海底矿产资源及其开发资料
我国海洋矿产资源开发现状及其发展趋势
4)磷钙土矿磷钙土是由磷灰石组成的海底自生沉积物，按产地可分为大陆边缘磷钙土和大洋磷钙土。
它们呈层状、板状、贝壳状、团块状、结核状和碎砾状产出。
大陆边缘磷钙土主要分布在水深十几米到数百米的大陆架外侧或大陆坡上的浅海区，主要产地有非洲西南沿岸、秘鲁和智利西岸；大洋磷钙土主要产于太平洋海山区，往往和富钴结壳伴生。
磷钙土生长年代为晚白垩世到全新世，太平洋海区磷钙土含有15%—20%的P2O5，是磷的重要来源之一。
另外，磷钙土常伴有高含量的铀和稀土金属铈、镧等。
据推算，海区磷钙土资源量有3000亿吨。
人类对深海的探索和研究相对于探索地球表面来说才刚刚开始，随着人类新需求的出现和科学技术的进步，随着我们对深海的不断探索，还会在深海底发现更多新的矿产、新的资源。
人类对大洋多金属结核，富钴结壳，海底多金属硫化物及磷钙土的大规模开发利用估计到2020年左右才能实现。
二、我国海洋矿产资源开发利用现状及存在问题1．海洋矿产资源开发利用现状(1)滨海砂矿的开发起步早，但规模有限我国滨海砂矿种类较多，已发现60多种矿种，估计地质储量达1.6万亿吨。
根据现有技术经济条件，目前大多数具有工业价值的滨海砂矿都有开采，但开采规模有限，规模较大的主要有钛铁矿、锆石、金红石、钛铁矿、铬铁矿、磷钇矿、砂金矿、石英砂、型砂、建筑用砂等10余种。
(2)海洋油气开发已成重点，但主要局限在浅水区海洋油气资源在海底矿产资源中勘探开发的规模最大，价值最高，但起步较晚。
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；另一方面，国际原油价格中长期维持高位，使得海洋油气资源的勘探开发具有很现实的意义。
渤海是中国第一个开发的海底油田。
渤海大陆架是华北沉降堆积的中心，大部分新生代沉积物厚达4000米，最深达7000米。
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;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;23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;35.1.2 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样;绳索抓斗取样器另外,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;柱状取样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;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,最多可达侧扫声纳多普勒流速剖面仪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;海洋矿产开采技术方法号1 石油、天然气石油钻井平台、钻探装置、海底采油系统早已进入工业化生产,是非常成熟的开采技术;我国自主开发研制的一批技术装置达到或接近国际先进水平提取石油、天然气2 多金属结核矿1.连续铲斗提升采矿系统2.管道提升采矿系统3.穿梭潜水集矿机系统4.海底自动采矿系统基本完成小试,进入中试阶段;管道提升采矿系统被认为是非常有前途的开采方法;国内首先对这种方法进行研究取得了初步成果提炼出具有战略意义的多种金属3 海底热液矿床3 其它矿产各种采掘装置和大深度挖泥机基本成熟的方法,进入工业化生产;但我国以土法采选为主,技术落后、生产效率低提取铁砂、金砂、锡砂及其它矿物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,此外还含有少量的H2S、CO2、N2和其它烃类;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倍于这个的气体储载量;5.3.1.1天然气水合物的赋存环境饱和的天然气水合物的能量密度很大,因为晶体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11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～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;。
