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深海开发:争夺地球“负高地”

 李灏 2010-04-17

深海开发:争夺地球“负高地”

 

远在古罗马的昌盛时期,人们就开始关注海洋这片蓝色的水域,若干世纪以来,列强的“蓝色圈地运动”从未停息。随着海洋科学、深海技术的不断进步,人们也日益深入的认识了海底,发现它是无可穷尽的地球资源宝藏。如今深海油气、锰结核、可燃冰、热液硫化物等海底资源已受到世界各国关注

  9月23日,一条关于深海开发的消息在科技部网站上发布:作为国家“十一五”863计划之一的深海重大技术装备———“4500米级深海作业系统”总体实施方案近日正式启动。

  近20多年来,“向深海进军”已成为发达国家海洋开发研究的重点。经过10多年的努力,我国深海技术和装备有了突破性的进展,但与先进国家相比仍处于起步阶段。

  业内人士称,我国通过这一项目的实施,将可以把握深海潜水器的关键技术,基本实现装备研制的国产化,形成国家级共享共用试验平台,奠定今后包括深海潜水器研制在内的科研基础。

  深海魅力何在?为什么能引得各国不遗余力的“进军”,近日在郑州召开的中国科协年会,专门组织了一场“深水技术产业发展国际研讨会”,来自国内外的专家学者向与会者详解了这场激烈的高科技“争夺战”。

  “蓝色圈地运动”从未停息

  远在古罗马的昌盛时期,人们就开始关注海洋这片蓝色的水域,若干世纪以来,列强的“蓝色圈地运动”从未停息。然而,人们能触及的仅仅是海面和有限深度的海中,海底难以企及。

  随着海洋科学、深海技术的不断进步,人们日益深入的认识了海底,发现它是无可穷尽的地球资源宝藏,也是日益枯竭的陆地资源的可靠接替。陆地稀有、罕见的海洋动植物及其基因都深藏在幽幽的“国际海底”。

  中国高科技产业化研究会常务副理事长邓寿鹏研究员,长期从事海洋等高技术发展战略及政策研究。他告诉记者,目前,在海底,已知的资源有:多金属结核,富钴结壳、热液硫化物、深海极端环境的生物基因等。如今各国普遍关注的有深海油气、锰结核、可燃冰、热液硫化物等。

  地球“负高地”的争夺

  深海探索已经持续了半个多世纪,随着越来越多海底的珍贵生物和矿产资源进入人们的视野,一场针对海底的争夺战展开。

  邓寿鹏将深海比喻为海洋之下的“负高地”,认为它和地表之上的“正高地”(外层空间),构成了具有相同战略意义的“低边疆”和“高边疆”,世界主要强国继“高边疆”争夺之后的“低边疆”争夺,既推动了海洋高科技前沿的技术进步,也为各国合作开发人类共有的深海资源提出了挑战。

  深海开发之难,难在它位于高压、黑暗、低温、缺氧、海水腐蚀性和破坏性都很强的海底。上世纪60年代,美国建造的里亚斯特深潜器,在太平洋马里亚纳海沟下潜到10916米深处,创造了世界潜水最深纪录,同时也开启了全球深海开发与争夺的纪元。几十年后的今天,深海开发已是“高手如林”。

  美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家。1968年8月,美国深海钻探船“格罗马挑战者”号驶进墨西哥湾,开展了长达15年的“深海钻探计划”,成果浩大,留给世人数百万卷资料,成为地球科学的宝典。之后,1985年开始的“大洋钻探计划”、2003年开始的“综合大洋钻探计划”两项国际合作计划中,美国以其先驱的高水平技术处于主导地位。

  日本拥有当今世界上最先进的“地球”号深海探测船。这艘2005年完工的“地球”号全长210米,耗资582亿日元。“地球”号堪称海上的流动实验室,其巨大的钻头能向下伸展1万米,在水深2500米的深海能钻探海洋地壳下方7000米处的地幔。船上有X射线仪、CT扫描仪等,无需破坏从海底钻取的岩芯,就可直接分析岩芯的内部构造。

  巴西国内开采的石油80%%来自海上油田,巴西在深海和超深海石油勘探开发领域具有世界顶尖的技术和经验。早在1986年就推出了第一个深海石油技术发展计划。目前超深海(水深2000米以下)海底石油商业开采已经实现,机器人将采油设备运到海底安装,输油管将油井与海面上的游船连接,采出的石油就源源不断装入船舱。

