海底热液硫化物的勘探方法及所面临的问题刘秀丽2012050101

海底热液硫化物的勘探方法及所面临的问题刘秀丽
2012050101
海底热液硫化物的勘探方法及面临的问题
21世纪是人类开发利用海洋的世纪，深海海域作为人类最后一片人类为开发区域，蕴含着丰富的资源，成为世界各国争取海洋权益、发展高新技术、开展国际合作及展示自身实力的重要场所。

1 深海底热液硫化物矿物资源调查
1(1调查活动
1948年，瑞典科学家利用“信天翁号”(A1batross)考察船在红海中部Atlantis I深渊附近发现了热液多金属软泥，揭开了海底热液活动研究的序幕。

1970年代，海底热液活动的研究集中在大洋中脊。

1972年，通过拖网在大西洋硫化物丘体中采集到低温热液样品，在Galapagos裂谷用拖曳工具发现热液丘。

1979年，生物学家们首次勘查到了第一个“黑烟囱” 。

现代海底热液硫化物调查发现的过程也是人类对其认识逐渐深入和发展的过程。

在东太平洋隆(EPR)发现黑烟囱之后不久，人们又在快速扩张的洋中脊发现了许多热液矿床，1985年在大西洋中脊TAG热液区发现了大型硫化物矿床，证实了慢速扩张的洋中脊也是硫化物矿床的可能赋存部位。

在大西洋相继发现许多热液硫化物矿床，如Logatchev，Snakepit，Broken Spur，Lucky Stfke，Menez Gwen 等。

在EPR21?N发现热液活动以来，在有沉积物覆盖的California湾的Guaymas
盆地中也发现有大型硫化物矿床的存在;1991和1996年，在胡安德富卡洋脊中的Middle Valley区实施的ODP136航次和169航次的钻探结果，证实了有沉积物覆盖的洋脊区也可能是热液硫化物的富集区。

在弧后扩张中心环境中首先发现的热液
硫化物矿床位于Manus盆地和马里亚纳海槽，更大规模的调查研究结果表明，在太平洋会聚板块边缘复杂的火山和构造环境中，可能发育着许多不同类型的硫化物矿床。

随后，在不同发育阶段的弧后扩张系统(从不成熟到成熟)、岛弧系统的活动火山前缘和弧前环境，发现了许多储量较大的硫化物矿床。

1991 年，在东Manus海盆发现了大型的与长英质火山岩有关的硫化物矿床，在西Woodlark海盆也发现了热液矿床。

截止到2005年，已发现的热液活动区的总数已超过215个。

2007年，中国“大洋一号”深海考察船在水深2800 m的西南印度洋中脊，发现了新的海底热液活动区(黑烟囱)。

1(2调查方法
随着对海底热液活动认知程度的加深，传统的深海调查技术已远远满足不了海底热液活动调查研究的需要。

直视采样技术、深潜器技术、定点监测技术、保真采样技术及模拟实验技术等成为近年来国内外应用并致力发展的新的海底热液活动调查研究技术。

1(2(1走航式探测技术
水面船走航时，船载多射束海底地形测绘系统对海底进行扫描，获得海底地形图和三维彩色水深图，船载沉积物回声测量器则随时测量海底沉积物的厚度和上层部分的自然特性，旁侧声纳测量海底的构造特征，调查的覆盖率可达100,。

1(2(2深海钻探(ODP)和综合大洋钻探(IODP)
综合大洋钻探计划是一项全球性大洋钻探计划，由多个钻探平台、非立管钻探船、主管钻探船和特定任务平台等组成，钻探深度深达上千米。

通过对硫化物沉积钻探，获取硫化物矿产资源的沉积厚度、沉积范围、成矿和蚀变类型等信息，研究硫化物矿床的特征，评估硫化物资源的经济性，估价矿物所含金属的可采性和可回收性。