海洋矿产资源精讲课件
海底砂矿开采技术
通常采用机械挖掘和筛选的方法，将 海底砂矿中的有价值的矿物分离出来 。
多金属结核开采技术
目前主要采用“抓斗”法和“空气升 液法”，通过采集多金属结核并提取 其中的有价值的矿物。
富钴结壳开采技术
主要采用“原地开采”和“露天开采 ”两种方法，通过在富钴结壳矿床上 进行采集和提取。
挑战
海洋矿产资源的开发面临着诸多挑战，如环境保护、资源枯竭、技术难度大等。 因此，在开发海洋矿产资源的同时，需要采取有效的措施，加强环境保护和资源 可持续利用。
02
海洋石油与天然气资源
海洋石油与天然气的形成与分布
形成
海洋石油与天然气主要来源于生物遗 骸和有机物质，在特定的地质条件下 经过漫长的时间转化而成。
负面影响。
03
海洋非石油矿产资源
海洋非石油矿产资源的种类与分布
海洋非石油矿产资源的种类
包括海洋矿物、海底砂矿、多金属结核、富钴结壳等。
分布情况
这些资源广泛分布于世界各大洋和南北极洋底，其中多金属结核主要分布在东太平洋海域，富钴结壳 则主要分布在太平洋中部及西部。
海洋非石油矿产资源的开采技术
海洋矿物开采技术
完善国内法规
根据我国海洋矿产资源开发的实际情况，进一步完善相关 法规，提高法规的可操作性和执行力度，确保海洋矿产资 源的合理开发和利用。
加强监管力度
加强对海洋矿产资源开发行为的监管，加大违法行为的处 罚力度，提高违法成本，促进企业自觉遵守相关法规。
推动技术创新
鼓励和支持企业加强技术创新，提高海洋矿产资源的开采 和加工技术水平，降低对环境的影响，提高资源利用效率 。
海底矿产资源及其开发资料
海上钻井平台是勘探和开采的基地
（3）海洋油气输送：
用船舶或海底管道运输
三.多金属结核和海底热液矿
• 多金属结核和海底热液矿 属于深海沉积矿
（一）多金属结核
锰结核或铁锰结核 1. 别称： 锰 铁 镍 钴 铜等几十种 2. 成分： 水深3500—6000米的洋底 3. 分布：
4. 形态和大小：
褐色，结核状，直径几微米到几十厘 米，最重几十千克
第二节
海底矿产资源及其开发
• 随着人类社会的发展，生活水平不 断提高，消费的矿产资源越来越多， 对资源的需求量也日益加大，陆地 矿产资源的有限性迫使人们把目光 转向广阔的海洋。
海底矿产资源 • 滨海砂矿 • 石油和天然气 • 多金属结核和海底热液矿
一.滨海砂矿
1. 形成：
• 分布于海岸带及水下松散沉积层中， 是河流和风把陆地上的岩矿碎屑物质 带入海中，再经过海浪、潮汐、沿岸 流等外力作用的搬运与分选，便在海 滨适宜地段富集成矿。
泰国 马来西亚 印度尼西亚等
独 居 石
锆 英 石
金 刚 石
锡 砂 矿
滨 海 锡 砂 矿 分 布
泰国
二.石油和天然气
1. 分布：
• 海底石油和天然气主要分布在大陆架 • 分布区： 波斯湾、墨西哥湾、北海、马拉开波 湖和我国的近海。
世湖、中国近海
海岸线
潮上带 潮间带 水下岸坡 高潮水位 陆 低潮水位
我国海岸带划分: 向陆域延伸10千米,向海域延至10~15米等深线 濒临平原地区的海岸带较宽广 濒临山地丘陵地区的海岸带较为狭窄
在滨海的砂层中，常蕴藏着大量的 金刚石、砂金、砂铂、石英以及金 红石、锆石、独居石、钛铁矿等稀 有矿物。因它们在滨海地带富集成 矿，所以称“滨海砂矿”。滨海砂 矿在浅海矿产资源中，其价值仅次 于石油、天然气，居第二位。
精品高中地理 我国的海底矿产资源
我国的海底矿产资源海底矿产资源，包括埋藏于海底表层沉积物和海底岩层中的矿藏。
前者包括海滨的砂矿、大洋锰结核、海底钻结核、石灰贝壳、磷钙石、海绿石、重晶石结核、砂、砾石、珊瑚等；后者包括海洋石油和天然气，海底煤矿、铁矿、重晶石、锡矿、硫矿、岩盐、钾盐、地热等。
目前以海洋石油和天然气最重要，其产值约占整个海底矿产资源开发产值的90％以上。
（一）海洋石油和天然气海底石油和天然气，是有机物在缺氧的地层深处和一定温度、压力环境下，通过石油菌、硫磺菌等分解作用而逐渐形成，并在圈闭构造中聚集和保存。
