【D】第五章 海底矿产资源开发技术

第五章海底矿产资源开发技术

海洋不仅覆盖地球面积的71%，而且淹没着及其丰富的海底矿产资源。其种类之多、储量之大、品味之高，是陆地同类矿产无法比拟的。在地球上已发现的百余种元素中，有80余种在海洋中存在，其中可提取的有60余种。可以说，海水是巨大的“液体矿床”。此外，已经探明，海底还富集着大量固体矿床，包括多金属结核、铁锰结壳、热液，估计贮量约有3万m3。目前已经开采的石油，有30%来自海洋。[1]

海洋石油的产值在海洋经济总产值中名列首位，而海滨与浅海矿砂是目前投入开发的第二大矿种。海洋矿砂品种繁多，已开采的有锡石、锆英石、钛铁矿、磁铁矿、金江石、金、独居石、磷、红柱石等。海底矿产资源中，更大量的是潜在资源，如大洋锰结核、海底热液矿、富钴结壳等。

5.1 海底矿产资源概述

海洋矿产资源主要是指海底油气、多金属结核、海底热液和海滨、浅海中的砂矿资源。

5.1.1 海底矿产的分类

（1）按性质可分为金属矿产、非金属矿产和燃料矿产。

（2）按矿产的结构形态可分为沉积物矿（非固结矿）和基岩矿（固结矿）。

沉积矿包括海滩矿砂、大陆架沉积矿和深海沉积物矿；基岩矿主要是指海底松软沉积物以下硬岩中的矿藏，包括非固态的石油、天然气和固态的硫磺、岩盐、钾盐、煤、铁、铜、镍、锡和重晶石等。[2]

（3）按照可持续发展的战略思想及人们的认识和勘探开发程度海洋矿产资源可划分为已开发利用的矿产资源、尚待开发利用的矿产资源、具有潜在开发价值的矿产资源。[3]

5.1.2 海洋矿产开采的特点

由于海洋是一个独立的自然地理单元,决定了海洋矿产开发具有与陆地资源开发所不同的特点。

（1）由于深海的极端环境。深海矿产资源都赋存于水深千米的深海底，多金属结核赋予水深5000~6000m的海底表面、富钴结壳生长在水深2000~4000水深的海山上，热液硫化物多赋存与2000~2500m水深的海床。极端环境的表现如下：海水腐蚀；海底无自然光；海洋环境的风、浪、六等构成复杂流场；深海大部分地方处于1℃的低温，而热液口的温度高达近400℃。这样一个复杂超长的极端环境，给深海作业及装备的可靠性和维修更换维修周期等提出许多极高的要求，工作设备要承受高达20~60MPa的巨大水压，海水中电磁波传播

衰减严重，其技术开发难度毫不逊色于太空技术。

（2）由于海底矿产资源的特殊赋存状态。目前陆地上具有经济开采价值的金属矿产资源，不论是露天开采还是地下开采，基本上都是采用钻孔爆破，有轨、无轨车辆或提升机、皮带输送等方法进行开采。然而，深海底的多金属结核以及直径仅数厘米的结核状赋存于极稀软的海底沉积物表面、富钴结壳以厚度仅数厘米的壳层黏附在地幸福在的海山基岩上、热液硫化物虽然已大块矿床形式存在，但矿床规模都相对较小，沿用陆地上的现有开采技术不具备经济开采价值。因此，深海矿场资源的开采原理、工艺和装备都不能直接移植陆地上已发展成熟的采矿技术。海洋采矿是涉及诸多行业和学科的高技术密集型的系统工程,如地学、机械、电子、通讯、冶金、化工、物理、化学、流体力学等学科和造船业、远洋运输业等行业支持海洋矿产的开发。同样,海洋采矿的发展势必促进这些行业和学科的进一步发展,这就具有重要的战略意义。

（3）深海采矿环保限制标准。除与陆地采矿一样有废水废渣的处理外，深海采矿作业中对海底的扰动程度将是一个极为重要的有别于陆地采矿的限制标准，使得深海采矿的技术难度进一步增加。海洋采矿中应注意与其它海洋资源开发之间的关系。它们之间相互促进、相互制约。此外在开采中还要注意保护海洋环境,避免污染和破坏海洋生态平衡,即注意开发和保护之间的矛盾,所以需要精细的管理,以求获得最佳的经济、环境和社会效益的统一。

(4)国外实践表明,海洋(深海)矿产开采新技术,从开始研制到投入实际应用,通常需要10～20年的时间,周期较长。如日本从1975～1997年投资10亿美元,研究锰结核的勘探和技术开发,进入试采阶段;美国与日本几乎同期开始进行大洋矿区的勘探和采矿技术的研究,累计投资15亿美元;印度、英国、意大利等国也经过了长期的研究。可见各发达国家这种长期的投入研究不仅仅是解决国内经济发展的需求,主要是面向未来,是对未来的研究和投资。

(5)海洋矿产开发具有国际性的特点。海底矿产资源可能是跨国界或共享的,涉及各有关国家之间的利益,需要国际之间的协调和合作。[4]

5.2 海底矿产资源勘探方法[5]

海底矿产资源的勘探方法分为浅海勘探和深海勘探。深海勘探的对象主要是锰结核矿、热液矿；浅海勘探的对象很多，有石油、煤、铁和各种金属矿砂。

勘探方法有直接方法和间接方法。直接方法主要有观测和取样；而间接方法主要有声学探测技术、地球物理方法和地球化学方法

5.2.1 直接方法

5.2.1.1 观测

及观测海底矿床在海底中的位置，在浅的水域主要靠潜水员进行观测，而在较深的水域要靠载人潜水器进行观测。较常用的直接观测海底的方法是利用照相机和水下电视。目前水下照相机在海洋地质调查中一发展成一种比较完善的工具，在研究海洋矿床方面已被广泛地采用。水下照相机能够连续的的拍摄海底相片，在拍摄过程中使用照相机刚好高于海底的位置上拖曳，同时周期性的被触发。

目前已利用各种具有广角镜头并能拍摄数百帧照片的大型静止照相机。德国采用的70mm海底静止照相机，能曝光大约300次。这种照相机由具有能源和电子控制装置的照相机、闪光灯和触发器三部分构成。当粗发起重锤触及海底。它能够自动摄取海底照片。最新的发展是以声呐控制代替机械能触发器并配备自返式取样装置，在拍摄照片后自动返回海面而被回收。但是水下照相的缺陷是不能连续的进行探矿不得不将照相机从海底回收，并且必须等到照片冲出来以后才能获得光宇海床矿床的资料。利用水下电视可以连续的监测海底，并可将观测结果录制成碟永久保留。但由于海底缺少光线以及摄像系统的分辨率不得不以缓慢的速度拖曳，因此在水下电视操作期间所耗费的船时相对较多。

5.2.1.2 取样

采集矿物样品是探查浅海海底及大洋底矿产资源的最基本、也是最重要的手段。主要有以下几种

（1）表层取样Array即采用工具获取还低表面物质样品。常用的取

样器有“绳索抓斗取样器”。抓斗下降时都是开口的，

当接触海底后即自动抓砂封闭。利用绳索抓斗取样

器在海底捞取矿样，由于它灵活机动，不受海水深

度限制，海底不平整和粒度大小不均匀都没关系，

因而成本低，使用广泛。单只能捞取海底表层的矿

绳索抓斗取样器

样。

另外，较常用的还有金属链条货绳索构成的拖斗式货拖网式表层取样器。斗和网都有细孔，可以漏水，它们一般是在深海中用以捞取结核矿、岩块、砾石等样品这种古老而又新颖的取样方法，因其成本低、灵活机动、不受海水深度的限制而使用较广。但所获取样品往

往会混在一起，所以仅能用作定性研究，不能定量分析。

（2）柱状取样

未用各种采样管采取海底以下一定深度的柱状样品。常见的取样管有重力取样管、水

压取样管、活塞取样管。活塞取样管的工作要点是：着底时，活塞的下面通

常要紧紧地黏在海底泥土的表面不动，而只让管子完全插入泥土中。

上述柱状取样管都需船只停止航行后用用钢缆吊着取样管到达海底取

样这种方法既费时，又费事。近年来，国外研制了一种“自动返回沉积物取

样器”，又称，“无缆取样器管”。这种取样器用漂浮材料制成，可以携带重

物和采泥器或照相机，自由降落到海底，在到达海底并采集样品或对海底照

相以后，携带的重物自行脱落，而漂浮材料是采泥器货照相机浮出水面，一

旦露出水面，讯号器立即启动，发射无线电信号，使船上的工作人员很容易

发现它而取回样品。经试验，在水深1000m 处，整个取样过程仅需15min 。

利用各种类型的取样管一般可获取海底以下几米、十几米、甚至几十米的沉

积物柱状样品。据报道，前苏联“勇士”号调查船曾用真空式取样管取得长

达34m 的柱状样品，而其沉积结构没有受到任何重大的破坏和扰乱。这种

采样设备的问世，将过去的单点采样改变为连续采样。

（3）钻探取样 海上钻探取样和陆上钻探取样的工艺过程相似，也分浅孔钻探和深孔钻探两类。浅孔钻探适用于海底砂层下部矿物的取样，也可用于采集锰结核和海底沉积的柱状样品。金刚石、锡石和砂金由于密度大，都富集在砂层的下部，越接近下部底岩，矿砂就越丰富，所以需要用钻孔提取矿砂层下部的矿样、钻孔深度不等，视砂层厚度而定，由1m 到30m 以上，钻孔直径由10cm 到90cm 。在砂层中钻孔速度很快，因而成本也不高。使用的都是空心钻，以便提出岩心，这样取的岩心矿样在质量上有保证，可以做定量分析用。常用的钻探装置有旋转钻，落锤钻，打桩钻，震动钻。

（4）深孔钻探

对海底坚硬岩层勘探就要用深孔钻探。深孔钻探是最后的钻探手段，费用很高。对于石油、天然气、煤、铁等矿床应先用地球物理方法进行初步勘探，然后才能决定是否需要打钻机，并决定打孔的位置和钻孔的深度。近年来，深孔钻钻技术发展的很快，现在陆地上钻孔最大深度已超过万米，海底钻孔深度则已达6966m 。

随着水下矿产勘探重要性的日益增长，已出现将观测和取样合并为一个系统的设备。如把水下电视系统与拖网相结合的拖网使用。拖网悬挂在电视机外壳下面，在电视机框架到达海底时，拖网就在海底上取样。用这种方法，在电视观测期间就能够获取样品，保证了取样区就是想要观测的区域。此外深潜技术的发展，

