天然气平均探明率为23%，海洋为10.9%，而世界平均探明率在60.5%左右。我国海洋油气资源在勘探上整体处于早中期阶段。近年来近海大陆架上的渤海、北部湾、珠江口、莺琼、南黄海、东海等六大沉积盆地，都发现了丰富的油气资源。国外有人估计，中国近海石油储量约40亿吨（300亿桶），其中渤、黄海各为7.47亿吨（56亿桶），东海为17亿吨（128.4亿桶），南海（包括台湾海峡）为11亿吨（80.3亿桶）。这一预测可能偏低。有的外国人则认为，仅渤海湾海底石油储量

8、即达50100亿吨（375750亿桶），钓鱼岛周围东海大陆架一个地区约150亿吨（1125亿桶）。就按国外的估计数，中国近海的石油储量大约与中国陆上的石油储量相当，约40150亿吨（3001125亿桶）。（2）滨海砂矿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。滨海砂矿主要包括建筑砂砾、工业用砂和矿物砂矿。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。矿物砂矿有金刚石、金、铂、锡石、铬铁矿、铁砂矿、锆石、钛铁矿、金红石、独居石等。世界上现已开采利用30余种滨海砂矿，世界金红石总钛金属资源量约9435万吨，其中砂矿占98

9、%；钛铁矿总钛金属资源量2.46亿吨，砂矿占50%；锆石已探明的资源量3175.2万吨，96%为滨海砂矿。滨海砂矿在浅海矿产资源中，其价值仅次于石油、天然气，居第二位。中国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、石英砂、金刚石和铂矿等，其中以钛铁矿、锆石、独居石、石英砂等规模最大，资源量最丰。现已发现有钛、锆、铍、钨、锡、金、硅和其他稀有金属，分布在辽东半岛、山东半岛、福建、广东、海南和广西沿海以及台湾周围，台湾和海南岛尤为丰富，主要有锆石钛铁矿独居石金红石砂矿，钛铁矿锆石砂矿，独居石磷钇矿，铁砂矿，锡石砂矿，砂金矿和砂砾等。台湾盛

10、产磁铁矿、钛铁矿、金红石、锆石和独居石等。磁铁矿主要分布在台湾北部海滨，以台东和秀姑峦溪河口间最集中。北部和西北部海滩年产铁矿砂约1万吨。在西南海滨，独水溪与台南间的海滩上分布着8条大砂堤，最大的长10里，为独居石锆石砂矿区，南统山洲砂堤的重矿物储量在4.6万吨以上。海南岛沿岸有金红石、独居石、锆英石等多种矿物。福建沿海稀有和稀土金属砂矿也不少。锆石主要分布在诏安、厦门、东山、漳浦、惠安、晋江、平潭和长乐等地。金红石主要分布在东山岛、漳浦、长乐等地。诏安、厦门、东山、长乐等地均有铁钛砂。铁砂分布很广，以福鼎、霞浦、福清、江阴岛、南日岛、惠安和龙海目屿等最集中。至于玻璃砂和型砂，不仅分布广，质量

11、好，含硅率亦高，平潭的石英砂含硅率达98以上。（3）海底煤矿海底煤矿作为一种潜在的矿产资源已越来越被世界各国重视，特别是对于那些陆上煤矿资源缺乏而工业技术又很先进的国家来说更是不可多得的资源。目前，英国、士耳其、加拿大、智利、澳大利亚、新西兰、日本等国均有不同规模的开发，并获得了巨大的经济效益。英国海底煤矿大多数集中在苏格兰和英格兰文界地带的纽卡斯尔市周围以及达勒姆郡东北部和诺森伯兰郡东南部的浅海地区。加拿大的海底煤矿主要分布在新斯科舍布雷顿角岛东部地区，储量巨大，仅莫林地区煤储量就达20亿吨。智利的海底煤矿分布在康塞普西翁城以南约40千米处，有两个海底煤矿（即洛塔和施瓦格尔），年产量一般84

12、万吨。日本的海底煤矿以九州西岸外和北海道东岸外最为丰富。70年代探明的海底可采煤达3亿吨以上，1982年又在长崎附近的池岛发现一个储量为9000万吨的新煤矿。中国海底煤田亦有分布，除现已探明的山东省龙口海底煤田外，黄海、东海和南海北部以及台湾省浅海陆架区大约300平方千米的新生代地层中也蕴藏着丰富的煤炭资源。我国的陆架煤矿主要分布在浅海区，向东可延伸到冲绳海槽中部和北部。主要煤型为褐煤，次为长褐煤、泥煤、含沥青质煤等，属浅变质类型。4）天然气水合物天然气水合物是在一定的温压条件下，由天然气与水分子结合形成的外观似冰的白色或浅灰色固态结晶物质，外貌极似冰雪，点火即可燃烧，故又称之为“可燃冰”、“

