深海勘探研究各国纵览

【深度】深海勘探研究各国纵览

    深海海域蕴藏着丰富的国家经济发展和国防建设不可或缺的重要战略物质。其中，多金属结核、热液硫化物、深海石油、“可燃冰”和深海生物基因等都是世界各国激烈争夺的高价值深海自然资源。

    美国是开展海洋天然气水合物调查最早的国家，把天然气水合物作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，要求能源部和美国地质调查局等有关部门组织实施，其内容包括资源详查、生产技术、全球气候变化、安全及海底稳定性等五方面的问题，计划每年投人资金2000万美元，至今已耗资近3亿美元。

    在深海生物基因研究方面，美国联邦和州政府、科学基金会、农业部、商业部、国立卫生研究院都在大力资助大学和研究机构的研究开发活动。马里兰大学海洋生物技术研究中心是美国最具特色的深海生物基因技术研究机构，他们对深海热泉附近的古细菌做了从基础理论到实际开发的全面研究，基本搞清了古细菌的基因组结构。

    美国正在研制用于开采3000米水深的海底热液矿的自动钻探爆破采矿技术，计划2020年可投入生产。以美国为主的四个财团研究开发的管道提升式技术被认为是21世纪最有前途的第一代深海矿产资源商业开采系统。

    为完成深海开发战略，美国伍兹霍尔海洋研究所建设了大深度潜水器基地，整合集中了美国海岸警卫队、美国地质调查局、国家海洋渔业服务局、海洋生物实验室和海洋教育协会等多家研究和教育机构的装备和研究力量投入这项工作。美国几大公司与其他发达国家密切合作，共同开展技术研究和市场开发，确保了美国在海洋探测、水下声通信和深海矿产资源勘探、开发方面始终保持世界领先地位。

    美国在其海洋发展政策中对深海资源开发进行了重点战略部署，并不断加大在深海矿产资源开发技术上的研发力度，加快对“区域”内深海矿产资源的勘探开发权的争夺。

   《美国海洋行动计划》明确提出优先开发深海和公海资源的思路。美国《国家海洋勘探法案》，提出优先考虑深海勘探工作，特别是要集中调查具有重大科学与医学价值的深海区域。如深海热液喷口区和海山区，美国众议院有关议案也提出建立国家海洋勘探项目。在天然气水合物开发研究的这场竞争中，美国投入的力量最多，所涉及的领域也最广。美国能源部制定的《美国全国天然气水合物多年研发计划》,规定在2011年～2015年“实现水合物甲烷商业规模生产,保障国内天然气长期可靠供应”。为此，美国国会颁布了《甲烷水合物研发法案》以促进甲烷水合物资源研究、评价、勘探和开发，从法律制度上保证规划目标如期实现。

    美国在其国家海洋发展战略中强调了在保持海洋探测、深海矿产资源勘探与开发领域世界领先地位的基础上，进一步确立了海洋勘探国家战略，并加大投资力度，扩充对深海和外洋的观测能力，开展深海底调查研究和高新技术研发，从而使美国在深海资源勘探开发和海洋高新技术方面始终处于世界的主导地位。

    进入21世纪后，欧洲15国宣布成立“欧洲大洋钻探联合体”，并发起了一个有关海洋研究钻探的深海前沿研究计划。该计划试图把大洋钻探、深海底观测网等各种深海前沿研究结合起来，探索深海地球和生命科学的各种问题。2007年7月，该计划发布了研究报告《深海前沿：可持续的未来科学挑战》，就深海资源的可持续利用、基础设施与关键技术等关键问题，分别进行了深入研究，并提出了如何解决这些问题的建议。

    德国是最早参加深海锰结核资源开发活动的欧洲国家，早在上世纪60年代德国就开始深海锰结核勘探活动，上世纪70年代开始进行深海锰结核采矿技术研究，上世纪90年代开始进行海上试验准备，同时集中力量开展深海采矿对环境影响的研究。德国先后对东太平洋俄勒冈海域，以及西南太平洋和白令海域进行了天然气水合物的调查。在南沙海槽、苏拉威西海、白令海等地都发现了与水合物有关的地震标志，并获取了水合物样品。