规模巨大的海底油气田，常常与大陆沿岸区年轻沉积盆地内的大型油田有联系，在地质史上同属于一个沉积盆地或是其延伸部分。
中国近海海域广阔的大陆架是大陆延伸至浅海的部分，它们既有长期的陆地湖泊环境，又有长期的浅海环境，接受了大量的有机物和泥沙沉积，形成了数千米至万米厚的沉积层，其油气资源之丰富，在世界上也是不多见的。
经调查，我国近海海域共发现18个中新生代沉积盆地，总面积约130×104km2，其中近海大陆架上已发现的含油气沉积盆地9个，面积90×104km2，较深海区已发现的含油气沉积盆地9个，面积40×104km2。
石油资源量约500×108t，天然气资源约×1012m3。
1．渤海油气盆地。
面积约8×104km2，是大港、胜利、辽河油田的向海延伸部分，沉积厚度在10000m以上。
渤海是整个华北沉降堆积的中心，深厚的沉积对油、气的生成极为有利，而隆起构造和断裂构造，创造了油、气的运移和聚集的条件，形成了油气构造。
从已发现的油气藏类型看，有古生界与中生界地层形成的古潜山油藏，也有各种背斜油气藏、断块油气藏及相当规模的岩性油气藏，海域内有14个构造带和230多个局部构造，同时发育着多种类型的沉积砂岩体，为油气聚集创造了有利的环境。
据初步勘探，已发现23个油田及含油构造，资源量约46×108t，地质储量在4×108～10×108t间。
海洋矿产资源勘探开发
环境保护与可持续发展
▪ 海洋科普与教育
1.加强海洋科普宣传教育，提高公众海洋意识和保护意识。 2.推进海洋教育纳入国民教育体系，培养海洋人才。 3.开展海洋文化交流与合作，促进海洋文化产业发展。
▪ 国际合作与交流
1.加强国际合作与交流，共同应对全球性海洋问题。 2.参与制定全球性海洋治理规则和标准，推动海洋治理体系建 设。 3.促进海洋科技与产业合作，推动全球海洋经济可持续发展。
1.海洋矿产资源主要包括石油、天然气、煤炭、铁矿、锰结核 等，分布广泛且储量丰富。 2.海洋矿产资源的分布与海底地形、地质构造和海洋环境等因 素密切相关。 3.全球海洋矿产资源的勘探和开发已成为当今世界资源开发的 重要趋势之一。
▪ 海洋矿产资源勘探的技术和方法
1.海洋矿产资源勘探主要采用地球物理勘探、地球化学勘探和 钻探等方法。 2.随着技术的不断发展，遥感技术、人工智能等新技术也逐渐 应用于海洋矿产资源勘探中。 3.未来，海洋矿产资源勘探技术将更加注重环保、高效、精准 等方面的发展。
未来政策趋势
1.随着全球环境问题日益突出，未来海洋矿产资源勘探开发政 策将更加注重环保和可持续发展。 2.技术创新将成为未来政策的重要支持方向，鼓励企业加强技 术研发和创新。 3.未来政策将加强对海洋生态系统的保护，严格限制对海洋环 境造成不良影响的行为。
海洋矿产资源勘探开发
产业发展现状与趋势
产业发展现状与趋势
海洋矿产资源勘探开发的未来展望
1.随着技术的不断进步和环保意识的提高，未来海洋矿产资源的勘探开发将更加注重可持续性。 2.人工智能、大数据等新技术的应用将为海洋矿产资源勘探开发带来更多的创新和变革。 3.未来，海洋矿产资源勘探开发将更加注重生态平衡和可持续发展，促进人类与海洋的和谐共生。
海洋矿物资源
四、大洋锰结核
大洋锰结核是一种结核状的铁锰矿，又称为大洋多金属 结核矿，锰团块，锰矿球，锰矿瘤，含有工业所需要的 铜、钴、镍、锰、铁等金属。它是一种铁、锰氧化物的 集合体，颜色常为黑色和褐黑色。锰结合的形态多样， 有球状、椭圆状、马铃薯状、葡萄状、扁平状、炉渣状 等。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊，从几微米到几 十厘米的都有，重量最大的有几十公斤。
锰结核广泛地分布于世界海洋2000-6000米水深海底 的表层，而以生成于4O00-6000米水深海底的品质最 佳。锰结核总储量估计在30000亿吨以上。其中以北 太平洋分布面积最广，储量占一半以上，约为17000 亿吨。锰结核密集的地方，每平方米面积上有100多 公斤，简直是一个挨一个铺满海底。
பைடு நூலகம்
如何开采？
