海洋是礦物資源的聚寶盆.經(jīng)過20世紀70年代“國際10年海洋勘探階段”,人類進一步加深了對海洋礦物資源的種類、分布和儲量的認識.
油氣田
人類經(jīng)濟、生活的現(xiàn)代化,對石油的需求日益增多.在當代,石油在能源中發(fā)揮第一位的作用.但是,由于比較容易開采的陸地上的一些大油田,有的業(yè)已告罄,有的瀕于枯竭.為此,近20～30年來,世界上不少國家正在花大力氣來發(fā)展海洋石油工業(yè).
探測結(jié)果表明,世界石油資源儲量為10,000億噸,可開采量約3000億噸,其中海底儲量為1300億噸.
中國有淺海大陸架近200萬平方千米.通過海底油田地質(zhì)調(diào)查,先后發(fā)現(xiàn)了渤海、南黃海、東海、珠江口、北部灣、鶯歌海以及臺灣淺灘等7個大型盆地.其中東海海底蘊藏量之豐富,堪與歐洲的北海油田相媲美.
東海平湖油氣田是中國東海發(fā)現(xiàn)的第一個中型油氣田,位于上海東南420千米處.它是以天然氣為主的中型油氣田,深2000～3000米.據(jù)有關(guān)專家估計,天燃氣儲量為260億立方米,凝析油474萬噸,輕質(zhì)原油874萬噸.
稀錳結(jié)核
錳結(jié)核是一種海底稀有金屬礦源.它是1973年由英國海洋調(diào)查船首先在大西洋發(fā)現(xiàn)的.但是世界上對錳結(jié)核正式有組織的調(diào)查,始于1958年.調(diào)查表明,錳結(jié)核廣泛分布于4000～5000米的深海底部.它們是未來可利用的最大的金屬礦資源.令人感興趣的是,錳結(jié)核是一各種生礦物.它每年約以1000萬噸的速率不斷地增長著,是一種取之不盡、用之不竭的礦產(chǎn).
世界上各大洋錳結(jié)核的總儲藏量約為3萬億噸,其中包括錳4000億噸,銅88億噸,鎳164億噸,鈷48億噸,分別為陸地儲藏量的幾十倍乃至幾千倍.以當今的消費水平估算,這些錳可供全世界用33,000年,鎳用253,000年,鈷用21,500年,銅用980年.
目前,隨著錳結(jié)核勘探調(diào)查比較深入,技術(shù)比較成熟,預計到21世紀,可以進入商業(yè)性開發(fā)階段,正式形成深海采礦業(yè).
海底熱液礦藏
20世紀60年代中期,美國海洋調(diào)查船在紅海首先發(fā)現(xiàn)了深海熱液礦藏.而后,一些國家又陸續(xù)在其他大洋中發(fā)現(xiàn)了三十多處這種礦藏.
熱液礦藏又稱“重金屬泥”,是由海脊(海底山)裂縫中噴出的高溫熔巖,經(jīng)海水沖洗、析出、堆積而成的,并能像植物一樣,以每周幾厘米的速度飛快地增長.它含有金、銅、鋅等幾十種稀貴金屬,而且金、鋅等金屬品位非常高,所以又有“海底金銀庫”之稱.饒有趣味的是,重金屬五彩繽紛,有黑、白、黃、藍、紅等各種顏色.
在當今技術(shù)條件下,雖然海底熱液礦藏還不能立即進行開采,但是,它卻是一種具有潛在力的海底資源寶庫.一旦能夠進行工業(yè)性開采,那么,它將同海底石油、深海錳結(jié)核和海底砂礦一起,成為21世紀海底四大礦種之一.
大家知道,蛋白質(zhì)是構(gòu)成生物體的最重要的物質(zhì),它是生命的基礎(chǔ).現(xiàn)在人類消耗的蛋白質(zhì)中,由海洋提供的不過5％～10％.令人焦慮的是,20世紀70年代以來,海洋捕魚量一直徘徊不前,有不少品種已經(jīng)呈現(xiàn)枯竭現(xiàn)象.用一句民間的話來說,現(xiàn)在人類把黃魚的孫子都吃得差不多了.要使海洋成為名副其實的糧倉,魚鮮產(chǎn)量至少要比現(xiàn)在增加十倍才行.美國某海洋飼養(yǎng)場的實驗表明,大幅度地提高魚產(chǎn)量是完全可能的.
在自然界中,存在著數(shù)不清的食物鏈.在海洋中,有了海藻就有貝類,有了貝類就有小魚乃至大魚……海洋的總面積比陸地要大一倍多,世界上屈指可數(shù)的漁場,大抵都在近海.這是因為,藻生長需要陽光和硅、磷等化合物,這些條件只有接近陸地的近海才具備.海洋調(diào)查表明,在1000米以下的深海水中,硅、磷等含量十分豐富,只是它們浮不到溫暖的表面層.因此,只有少數(shù)范圍不大的海域,那兒由于自然力的作用,深海水自動上升到表面層,從而使這些海域海藻叢生,魚群密集,成為不可多得的漁場.
