探秘海底火山及其他（4）
胡经国
七、海底资源
1、海底资源概述
海底包括国际海底区域和部分国家管辖的陆架区（包括法律大陆架）。的战略地位根植于其广阔的??空间和丰富的资源。深海底资源包括：分布于水深4000～6000米海底，富含、、、等的。分布于海底山表面的和分布于大洋中和断裂活动带的多金属。生活于深海热液喷口区和海山区的生物群落，因其生存的特殊，其保护和利用已引起的高度重视。目前主要发现于边缘的天然气水合物，其总量换算成甲烷气体约为1.82.1×1016立方米，大约相当于全煤、石油和天然气等总储量的两倍被认为是一种潜力很大、可供21世纪开发的新型能源。
深海将成为21世纪多种的战略性开发基地，可能形成包括深海采、深海业、深海技术装备制造业等产业门类的深海产业群。
过去几十年来，有关深海底资源的知识迅速发展，不但将显著地增加世界的资源基础，而且有可能为世界未来带来可观的收益。新发现的资源大多是在国家管辖范围之外的国际海底，其中一些比任何陆地矿床都更丰富。为此，组织和管理国际海底区域勘探与开发活动的正致力于有关规章的制订工作。管理局已于2000年通过了国际海底区域内多金属结核探矿和勘探规章目前正在为多金属硫化物和富钴结壳制定一套类似的探矿和勘探规章。传统矿产资源传统矿产资源是指在深海中发现较早、已经进行工业开采或具备工业开采能力的矿产资源，如深海油气、多金属结核矿等。
埋藏在海底的石油和天然气，不论其生成环境是否属于，都将列入海底。
??近多年来海上石油勘探查明，海底蕴藏着丰富的石油和。据1979年统计，世界近海海底已探明的石油可采储量为220亿吨，天然气储量为17万亿立方米，占当年世界石油和天然气探明总可采储量的24%和23%。
海底蕴藏有石油，这在过去是不大好理解的。自从19世纪末海底发现石油以后，家研究了石油生成。在中、新生代，板块和相挤压，形成许多沉积盆地，在这些盆地形成几千米厚的。这些沉积物是海洋中的浮游生物的（它们在特定的有利环境中大量），以及河流从陆地带来的有机质。这些沉积物被沉积的泥沙埋藏在海底构造运动使变形，形成断块和背斜。伴随着构造运动而发生岩浆活动，产生大量热能，加速有机质转化为石油，并在圈闭中聚集和保存，成为现今的陆架油田。中国沿海和各附近的海底，蕴藏有丰富的石油和天然气资源。国外有人估计中国近海石油储量约100～250万吨无疑中国是世界海洋油气资源丰富的国家之一。是中国第一个开发的海底。渤海大陆架是华北沉降堆积的中心，大部分发现的新生代沉积物厚达4000米，最厚达7000米。这是很厚的海陆交互层，周围陆上的大量有机质和泥沙沉积其中渤海的沉积又是在新生代第三纪适于海洋生物繁殖的高温下进行的，这对油气的生成极为有利。由于断陷伴随褶皱，产生一系列的背斜带和构造带，形成各种类型的油气藏。东海大陆架宽广，沉积厚度大于200米。外国人认为是世界石油远景最好的地区之一；东海天然气储量潜力可能比石油还要大。南海大陆架是一个很大的沉积盆地，新生代地层约2000～3000米，有的达6000～7000米，具有良好的生油和储油岩系。生油岩层厚达1000～4000米，已探明石油储量为亿吨，天然气储量9800亿立方米是世界海底石油的富集区。因此，某些外国石油认为，南海可能成为另一个或油田。
海上石油资源开发利用，有着广阔的前景。但是，由于在海上寻找和开采石油的条件与在陆地上不同，技术手段要比陆地上复杂一些，建设投资比陆地上高，风险要比陆地上大因此，当今世界海洋石油开发活动，绝大多数国家采取了国际合作的方式。
??中国为了加快海上石油资源开发，明确规定中国拥有石油资源的和；合作区的海域和资源、产品属中国所有；合作区的海域和面积大小以及选择合作对象，都由中国决定等一系列维护中国和的条款。合理利用和技术，已成为加速海上石油资源开发的重要途径。众所周知，随着世界工业和经济的高速发展，矿产资源消耗量急剧增加，陆地矿产资源在全球范围内日趋短缺、衰竭。人们唯有把占地球表71%以上的海洋，作为未来的矿产来源。金属和矿
