海洋采矿

海洋采矿：国家需求的重要领域

2011年12月10日添加者：宁佳来自:文献情报室

近几十年来，随着一些重大进展的出现，人类对全球矿产资源的认识也发生了显著改变。海洋和洋底单位面积的潜在商业矿产和陆地是类似的，埋藏在海水或洋底的矿产占全球矿产资源的四分之三，但几乎未被开发。实际上，仅太平洋洋底的面积就比整个地球陆地的总面积还要大。

目前，一半的海底矿产由专属经济区（EEZ）的所属国家控制。沿海国家可将距其海岸线368公里（200海里）的范围划为专属经济区，在这些海域，沿海国有勘探开发自然资源的主权；超过各国管辖海域的另一半则由联合国国际海底管理局（ISA）管理，世界各国都可以通过国际海底管理局去勘探开发海洋。目前，包括中国、日本、加拿大、英国、澳大利亚、新西兰、巴布亚新几内亚、俄罗斯、德国、南非、库克群岛等一些国家正在积极开展海洋矿产的研究和开发。

1 什么是海洋采矿

海洋采矿是一个比较广义的词汇，包括对来自海洋环境的矿产资源的勘查、鉴定描述和开采利用，当然，这里的矿产不包含传统的油和气。海底采矿业具有悠久的历史，但却常被当作新兴产业。

1945年，杜鲁门宣言中提出要进军大陆架外缘，以获得除油气以外的矿产资源，至此，美国才开始正式进行海洋矿, 产的探索。50年代在加州沿海发现了磷灰岩，随后又在太平洋中发现了海底锰结核。在随后的10年中，有近5亿美元的基金被投入到海洋矿产的勘探开发及此类矿床采矿技术的研发上。但当时一些政治和经济上的原因阻碍了海洋矿产的开发。然而，随着石油公司深水采油技术的突破，以及一些金属如铜、镍、钴以及稀土金属价格的上扬，人们开始意识到需要对深海多金属结核的经济潜力进行重新评估。该类矿产在太平洋和印度洋中最为发育，经联合国批准其权属归美国、日本、德国、英国、俄罗斯、韩国、意大利、中国和印度。

最近，在巴布亚新几内亚等国的专属经济区中相继发现了多处位于构造板块边缘富含金、银、铅、锌和其他金属的海底热液多金属硫化物。此外，在海底还发现了大量冷冻天然气水合物，美国地质调查局（USGS）对其评估后认为该类水合物中蕴含的能源相当于全球碳氢燃料能源总和的两倍多（Cruickshank和Ma sutani，1999）。为了鼓励这项研究，美国国会于1996年制定了“天然气水合物研究和开发计划”，并将该水合物划归为一种特殊的固体矿产。

目前，海洋矿产开发遇到的最大困难在开采技术和环境保护两方面。海洋矿石的处理，可能在海底进行，也可能在海上平台或岸上进行，这取决于矿床具体情况。但无论如何，海洋采矿的过程与陆地矿床的开采应当大同小异。

2 海洋采矿的优势

海洋矿产开发潜力巨大，所有能在陆地上发现的矿藏几乎都能在海洋中找到。20世纪70年代，美国矿业局对2000年之前美国及全球矿产资源需求和储备情况进行了评估，结果表明，在评估的86种矿产中，美国短缺32种，全球平均短缺20种。在这86种矿产中，有60种表观海洋资源量要大于陆地，并且能够弥补美国32种短缺矿产中的30种。在这5年前的一篇研究指出，加快开发大陆边缘和深海资源，也许能够彻底解决2000年时迅速增长的资源需求。在美国，由于国内所需矿产储量不足和1974年来不断上升的贸易逆差，人们还维持着对深海和近海岸矿产的兴趣。但是，联邦政府没有出台海底采矿的相关政策，阻碍了开发海洋资源资金的投入。这种36年前的情况，也完全适用于美国今天的现状。

在21世纪，不利和敌对的地理和政治因素使勘探成本提高，陆地矿产资源的重大发现受到了限制。同时，陆内新发现矿产资源的开发还受到环保、土地征用、采后复垦和偏远地区基建等多方面费用增长的制约。与之相反，海洋矿产的开发却呈现出新的优势，比如可移动的基础设施、广阔的未勘查地区，潜在的高品位矿床、便利的运输条件以及不太激烈的竞争等。当然，海洋采矿也具有一定的劣势，最主要的就是不可预知的气候环境以及探测和开采需要开发新的工具和工作系统。其中，气候问题已经得到了解决，在很多情况下，可以选择在平静海面的海下进行作业。至于对新技术和新工作系统的需求，其实也可以参照迅猛发展的空间技术和深海油气开采技术。此外，海洋采矿对环境的影响肯定要小于陆地开采，并且可以预测，未来实现无环境破坏的开采是完全有可能的。