是大洋矿产资源的调查勘探出现新的突破。柱状取样

载人潜水器可将观测人员送入几千米的水下，利用观察窗或声呐直接观测海底矿物，并利用机械手采集矿物样品。

5.2.2间接方法

间接方法是在勘探中并不与岩石矿物直接接触，而是利用精度很高的仪器来探测岩石矿物的性质和埋藏深度的勘探方法。如利用声学探测技术中的回声探测仪、旁侧扫描声呐等，利用岩石矿石具有各种不同的物理性质，如密度、容重、磁性、导电性等物理性质，采用地球物理方法等。

（1）水声学探测技术

利用回声侧探测仪可以了解海底的地形，

获取海底图像。还可以利用它测定中层水发射

面的存在。如在对红海充满卤水的盆地进行勘

探中已经证明回声测深特别有用，他可以观测

到深部的卤水和海水之间的密度界面。低频回

声测深仪可以穿透沉积物上层，并能准确判定

海底地形地貌，如可以显示是否存在海底火山岩。这种火山岩对于采矿作业危害极大，因为采矿作业主要使用海底拖曳工具。

侧扫描声纳可以测量精细的海底地形地貌，

因此，对海底的砂坡和砂带的探测非常有效，在

大洋矿产资源勘探中具有广阔的使用前景。由于

锰结核往往富集在小山坡上和起伏不大的海底

上，而不是富集在平滑的海底平原上，所以利用

远程侧扫描声纳在含锰结核的海底上拖曳，就可

以勾划出所勘探的几十公里宽的海底上的不同

地形的位置，然后在每个位置上采集回收锰结核

样品，已决定丰富的高品位锰结核所需要的最有利的深海环境。因此，利用侧扫描声纳可以发现任意含锰结核地区中的其他的富集区。此外，高分辨率的侧扫描声纳还可以绘出粗糙海底锰结核分布地区的概况。

用于海底探矿的其他声学设备，还有声学地层剖面仪。深水多普勒海流剖面仪和水下高速声信息传输系统。

利用地层剖面仪可以探测数千米水下的海底沉积层厚度及地质构造，实时获得海底地侧扫声纳

多普勒流速剖面仪

质剖面图，利用多普勒流苏剖面仪可以在航行中连续测量水层剖面的多个层次的流速，最多可达64个层次，甚至更多。测量的数据由计算机实时处理。水下高速声信息传输系统可以将海底观察到的电视图像和声图像输送到水面。

（2）地球物理方法

此方法为应用物理学原理来研究地质构造，寻找地下矿藏的方法。岩石矿石具有各种不同的物理性质，物理勘探就是测探它们的物理性质，如密度、弹性、磁性、电性、放射性等物理性质的差异，及探测地球物理场的变化，然后分析所获得的资料，从而推断矿产分布情况。如不同岩石矿石对声波（振动波）传播的速度不同，岩石矿石越密传播声波的速度就越大，利用这种原理来勘探的勘探方法就是地震法。同岩石矿石有不同的密度，密度大的岩体就产生大的吸引力。岩石矿石都或多或少的带有磁性，不同岩石有不同的磁性，探测岩石矿石的磁性以区分其种类，这就是磁力法。不同岩石矿石的导电性能不同，个别的矿体还能产生自然电流，这就要用电法来勘探，在电法中又有电阻法和电磁法等。

（3）地球化学勘探

此方法为系统的测量海水、海底沉积物和岩石等的地球化学性质，以发现与矿化有关的地球化学异常的一种探矿方法。海洋地球化学勘探通常采集海水、海底表层沉积物的岩石样品，在船上实验室进行分析测定某些元素的微迹含量等工作。在油气勘探、滨海砂矿、磷块岩、热液矿床、铁锰结核、铁锰矿等重要海洋矿产的发现中都起到了十分重要的作用。近年来，对海域地球化学测量给予了肯定的评价，认为这是一种经济、快速而有效的方法。据报道，近十几年来，世界各国对近海地区100多万平方公里进行了油气地球化学调查，圈定了123个油气远景区，并在大量的数据的基础上研制出预测油气资源的地球化学模式。

（4）导航技术

在深海探矿中必须具备精确的导航定位能力，特别是在探矿过程的最后阶段，利用导航定位技术，以便当完成使命的自返式采样器和自返式水下照相机返回海面时，海面船只能够找到它们，将它们回收上来。目前，应用比较广泛的是卫星导航与远程无线电导航系统结合，并由雷达系统加以补充。对比较小的区域进行详细勘察时，作为导航参考点可以使用无线电或雷达浮标以及置于海底的声纳应答器。

近年来，国际上出现了多用途海底矿产资源综合勘探船，集采样、光学、声学、导航技术为一体。船上配备了精密导航仪器，勘探装置和采样装置，可以在远离陆地的深海环境中工作。这种勘探船的问世，大大提高了探矿速度和精度。

5.3海洋矿产开采技术方法

5.3.1近海油气资源[6]

天然气水合物是一种在低温(-10～+100℃)和高压(1～9Ma)条件下由气体和水合成的

类冰固态物质，又称可燃冰。它的分子结构比较特殊，是刚性的等轴笼架结构六方晶体的水

分子中存在甲烷分子。所以，天然气水合物中的有用组分主要为甲烷，此外还含有少量的

H2S、CO2、N2和其它烃类气体。它具有极强的储载气体的能力,一个单位体积的天然气水合物可储载100～200倍于这个体积的气体储载量。

5.3.1.1天然气水合物的赋存环境

结构迫使甲烷分子相互紧密结合在一起不论压力或

深度如何变化,水合物的能量密度总是固定的。在一

定的压力—温度条件下,原生赋存具有经济潜力的天

然气水合物广泛分布在永久冻土带和大陆外部边缘

的浅层沉积物中。（如图1）

（1）海洋中的天然气水合物

海洋中的天然气水合物通常存在于水深500～

4000 m(压力为5～40 MPa)、温度2.5～25℃的环境

中。迄今为止,发现最富集的海洋水合物矿床位于沿

紧邻老洋壳的被动大陆边缘沉积物中,最著名的是美

国东南海岸的布莱克外海岭。对布莱克海岭的初步评

价认为,其中很小的地区所含的甲烷等量于美国数百

年来的天然气用量总和。

（2）永冻层中的天然气水合物

永冻层中的天然气水合物存在于极地的低压低温区,在俄罗斯、加拿大和阿拉斯加的陆地及大陆架上均有发现,是以一种永冻的水—冰和水合物的混合物形式存在的。Max等认为,海域永冻层水合物是在陆架暴露出水面时,最近一次冰川作用下形成的,之后在海进期陆架被淹没。

（3）水合物层之下的常规天然气藏

含水合物岩层可对常规油、气藏起到屏蔽作用,气水合物层之下往往有大型常规气藏。与水合物相关的甲烷既可产出于水合物本身,也可圈闭于水合物稳定带下方。圈闭于天然气水合物带的常规天然气或石油比包含于气水合物中的非常规天然气在目前更具经济价值。

5.3.1.2 天然气水合物的开采方法

天然气水合物的开采实质上就是使地下的水合物分解，再将分解出来的甲烷气体抽到地面上来。依据水合物相平衡原理，天然气水合物的开采通常有降压法、热激法和试剂注入法3种基本方法。

（1）减压法

减压法是指通过钻探方法或其他途径降低水合物层下面的游离气体聚集层位的平衡压力,当压力达到水合物分解压力时,界面附近的天然气水合物转化为气体和水。降低压力能达到水合物分解的目的。一般是通过在水合物层之下的游离气聚集层中“降低”天然气压力或形成一个天然气“囊”(由热激发或化学试剂作用人为形成),与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水。这种技术在西西伯利亚的Messoyhaka气田得到了应用。

开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法,另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的,进而达到控制水合物分解的效果。

减压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发,因而可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。

（2）热激法

该方法是指在压力一定的条件下,注入蒸气、热水、热盐水或其它热流体,也可采用开采重油时使用的火驱法或钻柱加热器法,对水合物稳定层进行加热,将设计区段的温度提高到分解温度,这一温度下,所注热量完全用于水合物的分解作用。再用导管将析出的天然气收集于贮藏器内或采取采集常规天然气输气管道的方式将其输送到船载贮藏器。

这种方法的问题在于储层和水中的大量热能损失,效率很低。特别是在永久冻土区,即使利用绝热管道,永冻层也会降低传递给储集层的有效热量。如果没有热损,注入能量是开发能量的10%左右;有热损时,注入能量可能会超过气体的价值。这种方法非常昂贵,且要求向下注热和向上采气同步进行。

近年来,为了提高热激法的效率,人们采用了井下加热技术,井下电磁加热方法就是其中之一。实践证明电磁加热法是一种比常规开采技术更为有效的方法,其在开采重油方面已显示出它的有效性,该方法的使用将会给热激法带来不错的前景。

（3）试剂注入法

采用诸如盐水、酒精等抑制剂流体,可降低水合物的冻结点,将抑制剂注入井内会引起熔融。近来人们又发现了另外两种新型的阻止技术,即以表面活性剂为基础的反聚结技术和阻止晶核成长的动力学技术。其总体思想都是注入某些化学试剂,以改变水合物形成的相平衡条件,促进水合物分解。此方法较热刺激缓慢得多,花费昂贵,但初始输入能量较低。由于海洋水合物中压力太高,用这种方法可有效地改变相界曲线,但回采气体较困难。

（4）其他开采技术

Holder等人对水合物的开采技术进行过大量的研究,除上面介绍的3种方法外,还提出了置换开采和混合开采的理念。

置换法的原理是甲烷水合物所需的稳定压力较CO2高,在某一压力条件下,甲烷水合物不稳定,而CO2水合物却是稳定的,这时CO2进入到天然气水合物中,与水形成水合物,这时所释放的热量可用于分解天然气水合物。用CO2水合物来置换天然气水合物的研究已经开展起来,然而复杂的相变过程可能会给这一方法的实施带来一定的困难。

混合法原理是先将洋底粉碎,开采混有固体水合物的混合物,在提升过程中水合物就可能分解。混合开采法目前还没有深入研究,但也很有建设性意义。

从以上各方法的使用来看,仅采用某一种方法来开采水合物是不明智的,只有综合不同方法的优点才能达到对水合物的有效开采。降压法和热激法技术的联合使用是目前最受推崇的方案,用热激发法分解气水合物,而用减压法提取游离气体。

