复杂地形结构下瞬变电磁三维正演模拟

如何确定海底多金属硫化物的空间分布并对其进行资源量评价至关重要。瞬变电磁法是陆地金属矿床勘探的重要手段,但海底的崎岖地形、硫化物的复杂结构以及不稳定的近底观测条件为瞬变电磁在海洋中的应用提出了挑战。为验证瞬变电磁方法对热液区硫化物的勘探应用潜力,本文采用了有限元方法,结合大西洋洋中脊TAG热液区实测地形数据和硫化物深部剖面进行三维正演模拟,通过对比仪器在不同位置、姿态、离底高度的正演模拟结果发现:重叠回线探测装置在离底高度小于60 m时,可以有效探测到TAG丘体的高电导率异常。海底复杂地形以及仪器拖曳方式都会对二次场早期响应产生干扰,同时仪器姿态变化也会改变所探测到的响应,这表明,应结合研究区域的海底地形、仪器海底定位以及姿态数据才能更好的对实测瞬变电磁数据进行合理解释。     

复杂地形结构下瞬变电磁三维正演模拟-以大西洋洋中脊TAG热液区为例

如何确定海底多金属硫化物的空间分布并对其进行资源量评价至关重要.瞬变电磁法是陆地金属矿床勘探的重要手段,但海底的崎岖地形、硫化物的复杂结构以及不稳定的近底观测条件为瞬变电磁在海洋中的应用提出了挑战.为验证瞬变电磁方法对热液区硫化物的勘探应用潜力,本文采用了有限元方法,结合大西洋洋中脊TAG热液区实测地形数据和硫化物深部...     

电磁方法在海底多金属硫化物探测中的应用

海底硫化物矿体的三维展布是当前大洋调查急需解决的关键问题,在陆地上电磁方法一直是解决矿产资源三维问题的重要手段之一。2011年我国自主研发了调查海底多金属硫化物的瞬变电磁设备,并于2011年6月在中国大洋第22航次第5航段中的大西洋中脊“贝利珠”热液区( 13.2°S、14.4°W)进行了试验,取得了我国首批海底热液区的瞬变电磁资料。本文对这批资料进行初步分析,阐述一种新的海底硫化物探测方法及其试用结果,得到的视电阻率断面与热液区的实际有很好的对应关系,从2条测线的实测结果来看,设备的探测深度达到海底面以下50~100 m。在本次试用过程中,较好验证了自主研发的深海瞬变电磁设备、获得的数据以及探测深度的可靠性。     

深海多金属硫化物采矿研究进展及其前景探讨

随着陆地金属矿产资源的日渐枯竭,深海多金属硫化物逐渐成为海洋矿产资源勘探的新趋势。文章介绍了全球主要海底多金属硫化物矿床的成因及分布特点,阐述了多个国际矿业公司和国际海洋组织对西南太平洋、大西洋和印度洋海底块状多金属硫化物勘探活动的最新进展。从海底多金属硫化物的金属品质、深海采矿的法律政策和环境保护等方面对海底多金属硫化物的开发前景进行探讨,并提出积极投身国际海底资源开发规章制定,进一步细化国内法律制度,为深海采矿提供良好的法律制度环境;提升深海治理能力,增强我国在深海领域的话语权;完善深海技术装备体系,提高深海开发创新能力等建议。     

时间域可控源电磁法探测海底天然气水合物可行性分析北大核心CSCD

海底天然气水合物储层和低阻沉积围岩之间存在明显的电阻率差异,观测这种电阻率差异所产生的电磁异常,有可能确定天然气水合物的分布范围和饱和度。通过建立不同孔隙度和天然气水合物饱和度的一维地电模型,分析时间域海洋可控源电磁(CSEM)响应和有效异常的特征,探讨时间域海洋CSEM法探测海底天然气水合物的可行性。     

时间域可控源电磁法探测海底天然气水合物可行性分析

海底天然气水合物储层和低阻沉积围岩之间存在明显的电阻率差异,观测这种电阻率差异所产生的电磁异常,有可能确定天然气水合物的分布范围和饱和度。通过建立不同孔隙度和天然气水合物饱和度的一维地电模型,分析时间域海洋可控源电磁(CSEM)响应和有效异常的特征,探讨时间域海洋CSEM法探测海底天然气水合物的可行性。     

国际海底矿产资源勘查与研究进展

随着调查和研究的深入,世界各国对国际海底区域分布的多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物和深海稀土几种深海固体矿产资源的关注程度日益增高,越来越多的国家为占有国际海底资源,加快了资源调查和评价的步伐,国际海底区域矿产资源的竞争形势愈加紧迫。通过调研的方式收集了大量资料,对国际海底区域多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物和深海稀土几种深海矿产资源的分布和勘察现状进行评述,从而对国际海底矿产资源的研究趋势有所了解和把握。     

海底多金属硫化物开发动态与前景分析

介绍了澳大利亚鹦鹉螺矿业公司和海王星矿业公司在西南太平洋区域对海底块状多金属硫化物 ( SMS ) 的商业勘探活动和开采计划等活动的最新进展,并从海底多金属硫化物的金属品质、开发的技术可行性与经济性、深海采矿的环境保护与法律政策等方面对海底多金属硫化物开发的前景作了分析.     

