2007年,全球首個超慢速擴張西南印度洋脊活動熱液區——“龍旂”熱液區被我國發現,圖為俗稱“黑煙囪”的多金屬硫化物。
2009年,我國首次在大西洋發現熱液活動區,圖為利用深海抓斗抓取熱液硫化物后,科考隊員合影。海洋二所供圖
習近平總書記在2016年全國科技創新大會上指出:深海蘊藏著地球上遠未認知和開發的寶藏,但要得到這些寶藏,就必須在深海進入、深海探測、深海開發方面掌握關鍵技術。2022年10月,習近平總書記給山東省地礦局第六地質大隊全體地質工作者的回信令所有地質工作者為之振奮、深感鼓舞。黨的二十大報告中將深海深地探測列為十年成就的亮點,更將“維護海洋權益”上升到維護國家安全的高度。深海礦產資源是全人類共有的財產,在國際規則范圍內為國家勘探開發更多的海底礦產資源就是維護國家的海洋權益。
20世紀50年代,西方發達國家開始了深海礦產資源調查,隨著1983年聯合國國際海底管理局和國際海洋法法庭籌備委員會的成立,國際社會找尋并開發國際海域礦產資源的爭奪進入了白熱化。
自然資源部第二海洋研究所(海洋二所)結合多年海洋地質工作實際深入開展了回信精神專題學習,總結30多年來該所參與我國深海找礦事業的初心與歷程,力爭向著國家海洋事業的新征程不斷奮進。
申請專屬勘探區
多金屬結核主要分布在全球大洋水深3500~6000米的海床上,含有錳、鐵、鎳、鈷、銅等幾十種金屬,因其被發現早、勘查時間長、分布廣泛且相對易于開采而廣受關注。我國直到20世紀70年代末才在太平洋獲得了第一塊結核樣品。1985—1990年間,海洋二所先后執行了4個航次的大洋多金屬結核勘查任務,克服了船只、裝備和保障不足的種種困難,在東太平洋相關區域開展了一系列水文、重力、磁力測量,獲取了一手數據和數百公斤錳結核樣品,最終圈劃了約20萬平方千米的遠景區。
1991年,我國向聯合國國際海底管理局遞交了位于東太平洋、面積約15萬平方千米的多金屬結核專屬勘探區的申請,時任海洋二所研究員的金翔龍(現為中國工程院院士)赴聯合國進行技術答辯并成功獲批,我國由此成為國際大洋多金屬結核資源開發的第五個先驅投資者。之后的十年里,海洋二所的海洋地質工作者通過多個航次的不懈努力,履行了規定的勘探義務。2001年,中國大洋協會與聯合國國際海底管理局簽訂了勘探合同,最終為我國在東太平洋 CC區(全球多金屬結核的富集區)獲得具有專屬勘探權和優先開發權的7.5萬平方千米多金屬結核礦區,勘探儲量可滿足年產300萬噸干結核,供開采20年的需求。
簽訂勘探合同只是第一步,中國如要按照合同成功履約還有諸多工作等待著海洋地質工作者。“十三五”期間,海洋二所作為航次組織實施單位和技術支撐單位累計組織開展大洋航次調查12個航段,先后對我國在東太平洋和西太平洋的3塊多金屬結核合同區完成資源勘探和環境調查評價。其中,在東太平洋某合同區圈定礦址1.3萬平方千米,其蘊藏的關鍵金屬鎳和鈷可為約6700萬輛電動汽車提供原材料。
找到礦、找富礦
伴隨著大洋事業的興起,海洋礦產資源的開發受到國家的高度關注,海洋二所也逐步成長為我國海底礦產勘查的主力軍和中堅力量。1997年,國家海洋局在首批局屬重點實驗室中設立了海底科學重點實驗室,依托海洋二所發展海底科學的學科理論體系及深海高新技術,為海洋地質工作者搭建了一個充滿活力、朝氣蓬勃的科研平臺。
在多金屬結核勘探工作捷報頻傳的時候,另一種深海礦產——多金屬硫化物進入了海洋二所地質工作者們的視野。多金屬硫化物富含銅、鋅、金和銀等金屬,礦床經數萬年的熱液活動而形成,主要分布在平均水深3000米的大洋中脊和弧后擴張中心。隨著全球板塊擴張理論和洋中脊地質過程研究的興起,2004年,中國加入了國際大洋中脊協會,開始與全球科學家同臺競技。
