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2017年秋天爆出一則新聞：有家日本企業(yè)從沖繩島附近1600多米深的海底開采出了礦石。收獲的可不僅僅是一份微不足道的樣本，而是超過15噸的金屬礦石，它們被不間斷地從海底泵到船上。這一前無古人的壯舉宣告了海底采礦時(shí)代的到來。


毫無疑問，地球資源開采進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。不論在日本還是其他國家，眾多企業(yè)爭先恐后地涌向大洋洋底，發(fā)掘金屬礦藏，加拿大鸚鵡螺礦業(yè)公司就是其中一員，它計(jì)劃從2019年開始在巴布亞新幾內(nèi)亞附近1700米深的海底開采銅礦。其實(shí)該想法由來已久。1960年代初就有不少地質(zhì)學(xué)家就把目光投向了海底，那里有著大量直徑5至10厘米的礦物結(jié)核，富含錳、鎳、鈷，甚至稀土金屬。這些奇特的小球有一個(gè)很可愛的名稱，叫做多金屬結(jié)核（又名錳結(jié)核）?！皣@它們展開的海洋測繪目標(biāo)明確，那就是工業(yè)級的開采。”法國海洋開發(fā)研究院地球化學(xué)和資源循環(huán)實(shí)驗(yàn)室的研究員伊夫·富凱介紹道?！昂５椎V床里的金屬組合很獨(dú)特，在陸地上找不到對應(yīng)的樣本。”德國基爾大學(xué)的馬克·漢寧頓驚嘆不已。不過在當(dāng)時(shí)，雖然豐富的礦藏令人覬覦，但是超過4000米的深度還是讓人望而卻步。1978年在海脊上發(fā)現(xiàn)的活躍熱液礦又帶來了另一線新曙光。因?yàn)檫@些從地幔里噴涌而出的滾燙液體富含金屬元素，它們一經(jīng)噴出就立刻進(jìn)入了海底的冰水里。結(jié)果就是，億萬年來，不計(jì)其數(shù)的銅、鋅、金或銀微粒沉淀在了熱液“煙囪”的腳邊。


這些礦藏被稱為多金屬硫化物，含銅量在7%左右，而如今開采的陸上銅礦平均含銅量僅為0.5%。“這就好比一個(gè)全是金屬的大餅，直徑200米，厚100到200米；真是一份厚禮！”巴黎地球物理學(xué)院的海洋地質(zhì)學(xué)家杰羅姆·迪芒笑道，“這些金屬沉淀物就躺在海底，開采起來無需掘地三尺，幾乎只要伸伸手就能摘得。”當(dāng)然深入水下2000米還是免不了的。難道地球已經(jīng)到了山窮水盡的地步，只能讓礦工深入海底，沖破無邊黑暗，承受地獄般的巨大壓力？并非如此?！叭祟愒陉懙厣先匀荒苷业匠渑娴慕饘儋Y源，可以滿足全世界的需求，很長時(shí)間里都不用擔(dān)心實(shí)際的匱乏?！卑拇罄麃喣{什大學(xué)杰出的資源專家加文·馬德?lián)Ｕf。海底淘金的動機(jī)其實(shí)是地緣戰(zhàn)略意義上的，因?yàn)樵S多重要金屬對數(shù)字技術(shù)或可再生技術(shù)必不可少，卻集中在一小部分國家手里?！皻W洲和日本目前都很依賴中國，它們當(dāng)然更愿意開拓新渠道。”伊夫·富凱解釋道，“它們憑借各自的領(lǐng)海和公海就可以自給自足。畢竟海洋覆蓋了地球表面三分之二的面積。”此外，在陸地上開采礦藏多多少少會破壞周圍環(huán)境，引發(fā)當(dāng)?shù)鼐用竦膽嵟曈憽鴱暮Ｉ鲜凸I(yè)取得的可觀進(jìn)步來看，海底不再那么遙不可及，因?yàn)槿缃耖_采水下3000多米深的油氣田已是家常便飯了。深海采礦的新時(shí)代似乎已經(jīng)到來，世界各國都在摩拳擦掌。“目前我們已經(jīng)頒發(fā)了29張公海開采許可證，允許在深度1800至5000米的海底作業(yè)。”國際海底管理局資源部負(fù)責(zé)人桑多爾·穆爾索透露。領(lǐng)軍者是日本，這點(diǎn)很容易理解，日本的資源向來十分貧乏。杰羅姆·迪芒證實(shí)，“所有地質(zhì)學(xué)家都投身其中，其他科學(xué)計(jì)劃都暫時(shí)擱置了！”此外，“韓國和印度也在緊鑼密鼓地開展地球物理研究，在印度搜索硫化物和金屬結(jié)核的蹤跡”，杰羅姆·迪芒繼續(xù)介紹說。歐洲當(dāng)然也不甘落后，在研發(fā)上增大投入，聚集瓦利斯群島和富圖納群島法屬海域里的多金屬硫化物，以及亞速群島周邊的豐富礦藏。法國在該領(lǐng)域走在前列，并于2015年10月制定了一項(xiàng)“關(guān)于探索開發(fā)海底礦藏的國家策略”。