自主式深海海底溶质通量原位观测站研究进展

针对深入了解深海海底界面的物理、化学和生物动态变化过程及机制的观测需求,综述了自主式海底观测站(着陆器,lander)在深海海底溶质通量监测的研究进展。探讨了海底观测站的设计与实施技术,分析总结了深海自主式原位观测站在沉积物-水界面化学组分通量的观测机理,讨论了自主式海底观测站的国内外发展现状。自主式海底观测站具有可灵活机动选择观测地点、操作简单、便于多参数综合测量的特点,为获取深海海底长时空尺度综合参数资料提供了有效的技术支撑。根据目前深海生物地球化学循环研究特点,提出了自主式海底观测站面临的问题与发展建议。     

深海多金属硫化物开采作业安全与环境影响分析及对策研究

随着各国对深海多金属硫化物勘探与开发的步伐逐渐加快,为确保并指导承包者在区域内开采多金属硫化物作业安全且符合保护环境规定,首先论述开采深海多金属硫化物的工艺技术,以此为基础结合加拿大鹦鹉螺和美国海王星矿业公司试采多金属硫化物案例,分析其作业过程所涉及的硫矿泄漏、结构失效、机械伤害、火灾爆炸等安全问题和破坏海底动植物群及其栖息地、排放采矿废水尾矿等环境影响,最后就作业安全与环境影响问题分别给出了针对性的对策与建议,可为工程实践提供参考。     

TEM investigations of South Atlantic Ridge 13.2°S hydrothermal area

According to the exploration contract about polymetallic sulfides in the SWIR （Southwest Indian Ridge） signed by China with the International Seabed Authority, to delineate sulfide minerals and estimate resource quantity are urgent tasks. We independently developed our first coincident loop Transient Electromagnetic Method （TEM） device in 2010, and gained the TEM data for seafloor sulfide at South Atlantic Ridge 13.2°S in June 2011. In contrast with the widely applied CSEM （Marine controlled-source electromagnetic） method, whose goal is to explore hydrocarbons （oil/gas） of higher resistivity than seawater from 102 to 103 m below the sea floor, the TEM is for low resistivity minerals, and the target depth is from 0 to 100 m below the sea floor. Based on the development of complex sulfide geoelectrial models, this paper analyzed the TEM data obtained, proposing a new method for seafloor sulfide detection. We present the preliminary trial results, in the form of apparent resistivity sections for both half-space and full-space conditions. The results cor- respond well with the observations of the actual hydrothermal vent area, and the detection depth reached 50-100m below the bed, which verified the capability of the equipment.     

Precautionary management of deep-sea mining

Interest in deep-sea mining developed in the early 1970s, with a focus on manganese nodules in international waters. Mining may actually occur first, however, on rich polymetallic sulfide deposits associated with hydrothermal vents within exclusive economic zones. Even though mining for polymetallic sulfides may not take place for several years, precautionary performance standards, environmental regulations, and the establishment of Marine Protected Areas may help guide the marine mining industry toward a goal of minimizing environmental impacts. Once substantial investments in prospecting and exploring a potential mining site are made, implementation of environmental regulations may prove to be much more difficult.     

深海采矿潜在环境影响因素及监测技术体系研究

目前深海采矿潜在的生态环境影响引起来了广泛关注,文章针对工业化深海金属矿产资源开采潜在的环境影响监测评估需要,系统地总结了深海铁锰多金属结核、铁锰富钴结壳以多金属硫化物等主要深海资源的基本产状,分析了“物质迁移-羽流产生-声光电磁噪声-耗氧-有毒物质释放”等主流采矿工艺潜在的环境影响因素,基于深海采矿生态环境影响评估调查研究的技术需求,从实施深海采矿环境监测实验工程、建立深海重大装备系统、发展原位监测传感器等方面提出了深海采矿环境监测技术体系建设构架,以期为我国深海采矿生态环境监测保护技术发展提供借鉴。     

利用微区XRF技术的大洋固体矿产成分快速无损检测

深海固体矿产主要由铁锰结核、富钴结壳和多金属热液硫化物组成,元素在矿产中原位的分布和含量,对了解矿物成因、品位以及评估其经济价值有重要指示作用.本研究利用微区XRF分析技术对铁锰结核、富钴结壳、热液硫化物3种大洋类型矿产样品,进行高分辨、原位和无损的多元素空间分布检测,结果显示了不同元素在3种类型矿物中的空间分布特征....     