1(2(3直视采样技术
直视采样又称为可视采样。

该技术可以快速有效地选择合适的取样地点并取得具有代表性的样品，观测热液喷溢及其沉积体的产状和分布特点。

直视采样技术主要包括电视抓斗、海底电视监控取芯钻机等技术。

(1)电视抓斗。

1970年代，德国“Preussag”公司设计开发电视抓斗，目前已广泛应用于水深近4000m的海底热液硫化物矿区的勘查和取样。

我国自2001年开始电视抓斗的研制开发，并于2003年首航西太平洋取样成功，一次抓取样品最大量超过500 kg。

(2)取芯钻机。

1970年代初，美国WHOL制造了第一台海底岩石钻机，并在4000 In水深取得了长1m、直径2cm的岩芯。

加拿大贝德福特海洋研究所研制了一种可在3500 m水深进行工作的遥控钻机，在胡安德富卡热液矿床区获得了9个玄武岩岩芯和1个硫化物岩芯。

2003年，长沙矿山研究院研制了深海浅地层岩芯取样钻机，已下水作业200多次，取得岩芯162个，完成了10多座海底矿山的普查勘探任务。

1(2(4深潜原位取样技术
该技术借助于深潜器搭载的作业工具采集海底精确位置的样品。

美国、法国和日本等国家相继研制了多个载人深潜器，如美国的“阿尔文”号、日本的“深海6500”号、法国的“鹦鹉螺”号、俄罗斯的“和平”号及“密斯特”号等。

利用率最高的是美国的“阿尔文”号深潜器，已经潜入海底达4200次，可到达世界 63,的洋底。

我国成功研制了7000 m载人潜器，可在水中悬停定位，可达世界99(8,的洋底。

近年来，深海无人遥控潜水器(ROV)和自治式水下潜水器(AUV)的快速发展，为海底热液活动调查提供了有力的技术支撑。

1(2(5海底定点监测技术全方位的长期海底定点观测技术用于研究热液活动发生、消亡、间歇、组成和强弱变化的规律，获取生态系统连续观测资料，监测热液羽状体的动态变化。

分为定点锚定系统和定点观测站系统两种形式。

水下定点锚定系统由水下锚系、测量传
感器和浮体组成，主要任务是测量垂直剖面的海洋水文参数。

海底定点观测站系统主要由水下设备搭载平台、供电系统、数据自动采集储存和控制系统、传感器及测量仪器设备等组成。

1(2(6保真采样技术
为能够在船上或实验室内观察、分析海底热液活动环境下样品的原始状态与成分特征、在实验室内更加逼真地再现热液活动环境，在最近l0多年中许多国家发展了保真(主要是保压、保温和确保无污染)采样技术，根据研究目的分为保温、保压和保温保压技术。

1(2(7模拟实验技术
该实验技术借助于实验平台模拟热液活动环境，在室内再现海底热液活动的特定作用过程。

热液活动模拟实验平台大体上可以分为静止半封闭式实验平台和开放流动式反应平台两大类。

静止半封闭式实验平台最典型的代表是Seyfriedl等设计的一种钛盖一可变形金袋式反应器，又称金钛反应器。

开放流动式反应平台多数是利用压力泵、蓄能器等机械装置实现实验过程中液体的流动。

2 深海底热液硫化物开采面临的阻力
(1)经济因素。

目前各国硫化物矿产资源的分布及储量勘查的详细结果尚未
全部公开，虽然硫化物矿产资源富含的金、银、铜、锌、铅等金属价格总体上呈上扬趋势，但短期内其价格处于动荡期。

目前陆地硫化物矿产资源供应较充足，且不断发现新的大型硫化物矿床;随着技术的发展，开发成本随之降低。

海底硫化物开采达不到一定规模，而且银、铜、锌、铅等金属的回收、冶炼成本高。

(2)技术因素。

开发了多种深海锰结核开采的技术，进行了几次深海试采;深海富钴结壳仅限于开采方法的研究，只进行过对单一采矿方法的原理试验。

深海石油开采技术仅对热液硫化物的开采垂直钻探形式有借鉴意义。

海底钻石的开采仅仅限
于几百米深的海底。

以美国为主的财团所进行采矿试验已过去多年，当时参加试验的工程技术人员年龄偏大，其工程经验能否传承还是未知。

(3)生物研究。

在全球60000 km长的洋中脊系统，已发现了400多处热液喷口区，在热液喷口周围密集的生物群体和与热液喷口对应的热液生物的生命奇迹，为人类研究生命起源提供了新的视角，更深层次的生物科学研究即将展开，将会产生不可估量的科学意义。

随着硫化物矿产资源的开采，可能影响甚至破坏活动的热液喷口区的独特环境。

3 总结
要想更低成本采集深海的矿产资源，不进要加大对这方面科研的资金支持，还要提高我国的科学技术水平，不断地向国外学习先进的生产技术，用先进的技术降低开采成本，提高矿产的产率减少浪费。

在开采的过程中也要多方面的考虑，达到最少的污染及对生物环境的影响。

参考文献:
[1] 高威, 马佳珍. 海洋资源概述[J]. 金属化学, 2011,(1):22~24 [2] 丁六怀, 陈新明, 高宇清. 海底热液硫化物-深海采矿前沿探索[J]. 海洋技术, 2009,28(1):126~132
[3] 李琰, 王志超. 海底热液硫化物矿床研究进展综述[J]. 科技资讯, 2010,25(1):59-60。