海底矿产除了石油、天然气外，还蕴藏着丰富的金属和非金属矿。至今已经发现海底蕴藏的多金属结核矿、磷矿、贵金属和稀有元素砂矿、硫化矿等矿产资源达6000亿吨。若把太平洋底蕴藏的多亿吨多金属结核矿开采出来，其镍可供全世界使用万年；钴使用34万年；锰使用18万年；铜使用1000年。更为有趣的是，人们发现海底锰结核矿石（含锰、铁、铜、钴、镍、钛、钒、锆、钼等多种金属）还在不断生长，它决不会因为人类的开采而在将来消失。据美国科学家梅鲁估计太平洋底的锰结核，以每年1000万吨左右的速度不断生长。假如每年仅从太平洋底新生长出来的锰结核中提取金属的话，其中铜可以供全世界用年；钴可用年；镍可以用年。锰结核这一大洋深处的宝石，是世界上一种取之不尽、用之不竭的宝贵资源，是人类共同的财富。
然而要从深的大洋底部采取锰结核，也是一件很不容易的事，一定要有先进才行。目前只有少数几个发达能够办到。中国也已基本上具备了开发大洋锰结核的条件，到21世纪可望实现生产性开采。海洋为人类的生存提供了极为丰富的宝贵资源，只要能合理开发、利用，它将循环不息地为人类所用，是下个世纪人类的重要资源供应地。
??海洋盆地是各种矿物沉积的来源。除原先已知的矿藏外，新发现的海洋矿资源包括多金属硫化物，其中铜、、和含量各不相同。多金属硫化物矿床是数千年来在附近积聚而成海底热泉位于海底活火山山脉各处，而这些火山山脉蔓延全球所有海洋盆地。多金属硫化物矿床还在与列岛毗连的地点形成，如太平洋西部边的列岛。
另一类新发现的海洋矿资源是富钴结壳。这种矿壳沉积于水下死火山侧面，历时数百万年形成其矿物来自海水中溶化的金属，而这些金属则是河水和海底热泉提供的。热泉使多金属硫化物沉积集中，同时又使各种金属散布海洋，促进了富钴结壳积聚。不仅如此，热泉还提供了来自地球内部的化学能量，利用这些生长。这些微生物处于生命形式生态系统食物链底层，基本无需光能而陆地食物链的底层植物则需要光能产生光合作用。这些微生物十分重要，是具有工业和医药用途的新的来源。这些微生物也包括原始的生命形式，可能有助于揭开起源的奥秘。
可以毫不夸张地说，海洋中几乎有陆地上有的各种资源，而且还有陆地上没有的一些资源。目前人们已经发现的有以下六大类：、
据估计，世界石油极限储量1万亿吨可采储量3000亿吨，其中海底石油1350亿吨世界天然气储量255～280亿立方米，海洋储量140亿立方米。世纪末，海洋石油年产量达30亿吨，占世界石油总产量的50%。国在临近各海域油气储藏量约40～50亿吨。由于发现丰富的海洋油气资源，国有可能成为世界五大石油生产国之一。、铁等
世界许多近岸海底已开采煤铁矿藏。日本海底煤矿开采量占其总产量的30%；智利、英国、加拿大、土耳其也有开采。日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。已发现的海底固体矿产有20多种。在国大陆架浅海区广泛分布有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿。海滨沉积物中有许多贵重矿物含有发射火箭用的固体燃料钛的金红石；含有火箭、飞机外壳用的铌和反应堆及微电路用的钽的独居石；含有核潜艇和核反应堆用的耐高温和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石；在某些海区还有黄金、白金和银等。国近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石等经济价值极高的砂矿。多金属结核和富钴锰结壳