Petrophysical characteristics of rocks and sulfides from the SWIR hydrothermal field

Study of petrophysical properties of rocks in seafioor hydrothermal fields has great significance for inves- tigation of seafloor hydrothermal activities, especially for polymetallic sulfides prospecting. In the present study, based on the current experimental conditions, we conducted systematic experiments to measure the magnetic susceptibility, electrical resistivity, porosity, density, as well as acoustic wave velocity of seafloor rocks and sulfides. Subsequently, we measured the physical characteristics of hydrothermal sulfides, basalts and peridotites which were collected from newly discovered seafloor hydrothermal fields at 49.6°E, 50.5°E, 5 1°E, 63.5°E, and 63.9°E of the Southwest Indian Ridge （SWIR）. Previously available and newly collected data were combined to characterize the physical differences between polymetallic sulfides and rocks. We also discussed the impact of hydrothermal alteration on the bedrock and demonstrated how these petrophysical properties of rocks can help in geophysical prospecting of seafloor hydrothermal fields as indicators.     

深海多金属结核物理特性及其对采输过程的影响概述

文章旨在确定深海多金属结核的物理特性,并分析其对采输过程的影响,以指导工程应用。总结了深海多金属结核开采的最新研究进展,通过对数据进行统计整理、回归分析,确定了结核形成机理及主要成分、在海底的分布特性、结核形态及构造、结核尺寸与重量关系、含水量、密度、孔隙特性及结核强度等关键物理特性。研究表明：结核形状多样,质松多孔隙,含水率高,近似均匀分布在海床上或浅泥层中。颗粒质量和尺寸联合概率分布具有长右尾特性,需使用更广义的联合概率密度函数copula才能准确建模。结核抗拉强度随结核直径增大按对数函数递减。此外,深海高压环境下结核的开采需更多能耗,且结核表现出更高的延性。结合固液两相流分析和颗粒沉降理论,分析了结核形状、尺寸、密度等主要参数对水力举升过程的影响,确定了颗粒破碎的主要方式和规律,总结了不同粒径级配输运造成堵塞的可能原因。     

Magnetic minerals in Mid-Pleistocene sediments on the Caiwei Guyot,Northwest Pacific and their response to the Mid-Brunhes climate event

Seamounts are ubiquitous topographic units in global oceans, and their influences on local oceanic circulation have attracted great attention in physical oceanography; however, previous efforts were less made in paleoclimatology and paleoceanography. The Caiwei Guyot in the Magellan Seamounts of the western Pacific is a typical seamount, and in this study, we investigate a well-dated sediment core by magnetic properties to reveal the relationship between deep-sea sedimentary processes and global climate changes. The principal results are as follows: (1) the dominant magnetic minerals in the sediments are low-coercivity magnetite in pseudo-single domain range, probably including a biogenic contribution; (2) the variabilities of magnetic parameters can be clustered into two sections at ～500 ka, and the differences between the two units are evident in amplitudes and means; (3) changes in the grainsize-dependent magnetic parameters can be well correlated to records of global ice volume and atmospheric CO2 in the middle Pleistocene. Based on these results, a close linkage was proposed between deep-sea sedimentary processes in the Caiwei Guyot and global climate changes. This linkage likely involves different roles of biogenic magnetite in the sediments between interglacial and glacial intervals, responding to changes in marine productivity and deep-sea circulation and displaying a major change in the Mid-Brunhes climate event. Therefore, we proposed that the sedimentary archives at the bottom of the Caiwei Guyot record some key signals of global climate changes, providing a unique window to observe interactions between various environmental systems on glacial-interglacial timescales.     

深海大型爬行机器人研究现状

对海底不同作业形式的深海大型爬行机器人进行了分类综述,依据当前深海大型爬行机器人在各方面的应用,将其分为了深海采矿机器人和深海挖沟机器人两大类,并对这两类中的一些性能突出的机器人进行了详细的介绍。重点介绍我国第一代、第二代多金属结核采矿机器人,SMD的3个多金属硫化物开采机器人,中科院深海所的富钴结壳规模采样爬行机器人,喷射式挖沟爬行机器人QT2800和机械式挖沟爬行机器人BT2400。并对深海大型爬行机器人的海底复杂行走技术和导航定位技术进行了阐述。行走技术方面,重点介绍Nexans公司的带有铰接式行走腿系统的Spider Dredger,中南大学的铰接履带式采矿机器人和北京矿冶研究总院的复合轮式机器人。导航定位方面,介绍了当前一些在用的深海导航定位技术。最后,对未来深海大型爬行机器人的发展趋势进行了展望。