海洋礦產(chǎn)資源的分類及特點(diǎn)

⑴濱海砂礦是一類在濱海環(huán)境下形成的具有重要工業(yè)或經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦砂。已探明的濱海砂礦達(dá)數(shù)十種，其中：金屬礦物中的鈦鐵礦、金紅石、鋯石、磁鐵礦(鈦磁鐵礦)對于航天工業(yè)及核工業(yè)具有重要意義；稀有金屬礦物中的錫石、鈮鉭鐵礦亦在航天工業(yè)或核工業(yè)中發(fā)揮著重要作用；稀土礦物中的獨(dú)居石、磷釔礦所含稀土資源在高新技術(shù)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；貴金屬礦物中的砂金、金剛石、銀、鉑等具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；非金屬礦物中的石英砂、貝殼、琥珀等亦含有一定價(jià)值。在當(dāng)前的海底礦產(chǎn)資源開發(fā)利用中，其產(chǎn)值僅次于海底石油和天然氣。世界上已有30多個(gè)國家或地區(qū)正在進(jìn)行濱海砂礦的勘探和開采工作。
⑵海底煤礦是指埋藏于海底巖層中的煤礦，其作為陸地煤礦的一個(gè)補(bǔ)充資源已有多年的開采歷史，近年來更是被看成一種潛在巨大資源日益被世界各國重視。如今，英國、土耳其、加拿大、智利、澳大利亞、新西蘭、日本等國均有不同規(guī)模的海底煤礦開采、開發(fā)。然而，由于海底煤礦所處位置的特點(diǎn)與陸地煤礦具有很多不同，這使得海底煤礦開采有了更大的難度。一方面，海底煤礦的巷道開掘支護(hù)及后期維護(hù)需要在技術(shù)上更進(jìn)一步；另一方面，海底煤礦開采過程中通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)等較陸地煤礦需要更好的維護(hù)；再有煤礦開采后采空區(qū)的處理在技術(shù)上比陸地煤礦也具有更高要求。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，開采海底煤礦比開采陸地煤礦存在不利因素。因而，海底煤礦技術(shù)應(yīng)用方面仍有待進(jìn)一步提高。
⑶深海采礦作為一項(xiàng)從20世紀(jì)50～60年代開始逐漸興起的能源研究方向，雖然在經(jīng)歷了20多年的熱潮，到20世紀(jì)90年代逐漸冷卻下來。但作為21世紀(jì)最有價(jià)值的礦產(chǎn)資源，深海礦物的開發(fā)在進(jìn)入新世紀(jì)以來，又一次成為各國海洋資源利用的主要研究方向。世界各國在這方面又開始增加投入，都希望能在海洋能源利用方面進(jìn)入領(lǐng)先之列。深海礦物主要包括三種類型：大洋多金屬結(jié)核礦、富鈷結(jié)核和海底甲烷水合物、海底熱液礦床等。其中多金屬結(jié)核礦和富鈷結(jié)殼均含有豐富的鎳、鈷、錳、銅等戰(zhàn)略金屬，我國陸地金屬上除鎳以外，其它三種長期供應(yīng)不足。甲烷水合物作為一種有望替代煤、石油等傳統(tǒng)能源的21世紀(jì)新興能源，其儲量豐富，具有極廣闊的應(yīng)用前景。