• 一，连续绳斗法 (CLB)开采法 是最早提出的扬矿方式和开采方法 (见图 1)。 在一根缆索上每隔 25～50 m吊挂一个链斗 , 通过采矿船船首和船尾 (单船式 )或 2条船上 (双船式 )安装的缆索导引轮形成无极循环运 转 ,从海底将结核铲起幵提升到海面。该系统 于 20世纪 70年代曾多次在海上成功地进行试 验 ,其优点是系统设备简单、维修方便、投资 小 ,但存在采矿效率和资源回收率低 ,要求海底 地形平坦、缆绳容易缠绕等问题 ,已基本被淘 汰。
海洋资源开发与利用
海洋资源开发与利用海洋是一个充满神秘和无限可能的领域，也是人类重要的生存资源。
海洋资源不仅包括传统的渔业和海洋运输，还涵盖了海洋能源、矿产资源、海水养殖、旅游业等多种形式。
随着人类社会的发展和经济的增长，海洋资源开发和利用已经成为了一个重要的议题。
一、海洋能源开发利用海洋能源是指从海洋中获取的各种能源，包括海洋潮汐能、海水温差能、海浪能、海洋光能、深海油气资源等。
目前，海洋能源开发利用已经成为了各国科技竞争的焦点。
在相对成熟的发达国家如美国、英国、挪威、日本等国家，海洋能源已成为了国家能源战略的重要组成部分。
比如挪威海洋巨头Statoil近年来在海上风力发电和海洋热能开发中取得了众多的成果，成为了全球领先的能源企业之一。
二、海洋矿产资源开发利用海洋矿产资源是指海底的各种矿物资源，包括锰结核、钴结核、铜结核、镍结核、铅锌结核等。
由于陆地上的矿产资源的开采和利用已越来越困难，海洋矿产资源的开发被认为是未来的趋势和方向。
目前，中国在海洋矿产资源方面也进行了大量的探索，尝试了较多的开采技术和设备，并取得了一定的成果。
在未来，随着技术和设备的不断进步，海洋矿产资源在全球的开采和利用也会更加的广泛。
三、海洋渔业资源开发利用海洋渔业资源是指从海洋中获取的各种水生动物资源，包括各种鱼类、虾类、贝类、藻类等。
海洋渔业资源的开发利用是我国传统产业之一，也是我国的国民经济支柱产业。
我国的大洋渔业已不断发展，年产量逐年提高。
但是随着海洋环保意识的增强，海洋渔业资源保护和可持续发展愈发重要。
未来，海洋牧场、水产养殖等新的渔业模式也会得到更多的发展机遇。
四、海洋旅游业资源开发利用随着人们对于海洋旅游的需求日益增长，海洋旅游业成为了新的利润增长点。
海洋旅游资源包括了海滨度假区、岛屿旅游、潜水旅游、海洋公园等多种形式，还有丰富多彩的海上交通工具，比如游轮、游艇等。
以世界著名的海岛旅游区-普吉岛为例，普吉岛每年都吸引了大量的国内外游客，成为了泰国经济重要的贡献点之一。
海底矿产资源及其开发资料课件
我国海底矿产资源开 发产业政策
我国政府通过制定产业政策，鼓 励和支持海底矿产资源开发产业 的发展。产业政策包括产业结构 调整、产业组织优化、产业技术 进步等方面的规定，旨在提高产 业的竞争力。
我国海底矿产资源开 发科技政策
科技政策是推动海底矿产资源开 发的重要手段。我国政府通过制 定科技政策，加强海底矿产资源 开发领域的科技创新和人才培养 ，提高产业的科技水平。
随着科技的不断发展，深海矿产资源开发的技术和装备将不断进步，为未来的海底矿产资源开发提供了更多可能 性。
国际合作与协调成为重要趋势
由于海底矿产资源的全球性特征，国际合作与协调将成为未来海底矿产资源开发的重要趋势，以保障资源的可持 续利用和公平分配。
谢谢聆听
底资源勘探项目。
05
02
项目概述
我国在南海北部进行了大规模的锰结核矿开 发，该项目是我国深海矿产资源开发的重要 实践之一。
04
案例二
东海海底资源勘探项目
06
实施情况
经过多年的勘探和研究，该项目已经探明了东 海海底的多种矿产资源，为后续的开发工作提 供了重要的科学依据。
பைடு நூலகம்
未来海底矿产资源开发趋势
技术进步推动深海矿产资源开发
地球化学勘探技术
通过采集和分析海底沉积物、海水、生物等样品，检测其中的微量元素、同位素等化学成分，来间接推断海底矿产资 源的分布和丰度。包括多金属结核调查、海底岩心钻探等。
遥感技术
利用卫星或飞机搭载的遥感设备，通过接收和解析电磁波信号，获取海底地形地貌、水动力条件、矿产 分布等信息。包括高光谱遥感、合成孔径雷达等。
海底矿产资源开发标准
为了提高海底矿产资源开发的效率和安全性，各国政府和 国际组织制定了一系列的海底矿产资源开发标准，包括勘 探、开采、加工、运输、销售等方面的技术标准和安全标 准。这些标准为海底矿产资源开发提供了指导和规范。
海洋矿产资源 及其 分布