5.3.1.3 水合物勘探开发前景

海洋气水合物是全球天然气水合物资源开发的重头戏,不仅因为海洋气水合物占总资源量的大半以上,而且分布广泛,它不像陆上天然气水合物仅局限在少数的几个高纬度国家的永冻带或两极,对那些滨海而又缺乏能源的国家来说,天然气水合物则带来了很大的希望和寄托。

不仅含天然气水合物地层本身存在巨大无比的甲烷资源,而且往往在含天然气水合物层之下同时还蕴藏了巨大的常规天然气资源。

在永冻区开发常规天然气,不可避免地会遇到天然气水合物问题。一般来说,永冻区的天然气水合物形成深度总是浅于常规气藏的深度,它像盖层一样封闭了其下的常规天然气,高浓

度的水合物和与气有关的水合物盖层的探测为深层的烃类勘探提供了指导。因此,开发天然气水合物不是单一的资源开发,而是一种综合开发。

5.3.2 多金属结核矿

多金属结核（亦称锰结核、铁锰结核、锰矿球）是一种富含多种金属元素，主要由铁锰氧化物和氢氧化物组成的“球状”沉积物。多金属结核由核心和壳层两部分组成。多金属结核为黑色、绿黑色到褐色，其表面有三种类型：粗糙表面、光滑表面、葡萄状表面，结合硬度变化较大。结合核心有四类：老的多金属结合碎块、深海沉积物、火山碎屑、生物骨骼。

结核中除有铁锰外，还含有铜、镍、钴、等30多种金属元素、稀土元素和放射性元素。其中最有价值的是铜、镍、钴、锰。

多金属结核矿物种类繁多，其中锰矿物有钡镁锰矿、布塞尔矿、钠水锰矿、水羟锰矿、软锰矿、拉锰矿、恩苏锰矿、硬锰矿、铁锌锰矿、钙锰矿等，铁矿物有针铁矿、赤铁矿、四方纤铁矿、水铁矿、磁赤铁矿等。另外，多金属结核的层间和层内还含有粘土矿物（蒙脱石、伊利石）、沸石矿物（钙十字沸石、斜方沸石）、石英、长石、蛋白石、重晶石。

5.3.2.1多金属结核的分布

多金属结核分布与地层水氧的含量有关，含氧量高的地方，结核富集；反之，结核贫乏。多金属结核存在世界各大洋，主要遍布世界各地200~6000m深海处，以太平洋深海区的表层特别多。多金属结核的主要控制因素有：水深、沉积物间隙水的pH值Eh值、碱度，构造环境等。[7]

5.3.2.2多金属结核的开采方法[8]

多金属结核开采的基本任务是按生产规模,从五、六千米的深海底,将多金属结核连续、高效地采集并输送到海面采矿船上。要求具有高度的可靠性、先进性和经济性。在过去二、三十年的研究开发过程中,一些国家提出并试验过多种开采方案,主要有以下几种。

(1)连续铲斗提升采矿系统

连续铲斗提升采矿系统(continuous linebucket system)简称CLB法。它由采矿船、铲斗、高强度尼龙缆索等组成。长15km的尼龙缆索上以一定的间距(25～50m)悬挂的系列铲斗,通过尼龙缆索从海面船只(一船或多船)到海底的连续回转来进行采矿作业。该系统具有开采和提升两个功能。这类采矿技术具有系统简单、成本较低的优点。但是若在一船上操作,尼龙缆索环路的两端易缠结,影响开采效率,两只船涉及到配合移动和成本等问题,所以影响了其进一步的发展。

(2)管道提升采矿系统

管道提升采矿系统(pipeline lift miningsystem)是目前各国(包括中国)研究开发的重点。该系统基本工作原理是利用液体提升固体悬浮物,即从采矿船上吊下输送管到海底,集矿装置把收集到的多金属结核矿石送到提升管道口,再利用液流的循环(利用气举或射流原理)将矿石通过管道输送到地表。船体可在开采时做有一定限度的纵向或横向移动。该采矿系统适用于大规模有效开采海底多金属结核矿。

(3)穿梭潜水集矿机系统

穿梭潜水集矿机系统(cross-country divecollectine convergor system)是由长、宽、高分别为24m、12m、7.5m的穿梭潜水集矿机在海底采集多金属结核矿石,当采集到一定数量后上升至海面,把采集到的矿山卸到海面平台上,然后用废石料作为压载物再下沉到海底继续开采,如此循环作业。该系统具有灵活机动、采矿效率高的特点。但由于仪器和设备较多,控制操作比较复杂,影响作业的可靠性。

(4)海底自动采矿系统

海底自动采矿系统(automatic submarinemining system)是连续铲斗提升采矿系统和穿梭潜水集矿机系统的结合体。即是加设了提升管道的“穿梭集矿系统”，或是由遥控潜水采矿机代替连续铲斗采矿系统。

5.3.2.3多金属结核开采前景[9]

深海采矿的发展主要经历以下几个阶段:第一阶段1873年英国挑战者号海洋考察船发现锰结核到上世纪60年代以前,人类的探索只是出于好奇。第二阶段自60年代到80年代,由于对深海采矿过于乐观的估计,人类对大洋多金属结核进行大规模研究试采活动。第三个阶段技术储备,由于多方面因素,深海采矿无法进行商业开采,研究开发有所缓慢,但是有两点不容忽视,一是对深海采矿起步较晚的国家出于对未来的考虑,充分利用这一阶段,抓住机遇,力争赶上世界那些技术上已具有开采能力的国家;第二点是早起研究国家充分利用技术优势带动相关产业发展,这反过来对深海采矿技术给予完善和技术储备。第四阶段为商业开采阶段,根据专家预测,本世纪30年代有可能进入商业开采。作为矿产资源不足的中国,应该抓住机遇,努力开发深海采矿技术,以期达到与其它发达国家同步进入商业开采。

5.3.3 海底热液矿的开采方法

海底热液硫化物，亦称多金属硫化物、块状硫化物，是指海底热液作用形成的一种矿物资源，是汇聚或发散板块边界岩石圈与大洋（水圈）在洋脊扩张中心、岛弧、弧后扩张中心及

板内火山活动中心发生热和化学交换作用的产物，一般富含铜、铅、锌、金和银等金属，

同时副产物有钴、锡、硫、硒、锰、铟、铋、镓与锗等，是20世纪60年代继大洋多金属结核和富钴结壳后发现的另一种海底金属矿产资源类型。

5.3.3.1 海底热液矿的分布

在世界大洋水深数百米至3500m处均有分布，从地质构造上看，主要分布在3500m深处的大洋中脊、海隆和弧后盆地的扩张中心，同时岛弧以及海山等也有少量分布。

海底热液矿床的成矿作用多与海底张裂作用有关。矿床多发育在洋中脊（65%）、弧后盆地（22%）、海底火山弧（12%），并且一般在其张裂作用阶段形成。这是由于扩张中心及附近的海水和岩浆在海底对流循环过程中进入断裂裂隙中并发生了水—岩反应，促成硫化物的沉淀与堆积，沉积下来的硫化物在不断进行的构造运动中被快速埋藏，从而形成矿床。[10] 5.3.3.2海底热液矿的开采方法[11]

目前已有多家企业在积极地进行开采海底热液矿床可能性的探索,并纷纷制定了海底硫化物矿床的开采计划。

（1）海王星公司

海王星公司委托法国的TECHNIP公司对新西兰的矿床完成了工程设计报告, 设计了两种可能的开采系统。

提出的硫化物开采系统包括动力定位船,软管、空气泵输送系统及由其连接的海底破碎机和采矿机等组成,该系统的优点在于可在大范围内不同的矿点进行开采。

试验系统由两个分系统组成,第1个分系统为分拣破碎系统,主要用于开采突起的海底热液烟囱和上层矿;第2个分系统为履带采矿车开采系统,用于经分拣破碎系统平整后的矿区开采。

采矿船包括起居室、动力站、空压机、脱水装置、起吊和提升装置、辅助和维修设备、工作级ROV。ROV由采矿船上的Ａ型架下放至海底开采区和岩石分拣器之间,ＲＯＶ的抓岩机械手抓取海底热液烟囱和上层矿,快速地对突起的矿体进行分拣。开采区域经分拣和破碎后,履带采矿车开始作业,进行采集输送。

空气、水、固体混合物注入采矿船上的加压分离装置,空气压力下降到8ｂａｒ,泥浆经闪蒸罐降至1个大气压,泥浆通过震荡筛,滤出更大的颗粒,底流经过水力旋流器脱水后,输送至储仓。在200ｍ深时,底流中小于50μｍ的颗粒经过水落管时自动泄出。

(2)鹦鹉螺公司

根据鹦鹉螺公司年度报告,鹦鹉螺公司针对巴布亚新几内亚的索瓦拉(Sowara)矿藏提出的热液硫化物开采方法,采用特定的海底采矿设备,立柱插入海底,带有旋转的切割头,边切割

边输送,破碎后经软管输送至软管接头,通过立管提升至水面船。有两种不同的吊放方式:一种是采矿车和脐带缆一起在月池内下放,另一种是脐带缆由船尾的Ａ形架来吊放。

（3）其他公司

热液矿床有块状和软泥状两种，对于块状的来说，由于分布集中、矿石硬度高、密度大，需要用自动控制的海底钻探，然后在钻孔内爆炸，炸碎矿体，随后用集矿机和扬矿机与采集锰结核类似的方法输送到水面进行加工。

开采多金属软泥管需要用在采矿船下拖一根2000多米长的钢管柱，柱末端有一个抽吸装置。由于这种多金属软泥比牙膏还稠，要在抽吸装置内装一种电控摆筛，它能使粘稠的软泥变稀，通过真空抽吸装置和吸矿管吸到采矿船上来，经过泡沫浮选法处理，除去水分，最后就可以获得金属的浓缩物。这些浓缩物运往冶炼厂加工提出金属物质。

5.3.3.4海底热液矿开采前景[12]

海底热液矿床是极有开发价值的海底矿床，在我国专属经济区内"南海有可能存在"但品味可能较低；冲绳海槽区则情况复杂。考虑到许多海底热液矿点都在某些沿海国家的专属经济区内，《联合国海洋法公约》生效后，对这些矿区的勘探研究也许在深化人类对海底热液矿床上有积极意义，但对我国的资源储备来讲意义不大，我们应立足于寻找国际海底的热液矿床。