  俄罗斯北极科考队2007年8月2日出动载人深潜器,在北极点下潜至4261米水深的海底,插上俄罗斯国旗,向世界昭示,此处深海俄罗斯已经达到。前苏联科学院海洋学研究所建成的载人深潜器“和平1号”、“和平2号”都属于水下6000米级。目前,全球共有5台载人深潜器,其中俄罗斯2台,美日法各一台。两台“和平号”可在同一条科考船上进行必须由两台深潜器同时操作的科考活动,这是其他国家无法完成的“迎头赶上”的迫切

  9月18日的研讨会上,中国海洋石油总公司副总经理、高级工程师周守为作了题为《南中国海深水开发的挑战与机遇》的报告,其中提到“深海油气勘探开发,是国家综合实力的象征。”在这场“负高地”的争夺战中,我国必须下决心“迎头赶上”。

  数据显示,到2006年底,中国石油的剩余经济可采储量仅为20亿吨,“深水是油气资源的重要接替区”已成为共识。据邓寿鹏介绍,多年来,我国的深海探测一直存在“需求急迫,技术短缺”的现象,在世界性的大型深海勘探活动中,常常扮演跟随的角色,很少有话语权。但近几年这种状况有所改变。2003年,我国自主研发的3000米、6000米“CR”系列深海机器人、深海电视抓斗、深海岩芯取样钻机相继问世,在一定程度上缩小了深海探测领域我国和发达国家的“技术鸿沟”。

  为了改善和更新我国的深海技术装备,我国正在自行研制和建造排水量为6000吨,续航能力达1.5万海里的“大洋2号”科考船。“大洋2号”的主要目标任务有三项:一是承担7000米载人深潜器的海上作业和勘查;二是承担海底热液硫化物、生物基因等深海多种资源勘查;三是承担深海大型装备的海上试验。

  邓寿鹏说,尽管我国的深海开发,起步晚、投入少、力量弱,与先进的深海开发国家有较大差距,但已制定追赶性的规划。希望到2050年,在若干关键技术突破和产业化后,使我国深海装备制造业、深海采矿业、深海生物基因产业等高端领域与发达国家大体接近或持平。

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  深海油气


  海底蕴藏了全球超过70%的油气资源,全球深海区最终潜在石油储量高达1000亿桶,2010年,深海原油产量就可达到850万桶(相当于4.3亿吨3年),能满足目前全球石油需求的9%。截至2003年底,全世界已发现深海(一般指水深3000米以下)油气田328个,投入开发的有75个,其中,墨西哥湾、巴西和西非被称为世界深海油气勘探开发的“金三角”。

  锰结核

  平铺在海床上的锰结核,其中含有50%%以上的是氧化铁和氧化锰,还含有镍、铜、钴、锰等20多种元素。按目前世界金属消费水平计算,仅太平洋海底的锰结核储量中,铜可供应600年,镍可供应1.5万年,锰可供应2.4万年,钴可供应13万年。不仅如此,锰结核每年还以1000万吨的速度不断堆积,难怪邓寿鹏将其称为人类取之不竭的“自生矿物”。现已查明,世界上锰结核富集最多的海域是太平洋北纬6—20度,西经110—180度之间,这里被称为“锰结核的银座”。

  可燃冰

  可燃冰学名“天然气水合物”,是天然气在零摄氏度和30个大气压共同作用下形成的结晶体,形似冰块,其中甲烷高达80%%—90%%,可直接点燃。燃烧后几乎不产生任何残渣,其污染比煤、石油、天然气都要小得多,是相当干净的能源。全球可燃冰中所含的有机碳总量相当于全球已知煤、石油、天然气的两倍,可满足人类1000年的需求。常被称作“未来的能源”。热液硫化物

  热液硫化物存在于2000米深的大洋中脊和断裂活动线上,含有铜、锌、铅、金、银等多种元素,是海水侵入海底裂缝,受地壳深处热源加热、溶解地壳内的多种金属化合物,再从洋底喷发出烟雾状的冷凝物质。常被形象地称为“黑烟囱”。

  奇妙的是,“黑烟囱”周围活跃着罕见的“热水生物”,其中有身长3米而无消化器官、全靠硫细菌提供营养的蠕虫。它的存在说明,地球上不仅有在常温和有光环境下,通过光合作用生产有机质的“有光食物链”;也有依靠地热支持,在深海和高温环境下,通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”。

  “黑烟囱”周围的生物多样性和生物密度可以和陆上热带雨林相比,目前新发现的生物已达10个门类500多个种类。
作业。

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