深海采礦的幾大核心問題

1.什么是深海采礦？

所謂“深海采礦”指的是挖掘深海礦產(chǎn)資源的過程。而“深?！眲t是指海平面200米以下的區(qū)域。深海約占地球表面積的65%，擁有豐富的物種多樣性。那里的物種都能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，而且其中有許多甚至還不為科學(xué)所知。此外，那里還擁有獨(dú)特多樣的地質(zhì)形態(tài)，包括海底山脈、高原、火山群、峽谷、廣闊的海底平原，以及馬里亞納海溝。馬里亞納海溝是目前地球上已知的最深的海溝，距離海平面大約11000米。

2.深海采礦已經(jīng)開始了嗎？

目前世界各地開展的主要是淺海領(lǐng)域的泥沙、錫礦和鉆石開采，而且有些是在一些國家的領(lǐng)海進(jìn)行的。但是，在公海（即不屬于任何國家的國際海域）領(lǐng)域進(jìn)行深海開采目前還處于探索階段。截至目前，共有29個(gè)為期15年的深?？碧胶贤@批，目的是對3種不同的礦產(chǎn)資源的規(guī)模和范圍進(jìn)行評估，累計(jì)覆蓋面積達(dá)到130萬平方公里。不過，在“深海開采行為準(zhǔn)則”達(dá)成一致意見之前還不能對上述區(qū)域進(jìn)行實(shí)際開采。在今年的兩次重要會議上，相關(guān)方將針對這部法規(guī)的詳細(xì)內(nèi)容展開討論，預(yù)計(jì)2020年正式出臺。

3.“行為準(zhǔn)則”由誰決定？

該準(zhǔn)則將由國際海底管理局（ISA）審核通過并最終頒布。ISA是一個(gè)依照《聯(lián)合國海洋法公約》成立的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，總部位于牙買加金斯頓，目前共有包括歐盟在內(nèi)的168個(gè)國家和地區(qū)組織成員。

4.開采主體有哪些？

深海礦開采主體有很多，包括法人企業(yè)、國有企業(yè)、（中國、法國、德國、印度、日本、大韓民國和俄羅斯聯(lián)邦）政府、由保加利亞、古巴、捷克共和國、波蘭、俄羅斯聯(lián)邦和斯洛伐克等國組成的國際海洋金屬聯(lián)合組織以及庫克群島、基里巴斯、瑙魯、新加坡和湯加等小島嶼國家。

5.開采資源有哪些？在哪里開采？

目前擬定的開采目標(biāo)包括鎳、銅、鈷、錳、鋅、銀和金。目前勘探工作主要集中在3種海洋礦產(chǎn)資源，包括深海多金屬結(jié)核、多金屬硫化物（即深海熱泉附近形成的“深海塊狀硫化物”）和覆蓋在海底山上的富鈷鐵錳結(jié)殼?？碧絽^(qū)域主要集中在太平洋、大西洋中部和印度洋海域。