现代海底金属硫化物成矿作用与陆地上的块状硫化物矿床具有极强的相似性，是古老矿床的现代等同物，因此，现代热液活动区是研究块状硫化物成矿理想的天然实验室。为了在新一轮国际海底“圈地”运动中获得主动权，在硫化物矿床圈定中不失先机，尽快找到高品位、易开采的硫化物矿床，抢占有利资源，是当务之急。我国近期要加强圈矿技术、深海资源评价技术的研发，为我国申请品味高、储量大、开采储运成本低的有价值的海底热液矿区提供基础资料。

5.3.4海滩与近海矿砂的开采技术[13]

砂矿是在水下环境中有碎屑矿物颗粒的机械富集作用形成的矿床，其存在与海滩和近海海底。人们不仅可以从这些灰黄的泥沙中掏出金灿灿的黄金，提炼出原子能、航空、冶金和国防工业的原料，如锆、钛、锡、铂还可以用它来炼铁，就是砂子本身也是建筑上不可缺少的重要材料，如可用来制混凝土，以及用于玻璃和砂轮的生产中。

大陆上露于地表的各种岩石和矿藏长期经受着雨淋日晒和冰霜风雪的侵蚀。岩石暴露在地表，白天受太阳强烈照射，因为岩石导热性比较差，岩石表面的温度比内部高，夜间表面的散热失快，温度又比岩石内部低。由于岩石各个部分受热不均，温度变化又不一致，使

岩石反复发生不均匀的膨胀、收缩，天长日久便慢慢消解，破碎成有粗有细的碎屑。除了物理风化作用外，物质还会发生化学风化作用，即有些矿物在空气中与氧、水作用，发生氧化、溶解、水解而被破坏。结晶岩中有些矿物含有二价的铁离子，二价铁在空气中也像铁器生锈一样，很容易氧化，变成三价铁，这就使原有的矿物遭到破坏，进而使整个岩石分解。分解出来的一部分矿物因为具有硬度小、易破裂等特殊的物理性质，在流水般云中很易破裂而变小消失。当岩石中这些已风化的矿物被破坏后，那些不易风化、化学性质稳定、相对密度大的矿物就分离出来，并被流水、冰川或风搬运到河口和海滩上，又经波浪、沿岸流和潮流日夜不停地反复淘洗、分选，一些硬度低的矿物被进一步磨碎，随同密度低的矿物一起被卷向远离海岸的地方，而密度大的矿物就在海滩上集中起来，从而形成海滨矿砂。所以，矿砂的行程需要有原始物源、风化侵蚀作用。搬运作用和富集作用四个过程。

5.3.4.1矿砂的分布

海滨砂矿分布十分广泛，矿种也很多，由于分布在海滨地带或水深不大的海域，因而比其他海底矿产的开采技术容易得多。此外，它们经过水流的掏刷和分选，分布比较集中，品位比较高，往往有含有可供综合利用多种矿产，所以在目前海底矿产资源的开发中，产值仅次于海底石油，而列居第二位。

大多数砂矿存在于离源地几公里的范围内，因而海洋矿砂实际上被限制在海滩和近海浅水区，水深不过几十米。但是，古代矿砂可存在于古沉没海滩或是在大陆架最外边的溺谷中。砂矿最富集的地带与现代海岸线或古海岸线相平行，成条带状分布，延伸好几公里到数十几公里以上。有些地区由于海平面的变化，是原来形成的海滨矿砂发生了位移。当海平面下降时，原来的海滨矿砂就会露出海面，被抬高到附近的岸上；当海平面下降时，原来的海滨砂矿又被覆盖在浅海海底，成为埋藏于现代沉积物层下面的旧海滨砂矿和河谷砂矿。沉没在海底下的河谷砂矿往往埋藏的比较深，有事沿着埋没的河谷延伸到离海岸几百公里的地方。例如泰国的海底河谷锡砂矿就埋藏在27~40m深的古河道沉积层中；印度尼西亚的锡砂矿则从海岸向海延伸8km之远。

5.3.4.2海滨矿砂的开采

海滨砂矿种类很多，多使用采砂船进行开采。采砂船上没有采矿、选矿和脱水设备。由于砂层厚度和海水深度不同，使用的开采方法也不同。开采海滨矿砂，比开采其他海底矿产要容易得多，但与陆上采矿相比，仍然受到许多条件的限制，特别是海区的风浪，尝试采矿船不能连续作业，所以开采成本比较高。但一般不用炸药爆破和破碎工作；矿床贮存在海底的上部，开采时一般不用剥离，在开采的同时还可以进行初选，把废砂排回海中，提高矿砂

品位，以便运输。

常用的开采砂矿的方法有链斗式采矿船、吸扬式采矿船、抓斗式采矿船和空气提升式采矿船。

（1）多链斗采砂法

多链斗采砂船是大型材砂设备，生

产成本也很低，并能在船上进行采、选

和排弃尾砂工作，因而使用的很广泛。

采矿机械是由许多带戽斗的环链构成的

采矿船。船的前部当中有缺口，容纳链斗架及链斗，当主动力轮驱动上部链轮时，链斗按顺时针方向旋转，进行连续挖掘。挖上来的矿砂卸入矿仓，再通过圆筒筛，经洗选后，将尾砂排弃在船后。特 点是生产能力强，生产成本也较低，并能在船上进行采、选和排弃尾砂工作，缺点是当海底有大块砾 石时，会造成困难，开采深度一般不超过45m 。

(2) 吸扬式采砂法

吸扬式采砂法原理与抽水机相似，由电

机、水泵、吸水管和扬水管等组成。利用安

装在船上的浆泵，把矿砂和水一起通过吸管

吸至船上。扬到船上沉淀后，水再排回海中。

主要特点是速度快，广泛用于近海砂矿的开

采。

(3) 钢索法

在船上用钢索的一端系上几立方米至

十立方米容积的大型采砂器进行采掘。有制

动装置，在投放之前张开，当锲入砂层时就

自动咬合将矿砂采上。其特点是使用灵活，

不受海底地形限制，速度快，但只能用单个

采砂器上下提放，不能连续作业，且开采矿层不净。

(4) 空气提升采矿法 由气管、气泵和吸砂管等部分组成，气多链斗采砂法

吸扬式采砂法

钢索法 空气提升采矿法

管与吸砂管的中部或下端相连通，作业时将吸砂管下端靠近砂矿床，启动气泵，压缩空气使吸砂管内产生向上流动的掺气水柱，从而带进砂矿固体颗粒，连续压气就可达到采矿的目的。这种装置的缺点是作业水深增加时，压缩空气的成本费呈指数倍增长。

5.3.4.3 矿砂的开采前景

砂石土作为一种具有巨大经济价值的海洋矿产资源逐渐引起各沿海国家政府和社会的高度重视。随着社会、经济的快速发展,我国沿海地区重大工程建设对砂石土资源提出了巨大的需求。但是,由于我国以往对海洋砂石土资源的调查工作较少,砂石土地质控矿因素不清,资源量不明,致使其开采处于盲目和无序的状态,不但浪费了巨大的资源,而且导致了部分地区海岸带环境遭破坏,海滩和岸堤被侵蚀,海水倒灌等恶果;因此,砂石土资源的科学、合理规划已成为国土资源管理部门当务之急。在合理开发海洋砂石土资源的同时,必须注意海洋环境的保护,协调砂石土资源勘查开发与其他海洋功能之间的矛盾,必须考虑砂石土资源的勘查开发与海域采矿秩序综合治理、海域功能区划、海域管理和利用的关系。[14]

[1] 吕炳全.海洋地质学概论.上海：同济大学出版社，2008:262

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地质动态，2003,19(2)∶12-13

海洋资源的开发和利用(二)

海洋资源的开发和利用（二） 在教学中，教师首先要使学生明确开发海洋空间资源的深远意义。由于世界人口的迅速增长，使陆地空间越来越拥挤，海洋将成为人类活动的广阔空间；然后让学生了解海洋空间资源分布的范围，所处的环境特点。海洋可利用空间包括海上、海中和海底，具有气象、水文条件复杂，环境恶劣的特点；最后，讲当前人类在海洋空间资源的开发利用上已涉及的领域。海洋空间利用已从传统的交通运输，扩大到生产、通信、电力、储蓄、文化娱乐等诸多方面。 在教学中，教师可结合世界海洋运输的发展历史，讲述人类在海洋运输中经历了由近海向远洋拓展以及交通运输工具的变革过程。特别要指出现代大型船舶的出现和无线电导航、全球定位技术在海洋运输业的应用，大大促进了海洋运输业的发展。接着，教师可利用课本中《世界主要海运路线》图，介绍世界七大海上交通运输线。最后，介绍人们开发利用海洋空间的主要场所——港口的’建设。在讲港口建设时，可引导学生读《鹿特丹港口的土地利用》图，结合荷兰鹿特丹港发展案例，讲清港口建设要有三个条件：①腹地：即港口的服务区域；②配套设施：如码头、装卸设备等；③在港口的规模、服务功能和范围上能够适应经济发展的需要。 在教学中，教师可结合世界围海造陆的三个典型事例①荷兰的围海造陆工程； ②日本、美国、法国、荷兰等国建造的人工岛工程；③澳门的填海造陆工程，说明围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径，但是需要经过充分的科学论证，特别是做好以水利工程为中心的配套建设。同时还要指出，兴建海上城市，工程和费用巨大，需要以强大的国力作基础。 〖引入新课〗 1.读图引入：读课本《未来海洋空间利用示意》图，说明人类开发利用海洋空间资源涉及生产和生活的哪些领域？关于海洋空间资源的开发利用，人类还可以在哪些方面进行探索？ 2.录像引入：观看有关海洋空间资源开发利用的科技录像片，回答海洋空间资源包括海洋的哪些部分。人类是怎样利用海洋空间资源的？ 3.讲解：海洋空间资源包括海上、海中、海底三个部分。随

