海底热液硫化物——深海采矿前沿探索

结合深海采矿的现状,以海底热液硫化物这一潜在开采对象为基础,对国内外的相关研究与开发动态情况进行了介绍,分析了海底热液硫化开采远景,在剖析海底热液硫化物开采研究现实意义的基础上,提出海底热液硫化物是我国海洋采矿发展的新契机.并建议相关部门结合大洋战略逐步完善我国深海基础机电产品及工程装备研发体系.结合海底热液硫化物探测技术的发展,同步开展开采系统的前期研究工作,从而引导并推进我国深海采矿及海洋工程技术的发展.     

我国海底热液活动研究的阶段性进展与展望

海底热液活动调查研究是深海进入、深海探测和深海开发的切入点之一。近十年来,中国在西太平洋弧后盆地、东太平洋海隆、大西洋洋中脊和印度洋脊,发现了一批新的海底热液活动区,围绕着热液活动区的硫化物、流体、热液柱、生物等热液产物开展了调查研究,构建了海底热液地质学,提出了热液活动、冷泉及天然气水合物的同源异汇假说,出版了《海底热液地质学》、《现代海底热液硫化物成矿地质学》、《现代海底热液活动》、《东太平洋海隆热液地质》专著,获得了一批调查研究成果。未来,聚焦海底热液活动的深部过程及其资源环境效应关键问题,发展海底热液活动探测技术,拓展极地海底热液活动调查研究新领域,围绕烟囱体、热液柱、含金属沉积物、流体以及热液区生物等热液产物,开展深入、系统的调查研究工作,无疑将推动海底热液地质学取得新的进展。     

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。     

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。     

深海甲烷、二氧化碳原位探测技术与装置研究进展

甲烷、二氧化碳的地质和生物地球化学循环对海洋环境和全球气候变化有着重要影响,其在深海环境中通常以气泡或流体的形式向四周扩散,甲烷还是探测海底天然气水合物资源的重要指标之一.目前,国内外研究团队提出了各种背景下原位探测海洋溶解甲烷、二氧化碳的新技术、新方法,以促进对海洋碳循环的研究.简述了基于电化学技术、光学技术、质谱技...     

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...     

海洋地质地球物理调查技术方法发展趋势探讨

详细总结了海洋地质调查和海洋地球物理调查技术的发展状况、适用范围、主要存在的问题和发展方向,阐述了海洋地质调查取样技术发展趋势逐步向可视化、集成化、自动化、数字化和水下动力定位方向发展。海洋地质地球物理调查技术发展趋势主要由近海探测技术向深远海探测技术发展,由船载探测技术向近海底、原位观测技术发展,由单一探测技术向集成化、精细化探测技术、多方位立体式综合调查等方向发展。     

声学探测技术在富钴结壳勘探中的应用及展望

富钴结壳是深海固体矿产之一,其资源潜力巨大,已成为世界各国竞相调查的重要对象。声学探测技术作为一种海洋地球物理探测技术,因其在大面积调查和局部连续精细勘探方面的独特优势,在富钴结壳资源调查中得到了广泛应用。在搜集整理国内外相关文献的基础上,概述了富钴结壳的分布特征,分析传统勘探方法的不足,系统介绍多波束、侧扫声呐、浅地层剖面、原位高频测厚等声学探测技术在富钴结壳勘探中的应用现状。通过比较分析国内外声学探测技术发展现状以及未来富钴结壳勘探需求,提出3点未来发展趋势：开发一体化声学探测技术以实现海底特性的综合性测量;综合利用深海潜水器以实现近底高精度探测;深度融合大数据和人工智能技术以实现海量声学数据的智能化处理。     

洋中脊热液羽状流的分布特征及其在多金属硫化物找矿中的指示作用

热液羽状流是海底热液活动的重要标志,海底多金属硫化物是热液活动的产物。现阶段洋中脊多金属硫化物勘探工作的第一步是开展热液羽状流的近底探测;综合各类异常信息,实现从发现热液活动喷口到发现矿床的突破。本文以热液羽状流为研究对象,从羽状流的近底探测、扩散机制和分布特征3个方面,概述了最新的研究进展和有待完善的方面,阐述了羽状流在洋中脊多金属硫化物找矿中的指示作用,最后总结性地指出时空连续性、参数多元化将是热液探测的发展趋势,有助于提升对热液羽状流分布特征的认识,将为热液区分布模式的研究提供更加精细的探测资料。     

全海深海底沉积物力学特性原位测试技术

海洋开发已经步入全海深时代,迫切需要获取全海深海底沉积物力学特性。由于海洋工程地质环境的特殊性,尤其是深海,常规取样难度较大,并且会扰动原状土体,海底沉积物原位测试成为海底工程勘察的重要手段。介绍了静力触探测试、十字板剪切测试和全流动贯入测试等海底沉积物力学特性的原位测试方法;归纳总结了影响原位测试结果的因素主要包括水深、底质类型以及解析方法等;重点介绍了一种全海深海洋探索技术"深海着陆器";展望了全海深沉积物力学特性原位测试技术面临的机遇与挑战。     

