文|创瞰巴黎 Ana s Marechal

编辑|Meister Xia

导读：

由于全球对矿产资源的需求不断增加,海底资源的开发也受到广泛关注。那么深海海底蕴藏着哪些矿产资源？它们的储量如何？深海矿藏资源的开发又面临着哪些困难？为什么说海底矿产的开发已上升为争夺海洋主权的国家战略？本期“深海采矿”系列二，带您了解为什么世界各国竞相进行深海探测。

一览：

• 海床富含矿产资源，主要存在于三种类型的物质中：多金属结核、多金属结壳、多金属硫化物。
• 2001年，各国开始关注深海采矿。当年，国际海底管理局（ISA）开始签发了深海勘探许可合同。随着金属价格走高，深海采矿的热度也渐渐增加。
• 海床所蕴含的矿产资源总价值难以估算，克拉里昂-克里帕顿断裂带可能有高达约3.4亿吨的镍、2.75亿吨的铜。
• 但海底采矿仍充满未知数，可能会对环境造成严重破坏。

现已知的深海矿产资源有哪些？

在深海，富含矿产的物质有三种：第一种是多金属结核，富含锰、铁、钴、镍和铜；第二种是多金属结壳，富含锰、铁、钴和铂；第三种是多金属硫化物，富含铜和锌，偶有金、银。多金属结核和多金属结壳分布较广，但多金属硫化物则较为罕见。

上述三种物质还可能含有碲、锆、铟、锗等稀有元素，可广泛应用于智能手机制造、新能源设备等新兴技术中。比如，制造风力涡轮机的永磁体需要钕，制造电池则需要钴。

海底富含矿产资源的三种物质

在海床上，多种环境和地质因素促使含矿量丰富的物质形成。

多金属硫化物由海底热液活动形成，即海水通过岩石裂隙或构造断裂带渗入海底地壳深层，并同地壳岩石发生化学成分交换，溶解大量金属元素，然后上升并喷出海底。喷口附近会形成热液沉积物，即块状硫化物。水下800至5000米的区域都能发现多金属硫化物，一般存在于海脊或板块内部的海底火山口附近。

多金属结壳是水下400至4000米处海底基岩上沉积的矿物质，覆盖面积可达若干平方公里，在洋流、海水氧含量等因素适宜的条件下便能形成。经过千千万万年的沉积，海水中的矿物质会在海床上逐渐富集，形成结壳，其生长速度为每百万年几毫米。

多金属结核是直径5-10cm的深色球状物，存在于深度为3000至5000米的深海平原。在这个深度，被侵蚀的岩石碎片、动物遗骸等“杂质颗粒”会在水底沉积，海水中的矿物质便会包裹着这些颗粒结核，其生长机理与结壳类似。

这些矿产资源不是已经在陆地上开采了吗？

陆地上的确已经在开采这些矿产资源，而且陆地上已探明的储备量远高于海底的。锰、镍、铜、钴等矿产的陆地上储量十分丰富，未来几十年恐怕都用不完。但相比之下，我们对于海底的矿产资源知之甚少。现已探明的海底多金属硫化物沉积矿床，其储备量仅占陆地上同类矿物探明储量的0.5%——可以说是少得可怜。对于多金属结核，法国持有的勘探合同涵盖了7.5万平方公里的广阔海底疆域，相当于法国国土面积的14%，但该区域的钴矿最多只有陆上总储量的4% [1]。

图片来源：法国科学院

鉴于此，未来若海底矿产勘探得到进一步发展，很有可能是国家出于争夺海上主权的需求，而非因陆地矿产资源枯竭。

开采利用海底资源，的确具有重大地缘政治意义。有哪些国家参与了这一角逐？

19世纪，英国的“挑战者号”科考船启航，揭开了人类深海探索的帷幕。正是在这一次科考任务中，学者们首次发现了多金属结核与多金属结壳。20世纪60年代起，在多个海底多金属结核调查项目的共同努力之下，人类在太平洋东部海域发现了克拉里昂-克里帕顿断裂带，存在大量多金属结核。但由于上世纪80年代金属价格下降，该海域的采矿项目一直无人问津。

进入21世纪头几年，金属价格上升并持续走高，人们重新将目光转向深海矿物探索。2001年，俄罗斯、中国、日本、法国、印度以及一个多国团体获得了国际海底管理局（ISA）签发的勘探合同 [2]。随后若干年间，ISA又签发了25份合同（其中23份签署于2011年后），批准多金属结核、结壳、硫化物的开采。各国对于海底矿产资源兴趣高涨，与地缘政治和战略因素离不开关系。2011年全球95%的稀土元素、95%的镓、68%的锗、57% 的铟都由中国出产。这些都是新型技术和绿色能源设备所需要的金属。加拿大的鹦鹉螺矿业在破产前，曾率先在巴布亚新几内亚海域获得多金属硫化物矿床勘探合同，但不幸项目终未能启动，公司也不复存在。

深海的矿产资源经济价值究竟有多少？

当前海洋中可供开采的矿产资源的经济价值尚无准确的测算。粗略估算显示，克拉里昂-克里帕顿断裂带至多有约3.4亿吨的镍、2.75亿吨的铜，但这种估算的准确度不高。之所以强调“至多”，是因为并非所有海底矿产都能开采。具体能开采多少，取决于全球金属价格、开采项目的运营和环保成本、以及法律、社会、政府等因素。所有因素加在一起，很有可能导致实际能开采的量为零。

海底矿产开采会带来什么样的环境破坏是个很大的未知数，但破坏的程度绝不容忽视，毕竟克拉里昂-克里帕顿断裂带的面积比整个欧盟还大！要想更深入地探明现有的矿产资源储备、更全面地统计该地区可能会受影响的海洋生物，仍需进行更多深海探索项目。光是多金属结核，就需要好几年的探测时间。而对于多金属结壳和硫化物，我们所知道的比结核还要少。

开采深海矿产资源的技术成熟了吗？

尚不成熟。这也是一个挑战。采矿企业现在正在重点研发多金属结核的开采技术，以期未来在开采设备市场上占领先机。

去年，比利时的全球海洋矿物资源公司测试了一台结核物收集机器人样机，按照1:4比例制造。但该公司尚未开发出一套完整的海底采矿系统，包括扬矿管道（将海底开采的矿物“吸”到海面上的管路），以及能操纵机器人、装载矿石、处理采矿废料的船只。当前深海石油开采技术最深只能适用于水下2000米，但深海采矿的技术必须适应海底5000米的环境。如今尚无成套的或1:1尺寸的开采系统进入深海实测阶段。开采多金属结壳，意味着要将薄薄的一层沉积物从坚硬的海底基岩上分离出来，至今连试验性的技术都不存在。

参考资料：

1. https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/mineral-commodity-summaries

2. Regroupant la Bulgarie, la République Tchèque, la Pologne, la Slovaquie, Cuba et la Russie.