D第五章海底矿产资源开发技术

D第五章海底矿产资源开 发技术 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

第五章海底矿产资源开发技术 海洋不仅覆盖地球面积的71%，而且淹没着及其丰富的海底矿产资源。其种类之多、储量之大、品味之高，是陆地同类矿产无法比拟的。在地球上已发现的百余种元素中，有80余种在海洋中存在，其中可提取的有60余种。可以说，海水是巨大的“液体矿床”。此外，已经探明，海底还富集着大量固体矿床，包括多金属结核、铁锰结壳、热液，估计贮量约有3万m3。目前已经开采的石油，有30%来自海洋。[1] 海洋石油的产值在海洋经济总产值中名列首位，而海滨与浅海矿砂是目前投入开发的第二大矿种。海洋矿砂品种繁多，已开采的有锡石、锆英石、钛铁矿、磁铁矿、金江石、金、独居石、磷、红柱石等。海底矿产资源中，更大量的是潜在资源，如大洋锰结核、海底热液矿、富钴结壳等。 海底矿产资源概述 海洋矿产资源主要是指海底油气、多金属结核、海底热液和海滨、浅海中的砂矿资源。 5.1.1 海底矿产的分类 （1）按性质可分为金属矿产、非金属矿产和燃料矿产。 （2）按矿产的结构形态可分为沉积物矿（非固结矿）和基岩矿（固结矿）。 沉积矿包括海滩矿砂、大陆架沉积矿和深海沉积物矿；基岩矿主要是指海底松软沉积物以下硬岩中的矿藏，包括非固态的石油、天然气和固态的硫磺、岩盐、钾盐、煤、铁、铜、镍、锡和重晶石等。[2]

（3）按照可持续发展的战略思想及人们的认识和勘探开发程度海洋矿产资源可划分为已开发利用的矿产资源、尚待开发利用的矿产资源、具有潜在开发价值的矿产资源。[3] 5.1.2 海洋矿产开采的特点 由于海洋是一个独立的自然地理单元,决定了海洋矿产开发具有与陆地资源开发所不同的特点。 （1）由于深海的极端环境。深海矿产资源都赋存于水深千米的深海底，多金属结核赋予水深5000~6000m的海底表面、富钴结壳生长在水深2000~4000水深的海山上，热液硫化物多赋存与2000~2500m水深的海床。极端环境的表现如下：海水腐蚀；海底无自然光；海洋环境的风、浪、六等构成复杂流场；深海大部分地方处于1℃的低温，而热液口的温度高达近400℃。这样一个复杂超长的极端环境，给深海作业及装备的可靠性和维修更换维修周期等提出许多极高的要求，工作设备要承受高达20~60MPa的巨大水压，海水中电磁波传播衰减严重，其技术开发难度毫不逊色于太空技术。 （2）由于海底矿产资源的特殊赋存状态。目前陆地上具有经济开采价值的金属矿产资源，不论是露天开采还是地下开采，基本上都是采用钻孔爆破，有轨、无轨车辆或提升机、皮带输送等方法进行开采。然而，深海底的多金属结核以及直径仅数厘米的结核状赋存于极稀软的海底沉积物表面、富钴结壳以厚度仅数厘米的壳层黏附在地幸福在的海山基岩上、热液硫化物虽然已大块矿床形式存在，但矿床规模都相对较小，沿用陆地上的现有开采技术不具备经济开采价值。因此，深海矿场资源的开采原理、工艺和装备都不能直接移植陆地上已发展成熟的采矿技术。海洋采矿是涉及诸多行业和学科的高技术密集型的系

海洋资源与技术复习思考题及答案资料

海洋资源与技术复习思考题及答案

什么是海与洋？二者的根本区别是什么？ 海和洋是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术？海洋技术包括的主要内容有哪些？ 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的内容： 海洋调查技术

海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些内容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容？ 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？

第二节海底矿产资源及其开发

第二节海底矿产资源及其 开发 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

第二单元开发海洋资源 第二节海底矿产资源及其开发 教学目标： 1、知识和技能 （1）知道海底石油、天然气的分布和开发特点 （2）了解多金属结核和海底热液矿在海底的分布、开发利用的前景2、过程和方法 （1）、运用图表资料，说出海底矿产资源开发利用的现状和特点（2）、运用图表，分析海底矿产资源的分布特点 3、情感、态度、价值观 培养正确的海洋观念和科学探索精神 教学重点： 海底矿产资源开发利用的特点和现状 教学难点： 海洋油气资源、深海锰结核分布及开发利用前景 第二单元开发海洋资源 第一节海底矿产资源及其开发 一、导航引领： 1.滨海砂矿特点; 石英砂矿作用 金红石作用 主要类型独居石作用 锆英石作用 主要分布地区 2石油和天然气 世界石油和天然气的运输路线 3多金属结核和海底热液矿床多金属结核：矿物组成 分布 自身特点 海底热液矿床：种类 所含有的矿物 埋藏特点 二、精讲释疑：

（一）要点1 海底矿产资源类型及分布 知识点1 海底矿产资源分布过程——自习课本、观察图片 海底地形海底矿产资源 海岸带滨海地区 大陆架 大陆隆 大洋盆地 大洋中脊 知识点2 滨海砂矿过程——自习课本 滨海砂矿分类分布应用 石英砂矿 金红石 独居石 锆英石 金刚石 知识点3 石油天然气分布过程——探究活动 探究活动1 中东波斯湾沿岸是目前世界上石油储量最大、出产和输出石油最多的地区。阅读“世界海洋油气田分布和海上石油运输路线”图回答： （1）、石油输出方式： （2）、主要输往国家和地区： （3）、主要输出路线：、、 引申：已探明的海上油气田集中在： 未探明的油气区主要集中在北极地区、南极洲、非洲、南美洲和澳大利亚周围海域。

海洋采矿的方法

海洋采矿的方法 海洋采矿是从海水、海底表层沉积物和海底基岩下获取有用矿物的过程。海洋采矿一般分为三个方面：一是海水化学元素中含有大量的有用金属和非金属元素，如钠、镁、铜、金、铀和重水等，可以从海水中提取食盐、镁、溴、钾、碘和重水等多种有用元素。二是海底表层矿床开采，即海底基岩以上的沉积矿层或砂矿床。目前已经进行开采的有海滨砂矿、砂、砾石和贝壳等。三是海底基岩矿开采，指那些存在于海底岩层中和基岩中的矿产。目前已经开采的有海洋石油和天然气，海底煤、铁、硫、岩盐和钾盐等。 海洋中有哪些矿产资源？ 海洋占整个地球面积的71%，约3.6亿平方公里。调查结果表明，陆地上的许多金属和非金属矿在海洋中都已发现，而且有些矿藏的储量巨大。海底矿产资源主要分为海水中溶解的矿物、海底表层矿床和海底基岩矿床。 海水中溶解的矿物。世界海洋中约有13.7亿立方公里海水，其中含有80多种元素，目前人们较为熟悉的有60多种。 海底表层矿床。海底表层矿床大都呈散粒状或结核状，存在于海底各类松散沉积层中，可以用采矿船进行开采。这种矿床根据所处位置又分为大陆架资源、大陆坡大陆裙底资源和深海底资源三种。在大陆架上的海底表层矿床中，非金属矿物如贝壳或砂砾的数量占矿床总体积的50%以上。重矿物如钛铁矿和锡石数量仅占矿床总体积的10%以下。稀有和贵重金属如金刚石或金只占矿床体积的百万分之几。在深度范围为200～3500m的大陆斜坡上有两种重要的自生矿物资源，呈砂粒状、结壳状或结核状的磷钙土以及呈软泥状或块状的热液矿床。在3500～6000m的深海，最重要的矿物资源是遍布各处的锰结核，在洋底呈不连续分布，有的密集，有的稀疏，北太平洋被认为是密集区。其它深海的软泥中含有不同数量的二氧化硅、碳酸钙、铜和锌。 海底基岩矿床。海底基岩矿包括非固态的石油、天然气和固态的硫磺、岩盐、钾盐、煤、铁、铜、镍、锡和重晶石等。海底石油和天然气分布范围最广，石油可采储量估计为1350亿吨。海底煤矿分布广储量丰富。 我国海洋采矿的发展现状如何？ 我国大陆海岸线总长18000多公里，海域面积约有300万平方公里。从海底地貌上看，我国的四个海区中，不仅有大陆架区，而且有大陆坡和大洋底区，地貌类型齐全，但绝大部分海域是在大陆架范围内。我国大陆架是世界上面积最大、最宽的地区之一。我国大陆及海洋岛屿的海岸线总长约32000多公里，海岸线迂回曲折，为砂矿的富集提供了有利的条件。勘探表明，我国的海洋矿资源蕴藏丰富，海洋石油和天然气初步勘探已发现面积100万平方公里的七个大型含油气沉积盆地，已探明的储量构造400多个，原油储量90～140亿吨之间，海滨砂矿探明储量达数亿吨，矿种60多种。 我国深海采矿技术的研究开发起步较晚，但已于1991年启动了为期15年的研究开发

2019高中地理第二单元开发海洋资源第二节海底矿产资源及其开发学案无答案鲁教版选修2.doc

2019高中地理第二单元开发海洋资源第二节海底矿产资源及其开发 学案无答案鲁教版选修2 【直击考点】 [学习过程 ] 一、滨海矿砂 1.分布于_______及__________中的矿藏。是河流和风把陆地上的___________带入海中，再经过_______、_______、________等外力作用的搬运与分选，便在_______适宜地段富集成矿，属__________矿。 2.特点：_________、__________、___________开采方便和易于选矿等特点，开发投资相对较少。 3.应用： 类型 分布 应用 石英砂矿 金红石 独居石 锆英石 金刚石 锡砂矿 二、石油和天然气 1.分布：海底油气资源主要分布在________、________、________、________、_________和我国近海。 2.储量：世界海底石油蕴藏量约________亿吨，目前探明储量约_______________；海底天然气储量约________亿立方米，目前探明储量约________________。 3.开发：目前，海底油气的产量已占全球油气总产量的____以上。随着新的油气田的不断发海洋开发 海底矿产资源 了解海洋油气资源、锰结核开发利用的特点 和现状