6.我們?yōu)槭裁葱枰@些礦產(chǎn)？

因?yàn)樵S多電子產(chǎn)品和能源存儲設(shè)備都需要這些資源，比如智能手機(jī)、筆記本電腦、太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)和電動汽車等等。目前這些礦產(chǎn)資源的需求日漸增長，但是陸地開采供應(yīng)的難度卻越來越大，利潤也越來越低。主張深海開采的人士認(rèn)為，深海開采能夠提供可靠、清潔和合乎倫理的礦產(chǎn)來源。

7.如何開采？

使用比藍(lán)鯨還要重的巨型機(jī)器對海底地層進(jìn)行挖掘、疏浚或切割。通過數(shù)公里長的管道將這些海底礦藏輸送到海面上的船上進(jìn)行處理，同時(shí)廢料將被泵回海中，所有流程都在海上完成。

8.會對海洋產(chǎn)生什么影響？

這些作業(yè)過程將給海底、上層水體和所有周邊環(huán)境造成影響。為了開采結(jié)核而進(jìn)行的海底刮擦?xí)茐恼卖~、海綿動物及其他物種的深海棲息地。大量的動物群落集中在深海熱泉附近。這些海洋動物組成了地球上最富活力的生態(tài)系統(tǒng)之一，而在熱泉噴口采礦可能會擾動沉積物，造成一些動物窒息。而其他一些生活于深海、適應(yīng)了少光高壓環(huán)境的物種也有可能受到開采帶來的噪音和污染影響。科學(xué)家們擔(dān)心，目前我們對這些生物或生態(tài)系統(tǒng)的了解還不夠深入，無法建立一個(gè)適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行保護(hù)或監(jiān)測礦產(chǎn)開采的影響。

9.誰會從深海開采中獲益？

國際海底管理局（ISA）的法規(guī)草案規(guī)定，從開采中獲得的擬定特許費(fèi)或其他款項(xiàng)將受到受益分享制度的管理，并在充分考慮到發(fā)展中國家需求，特別是最不發(fā)達(dá)國家和內(nèi)陸地區(qū)國家的利益和需求的前提下在成員國之間進(jìn)行分配。相關(guān)支付制度目前仍在研究之中，幾種不同的經(jīng)濟(jì)模式都已被納入考量范圍。

10.何時(shí)開始深海開采？

合同方為了獲得開采權(quán)，必須根據(jù)國際海底管理局規(guī)定的制度、法規(guī)和程序進(jìn)行環(huán)境影響評估，并證明其財(cái)力和技術(shù)能力。一些行業(yè)組織表示已準(zhǔn)備好從2023年就進(jìn)行開采，但大多數(shù)觀察人士表示，2025年開始的可能性也許更大。

圍繞深海采礦持久的眾說紛紜

在過去，商業(yè)性質(zhì)的深海采礦行動僅限在各國領(lǐng)海內(nèi)進(jìn)行，并未擴(kuò)展至廣闊的的國際公海，但如今隨著陸地和沿海礦藏幾乎被開發(fā)殆盡，以及各類消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動汽車對電池需求的日益增長，深海區(qū)域已然成為了人類下一個(gè)目標(biāo)。

為了解決公海領(lǐng)域采礦所帶來的問題，聯(lián)合國下屬的「國際海底管理局（ISA）機(jī)構(gòu)目前正在擬定一份“開采行為準(zhǔn)則”，目標(biāo)是在2020年年底前，讓所有簽署了《聯(lián)合國海洋法公約》的168個(gè)成員國達(dá)成共識，讓開采商能夠在幾個(gè)指定的國際海域進(jìn)行商業(yè)化采礦。