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）。
海洋的神秘宝藏探秘海洋中埋藏的珍贵矿产资源
海洋的神秘宝藏探秘海洋中埋藏的珍贵矿产资源海洋，广阔无垠的蓝色世界，隐藏着无数的神秘宝藏，其中包括了丰富的矿产资源。
本文将带您一同探秘海洋中的珍贵矿产资源，揭示其中的神秘。
一、海底的丰富矿藏很多人只看到了海洋表面的美景，但却忽略了海底的宝藏。
事实上，海底蕴藏着丰富的矿产资源，如石油、天然气、硫磺和矿砂等。
其中，石油和天然气是目前人类社会最重要的能源来源之一。
1. 石油和天然气石油被誉为“黑色黄金”，它是由数亿年前的植物和动物残骸在地壳深处经过高温高压作用形成的。
海洋里的石油储量巨大，特别是在深海地区，如墨西哥湾和北海等地。
同时，海洋还蕴藏着丰富的天然气，是石油的重要伴生物。
2. 硫磺和矿砂除了石油和天然气，海洋中还富含硫磺和矿砂。
硫磺是一种重要的化工原料，广泛用于制造肥料、硫酸、火药等。
而矿砂则包括铁矿石、锰矿石、金矿石等，具有巨大的经济价值。
二、深海中的矿藏探索深海是指海面下200米深度到海底的区域，它是我们目前所知最不为人所探索的领域之一。
然而，深海却蕴藏着许多未知的珍贵矿产资源。
1. 多金属结核多金属结核是深海的一种特殊矿床，其含有丰富的金属元素，如铜、锌、银、金等。
这些结核主要分布在深海底部的海山和海脊上，通常与火山活动密切相关。
由于多金属结核中含有大量的金属矿物，因此被视为深海开发的重要资源之一。
2. 铁锰结壳铁锰结壳主要分布在深海山脊和洋脊阳台上，是一种特殊的矿床。
其中含有丰富的铁、锰等金属元素，以及稀有金属元素，如钴、镍、铜等。
铁锰结壳可广泛应用于冶金、化工等行业，对于人类经济的发展具有重要意义。
三、海底矿产资源的开发利用海洋中蕴藏的矿产资源虽然丰富，但其开发和利用面临着巨大的技术难题和环境挑战。
然而，随着科技的进步，人类开始探索海底矿产资源的有效开发利用方式。
1. 深海采矿技术传统陆地采矿技术在深海中并不适用，因此人们不得不寻找与深海环境相适应的采矿技术。
例如，利用遥控潜水器和机械臂等设备在深海中进行矿产的勘探和开采。
海底矿产资源及其开发 ppt课件(优秀版)
海底矿产资源及其开发
一、滨海沙矿 请大家看书完成学案
海底矿产资源及其开发
二、石油和天然气
1. 分布：
• 海底石油和天然气主要分布在近海大陆架 的沉积盆地中
• 分布区： 波斯湾、加勒比海的帕里亚湾和委内瑞拉 湾、北海、墨西哥湾和我国的近海。
北海
波斯湾
墨西哥湾
几内亚湾
加勒比海和 委内瑞拉
波斯湾、加勒比海的帕里亚湾和委内瑞拉湾、北海、墨西哥湾和我国的近海
超过2__亿_年__
3. 板块构造学说（ ★ ★目前公认学说） （1）理论观点：
①地球岩石圈不是整体一块，而是被许多 _海__岭_和__海__沟_断裂构造带分割成若干单元，称为板 块，全球岩石圈可分为六个规模巨大的板块。
②板块边界为__地_壳__活__动__带__，_多__火__山__、__地_震。板块 内部地壳运动比较平缓
你应该选择保送读大学的。麦克深情地对妻子说：你是我做过的最好选择，只是我忘记了。
你很容易找到。他是我们三年级二班的一个男生，晨会、做操、放学排路队时总是站在第一排，教室里最脏的抽屉一定是他的。对了，他的书包通常不是放在课桌抽屉里，而是扔在地 上。几乎每节课我都要提醒他或是帮他捡起，但下节课再来看，他的书包又咧着大嘴躺在了地上，书本散落一地，他的双脚，正无情地踩在一个练习本上……每每此时，我都无语凝噎， 不忍直视那么，他的抽屉里不放书包放什么？课外书、牛奶盒、瓜皮果壳、小玩具、蚂蚁、毛毛虫、小树枝、黑乎乎的樟树籽、金灿灿的棕榈树籽……总之，五花八门，应有尽有。老 师刚收缴了一批，立马他又塞进另一批……其更新换代的速度堪比火箭发射，让人叹为观止……因为小Z的不讲卫生，每到周一换座位时，轮到坐他座位的同学总是叫苦连天、自认倒 霉，皱着眉头、捂着口鼻一遍一遍地擦，先用抹布蘸着水擦，再用纸巾擦，直到完全闻不到异味才勉勉强强坐下。尽管如此，小Z同学却有很多的好朋友。每次分组活动，大家都抢着
海底矿产资源开发2
海洋生物资源