现，海底油气资源开发将从__________，向水深在千米以下的_______、_______延伸。 三、多金属结核和海底热液矿 1.多金属结核又称“_______”或“_________”。含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素，主要分布在水深____________米的样底，一般为______，呈_______，直径几微米到几十厘米不等，重量最大的几十千克。 2.多金属结核总储量____亿吨。太平洋底约____亿吨。______________海区最为富集、最具开采价值。北太平洋东部50N—150N的区域是全球锰结核最具开发前景的区域之一。多金属结核属深海______矿产资源。一般以___________的速率自行增生。 3.海底热液矿多分布于___________中，有____和______两种，其中软泥状的被称为______。富含锌、金、铜、铁、铝、锰、银等，其金属含量比普通海水高出5万倍。 4.特点：____________、____________________。 5分布：_______、_______、________中央裂谷带有数十处，环太平洋成矿构造带被成为“_______”或“_______”。 【典例解析】 读“海底地形剖面图”回答下列问题。 （1）写出海底地形名称： ①__________，②__________ ，③__________，④__________ ，⑤__________。（2）海洋渔业资源主要集中在________(填代号)；目前海底丰富的油气资源主要分布在______ (填代号) ，随着新的油气田不断发现，海底油气资源开发将从浅海________向水深在千米以下的__________ .____________延伸。 （3）海底丰富的矿产资源锰结核广泛分布在_______ (代号)，世界上以太平洋中的 海区最为富集，最具开采价值；在①处分布着_______________矿，这种矿床具有__________________ ._________________的特点。 [巩固练习] 1.下列矿产分布在滨海地区的是 ( ) A．石英砂矿 B．多金属结核 C．海底热液矿床 D．天然气水合物 2.海底油气勘探和开采的工作基地 ( ) A．海岸 B．海洋人工岛 C．海上钻井平台 D．海洋船舶 3.开发利用海底“可燃冰”将产生的环境效益是 ( ) A．无二氧化碳排放，减轻温室效应 B．可取代水电站，改善大气环境 C．部分取代煤和石油，减轻对大气的污染 D．它是一种洁净无污染的能源 4.有关海洋资源开发利用特点的叙述，正确的是 ( ) A．海洋资源不仅数量大，而且资源密集程度高 B．海洋资源的开发活动主要受海洋环境和生态系统的制约 C．海洋开发成本高是因为海洋开发风险大

中国海底矿产资源开发情况

中国海底矿产资源开发情况 海底矿产资源是指蕴藏在海底的石油和天然气煤铁等固体矿产、海滨砂矿、多金属结核、富钴锰结核、热液矿藏和可燃冰等。中华大地，地大物博，当然，海洋资源是不可缺少的一部分。当今世界海洋不管是对一个国家的经济，军事，资源发展都有着重大关系。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。 我国近海矿物资源主要是两类，一是石油和天然气，二是滨海砂矿。在渤海，黄海，还有被称为“第二个中东”的东海，备受争议的南海都富含着大量的石油、天然气、可燃冰等矿产资源。根据我国勘探成果预测，在渤海、黄海、东海及南海北部大陆架海域，石油资源量就达到275.3亿吨，天然气资源量达到10.6万亿立方米。我国石油资源的平均探明率为38.9%，海洋仅为12.3%，远远低于世界平均73%的探明率；我国天然气平均探明率为23%，海洋为10.9%，而世界平均探明率在60.5%左右。我国海洋油气资源在勘探上整体处于早中期阶段。近年来近海大陆架上的渤海、北部湾、珠江口、莺琼、南黄海、东海等六大沉积盆地，都发现了丰富的油气资源。国外有人估计，中国近海石油储量约40亿吨，其中渤、黄海各为 7.47亿吨，东海为17亿吨，南海（包括台湾海峡）为11 亿吨。这一预测可能偏低。有的外国人则认为，仅渤海湾海底石油储量即达50～100亿吨，钓鱼岛周围东海大陆架一个地区约150亿吨。就按国外的估计数，中国近海的石油储量大约与中国陆上的石油储量相当，约40～150亿吨。

我国海洋矿产资源开发利用现状滨海砂矿的开发起步早，但规模有限；海洋油气开发已成重点，但主要局限在浅水区自60年代开始，我国已在近海发现了7个大型含油气盆地，估计石油资源总量约260亿吨，天然气资源量约14万亿立方米。海洋油气的开发价值主要由开发成本和油价等因素决定。海上油田的建设成本约为陆上的3—5倍，但由于海上油田储量一般比较大，单位成本并不算高；天然气水合物的开发正处于初期研究阶段天然气水合物开采是柄“双刃剑”。有学者认为，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10—20倍。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。而天然气水合物矿藏哪怕受到最小的破坏，甚至是自然的破坏，都足以导致甲烷气的大量散失，从而增加温室效应，使地球升温更快；由于迄今尚没有非常稳妥而成熟的勘探和开发的技术方法，一旦出了井喷事故，就会造成海水汽化，导致海啸船翻。天然气水合物也可能是引起地质灾害的主要因素之一。由于天然气水合物经常作为沉积物的胶结物存在，它对沉积物的强度起着关键的作用。天然气水合物的形成和分解能够影响沉积物的强度，进而诱发海底滑坡等地质灾害的发生。 海底矿产资源的开发不仅仅有自然上的问题还有技术上的限制，当然还有政治等一系列因素。我国应以强硬的态度坚决保护我国的海洋合法权利，确保我国的资源不被掠夺，为今后海洋资源的开发奠定坚实的基础，为子孙后代造福。

海洋资源与技术复习思考题及答案

什么是海与洋二者的根本区别是什么 海和洋是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术海洋技术包括的主要内容有哪些 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的内容： 海洋调查技术 海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些内容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船海洋调查船按调查任务来分有哪些类型海洋调查船有哪些主要特点 海洋调查船:海洋调查最基本的运载工具，是专门从事海洋科学调查的船只。它是运载海洋

海洋资源的开发和利用一教案

海洋资源的开发和利用（一） 教学目标 1.了解海洋资源的类型和特征，以及各类海洋资源的 开发利用。 2.了解世界海洋渔业资源的分布和海洋渔业生产状况；了解世界海洋油气资源的开发过程。 3.了解在海洋资源的开发利用过程中，可能出现的 问题以及应采取的措施。树立人类对海洋资源的合理利 用和保护的观点。 教学建议 关于海洋油、气开发的教学建议 在教学中，教师可首先向学生介绍海洋油、气资源 的勘探和开发过程。教师利用课本插图《海上钻井平台》，从海洋油、气资源的勘探、开采、运输、对生产设备和 技术的要求、对工作人员素质的要求等方面进行讲述。 这里，也可以将海洋油气资源的生产与陆地油气资源的 生产过程做一个对比，突出海底石油和天然气勘探、开 采的高投资、高技术难度、高风险的特点。最后，向学 生介绍我国在海底石油和天然气勘探、开采过程中，采 取的国际合作和工程招标方式。 关于海洋渔业生产的教学建议

在教学中，教师可引导学生读《大陆架剖面示意》图，了解大陆架海域的范围和自然条件，讲解海洋渔业资源 主要集中在沿海大陆架海域的原因。在讲解渔场形成原 因时，可结合已学过的有关洋流的知识进行分析，为什 么有寒暖流交汇的地方或有冷海水上泛的地方会形成大 渔场。接下来，教师可引导学生读《世界主要渔业地区的分布》图，并说明在温带海区由于饵料丰富，世界大渔场多在温带海区，使很多温带的沿海国家成为世界的主要 渔业国。如中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家， 对国民的食品结构影响很大。特别是日本可耕地有限， 人口密度又大，海洋食品占有很大比重，如日本人喜欢 吃的生鱼片、寿司等。如有条件，可向学生播放有关日 本饮食文化的录像。 关于海洋资源类型的教学建 在教学中，教师可搜集一些有关陆地自然资源和能 源短缺或枯竭的具体事例，向学生进行介绍，使之认识 到海洋资源开发利用的意义和必要性。然后，让学生说 出所知道的海洋资源的种类。在此基础上，教师归纳出 目前人类开发利用的海洋资源的种类。接下来，对海水 资源（包括海洋化学资源、水资源）、海洋生物资源、海洋矿产资源、海洋能源资源的特点和利用潜力进行讲述。 教学设计示例

【D】第五章 海底矿产资源开发技术

第五章海底矿产资源开发技术 海洋不仅覆盖地球面积得71%,而且淹没着及其丰富得海底矿产资源。其种类之多、储量之大、品味之高，就就是陆地同类矿产无法比拟得。在地球上已发现得百余种元素中,有8０余种在海洋中存在,其中可提取得有６0余种。可以说,海水就就是巨大得“液体矿床”。此外，已经探明,海底还富集着大量固体矿床,包括多金属结核、铁锰结壳、热液,估计贮量约有3万m3。目前已经开采得石油,有30%来自海洋。[1] 海洋石油得产值在海洋经济总产值中名列首位,而海滨与浅海矿砂就就是目前投入开发得第二大矿种。海洋矿砂品种繁多,已开采得有锡石、锆英石、钛铁矿、磁铁矿、金江石、金、独居石、磷、红柱石等。海底矿产资源中,更大量得就就是潜在资源,如大洋锰结核、海底热液矿、富钴结壳等。 5、1 海底矿产资源概述 海洋矿产资源主要就就是指海底油气、多金属结核、海底热液与海滨、浅海中得砂矿资源。 ５．1.1 海底矿产得分类 (1）按性质可分为金属矿产、非金属矿产与燃料矿产。 (２）按矿产得结构形态可分为沉积物矿(非固结矿)与基岩矿(固结矿)。 沉积矿包括海滩矿砂、大陆架沉积矿与深海沉积物矿;基岩矿主要就就是指海底松软沉积物以下硬岩中得矿藏,包括非固态得石油、天然气与固态得硫磺、岩盐、钾盐、煤、铁、铜、镍、锡与重晶石等。［2] (３)按照可持续发展得战略思想及人们得认识与勘探开发程度海洋矿产资源可划分为已开发利用得矿产资源、尚待开发利用得矿产资源、具有潜在开发价值得矿产资源。[3] 5．1．2 海洋矿产开采得特点 由于海洋就就是一个独立得自然地理单元,决定了海洋矿产开发具有与陆地资源开发所不同得特点。 (1)由于深海得极端环境。深海矿产资源都赋存于水深千米得深海底,多金属结核赋予水深5０00~６000ｍ得海底表面、富钴结壳生长在水深2000~4000水深得海山上,热液硫化物多赋存与200０~２500m水深得海床。极端环境得表现如下:海水腐蚀;海底无自然光;海洋环境得风、浪、六等构成复杂流场;深海大部分地方处于1℃得低温,而热液口得温度高达近400℃。这样一个复杂超长得极端环境,给深海作业及装备得可靠性与维修更换维修周期等提