    此外，法国也对多金属硫化物从经济、环境影响和开采技术的角度作了全面的研究，并提出了适合商业开采的概念系统。

    在深海生物资源调查方面，本世纪初，欧盟投资1200万美元，联合61个实验室进行深海极端微生物基础和开发研究，并取得了一些积极的成果。德国在欧洲深海生物资源研究方面具有领先优势，在深海热泉古嗜热菌的基因研究中取得了重要进展。

    以德国和法国为代表的欧盟国家在深海矿产资源开采技术方面具有一定优势。上世纪80年代德国集中力量进行深海采矿关键技术和设备的研发，在集矿机和水力提升技术中取得突出成果，处于世界领先地位。在深海采矿系统关键技术和设备研发的过程中，德国提出了泰蒂斯采矿系统和锡根采矿系统两种方案。

    法国的深潜器技术具有领先优势，其研制的自动潜水采矿艇由海面遥控，装满压载物下潜到海底采矿，边采矿边卸载压载物，装满矿物后上升到海面半潜平台卸矿。法国研制的PLA-2型6000米无人深潜器以及设立的集矿机螺旋行走机构和采集机构，为集矿机的研制奠定了基础。20世纪末，法国开始管道扬矿系统的研发，在集矿机、扬矿泵送系统、海面采矿船的研制方面取得了众多成果。

    为加强深海资源勘探开发管理，早在上世纪80年代初，欧盟一些国家就制定了相关法律法规，如德国制定了《深海海底采矿临时管理法》，英国制定了《深海采矿法》，法国制定了《深海海底矿物资源勘探和开发法》等。德国政府运输、建筑和城市事务部近年公布的《德国综合海洋政策框架内的“海洋事业发展计划”方针》将勘探和开发利用海洋油气与矿物资源确定为优先领域之一。

    由于深海资源勘探中的许多重大技术的资金投入和知识密集程度越来越高，往往一国难以独立完成，为此欧盟国家为在海洋高科技领域与美、日等抗衡，组成区域集团，进行优势互补、联合开发。它们通过实施尤里卡计划，加强企业界和科技界在开发海洋仪器装备和技术中的合作，以提高欧洲海洋技术水平和市场竞争能力。

    2013年5月，欧盟、美国和加拿大签署《关于大西洋合作的戈尔韦声明》的协议，要求三方加强对大西洋的探测，共享探测数据，协调使用探测设施，开展可持续的海洋资源管理，绘制海洋生物栖息地地图，促进海洋研究人才流动，推荐重点研究领域。

    近年来，随着欧州国家经济的发展，为了应对不断加剧的全球化竞争，欧盟于2010年3月发布了《欧盟2020战略》，成为继“里斯本战略”之后欧盟的10年经济发展新战略。2012年9月欧盟批准了《蓝色增长战略》，在其战略规划的指导下，欧盟国家的深海资源开发有望取得进一步发展。

    尽管俄罗斯陆地资源十分丰富，但其非常重视大陆架和世界大洋国际海域海底地质与矿物构造和矿产调查研究。一直以来，俄罗斯在国际海底区域资源勘探与技术储备方面的工作从未停止，继第一个向联合国提出多金属结核矿区申请后，又率先向国际海底管理局提出了制定其他深海资源制度的协议。目前，俄罗斯深海矿产资源勘探的重点是大陆架、世界大洋、北极、南极地区。近20年来，俄罗斯“和平一”号和“和平二”号深潜器在太平洋、印度洋、大西洋和北极海区共进行了20余次科学考察，其中包括MT-88探测器多次下潜到太平洋大洋盆地对多金属结核矿区进行勘察。

    俄罗斯非常注重海底矿产资源综合开发，尤其注重油气资源的评估与科学开发，注重世界大洋公海区的联合开发。积极参与世界范围内的资源潜力的分配，参加了“国际大洋金属”国际共同组织，在这个组织框架内实行世界大洋铁锰壳矿产资源普查、勘探，酝酿勘探开发的大型国际计划，这是俄罗斯国际合作首要方向之一。该组织从上世纪80年代后期开始进行了一系列的地质研究和技术研究，并在其管辖范围内的太平洋地段发现了镍、铜、钴、锰综合矿石的巨型矿床。该矿床的资源估计价值高达2600亿美元，完全可以保障该组织参加国将来对这几种重要金属的需求。