另一邊，不少科學(xué)家和環(huán)境保護(hù)組織則對開采商們即將到來的行動感到擔(dān)憂。他們向國際海底管理局發(fā)出警告，稱在人類對于深海環(huán)境的了解尚不充分，甚至還有很多新物種未被發(fā)現(xiàn)之前，貿(mào)然地進(jìn)行開采，只會對深海環(huán)境造成不可逆的破壞，重蹈人類在陸地采礦的覆轍。地球的未來，以及深海中的億萬生靈，此刻都懸在我們的一念之間。廣義上的“深?！眳^(qū)域，在國際上已有明確定義。它一般是指水深200米以下的區(qū)域，總面積約占全球海洋的65%，同時(shí)占地球總表面積的45%左右。你顯然不能指望，人類可以像在陸地一樣，開著礦車在深海平原上縱橫馳騁。你真正會看到的深海用礦機(jī)，長著都和坦克差不多，有的重量甚至達(dá)到了藍(lán)鯨的兩倍多。它們配有巨大的履帶、犁刀或螺旋狀的滾筒，到達(dá)海底后便會像吸塵器一般將夾雜了礦石的沉積物吸入，或是用滾動鏈齒將海平面挖開，再通過好幾公里長的垂直管道泵輸送到海面上的礦船上。


對大部分開采商來說，深海內(nèi)最具吸引力的是三種礦物，包括多金屬結(jié)核、從熱泉噴口噴出的多金屬硫化物，以及覆蓋在海底山上的富鈷結(jié)殼。以多金屬結(jié)核為例，這種通體黑色、和馬鈴薯差不多大小的球體石塊，主要分布在深海平原的細(xì)粒沉積物中，它一般含有多種金屬，包括錳、鐵、銅、鎳、鈷、鉛和鋅，還含有少量貴重金屬，例如鉬、鋰、鈦和鈮等。目前，多金屬結(jié)核商業(yè)開采最深入的區(qū)域是位于太平洋東部的克拉里昂-克利珀頓區(qū)（CC區(qū)），該區(qū)域的水深達(dá)到了3500～5500米，僅能依靠專業(yè)的深海開采設(shè)備才能到達(dá)。但僅僅是這一處礦床所蘊(yùn)含的鋰離子電池原料——鎳、鈷和錳，就已經(jīng)超過了目前陸地上已知的這三種礦產(chǎn)資源的總和。面對如此龐大的資源儲量，任何開采商乃至是國家政府都會希望從中分得一杯羹，只不過在國際海底管理局的規(guī)定完成前，公海領(lǐng)域只允許進(jìn)行勘探性質(zhì)的行動。當(dāng)然，這并不妨礙一些開采商在別國的領(lǐng)海內(nèi)開展采礦嘗試。


全球第一家獲得深海采礦許可的是加拿大的鸚鵡螺礦業(yè)（Nautilus Minerals）公司，它們之所以會用「鸚鵡螺」這個(gè)名字，大概也是有意向史上第一艘動力潛艇致敬。不過，這家公司的采礦地并不是在加拿大海域內(nèi)，而是南太平洋西部的一個(gè)島國：巴布亞新幾內(nèi)亞。負(fù)責(zé)該業(yè)務(wù)的鸚鵡螺礦業(yè)副總裁亞當(dāng)·賴特（Adam Wright）說道，在他看來，陸地采礦會破壞大片樹木和地表土壤，而海底采礦則可以有效避免這些問題出現(xiàn)。從技術(shù)層面上說，礦產(chǎn)行業(yè)也已經(jīng)對深海開采有了充分準(zhǔn)備。一部分原因得益于海洋油氣開采的成熟化，讓不少基礎(chǔ)裝備與組件都可以直接應(yīng)用在深海采礦中，加上多年的勘探測試，也間接推動了像深海礦車這類裝備的進(jìn)步，剩下的就是在具體的商業(yè)化項(xiàng)目上進(jìn)行論證。但與此同時(shí)，來自阿拉斯加大學(xué)的海洋保護(hù)教授理查德·施泰納（Richard Steiner）博士卻對鸚鵡螺公司前期提交的環(huán)境影響評估報(bào)告提出質(zhì)疑：該項(xiàng)目很可能會對一些全球極為罕見、以及人類了解甚少的生物群落造成長期影響，甚至是滅絕；同時(shí)，與規(guī)模和風(fēng)險(xiǎn)相比，項(xiàng)目本身也無法為巴布亞新幾內(nèi)亞的人民帶來對等的益處。還有人表示，開采船和海底機(jī)器的長期運(yùn)作會產(chǎn)生大量的噪聲，這會讓那些靠聲音來判斷方位的深海動物失去相互交流和聆聽周圍環(huán)境的機(jī)能，甚至?xí)M(jìn)一步趕跑魚群，影響當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)捕撈。這個(gè)本該在2019年初啟動的項(xiàng)目，之后卻因鸚鵡螺礦業(yè)和巴布亞新幾內(nèi)亞政府之間的糾紛導(dǎo)致中斷，連原本花數(shù)億重金制造的深海開采船都只能賣給另一家公司。