什么是海洋采矿方法

什么是海洋采矿方法 在浩瀚辽阔的海洋中蕴藏着极其丰富的海洋生物资源、取之不尽用之不竭的海洋动力资源，以及储量巨大、可重复再生的矿产资源和种类繁多、数量惊人的海水化学资源。依据海洋资源的可再生性分为海洋可再生资源与不可再生资源，如图1所示。显然，海底资源均属于不可再生资源。依据不同的海水深度，海底资源可分为大陆架资源、大陆坡大陆裙底资源与深海底资源。 .1 浅海底资源开采 浅海底资源包括海水深度0~2000m内的大陆架、大陆坡、大陆裙内的海底资源，主要有：石油与天然气、金刚石、磁铁矿、金红石、独居石、锡石等砂矿床及海底基岩矿床煤、铁、硫磺、石膏等矿床。1）石油与天然气开采 海底中储藏着丰富的石油和天然气，石油量约1350亿t，天然气约140万亿m3，约占世界可开采油气总量的45%。据估计，可能含有油气资源的大陆架面积约2000万km2，可能找到油气的深海面积有5000~8000万km2。

我国海洋石油与天然气十分丰富，经过近三十年的勘察与研究，我国海域共发现有16个中新生代沉积盆地有石油与天然气，油气面积达到130万km2，海洋石油储量达到450亿t，天然气储量达到14万亿m3，分别占全国油气资源量的57%和33%。 海上油气开采的主要设施与方法有： （1）人工岛法：多用于近岸浅水中，较经济； （2）固定式油气平台法：其形式有桩式平台、拉索塔平台、重力式平台； （3）浮式油气平台法：其形式分为可迁移平台法与不可迁移式平台法，可迁移式平台法包括座底式平台、自升式平台、半潜式平台和船式平台等；不可迁移式平台包括张力式平台、铰接式平台等；（4）海底采油装置法：采用钻潜水井的办法，将井口安装在海底，开采出的油气用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。 2）砂矿开采 海滨砂矿开采的矿物种类多达20多种，主要有金刚石、砂金矿、砂铂、铬砂、铑砂、铁砂矿、锡石、钛铁矿、锆石、金红石、重晶石、海绿石、独居石、磷钙石、石榴石等。 我国海滨砂矿床，除绝大部分用于建筑材料外，还有许多具有工业开采价值的矿床，比较有名并具开采潜力的矿带有海南岛东岸带、广东海滨、山东半岛南部海滨、辽东半岛海滨及我国台湾西南海滨一带。 对于海滨砂矿，大多是采用采砂船进行开采。采矿船舶通常是用大型退役油轮、军舰加以改装。目前有效的开采方法仍然是一种集采矿、提升、选矿和定位为一体的采矿船开采法。 海滨砂矿开采的发展方向是大型化和多功能化，即研制大功率多功能的链斗式采矿船，使链斗斗容接近或超过1m3，开采深度接近或超过100m。此外，建立全自动具有采选功能的海底机器人也是海滨砂矿开采的发展方向之一，海滨砂矿机械人开采系统具有采选一体化，生产效率高，环境破坏少等优点。

海洋资源的开发和利用(一)

海洋资源的开发和利用（一） 2.了解世界海洋渔业资源的分布和海洋渔业生产状况；了解世界海洋油气资源的开发过程。 3.了解在海洋资源的开发利用过程中，可能出现的问题以及应采取的措施。树立人类对海洋资源的合理利用和保护的观点。 在教学中，教师可首先向学生介绍海洋油、气资源的勘探和开发过程。教师利用课本插图《海上钻井平台》，从海洋油、气资源的勘探、开采、运输、对生产设备和技术的要求、对工作人员素质的要求等方面进行讲述。这里，也可以将海洋油气资源的生产与陆地油气资源的生产过程做一个对比，突出海底石油和天然气勘探、开采的高投资、高技术难度、高风险的特点。最后，向学生介绍我国在海底石油和天然气勘探、开采过程中，采取的国际合作和工程招标方式。 在教学中，教师可引导学生读《大陆架剖面示意》图，了解大陆架海域的范围和自然条件，讲解海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域的原因。在讲解渔场形成原因时，可结合已学过的有关洋流的知识进行分析，为什么有寒暖流交汇的地方或有冷海水上泛的地方会形成大渔场。接下来，教师可引导学生读《世界主要渔业地区的分布》图，并说明在温带海区由于饵料丰富，世界大渔场多在温带海区，使很多温带的沿海国家成为世界的主要渔业国。如中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家，对国民的食品结构影响很大。特别是日本可耕地有限，人口密度又大，海洋食品占有很大比重，如日本人喜欢吃的生鱼片、寿司等。如有条件，可向学生播放有关日本饮食文化的录像。 在教学中，教师可搜集一些有关陆地自然资源和能源短缺或枯竭的具体事例，向学生进行介绍，使之认识到海洋资源开发利用的意义和必要性。然后，让学生说出所知道的海洋资源的种类。在此基础上，教师归纳出目前人类开发利用的海洋资源的种类。接下来，对海水资源（包括海洋化学资源、水资源）、海洋生物资源、海洋矿产资源、海洋能源资源的特点和利用潜力进行讲述。

试析国际海底矿产资源之开发制度

试析国际海底矿产资源之开发制度 一、研究开发制度的意义 笔者认为，研究国际海底矿产资源开发制度的意义，主要有以下几个方面： （一）陆地资源日益紧缺，海底资源极其丰富 社会的发展、人口的增长，陆地矿产资源日益短缺。根据相关学者对现代工业依赖度最高的铜、镍、钴、锰四种金属的供需形势分析，计算出陆地储量的可供年限大约只有30至40年。我国虽属拥有这四种金属的国家，但由于经济的快速发展，同样面临着匮乏的形势。根据梅洛和梅纳德的计算，就太平洋海域来说，各种矿产资源的蕴藏量达16000多亿吨，其中锰2000多亿吨，镍90多亿吨，铜50多亿吨，钴30多亿吨。整个世界洋底的矿产资源总储量在3万多亿吨，按现在世界年消耗量计算，这些矿产够人类消费数千甚至数万年。 （二）深海科技不断获得突破和发展，进行海底矿产资源开发的时机日益成熟 深海采矿主要由勘探、采矿、运输、港口转运和加工提炼五部分组成。在勘探方面，光波和声波的取样器械已充分发展并装备采矿船用以探测海底矿产；采矿领域，目前国内外研究的连续绳斗集统系统、空气水力提升系统和海底自行采矿系统，已分别在浅海、深海进行了探索性试采实验并在此基础上研发更为先进的采矿设备；运输和港口转运这两个领域涉及的技术要求不高；加工提炼方面，目前西方国家已经研究成功采用硫酸化焙烧、碳铵浸出和离析焙烧等方法来提炼海底矿产资源。 （三）国际海底矿产资源开发制度逐步建立和完善，未雨绸缪，抢占先机 及早研究国际海底矿产资源的开发制度，有利于我们全面理解和认识联合国的相关制度、原则和宗旨。因为，现行的联合国公约是对原来不合理的海洋法制度的修改、补充和完善，且它是从整体上调整和规范海域所有问题的公约。制定公约的目的是为了建立公正和公平的国际海洋法律新秩序，而制定在人类共同继承财产原则基础上的国际海底矿产资源开发制度则是实现公约目的的一个

海洋矿产资源及分布

海洋矿产资源及分布

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海洋矿产资源及其分布 解决人口剧增、资源匮乏和环境恶化三大日益严峻挑战的对策之一就是充分合理利用可持续开发且潜力巨大的资源宝库——海洋。世界各临海国家，尤其是发达国家都把调查研究和合理开发海洋资源作为经济社会可持续发展的战略环节，采取措施、增加投入、优先发展海洋科学和开展海洋资源开发研究。 1海洋资源 海洋资源主要包括海洋物质资源、海洋能源和海洋空间三大类；海洋资源的分布规律与海洋资源开发关系密切。 1.1海洋资源的分类 海洋资源是相对于陆地资源而言的，包括传统海洋生物、溶解在海水中的化学元素和淡水、海水中所蕴藏的能量、海底的矿产资源以及海洋能资源、海洋空间资源（表1）。 1.2海洋资源的分布 海洋资源的形成和分布受一定的自然规律支配，其分布受海底地貌的影响较大。在不同海底地貌区，形成了不同类型的海洋物质资源、海洋能源和海洋空间资源（表2）。 2海洋主要矿产资源 海洋是巨大的资源宝库，海底和滨海地区蕴藏着丰富的矿产资源。海洋矿产资源种类多，

按照海洋矿产资源形成的海洋环境和分布特征，从滨海浅海至深海大洋分布有：滨海砂矿、石油与天然气、磷钙土、多金属软泥、多金属结核、富钴结壳、热液硫化物以及未来的替代新能源——天然气水合物。海洋矿产资源丰富，未来的世界将进入全面开发利用海洋的时代，随着社会的发展，尤其是陆地上资源和能源因消耗剧增而日趋减少，人类的生存与发展必将越来越依赖于海洋。 2.1滨海砂矿资源 海洋砂矿资源分布与沿海大陆架地区，主要矿种有：金属矿物中的钛铁矿、金红石、锆石、磁铁矿（钛磁铁矿）；稀有金属矿物中的锡石、铌钽铁矿；稀土矿物中的独居石、磷钇矿；贵金属矿物中的砂金、金刚石、银、铂；非金属矿物中的石英砂、贝壳、琥珀等。 2.2海底煤矿 海底煤矿是指埋藏于海底岩层中的煤矿，一般是陆地煤田向海底延伸的部分。海底煤矿作为一种潜在矿产资源已越来越被世界各国重视，尤其是陆地煤矿资源缺乏而工业技术先进的国家更是不可多得的资源。英国、土耳其、加拿大、智利、澳大利亚、新西兰、日本等国均有不同规模的海底煤矿开采、开发，并获得了巨大的经济社会效益，中国亦有海底煤田分布（表5）。

海底矿产资源及其开发检测练习

新授课 海底矿产资源及其开发检测练习 一、综合题 1.阅读下列材料，回答问题。 材料1：俄罗斯科考队于2007年8 月在北极点洋底插上俄罗斯国旗，周边 一些国家随即回应，纷纷派遣科考队、 宣布开发计划。 材料2：据专家估计，北极地区油 气资源储量占世界未开发油气资源的 四分之一。 材料3：北极略图（图1）。 （1）北冰洋海床主要位于板块 和板块之上。石油资源多分布 于上。 （2）全球气候变暖，北冰洋海冰面积缩小，由此对自然环境造成的影响 有：。 （3）近年来，有关北冰洋的国际竞争愈演愈烈，其原因有 。 2．图2为东海以东海底地形图，图3为我国钓鱼岛照片。读图回答下列问题。 图2 图3 （1） 从图 中可 以看 出钓鱼岛位于冲绳海槽以（东，西），属于的自然延伸 部分。 （2）海底大陆架的矿产资源除了滨海砂矿外，主要是 资源。可供人类开发利用的海洋资源种类丰富，除上述的几种外，还 有。 （3）琉球群岛是东亚岛弧（包括我国台湾岛以及千岛群岛等）的一部分，它是 板块向板块俯冲、挤压造成的。 （4）南太平洋东部热带海区沿岸海水温度上升引起的气候异常现象称为 “”。这种现象对南太平洋东部海区沿岸产生什么影 响？。 3．读图4，回答下列问题。