13、气冰”、“固体瓦斯”。因其成分的80%99.9%为甲烷，又被称为“甲烷天然气水合物”。作为一种新型的烃类资源，天然气水合物具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件好、清洁环保等特点，被喻为未来石油的替代资源。“可燃冰”可视为被高度压缩的天然气资源，每立方米能分解释放出160-180立方米的天然气。据估计，地球海底天然可燃冰的蕴藏量约为500万亿立方米，相当于全球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，是目前世界年能源消费量的200倍。全球的天然气水合物储量可供人类使用1000年。按天然气水合物的保存条件，它通常分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。从

14、南海的水深、沉积物和地貌环境来看，它是中国天然气水合物储量最丰富的地区。初步勘测结果表明，仅南海北部的天然气水合物储量就已达到我国陆上石油总储量的一半左右；在西沙海槽也已初步圈出天然气水合物分布面积为5242平方千米，其资源量估算达4.1万亿立方米。按成矿条件推测，整个南海的天然气水合物的资源量相当于我国常规油气资源量的一半。3深海矿产资源深海一般是指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，但由于开发难度大，目前基本上还没有得到开发。深海矿产资源主要有多金属结核矿、富钴结壳矿、深海磷钙土和热液硫化物矿等。（1）多金属结核矿多

15、金属结核矿是一种富含铁、锰、铜、钴、镍和钼等金属的大洋海底自生沉积物，呈结核状，主要分布在水深30006000米的平坦洋底，是棕黑色的，像马铃薯、姜块一样的坚硬物质。个体大小不等。这种结核含有多达70余种金属和稀有元素，如铜、钴、镍、锰、铁等。深海勘测表明，多金属结核主要分布在太平洋、大西洋、印度洋，其中太平洋分布最广，储量最大，并呈带状分布。世界深海多金属结核资源极为丰富，远景储量约3万亿吨，仅太平洋的蕴藏量就达1.5万亿吨。目前，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PioneerArea。（2）富钴结壳矿富钴结壳

16、矿是生长在海底岩石或岩屑表面的一种结壳状自生沉积物，主要由铁锰氧化物组成，富含锰、铜、铅、锌、镍、钴、铂及稀土元素，平均含钴达0.8%1.0%，是大洋锰结核中钻含量的4倍。金属壳厚16厘米，平均3厘米，最厚可达15厘米。结壳主要分布在水深3003000米的海山、海台及海岭的顶部或上部斜坡上。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。目前工作比较多的地区是太平洋区的中太平洋山群、夏威夷海岭、莱恩海岭、天皇海岭、马绍尔海岭、马克萨斯海台以及南极海岭等。据估计，在太平洋地区专属经济区内，富钴结壳的潜在资源总量不少于10亿吨，钴资源量就有6

17、00800万吨，镍400多万吨。在太平洋地区国际海域内，经俄罗斯对麦哲伦海山区开展调查，亦发现了富钴结壳矿床，资源量亦已达数亿吨，还有近2亿吨优质磷块岩矿床的共生。在我国南海也发现有富钴结壳。所发现的富钴结壳钴含量一般比大洋锰结核高出三倍左右，而镍是锰结核的1/3，铜含量比较低，而铂的含量很富，变化于0.3ppm至2ppm之间，最高可达4.5ppm，稀土元素含量很高，稀土总量可达数千ppm，以轻稀土为主。（3）磷钙土矿磷钙土是磷钙土是海洋中磷的最要资源，由磷灰石组成的海底自生沉积物，按产地可分为大陆边缘磷钙土和大洋磷钙土。它们呈层状、板状、贝壳状、团块状、结核状和碎砾状产出。大陆边缘磷钙土主要

18、分布在水深十几米到数百米的大陆架外侧或大陆坡上的浅海区，主要产地有非洲西南沿岸、秘鲁和智利西岸；大洋磷钙土主要产于太平洋海山区，往往和富钴结壳伴生。磷钙土生长年代为晚白垩世到全新世，太平洋海区磷钙土含有15%20%的P2O5,是磷的重要来源之一。另外，磷钙土常伴有高含量的铀和稀土金属铈、镧等。（4）多金属硫化物矿海底多金属硫化物矿床是指海底热液作用下形成的富含铜、锰、锌等金属的火山沉积矿床，故又称热液硫化物矿床。按产状可分为两类：一类是呈土状产出的松散含金属沉积物，如红海的含金属沉积物（金属软泥）；另一类是固结的坚硬块状硫化物，与洋脊“黑烟筒”热液喷溢沉积作用有关，如东太平洋洋脊的块状硫化物。多金属硫化物矿主要产于水深15007000米的高热流区的洋中脊、海底裂谷带和弧后边缘海盆的构造带内，主要分布在东太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊、红海、北斐济海盆、马利亚纳海槽及中国东海冲绳海槽轴部等处。海底多金属硫化物矿床与大洋锰结核或富钴结壳相比，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。