1.1 深海采矿的历史意义

在人类赖以生存的地球上，海洋占整个地球表面积的70%。深海蕴藏着数量丰富、种类繁多的矿产资源。据初步估算，海底蕴藏有占地球总储量30%～50%的2 000亿吨石油，含锰、铜、钴、镍、金、银等多种矿物的15 000亿吨多金属结核，为大陆储藏量几十倍的八十多种化学元素，以及正在调查的丰富的富钴结壳和富硫热液硫化物等资源。所谓多金属结核就是大量地赋存于水深4 000～6 000米深海底表面的直径为0.5～25厘米的黑色矿物块，其中含有锰、铜、钴、镍、金、银等有价金属。已知的赋存海域有太平洋的夏威夷群岛到北美大陆之间的深海底以及印度洋等。富钴结壳是在水深800～2 400米的海山斜坡或顶部的基岩上，呈层状分布的矿床，厚度为几毫米到十几厘米，其中也有与多金属结核共生的，矿物组成与多金属结核一样。人们对其中含有的镍、钴和锰等寄予厚望，特别是钴的品位也有高达1%左右的，是人类最渴望的资源。与锰结核相比，富钴结壳是赋存区域距海面较近的有利资源，但存在采掘困难的问题。海底热液矿床是海水通过海底地壳的裂缝浸入海底岩石，并淋滤其中的金属元素，再次从海底喷出、冷却、沉积而生成的金属矿物。一般赋存于水深2 000～3 000米的海底，含有铜、铅、锌、金及银等有价金属。已知赋存的海域有东太平洋海盆和大西洋中央海岭等地。人们对其中含有的铜、铅、锌等资源寄予厚望。

与海洋拥有的丰富的未开采资源相比，陆地资源正面临日益匮乏的危险。众所周知，矿产资源为不可再生资源。然而，随着生产力的不断提高，人类对矿产资源的需求也越来越大。“二战”以后的半个多世纪，世界矿产资源的消费量更是呈数十倍地增长。仅2001年一年，世界铁矿石的开采量即达到11.35亿吨，铝土矿的开采量为1.39亿吨，铜矿石的开采量为1 328.78万吨，锰矿石的开采量为728万吨。据估算，按目前的世界矿产开采水平，陆地上的主要矿产资源只够开采20～40年。我国陆地矿产资源前景尤其不容乐观。虽然我国拥有171种矿产资源，具有资源总量大、矿种齐全的特点，但1949年以来，我国矿产资源的开发规模迅速扩大。1949年，我国保留比较完整的矿山仅300多座，年产原油12万吨，煤0.32亿吨，钢16万吨，有色金属1.30吨，硫铁矿1万吨，磷不足10万吨；到2002年，我国共有大型矿山489座，中型矿山1 025座，生产原油1.67亿吨，天然气327亿立方米，原煤13.80亿吨，铁矿石2.31亿吨，磷矿石2 301万吨，十种有色金属产量1 012万吨，其中，原煤、钢、十种有色金属和水泥产量居世界第一位，磷矿石和硫铁矿产量分别居世界第二位和第三位，原油产量居世界第五位。随着经济的快速发展，我国对矿产资源的需求仍将进一步扩大。按照2020年矿产品预测需求量，考虑相关的利用率及储采比率，到2020年，我国陆地石油、铀、铁、锰、铝土、锡、铅、镍、锑、金10种矿产资源将出现短缺现象，包括铬、铜、锌等在内的9种重要矿产资源将出现严重短缺现象。随着陆地矿产资源的日益稀缺，对海底矿产资源的开发成为人类矿产资源开发的必由之路。鉴于我国陆地矿产资源在未来20年里的不可保障，我国对海底矿产资源开发的研究更具有现实的紧迫性和必要性。

另外，开展深海采矿有其深刻的科学技术意义。深海采矿是一项复杂的技术，它面对的是6 000米深海底复杂的环境和条件。6 000米深的海底，压力高达60兆帕，人不可能直接到海底去进行操作。另外，海底环境复杂多变，表现为复杂的地表特征及海底洋流等多种形式的未知扰动。深入海底6 000米，是人类面临的一次巨大挑战。对6 000米深海的探索，将使人类对地球内部的了解达到一个新的高度。深海采矿系统由深海精确定位子系统，深海地形、地貌测量子系统，深海底自动导航子系统，深海通信及动力传输子系统等组成。只有各个子系统密切配合，才能保障采矿系统的正常运行。由于它的带动，许多科学技术领域将得到飞速的发展，如海洋自动观测技术、海洋遥感技术、水声技术、水下工程探测技术、海洋地质和地球物理勘探技术、超高强度和耐高压材料、深海密水技术、人工智能、机器人技术等。 0X9kXP7eLBjSnTW9ENUpkYGxoC511wt35fxRc2y37Usrij3ySgM1gfo5nSu/7VIb