多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。世界海洋3500～6000米深的底储藏的多金属结核约有3万亿吨。其中锰的产量可供世界用18000年，镍可用25000年。国已在太平洋调查200多万平方公里的面积其中有30多万平方公里为有开采价值的远景矿区联合国已批准其中15万平方公里的区域分配给国作为开区。富钴锰结壳储藏在300～4000米深的海底，容易开采。美日等国已设计了一些开采系统。热液矿是一种含大量金属硫化物，海底裂谷喷出的高温岩浆冷却沉积形成，已发现30多处矿床。仅在加拉帕戈斯裂谷储量就达2500万吨，开采价值39亿美元。天然气水合物
天然气水合物在低温、高压条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。其能量密度高，杂质少，燃烧后几乎无污染，矿层厚，规模大，分布广，资源丰富。据估计，全球可燃冰的储量是现有石油天然气储量的两倍。在世纪日本、前苏联、美国均已发现大面积的可燃冰分布区。国在南海和东海发现了可燃冰。据测算，仅国南海的可燃冰资源量就达700亿吨油当量，约相当于国目前陆上油气资源量总的1/2。在世界油气资源逐渐枯竭的情况下，可燃冰的发现又为人类带来新的希望。
由于人类对两极海域和广大深海区还调查得很不够，大洋中还有多少海底矿产人们还难以知晓是一种最重要的传统海洋矿产资源，被人们称为“工业的血液”。随着需求量的急剧增长，能源危机越演越烈。有人甚至提出“石油时代的来了！”但实际上“狼”并没来，因为海底油气资源具有大的开发潜力。目前海底石油储量占全球总量的45%，天然气占50%。海上总产量占全球总产量1/3。而且现在海底石油开发的水深和井深越来越大。
5、天然气水合物——可燃冰在东岸近海水深13公里，发现面积大于4×104的BSR分布区。近年在其东部豪勋爵海底高原发现BSR分布面积达8×104。在阿曼湾开展了水物调查，也已取得了进展。西侧胡安德赛卡洋中脊斜坡区发现约1800亿油当量的天然气水合物资源量。（BottomSimilatingReflector）似海底反射层（海底模拟反射层）BSR代表含气水合物（气水合物在海洋环境中是稳定的）的沉积物与下伏不含气水合物沉积物之间的反射界面。70年代初地调所科学家在美国东海岸大陆边缘所进行的地震探测中发现了似海底反射层。
总之，目前已调查发现并圈定有的地区主要分布在西太平洋海域的、、、、、四国海槽、南海海槽、、；东太平洋海域的中美海槽、北加利福尼亚俄勒冈滨外、秘鲁海槽；海域的美国东海岸外布莱克海台、、、南美东海岸外陆缘、非洲西西海岸海域；印度洋的阿曼海湾；北极的巴伦支海和波弗特海；南极的罗斯海和威德尔海，以及黑海与里海等。
目前世界这些海域内有88处直接或间接发现了天然气水合物其中26处见到天然气水会物，62处见到有天然气水合物标志的似海底反射（BSR），许多地方见有生物及结壳标志。据专家估算：在全世界的边缘海、深海槽区及大洋盆地中，目前已发现的水深3000以内沉积物中天然气水会物中甲烷资源量为2.1×1016（2.l万万亿）。水合物中甲烷的碳总量相当于全世界已知煤、石油和天然气总量的倍可满足1000年的需求其储量之大，分布面积之广，是人类未来不可多得的能源。以上储量的估算尚不包括天然气水合物层之下的游离气体。
近年来，中国非常重视天然气水合物的调查与研究。首先对中国管辖海域历年来大量地震勘查资料分析在冲绳海槽的边坡、南海的北部陆坡、西沙海槽和西沙群岛南坡等处发现了海底天然气水合物存在的似海底地震反射层（BSR）标志。并在海底天然气水合物的成因、、地球特征、资料处理解释、钻孔取样、测井分析、资源评价、海底地质灾害等方面进行了系统的研究，并取得了丰富的资料和大量的数据。