需要指出的是，对海洋矿物原料进行开采的一个重要原则就是其成本要低于陆地上同类矿物原料开采和运输成本。虽然陆地或海洋矿产开发对市场价格很敏感，而且是盛宴与饥饿并存，但我们应力求做好融资。未来任何采矿企业的成功与否事实上可能不是受工程师控制，而是取决于政治家或官僚。

3 美国专属经济区的矿产潜力

美国的专属经济区面积是其本土陆地面积的近两倍，其潜在矿产资源储量可能和美国陆地的矿产储量处于同一数量级。主要的矿产包括金、铂、重矿物砂、水泥骨料、碳酸盐砂、磷灰岩、多金属硫化物、锰结核和锰结壳以及天然气水合物。其中前5种已在开采中，后4种的开采前景较好。

新的海底调查手段主要适用于有海底地图资料的地方，比如20世纪60年代为了探测海底锰结核而进行海底填图的区域。另外，最近对大洋中脊扩张中心的研究也引发了人们对多金属硫化物勘探开采权的维权活动。此外，一些已经比较成熟的海下油气开采技术也可以转化应用于海洋采矿工业中。需要指出的是，美国人对海洋矿产重要性的认识处于下降中，因此需要通过支持私人企业来强调海洋矿产在提升美国政治、经济实力以及环境方面的重要性来挽回这一局面。

4 当前的海洋矿业市场

近年来对海洋矿产资源的开发主要集中在勘探和开发一些特殊的资源方面，如金刚石、天然气水合物、多金属硫化物以及一些沿海国家或岛国关切的可持续的淡水资源等。另外，由于全球稀土金属市场主要由中国主导，而多数国家在这方面存在很大的短缺，所以寻找富含这类金属的海底金属氧化物（锰结核和锰结壳）被重新提上议题。这些稀土元素金属是航天、通讯和电池工业所必须的，其在海底金属氧化物中虽然仅以痕量（百万分之几）元素的形式存在，但却显著提升了海底矿石的经济价值。

对天然气水合物的研究在美国主要受1996年的“天然气水合物研究和开发

条例”鼓励或资助。研究手段主要包括三维地震技术、红外射线技术等。除美国外，日本、加拿大、印度、中国、韩国、挪威和墨西哥近年都涉足天然气水合物资源的研发。近年石油价格的快速上涨，无疑助推了这一研究。

在深海多金属硫化物方面，巴布亚新几内亚政府于2011年1月向深海采矿商业公司Nautilus Minerals授予了世界上第一例深海采矿租约，允许其实施在B ismarck海的“Solwara 1”项目。该租约涵盖面积约59平方公里。Nautilus公司拟在水深约1600 米的海底进行高品位铜和金矿石开采。其他国家如新西兰、汤加、斐济等国也陆续给一些矿业公司颁发了多金属硫化物矿床的勘探许可证。

除此之外，重矿物砂、金刚石，以及砂和水泥骨料（主要用于海岸防护和开发）等的生产开采仍在全球各地进行。后两者每年都会创造出高达数十亿美元的利润。2009年7月在欧洲举行的海洋圆桌会议达成了“蓝色能源”计划，决定向海底矿产资源项目投资，发展深海采矿项目和近海矿物开采提取项目。法国国家海洋开发研究院（IFREMER）最先响应，于2010年秋在西太平洋的瓦利斯群岛和富图纳群岛周围海域寻找淡水资源。2010年7月，库克群岛政府也同意正式建立海底矿产工作机构。

Kennedy（2010）提出，美国在稀土业以及相关产业上的地位完全丧失，因为以稀土氧化物为基础的电子部件和磁铁战略材料制造已向中国转移。Hein等（2000）公布了深海锰铁氧化物矿床中稀土的含量，指出在这些矿床中稀土元素的总含量可达0.1%～0.3%，这一数值较高，可作为未来开发此类深海资源的参照值。Moore（2010）在一篇题为“海下采矿新浪潮”的报告中指出，许多大的矿业公司和设备公司（如英美、安格鲁黄金、戴比尔斯等）都开始关注海洋矿产如砂和水泥骨料、重矿物砂、金刚石、多金属硫化物、含金属的泥、金和磷灰岩等，许多公司还得到政府的扶持。

受近期墨西哥湾漏油事件的影响，美国相关部门作了一些调整。如原先硬质矿产品受矿产管理局（MMS）管理，而现在移交到了一个新的机构，即海洋能源管理、监督和执行局（BOEMRE）。为了保护海岸，矿产部门的许多现有采矿项目都受到限制。