截止到今天，有關(guān)深海采礦的爭議正在繼續(xù)，但無論持支持態(tài)度的開采商和國際海底管理局，還是反方的環(huán)保組織和部分科學(xué)家，雙方都會拿出對自己有利的觀點(diǎn)，唯一缺失的是真正具有說服力的勘探數(shù)據(jù)。由于技術(shù)和財(cái)力上的限制，此前大部分深海區(qū)域從未有過考察，更別說驗(yàn)證海底采礦對生物和環(huán)境帶來的影響，少數(shù)試驗(yàn)只是使用一些小型機(jī)器來模擬礦機(jī)作業(yè)，要不就是實(shí)驗(yàn)室的模擬推論，但覆蓋面還不夠廣。目前，針對深海采礦影響分析的最大規(guī)模試驗(yàn)還是在三十多年前進(jìn)行的?？茖W(xué)家Thiel當(dāng)時(shí)使用了一個(gè)寬8米的爬犁模擬礦機(jī)采礦，在海底揚(yáng)起了一大片如同云霧般的泥沙，這些沉積物之后會沉降下來覆蓋大部分區(qū)域，讓海底生物被掩埋，直至窒息而死。原因在于，千米下的深海往往都是極為清澈的，那里的生物也適應(yīng)了這樣的環(huán)境，但誰都不知道它們是否也能適應(yīng)夾雜了泥沙的渾濁水流。在這次試驗(yàn)后，Thiel還多次重回試驗(yàn)點(diǎn)查看，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的生態(tài)和一些生物始終沒能恢復(fù)到原樣，這雖然能說明一些問題，但依舊很難讓研究人員對實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化。國際海底管理局的科學(xué)顧問團(tuán)在接受《自然》雜志采訪時(shí)也表示，大家都知道深海采礦會對生物帶來影響，但這究竟會帶來整個(gè)物種的滅絕，還是只限定在采礦區(qū)內(nèi)？這個(gè)問題很復(fù)雜，仍然需要長期的環(huán)境基準(zhǔn)研究。而前鸚鵡螺礦業(yè)的創(chuàng)始人，現(xiàn)任深綠礦業(yè)公司負(fù)責(zé)人的大衛(wèi)·海登（David Heydon）在接受《大西洋月刊》采訪時(shí)則強(qiáng)調(diào)，如果人類繼續(xù)靠陸地上的化石燃料來維持，地球終將走向毀滅。如今，國際海底管理局已經(jīng)簽署了30份深海采礦合同，這些開采商都擁有締約國的擔(dān)保，合同的有效期為 15 年，只要確定了“行為準(zhǔn)則”，它們就可以在數(shù)個(gè)指定區(qū)域正式開展商業(yè)化采礦行動。某種程度上說，有關(guān)深海采礦的爭論其實(shí)早已結(jié)束，當(dāng)許多國家開始尋求全面電子化、智能化的改革，而各類新興的科技產(chǎn)品在引領(lǐng)著消費(fèi)者遠(yuǎn)離傳統(tǒng)化石燃料之時(shí)，到深海尋求更豐富的礦藏，已經(jīng)變成了必然選擇。