“潜龙二号”自主水下机器人热液探测系统

“潜龙二号”水下自主航行器（QianlongⅡ AUV）为深海资源尤其是海底多金属硫化物调查而设计,其已在西南印度洋脊热液区进行成功的调查运用。本文系统地概述了“潜龙二号”的热液系统探测功能实现、数据管理、快速成图等工作;阐述了如何利用AUV转圈数据有效的校正载体对磁测干扰的。基于“潜龙二号”获取的热液异常,发展了热液喷口快速定位方法。以具体一潜次为例,系统地展示了热液探测数据的处理分析与热液异常定位工作,证实了该方法的有效性。     

深海新型取样仪器-电视抓斗及使用方法

每一位海洋地质工作者都非常重视外业调查及第一手资料的获取,而这些往往得益于海洋地质调查仪器的帮助.以前我们常用的表层沉积物取样仪器,有普通蚌式抓斗、小箱式取样器、多管取样器等.这里介绍一种深海新型取样仪器--电视抓斗.目前,它在深海及大洋洋中脊资源调查,特别是在深海底块状硫化物、多金属结核、锰结壳调查等勘测中扮演着重要...     

现代海底热液块状硫化物矿床的资源潜力评价

现代海底热液活动及其资源效应是近30年来地球科学中的重要研究方向。调查研究表明,有200多个现代海底热液块状硫化物矿床分布于现代海底的各种构造环境中,其中以洋中脊和弧后环境居多,这些矿床中有40多个还具有较大的规模和储量,其中的10个在目前阶段是可以进行勘探和开采利用的。由于巨大的资源潜力,一些国际著名的矿业公司开始关注并投资于现代海底热液块状硫化物矿床的商业性勘探与开发,并希望在5年内获得商业性效益。而在我国,对于海底热液硫化物矿床的调查与研究才刚刚起步。在收集和整理世界各国调查研究资料的基础上,总结分析了现代海底热液硫化物矿床的产出特征、矿物和元素组成等,分析了海底热液硫化物矿床的资源潜力,并对我国的调查与勘探工作提出了展望。     

底栖生物生物量周年变化动态模型

大型底栖动物生态的研究主要集中在底栖动物的种类组成、分布、有机物含量和多样性指数等方面(刘瑞玉等，1992；余日清，1995；李荣冠等，1995)。大型底栖动物有些种类具有重要经济价值，如虾蟹类；有些种类是经济类动物的主要饵料，如多毛类的沙蚕；有些种类是环境的指示生物，如小头虫等。因此，研究底栖生物生物量与环境因子之间的定量关系，以及底栖生物生物量变化的数学模型的建立，对海洋水产增养殖和海洋环境学具有重要意义。     

海底热液喷口流体中H2S浓度数据统计及其探测技术进展

统计了全球38个热液活动区264个热液喷口流体样品中的H_2S浓度数据,结果表明H_2S浓度主要受岩浆去气、水岩反应、相分离作用影响,而广泛使用的非气密保压采样技术不能反映原始喷口流体状态和化学组成,可能会造成H_2S浓度测量误差。为了提高测量数据的精度,一方面需要进一步发展气密保压采样技术,以提高样品的保真水平;另一方面利用深海原位电化学传感器或拉曼光谱系统进行海底原位探测也将是一个重要的发展方向。     

中国最先进4500吨级海洋综合科考船入列

正2016年3月26日,中国最先进的4500吨级"向阳红03"海洋综合科考船在厦门交付使用并入列国家海洋调查船队,将为国家深海及洋区的海洋基础科学研究和高新技术研发提供海上移动实验室与试验平台。该船具备进行高精度、长周期的动力环境、地质环境、生态环境、大气环境等综合海洋环境观测、探测以及保真取样和现场分析能力,是一艘全球无限航区、B3级冰区加强型,集多学     

深海采矿对环境的影响

开采深海底矿产对环境产生影响不容置疑。尤其直接影响海底环境,包括海底地貌改变、生物群及其栖息地的破坏而导致生态系统的受损。深海采矿的潜在环境影响强度和广度取决于多种因素,如被开采矿床种类、矿体形状与空间分布、开采技术和方法、处理方法及     

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。     

深海生态学研究进展和几点建议

深海及其底部生物圈的探测和研究,是当前海洋大科学研究的焦点,是未来的海洋科学,具有重要的战略意义。深海及其底深部生态学的研究,是其中的一项重要内容。本文简要回顾了深海生态学发展的三个里程碑以及中国在该学科的研究进展,提出了大力发展深海探测和钻探设备、技术,建设深海生态站和大洋钻探船;以生态系统为中心开展深海生态研究;将深海生态研究纳入国家和有关部门的研究计划、支持多学科交叉和融合的建议。     

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。