• 固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量 的甲烷气体。天然气水合物使用方便，燃烧值高， 清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是 现有天然气、石油储量的两倍 。 • 中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量， 约相当中国目前陆上石油、天然气资源量总数的二 分之一。 • 海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被科学 家誉为“未来能源”、“21世纪能源” 。
经济：按照目前燃气市场价格，使用天然气将比使用液化石油气、
管道油制气的实际支出都要少。
可燃冰
• 天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简 称Gas Hydrate）因其外观象冰一样而且遇 火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或 者“固体瓦斯”和“气冰”。分子式 mCH4· nH2O • 在标准状况下，一单位体积的气水合物分 解最多可产生164单位体积的甲烷气体 • 2007年5月1日凌晨，中国在南海北部的首 次采样成功，证实了中国南海北部蕴藏丰
中国主要油田
• 大庆油田 位于黑龙江省西部，松嫩平原中部，地处哈尔 滨、齐齐哈尔市之间。 • 胜利油田 地处山东北部渤海之滨的黄河三角洲地带，主 要分布在东营、滨洲、德洲、济南、潍坊、 淄博、聊城、烟台等8个地市的28个县(区) 境内，主要工作范围约4.4万平方公里。 • 辽河油田 油田主要分布在辽河中下游平原以及内蒙古东 部和辽东湾滩海地区。
天然气
• 天然气是一种无色无味的气体，成分 主要是甲烷。由于含碳量极高，所以 极易燃烧，放出大量热量。天然气的 价值在海洋中仅次于石油，位居第二。
天然气四大优势 • 环保：天然气是矿物燃料中最清洁的能源，而且是一次能源，其
杂质含量极少，理论上，它燃烧后没有污染，具有显著的环保性。
海洋工程装置：海底资源的勘探与开发
• 海底天然气资源具有清洁、高效、可持续的特点 • 通过海洋工程装置实现海底天然气资源的勘探、开采、输送和利用
海底矿产资源开发
• 海底矿产资源种类繁多，具有较高的经济价值 • 通过海洋工程装置实现海底矿产资源的勘探、开采、输送和加工
03
海洋工程装置的设计与制造
海洋工程装置的设计原则与方法
海洋工程装置的材料选择与制造工艺
材料选择
• 高强度、耐腐蚀材料：满足海洋工程装置在恶劣环境下的使用要求 • 轻质、高性能材料：降低海洋工程装置的重量，提高其动力性能和稳定性 • 环保、可回收材料：降低海洋工程装置对环境的影响，实现可持续发展
制造工艺
• 焊接工艺：采用先进的焊接技术和设备，保证海洋工程装置的密封性和强度 • 涂装工艺：采用高性能的防腐涂料和涂装方法，提高海洋工程装置的耐腐蚀性能 • 装配工艺：采用精确的装配技术和设备，保证海洋工程装置的装配质量和性能
设计原则
• 安全性：确保海洋工程装置在恶劣环境下的稳定性和可靠性 • 环保性：降低海洋工程装置对海洋环境的污染和破坏 • 经济性：优化设计和制造工艺，降低海洋工程装置的成本和周期
设计方法
• 模块化设计：将海洋工程装置划分为多个模块，便于制造、安装和维护 • 仿真设计：利用计算机模拟技术，模拟海洋工程装置在现实环境中的性能和行为 • 优化设计：通过优化算法和人工智能技术，提高海洋工程装置的性能和效率
CREATE TOGETHER
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海洋工程装置：海底资源的勘探与开发
DOCS
01
海洋工程装置概述及其重要性
海洋工程装置的定义与分类
海洋工程装置的定义
• 设计用于海洋资源开发、利用和保护的工程设备 • 包括海底资源勘探、开采、输送、处理等环节的设备
海洋矿物资源讲解
如何开采？
• 一，连续绳斗法 (CLB)开采法 是最早提出的扬矿方式和开采方法 (见图 1)。 在一根缆索上每隔 25～50 m吊挂一个链斗 , 通过采矿船船首和船尾 (单船式 )或 2条船上 (双船式 )安装的缆索导引轮形成无极循环运 转 ,从海底将结核铲起并提升到海面。该系统 于 20世纪 70年代曾多次在海上成功地进行试 验 ,其优点是系统设备简单、维修方便、投资 小 ,但存在采矿效率和资源回收率低 ,要求海底 地形平坦、缆绳容易缠绕等问题 ,已基本被淘 汰。