图中M群岛上有丰富的泥炭以及铅、煤、铁、银等矿藏资源，近海域有丰富渔业、石油和天然气资源。 图4 (1)M群岛所在处的海底地形是，判断依据是。 (2）图中①②③洋流中，对秘鲁渔场形成有重要影响的是（填代号），该渔场形成的原因是。 【检测练习】参考答案 1.（1）亚欧美洲大陆架（3分） （2）北冰洋面积扩大，沿岸低地被淹，岛屿面积减少；北冰洋水温升高，影响全球大气环流，进而影响周边及全球气候；水循环活跃；海洋灾害增多；北冰洋生物数量和种群数目减少甚至灭绝（3分） （3）北冰洋自然资源丰富，特别是石油资源丰富；可以拓展生存的

中国海洋资源开发现状、问题以及应对措施

中国海洋资源开发现状、问题以及应对措施 摘要：在21世纪的今天，随着陆地资源的枯竭和新能源开发尚未成熟的状态，人类开始将目光投向了占地球面积71%的海洋，海洋是巨大的资源宝库，拥有丰富的矿产、能源、生物、淡水资源，因此对于海洋的开发和利用日益成为21世纪各国国家战略的重点，我国虽然是一个拥有300万平方公里海洋国土的海洋大国，但海洋技术还处于起步阶段，离世界顶尖水平仍有一定的差距，在海洋技术的探索和使用上还有很长的路要走。 关键词：海洋资源、海洋污染、海洋管理 1海洋资源的分类 1.1海洋化学资源 海水中所含的大量化学物质，在陆地淡水越来越不足的情况下，从海洋中得到淡水已经成为了重要的课题。除了水以外，海水中还含有大量溶解固体和气体物质，其中包括80多种化学元素，各种元素的储量相当可观，如：黄金在海水中的含量虽然非常小，但总量也有500万吨以上，铀有5亿吨以上。据计算，在2.53 km的海水中，除淡水以外，还可以生存32种产品，总价值在30亿美元以上。从经济效益上看，海水价格低廉，取之不尽。目前，对海水化学资源的利用还局限于部分元素，已达工业规模生产的有淡水、食盐、镁和溴等，不难看出海洋化学资源的开发潜力非常巨大。 1.2海洋矿产资源 海洋矿产资源又简称海底资源，包括海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类矿产资源。按矿床成因和储存状况分为：①砂矿，主要来源于陆地上岩石矿碎屑，经外力总用搬运和分选，在海滨地段沉积富集而成，如砂金、砂铂、金刚石等，②海底自生矿产，由化学、生物和热液作用等在海洋内生成的自然矿物，可直接形成或经富集后形成，如磷灰石、海绿石、天然汽水化合物、海底锰结核及海底多种金属热液矿（以铜、锌为主）③海底固结岩中的矿产，大多数属于陆上矿床向海下的延伸，如海底油气资源、硫矿和煤等。在众多的海洋矿产资源中，以海底油气资源、海底锰结核及海滨复合型砂矿的经济意义最大。 1.3海洋动力资源 海洋动力资源海水运动可以产生巨大的动力资源，如波动能量每秒为27亿kw，海洋中每年波能总量达236520亿kw，表层与深层间的温差总能量为100亿kw，它的热能发电达600亿kw，潮汐能量每年达3500亿Kw。 1.4海洋生物资源 海洋中共有20多万种生物。在不破坏生态平衡的前提下，海洋每年可以产出3亿吨水产品，海洋向人类提供食物的能力，等于全球所有耕地提供农产品的1000倍，按种类可以分为5大类：海洋鱼类资源、海洋软体动物资源、海洋甲壳类动物资源、海洋哺乳动物、海洋植物。

浅谈深海矿产资源开采现状及发展形势

宁波大学答题纸 （2015—2016学年第一学期） 课号：课程名称：海洋工程基础改卷教师：朱克强 学号：1511084924 姓名：薛连金得分：浅谈深海矿产资源开采现状及发展形势 摘要：本文介绍了深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种矿产资源的基本情况，然后就相关采矿技术的国内外现状进行了陈述，提出了采矿技术要实现商业开采必须做好的工作。 关键词：海洋资源；多金属结核；热液硫化物；采矿技术；集矿技术； 1引言 21世纪是海洋开发的世纪。在当前各国陆地资源日趋减少的情况下，战略资源的国际竞争焦点逐步转向海洋。深海矿产资源作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标。随着人类对矿产资源需求的不断增加和陆地矿产资源的不断枯竭，海底矿产资源必将成为人类21世纪的接替资源。 深海矿产资源开采技术是海洋资源开发技术的最前沿，标志着一个国家开发海洋资源的综合能力和技术水平。海底矿产资源存在水深大都在几千米以上，因此通常也被称为深海矿产资源。显然，深海矿产资源的开发必须依赖深海采矿装备进行。西方各国从20世纪50年代末开始投资进行商业开采活动，抢先占最具商业远景如多矿产结核，富钴结壳和多矿产硫化物等矿产矿产资源。并且已形成了多金属结核等矿产资源商业开采前的技术储备。随着科技的不断进步，人类所能到达的海洋开采深度逐渐增加。目前，海洋油气资源领域的海上工业平台最大开采深度已经突破了3000m，深海各项开采技术也在不断跟进和完善。照此趋势可以推测，人类将于2019年达到多金属结核的开采深度。世界著名的深海商业采矿公司Nautilus和Neptune正在作开采技术和资金方面的积极准备[]1，拟在他国专属经济区实现海底热液硫化物预期的商业开采。随着深海越来越多的富矿区进入人类的视野，深海采矿技术发展的步伐正在加快，商业开采的时代即将来临。 2深海蕴藏丰富的矿产资源 多金属结核又称锰结核，主要分布于水深4000～6000m海底表层，富含铜、钴、

海洋资源的开发与利用

海洋资源的开发与利用 ------海洋化学期末论文 摘要： 本文讲解中国海域的分布与及中国海的资源开发利用，分析我国海洋资源开发与社会经济可持续发展下的海洋产业群。中国作为海洋大国,需要抓住海洋资源，努力奋争，加强海洋资源资产化管理与海洋资源的可持续开发利用，并以海洋石油为举例讲解。 关键词： 海洋资源开发；海洋管理；可持续开发利用；海洋勘探；海洋产业群 目录 前言 1中国海域资源分布 2海洋资源的开发 2.1海洋生物 2.2海洋的化学资源 2.3海洋的物理资源 3. 总结 参考文献 前言 海洋资源（marine resources，ocean resources）是自然资源分类之一，指形成和存在于海水或海洋中的有关资源。按性质或功能可分为海洋生物资源和水域资源，包括海水中生存的生物，溶解于海水中的化学元素，海水波浪、潮汐及海流所产生的能量、贮存的热量，滨海、大陆架及深海海底所蕴藏的矿产资源，以及海水所形成的压力差、浓度差等。广义的还包括海洋提供给人们生产、生活和娱乐的一切空间和设施。海洋资源是指与海水水体及海底有直接关系的东西。 [1]

1中国海域资源分布 中国的海岸线总长度3.2万公里，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里。沿大陆海岸线，有许多优良海湾和港口城市，自北而南是：大连、秦皇岛、天津、烟台、青岛、连云港、南通、上海、宁波、温州、福州、厦门、广州、湛江、北海等。其中上海是中国最大的城市，也是亚洲乃至世界著名的都市，工业、商业、金融业、远洋运输业都很发达。当然，其中还包括各种海岛资源。 辽东半岛南端老铁山角与山东半岛北岸蓬莱角的连线是渤海和黄海的分界线。长江口北岸的启东角与韩国济州岛西南角的连线是黄海和东海的分界线，一说北纬32度，东海和南海是台湾海峡中线。东海和南海的分界线是广东南澳岛与台湾岛南端的鹅銮鼻连线。果不需要这么精确的话，也可以记个大致的位置：渤海与黄海的分界线——辽东半岛和山东半岛顶端连线为界。黄海与东海的分界线——长江口北岸为界。东海与南海的分界线——台湾岛南端和闽粤两省交界处的连线为界。台湾属于东海。 其中，渤海、黄海、东海面积计约123万平方千米，分别约为7.7万km2、38万km2、77万km2，南海约为350万平方千米。它们南北相连，属北太平洋西部的陆缘海。辽东半岛南端老铁山角经庙岛群岛至山东半岛北端蓬莱角连线是渤海与黄海的分界线；长江口北侧启东角与朝鲜半岛西南侧济州岛之间连线是黄海与东海的分界线；广东南澳岛沿台湾浅滩南侧至台湾南端鹅銮鼻之间连线为东海和南海的分界线；台湾以东海区则是指琉球群岛以南，巴士海峡以北的太平洋水域。[2] 而中国南海海底石油与天然气蕴藏丰富，据初步估算海底石油蕴藏量达200亿吨。20世纪中期以前，中国(清朝、中华民国、中华人民共和国等政权)一直声称拥有南中国海的主权而且没有引起过其他国家的争议。自从大量勘探海底石油天然气资源以后，围绕南海海域及岛屿的主权争议，一直被视为亚洲最具潜在危险性的冲突热点，环南海有中国、越南、文莱、马来西亚、菲律宾等政治实体宣称对南海诸岛或其中的一部分拥有主权。 上世纪60年代以来，南海的油气价值逐渐被人发现，南沙争端也从此愈演愈烈，目前南沙群岛的岛礁除了小部分在中国控制下，其他的都被周边国家瓜分。其中越南占领最多，43个岛礁中有30多个被越南非法占领。围绕着岛礁进行的争夺，实质上是资源的争夺。因为如果拥有岛礁，根据《联合国海洋法公约》的规定，就意味着拥有岛礁地下及岛礁附近一定海域的资源。相关国家占领中国岛礁以后，纷纷引入外部资金，对油气资源进行了疯狂的掠夺性开发。[3] 2海洋资源的开发 当下海洋资源分类图：