海洋學家們從這些海域受到了啟發(fā),他們利用回升流的原理,在那些光照強烈的海區(qū),用人工方法把深海水抽到表面層,而后在那兒培植海藻,再用海藻飼養(yǎng)貝類,并把加工后的貝類飼養(yǎng)龍蝦.令人驚喜的是這一系列試驗都取得了成功.
有關(guān)專家樂觀地指出,海洋糧倉的潛力是很大的.目前,產(chǎn)量最高的陸地農(nóng)作物每公頃的年產(chǎn)量折合成蛋白質(zhì)計算,只有0.71噸.而科學試驗同樣面積的海水飼養(yǎng)產(chǎn)量最高可達27.8噸,具有商業(yè)競爭能力的產(chǎn)量也有16.7噸.
當然,從科學實驗到實際生產(chǎn)將會面臨許許多多困難.其中最主要的是從1000米以下的深海中抽水需要相當數(shù)量的電力.這么龐大的電力從何而來?顯然,在當今條件下,這些能源需要量還無法滿足.
不過,科學家們還是找到了竅門：他們準備利用熱帶和亞熱帶海域表面層和深海的水溫差來發(fā)電.這就是所謂的海水溫差發(fā)電.這就是說,設計的海洋飼養(yǎng)場將和海水溫差發(fā)電站聯(lián)合在一起.
據(jù)有關(guān)科學家計算,由于熱帶和亞熱帶海域光照強烈,在這一海區(qū),可供發(fā)電的溫水多達6250萬億立方米.如果人們每次用1％的溫水發(fā)電,再抽同樣數(shù)量的深海水用于冷卻,將這一電力用于飼養(yǎng),每年可得各類海鮮7.5億噸.它相當于20世紀70年代中期人類消耗的魚、肉總量的4倍.
通過這些簡單的計算,不難看出,海洋成為人類未來的糧倉,是完全可行的
海洋技術(shù)
海洋能源、資源的開發(fā)與利用,海洋與全球變化、海洋環(huán)境與生態(tài)的研究是人類維持自身的生存與發(fā)展,拓展生存空間,充分利用地球上這塊最后的資源豐富的寶地的最為切實可行的途徑.
海洋開發(fā),需要獲取大范圍、精確的海洋環(huán)境數(shù)據(jù),需要進行海底勘探、取樣、水下施工等.要完成上述任務,需要一系列的海洋開發(fā)支撐技術(shù),包括深海探測、深潛、海洋遙感、海洋導航等.
向海洋要淡水已成定勢.淡水資源奇缺的中東地區(qū),數(shù)十年前就把海水淡化作為獲取淡水資源的有效途徑.美國正在積極建造海水淡化廠,以滿足人們目前與將來對淡水的需求.全世界共有近8000座海水淡化廠,每天生產(chǎn)的淡水超過60億米3.最近,俄羅斯海洋學家探測查明,世界各大洋底部也擁有極為豐富的淡水資源,其蘊藏量約占海水總量的20％.這為人類解決淡水危機展示了光明的前景.
深海是指深度超過6000米的海域.世界上深度超過6000米的海溝有30多處,其中的20多處位于太平洋洋底,馬里亞納海溝的深度達11000米,是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最深的海域.深海探測,對于深海生態(tài)的研究和利用、深海礦物的開采以及深海地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究,均具有非常重要的意義.
美國是世界上最早進行深海研究和開發(fā)的國家,“阿爾文”號深潛器曾在水下4000米處發(fā)現(xiàn)了海洋生物群落,“杰遜”號機器人潛入到了6000米深處.1960年,美國的“迪里雅斯特”號潛水器首次潛入世界大洋中最深的海溝――馬里亞納海溝,最大潛水深度為10916米.
1997年,中國利用自制的無纜水下深潛機器人,進行深潛6000米深度的科學試驗并取得成功,這標志著中國的深海開發(fā)已步入正軌.
海洋遙感技術(shù),主要包括以光、電等信息載體和以聲波為信息載體的兩大遙感技術(shù).
海洋聲學遙感技術(shù)是探測海洋的一種十分有效的手段.利用聲學遙感技術(shù),可以探測海底地形、進行海洋動力現(xiàn)象的觀測、進行海底地層剖面探測,以及為潛水器提供導航、避碰、海底輪廓跟蹤的信息.
海洋遙感技術(shù)是海洋環(huán)境監(jiān)測的重要手段.衛(wèi)星遙感技術(shù)的突飛猛進,為人類提供了從空間觀測大范圍海洋現(xiàn)象的可能性.目前,美國、日本、俄羅斯等國已發(fā)射了10多顆專用海洋衛(wèi)星,為海洋遙感技術(shù)提供了堅實的支撐平臺.