拖网获取锰结核矿
它来自于哪？
• 一是来自陆地、大陆或岛屿中的铁、锰等元素，被海流带 到大洋沉淀； • 二是来自火山，岩浆喷发 ，从熔岩中 带出 • 三是来自生物，浮游生物体内的微量金属 • 四是来自宇宙尘埃，有关资料表明，宇宙中每年要向地球 降落2000~5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素，分解后 进入海洋。
海洋矿产资源
矿产分布示意
一、滨海矿砂
1、含义： 海岸带及水下 2、形成： 3、特点：分布广，矿种多，储量大，开采方便，易 于选矿，开发投资小
砂矿种类 主要分布区
4、种类及其分布：
石英砂矿
金红石矿 金刚石砂矿 锡砂矿
Hale Waihona Puke 普遍澳大利亚 南非大西洋沿岸 泰国，马来西亚，印 尼等东南亚国家
二、海底热液硫化物
四、大洋锰结核
大洋锰结核是一种结核状的铁锰矿，又称为大洋多金属 结核矿，锰团块，锰矿球，锰矿瘤，含有工业所需要的 铜、钴、镍、锰、铁等金属。它是一种铁、锰氧化物的 集合体，颜色常为黑色和褐黑色。锰结合的形态多样， 有球状、椭圆状、马铃薯状、葡萄状、扁平状、炉渣状 等。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊，从几微米到几 十厘米的都有，重量最大的有几十公斤。
海底资源的开发和利用
海底资源的开发和利用在人类历史上，海洋一直是一个被忽视的领域。
尽管人们已经开始了对陆地的开荒和开发，但是对于海底这片广袤而深沉的区域，人类的认知还是太少了。
事实上，海底资源的开发和利用已经成为了人类社会的重要课题之一。
海底资源的开发海洋是一个广袤而深沉的区域，其中蕴藏着许多珍贵的资源。
在过去，人类主要依靠捕捞海产和从海中开采石油和天然气来获取收益。
但是，这些资源的开采已经接近了极限，而且在开采的同时，也给海洋环境带来了不可避免的破坏。
因此，人们开始探索更加深入海洋的方式，寻找更多的资源。
目前，人们主要通过海底勘探技术和深海矿产资源开采来获取海底资源。
海底勘探技术可以帮助人们了解海底的结构、地质特征、生态环境等方面的信息。
通过这些信息，人们可以更好地掌握海底资源的分布情况和潜力。
而深海矿产资源开采则是指开采海底的矿产资源，主要包括锰结核、多金属硫化物和海盐等。
海底资源的利用海底资源的开发只是一个开始，真正实现价值还需要将这些资源利用起来。
海底资源的利用涵盖了很多方面，比如能源利用、军事安全、海洋生态保护等。
能源利用是海底资源利用的重要方面。
除了传统的石油和天然气外，海洋能源资源包括海浪、潮汐、热能、水力等，这些能源可以为人类的经济和社会发展提供更多的支持。
众所周知，海洋具有广阔的开发潜力和未来价值，而且是可再生的，这些因素使其成为未来新能源开发的重点领域。
军事安全是海底资源利用的另一个方面。
海底地形和地质结构对于军事战略和侦察活动具有重要意义。
海底地形可以提供战略上的优势，而且了解海底地貌和流速等信息可以帮助军队躲避敌人的追踪和攻击。
此外，海底通信、导航和司法等方面的应用也都需要对海底地理资源的深入了解。
海洋生态保护是海底资源利用的最后一个重要方面。
海洋提供了普通的生态系统服务，包括氧气生产、碳汇等。
海洋生物多样性和独特的生态系统是人类生存不可或缺的基础。
因此，人们需要探索更加安全、环保的海底资源开发方式，同时保持海洋的生态系统健康。
【D】第五章海底矿产资源开发技术之欧阳家百创编
第五章海底矿产资源开发技术欧阳家百（2021.03.07）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℃。
海水的矿产资源
海水的矿产资源
海洋矿产资源，是一个专有名词，又名海底矿产资源，是海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类矿产资源的总称。
按矿床成因和赋存状况分为：