2005年,中國大洋中脊綜合調查研究正式啟動,中國大洋協會組織實施了我國首次環球大洋科學調查航次,對三大洋洋中脊上多個關鍵熱液活動區的多金屬硫化物開展探索,使用了多波束、電視抓斗、攝像拖體等調查設備,在東太平洋海隆、大西洋中脊和中印度洋脊對熱液噴口進行觀測采樣,獲得了寶貴的海底多金屬硫化物等樣品。
全球洋中脊科學調查推動了中國洋中脊研究領域的起步和發展,為了在茫茫大洋中更有針對性地找礦、找富礦,中國科學家們將目標從資源勘探拓展到成礦機理研究。
2010年,中國大洋中脊綜合調查研究項目首席科學家李家彪主持完成了全球首次在西南印度洋中脊進行的海底地震儀三維地震探測,第一次獲得超慢速擴張洋中脊地殼與上地幔三維速度結構,獲取了超厚地殼、活動巖漿房和基底拆離斷層存在的關鍵證據,構建了首個硫化物資源全球數據庫,深化了資源分布規律的認識,有力支撐了西南印度洋中國硫化物礦區選區和申請工作。2011年,中國成為全球首個遞交多金屬硫化物礦區申請的國家,并成功在西南印度洋獲得了1萬平方千米的多金屬硫化物勘探區,使中國在多金屬硫化物資源勘探這條賽道上實現了超越。
黨的十八大以來,大洋事業不斷發展,在中國大洋礦產資源研究開發協會的支持下,海洋二所通過持續的科技創新,不斷強化我國多金屬硫化物資源勘探與評價的技術支撐,完成的多金屬硫化物合同區資源評價報告(2011-2021)支撐我國率先完成國際海域硫化物合同區75%區域放棄工作;自主研發了深海多金屬硫化物瞬變電磁、自然電位探測系統和深海近底高精度探測技術,實現了深海硫化物的三維勘探,在深海礦產資源勘探的進程中推動了我國深海探測設備的不斷進步。2017年,海洋二所研究員韓喜球主持的“西北印度洋卡爾斯伯格脊現代海底熱液成礦活動的發現”成果入選中國十大地質科技進展;2019年,海洋二所研究員陶春輝和中國工程院院士李家彪完成的“超慢速擴張洋中脊熱液硫化物發現與探測關鍵技術創新”獲國家科技進步獎二等獎。
挖掘深海寶藏
今年10月,習近平總書記給山東省地礦局第六地質大隊全體地質工作者的回信中指出“礦產資源勘查開發事關國計民生和國家安全”“一代代隊員跋山涉水,風餐露宿,攻堅克難,取得了豐碩的找礦成果,展現了我國地質工作者的使命擔當。”這種使命擔當同樣在一代代海洋地質工作者身上得到傳承和發揚。
據初步統計,30多年來,僅海洋二所就投入人力近5000人次,作業天數超7000天,累計作業航跡里程達80萬海里,為我國取得5塊國際海底礦區做出了重要貢獻。同時,與我國海洋地質事業同步成長的自然資源部海底科學重點實驗室成果斐然,培養出了2名中國工程院院士和一支完整的人才隊伍,承擔了科技部、國家自然科學基金委、自然資源部等多項重大科研專項,支撐了國家海底資源探測與開發、大洋與極地海洋權益維護等科技需求。
海底礦產資源從找礦勘查、資源評價到礦產開發等各項環節環環相扣,如何找到找準資源富集區,在開采時以最小的環境代價獲得礦產資源成為所有投資國的關注焦點。
近年來,海洋二所相關科研團隊針對深海大洋的特殊生境開展研究,以深海礦產資源勘查和深海生物多樣性與環境保護為主體的多學科綜合交叉海底動力學理論創新為牽引,不斷增加對深海環境的認知水平,力爭形成深海綠色采礦解決方案,為有效管理深海采礦提供決策依據。
人類踏足海洋進行深海礦產資源開發的時間不過百余年,深海礦藏仍靜靜地躺在大洋深處等待人們去發現。海洋二所的海洋科技工作者們將同廣大海洋地質工作者一道,以加快海洋強國建設、推動海洋科技自立自強為己任。堅持弘揚愛國奉獻、開拓創新、艱苦奮斗的優良傳統,為不斷維護國家海洋權益,保障國家能源資源安全,全面建設社會主義現代化國家作出新的更大的貢獻。
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