自1984年始，中国地质界对国外有关调查状况及其巨大的资源潜力进行了系统的资料汇集。广州海洋地质调查局的科技人员对80年代早、中期在南海北部陆坡区完成的万多公里地震资料进行复查，在南海北部陆坡区发现有似海底反射（BSR）显示。根据国土资源部中国地质调查局的安排，广州海洋地质调查局于1999年10月首次在中国海域南海北部西沙海槽区开展海洋天然气水合物前期试验性调查。完成三条高分辩率地震测线共543.3。2000年9-11月，广州海洋地质调查局探宝号和海洋四号调查船在西沙海槽继续开展天然气水含物的调查。共完成高分辩率多道地震1593.39公里、多波束海底地形测量703.5、地球化学采样20个、孔隙水样品18个、气态烃传感器现场快速测定样品33个。获得突破性进展。资料表明地震剖面上具明显似海底反射界面BSR）和振幅空白带。BSR”界面一般位于海底以下300700米，最浅处约180米。振幅空白带或弱振幅带厚度约80～600米，BSR”分布面积约2400平方公里。
以地震为主的多学科综合调查表明海域天然气水合物主要赋存活动大陆边缘和非活动大陆边缘的深水陆坡区，尤以活动陆缘俯冲带增生楔区、非活动陆缘和陆隆台地断褶区水含物十分发育。根据ODP184航次1144钻井资料揭示，在南海海域东沙群岛东南地区，l百万年以来沉积速率在每百万年4001200米之间莺歌海盆地中中新世以来沉积速度很大。在石油勘探开发方面，ODPOverallDdevelopmentPlan）是整体开发方案的意思。
资料表明南海北部和西部陆坡的沉积速率已发现有丰富天然气水合物资源的美国东海岸外布莱克海台地区类似。南海海域水含物可能赋存的有利部位是：北部陆坡区、西部走滑剪切带、东部板块聚合边缘及南部台槽区。区具有增生楔型双BSR、槽缘斜坡型BSR、台地型BSR及盆缘斜坡型BSR等四种类型的水合物地震标志BSR构型。地球化学研究发现南海北部陆坡区和南沙海域，经常存在临震前的卫星热红外增温异常，其温度较周围海域升高56℃；特别是南海北部陆坡区，从琼东南开始，经东沙群岛，直到台湾西南一带，多次重复出现增温异常它可能与海底的天然气水合物及油气有关。
综合资料表明南海陆坡和陆隆区应有丰富的天然气水合物估算其总资源量达643.5772.2亿吨油当量，大约相当于中国陆上和近海石油天然气总资源量的1/2。
西沙海槽位于南海北部陆坡区的新生代被动大陆边缘型沉积盆地。新生代最大沉积厚度超过7000，断裂活跃水深大于400。基于应用国家863研究项目深水多道高分辨率地震技术而获得了天然气水合物存在地震标志：
1）在西沙海槽北部斜坡和南部台地深度200700米，发现强BSR显示，在部分测线可见到明显的BSR与地层斜交现象。
2）振幅异常，BSR上方出现弱振幅或振幅空白带，以层状和块状分布，厚度80450米。
3）BSR波形与海底反射波相比，出现明显的反极性。
4）BSR之上的振幅空白带具有明显的速度增大的变化趋势。资料表明南海北部西沙海槽天然气水合物存在面积大，是一个有利的天然气水合物远景区。
2001年，广州海洋地质调查局继续在南海北部海域进行天然气水合物资源的调查与研究计划在附近海域开展高分辨率多道地震调查3500，在西沙海槽区进行沉积物取样及配套的地球化学异常探测35个站位及其多波束海底地形探测、海底电视摄像与浅层剖面测量等。另据中国台大海洋所及台湾中油公司资料，在台西南增生楔，水深5002000米处广泛存在BSR，其面积2×104平方公里。并在台东南海底发现大面积分布的白色天然气水合物赋存区。
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