①砂矿，主要来源于陆上的岩矿碎屑，经河流、海水（包括海流与潮汐）、冰川和风的搬运与分选，最后在海滨或陆架区的最宜地段沉积富集而成。
如砂金、砂铂、金刚石、砂锡与砂铁矿，及钛铁石与锆石、金红石与独居石等共生复合型砂矿；
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，可直接形成或经过富集后形成。
如磷灰石、海绿石、重晶石、海底锰结核及海底多金属热液矿（以锌、铜为主）；
③海底固结岩中的矿产，大多属于陆上矿床向海下的延伸，如海底油气资源、硫矿及煤等。
在海洋矿产资源中，以海底油气资源、海底锰结核及海滨复合型砂矿经济意义最大。
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读图思考：世界大洋中的多金属结核主要分 布在哪个大洋中？
储量：
• 多金属结核总储量3万亿吨。太平 洋底约1.7万亿吨。夏威夷群岛东 南海区最为富集、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。
形成：
• 多金属结核属深海自生性矿产资源。 一般以每万年几毫米的速率自行增 生。估计每年太平洋底的新增量就 高达1000万吨。
霍 尔 木 兹 海
阿 拉伯
红海 地中海 印度洋 好望角
陀西 海洋 峡
大西洋
海
马
峡
印度洋
六 甲
太平洋
海
峡
海洋油气开发：
1、世界油气开发的进程 发展过程： 浅海大陆架 大陆架、大陆隆 2、海底石油生产过程 （1）勘探：
用地震波方法寻找 （2）油气开采：
海上钻井平台是勘探和开采的基地 （3）海洋油气输送：
海岸线
潮上带 潮间带 陆
水下岸坡
高潮水位 低潮水位
我国海岸带划分: 向陆域延伸10千米,向海域延至10~15米等深线 濒临平原地区的海岸带较宽广
濒临山地丘陵地区的海岸带较为狭窄
在滨海的砂层中，常蕴藏着大量的 金刚石、砂金、砂铂、石英以及金 红石、锆石、独居石、钛铁矿等稀 有矿物。因它们在滨海地带富集成 矿，所以称“滨海砂矿”。滨海砂 矿在浅海矿产资源中，其价值仅次 于石油、天然气，居第二位。
用船舶或海底管道运输
三.多金属结核和海底热液矿
• 多金属结核和海底热液矿 属于深海沉积矿
（一）多金属结核 1. 别称：锰结核或铁锰结核
2. 成分：锰 铁 镍 钴 铜等几十种
3. 分布：水深3500—6000米的洋底
4. 形态和大小：
褐色，结核状，直径几微米到几十厘 米，最重几十千克
锰 结 核
开发前景：
• 预计，多金属结核将成为 未来具有战略意义的金属 的稳定来源。
（二）海底热液矿
1 类型：块状或软泥状
2 成分：锌 金 铜 铁 铝 锰 银 等
3 储量：已探明矿体总体积超过4000
万立方米
4 分布：
大西洋，太平洋，印度洋中央裂谷带 有数十处
5 特点：
矿体集中，且埋藏较浅
6 分布：
环太平洋“大铜环”或“大金环”
第二节 海底矿产资源及其开发
• 随着人类社会的发展，生活水平不 断提高，消费的矿产资源越来越多， 对资源的需求量也日益加大，陆地 矿产资源的有限性迫使人们把目光 转向广阔的海洋。
海底矿产资源
• 滨海砂矿 • 石油和天然气 • 多金属结核和海底热液矿
一.滨海砂矿
1. 形成：
• 分布于海岸带及水下松散沉积层中， 是河流和风把陆地上的岩矿碎屑物质 带入海中，再经过海浪、潮汐、沿岸 流等外力作用的搬运与分选，便在海 滨适宜地段富集成矿。
耐高温，耐腐蚀材料
独 居 石
锆 英 石
金 刚 石
锡 砂 矿
滨
海
锡 砂
泰国
矿
分
布
二.石油和天然气
1. 分布：
• 海底石油和天然气主要分布在大陆架
• 分布区： 波斯湾、墨西哥湾、北海、马拉开波 湖和我国的近海。
世界石油分布 波斯湾、墨西哥湾、北海、马拉开波湖、中国近海
直
布
罗大
波 斯 湾
从俄罗斯太平洋沿岸，沿中国，马来 西亚，澳大利亚，美洲海岸，直到阿 拉斯加，绵延3万千米
2. 特点：
• 一、分布广 • 二、矿种多 • 三、储量大 • 四、开采方便 • 五、易于选矿 • 六、开发投资较少
2 应用：
类型
分布
石英砂矿 分布广，储量最大
金红石 澳大利亚 “金红石
之乡”
独居石
锆英石
金刚石 锡砂矿
南非大西洋沿岸
泰国 马来西亚 印度尼西亚等
应用
建筑材料，半导体硅 固体燃料 ---钛 铌，钽