海洋科普:海底到底有多少宝藏?
来源:星空计划
发布时间:2023-04-24
浏览次数:942

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我们平时经常说到各种矿藏,脑海中想到的是矿山、矿洞等陆地上的矿藏,但其实,海底才是地球上最大的矿产资源宝库,因为海洋占了地球表面的71%,从这个角度说,海盗故事里在海底寻宝,真是找对地方了。

“钴”是一种金属元素,大家平常对它了解不多,但它在如今我们的生活中,是离不开的宝贝。

现在我们来认识一下“钴”,它在元素周期表中是27号元素,前面是铁,后面是镍。具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀的特点,有“工业牙齿”的美称,在生产航空、航天、武器装备、医疗设备时必须添加这种重要元素。

与我们生活最密切的是它与金属“锂”一样,是新能源汽车电池、手机电池及各种充电电池生产中不可或缺的参与者。随着绿色环保理念的普及,充电电池的应用越来越广泛,对钴资源的需求也越来越强烈,根据有关部门预测,2025年全球钴需求量将达约22万吨,2030年将达约38万吨,其中80%用于充电电池的生产,所以“钴”是一种重要的战略资源。

非常遗憾的是,钴资源在陆地上非常稀缺,全球陆地探明的钴矿资源储量为700万吨,80%储量发布在刚果(金)、澳大利亚、古巴、菲律宾、赞比亚5国。我国只有8万吨,只占全球储量的1%。是非常稀缺的资源。

配图来自于图虫网

近几年,我国在新能源汽车方面实现了弯道超车,成为全球蓄能电池生产量最大的国家和“钴”消费最多的国家,每年消耗约5万吨,其中有90%需要从国外进口。按照目前的生产消耗速度,陆地上钴资源很快就要面临枯竭。

我们是否有更多的备用资源?海底矿藏这时候就该登场了。

海洋地质科学调查发现,在广阔的大洋深处,有丰富的富钴结壳多金属结核等矿产资源。你可能会问,又是“结壳”,又是“结核”,这是什么呀?这里介绍一下两种海底宝藏。

富钴结壳是科学家通过海底机器人摄像发现的,在太平洋、大西洋、印度洋海底很多山脉表面布满花蕾似的瘤状体,呈现煤黑色,质地轻脆,结构疏松。水深400米-5000米。

这层薄薄的壳状物,厚度一般为几毫米至十几厘米,取样分析表明是铁锰质的壳状氧化物,其中含有钴、钛、铈、镍、铂、锰、磷、铊、碲、锆、钨、铋和钼等元素,由于钴含量比较高,人们称它为富钴结壳,至今,它已静静地沉睡在海底数千万年了。

富钴结壳在太平洋、大西洋和印度洋的海底均有分布,钴含量最高可达2%,是陆地原生矿钴含量的20倍以上。

另一种海底宝藏是多金属结核又称锰结核,在3500-6000米大洋海底表层广泛分布,呈暗褐色,形状像土豆的球状或椭球状矿体,其表面比较光滑,底部埋在沉积物中,往往比顶部粗糙,直径一般为3-10厘米,大的球体直径达20多厘米。科学家取样分析发现,这些球状矿体是围绕核心体生长的铁、锰氢氧化物的核形石,切开后的剖面圈层结构非常明显,核心体有的是极小的锰矿晶体;也有微化石介壳、磷化鲨鱼牙齿、玄武岩碎屑等,剖面圈层结构也代表了它们在海底生长的年龄,其中含钴、铜、铅、锌、金等多金属及稀土元素。

多金属结核在太平洋、印度洋、大西洋的海底均有分布,据估计,世界洋底多金属结核资源可达3万亿吨,其中东太平洋的多金属结核中钴的平均含量为0.22%,仅仅在东太平洋CC矿区,预估的钴矿石储量达210亿吨,折算下来足够全球使用上百年。

这么大的一块宝藏,我们国家当然要把握住。

根据联合国“国际海底管理局”相关条例规定,哪个国家在公海海域首先申请海底资源勘探,这个国家就在该申请区域的海底就有专属勘探权,当完成了规定的资源勘探工作后,就可以申请获得优先开采权。

我国有关部门按照技术申请程序,组织科学家完成了四个海域的海洋科学调查与勘探工作,获得了四个具有专属勘探权和优先开采权的海底矿区,它们是:

2001年,获东太平洋多金属结核勘探矿区,面积7.5万平方千米;

2011年,获西南印度洋多金属硫化物勘探矿区1万平方千米;

2013年,获西太平洋富钴结壳、多金属结核勘探矿区3000平方千米;

2014年,获东太平洋富钴结壳和多金属结核勘探矿区,面积7.3万平方千米,该矿区蕴藏了上亿吨的钴、锰、镍、铜等金属矿产资源。

这四个区域相当于我国的海洋国土,只有我国在上述区内拥有专属勘探权和优先开采权,是我国潜在的矿产资源宝库。

近年,我国科技人员通过海洋地质、地球物理、海底机器人摄像等调查手段,完成了相关国际海底富钴结壳、多金属结核的勘探工作,对重点地区的富钴结壳、多金属结核进行了调查取样,为海底资源开采打下了良好基础。

西方发达国家近几年都在探索研究工业化开采的方法,至今还没有突破。

如何使用机器人进行海底富钴结壳、多金属结核资源的大规模工业开采,是我们今后要尽快攻克的技术难题,也是需要在座的同学们,依靠你们的聪明才智来一起解决的科学技术问题。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者:周坚鑫

审核:张训华(青岛海洋地质研究所 研究员)

出品:中国科协科普部

监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司



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