    俄罗斯在深海高新技术方面，尤其是载人深潜器方面一直处于领先地位。除苏联在20世纪80年代研制的“和平一”号和“和平二”号深海载人潜水器，20世纪90年代末俄罗斯又完成了“俄罗斯”号和“领事”号深海载人潜水器的制造。目前俄罗斯已利用深海载人潜水器对海底热液硫化物、海底生物及浮游生物和大洋中脊水温场等进行了调查、取样和测量。2007年8月2日，俄罗斯“和平一”号抵达4261米深的北冰洋海底，插上了一面钛合金俄罗斯国旗，这是人类首次进入北冰洋洋底。此外，俄罗斯的2台潜水器可以放在同一条科考船上进行必须由2台潜水器操作的科考活动，这是其他国家无法实现的。目前，俄罗斯正在研制超万米级的深海载人潜水器，以确保俄罗斯在深海技术领域的领先地位。

    俄罗斯的大洋多金属结核采矿技术研究始于上世纪80年代，其采矿技术研究分为3个阶段：第一阶段主要了解国际动态，进行方案研究；第二阶段进行试验样机的设计、制造和采矿试验船的设计和改装；第三阶段完成了深海试验的集矿机模型和管道提升试验的技术设计，并进行了室内6000米压力试验。俄罗斯在进行多金属结核采矿技术研究的同时，对富钴结壳开采技术的研究也予以重视，并提出了富钴结壳采矿机设计方案。

    早在上世纪90年代末期，俄罗斯就公布名为“世界大洋”的海洋规划，该规划分3个阶段：第一阶段目标是形成进行主要的深海大洋勘探开发的技术和工艺的科学基础；第二阶段目标是获取工业规模的矿物原料；第三阶段是根据国家发展战略、俄罗斯的国际地位及资源需求，形成新的深海大洋战略。

    俄罗斯联邦至2020年期间的海洋政策《俄罗斯联邦海洋学说》在关于科技方面，除提出加强与海洋有关的科技活动，特别强调对各大洋底层生物和矿物资源的勘探和开发，再次显示出俄国家海洋资源开发的政策指向。

    俄罗斯利用国际海洋立法的某些空白，抢先立法，为攫取海洋利益服务。俄利用《联合国海洋法公约》第76条，在世界首次制定并向联合国提交了论证俄罗斯北冰洋和太平洋大陆架外部边界的申请。论证俄罗斯北冰洋大陆架外部边界问题，为俄罗斯确定了大陆架以外120万平方公里面积的主权，扩充了俄罗斯在北冰洋的地缘政治利益。

    由此可见，俄罗斯在大洋勘探开发方面雄心勃勃，抢占公海海洋资源，积极参与世界大洋领域的竞争，保障扩大俄罗斯的地缘政治影响，力争做海洋强国。

    日本本土金属矿产资源匮乏，例如其所需钴的100％和锰的95％都依赖进口。因而日本政府认为深海矿产资源是其未来最有希望的资源领域。日本迅速采取了相关行动，于1983年开始掀起调查深海热潮，并根据探测结果，提出了447万平方公里专属经济区的主张。日本政府制定的《海洋能源矿物质开发计划》草案，计划在10年内完成海底矿藏分布状况和蕴藏量调查，然后进行开采。从2004年起，日本每年斥资100多亿日元用于海洋资源与地理探测。通过对日本周边海域，特别是南海海槽、日本海东北部鄂霍次克海靶区调查，发现南海海槽水合物位于水深850米~1150米，离岸较近，易于开发。经初步评价，日本南海海槽的天然气水合物甲烷资源量可满足日本100年的能源消耗。日本国家石油天然气及金属公司已有30余年勘察海洋资源的历史，自上世纪70年代以来，不仅在其领海内勘察，还进行国际海域矿产勘探研究。

    为了扩张本国管辖海域，与邻国争夺海洋资源，日本在耗时6年、耗资1000亿日元的勘探和数据采集之后，于2008年底向联合国大陆架界限委员会提出了太平洋南部及东南海域的大陆架延伸申请。如果该报告获得批准，日本将得到近2倍于国土面积的大陆架。

    日本政府制定了面向21世纪的“海洋开发推进计划”，提出加速海洋开发和提高国际竞争力的基本战略，促使日本在深海技术设备方面取得了许多突破性进展，水下技术更是处于世界领先水平，主要开发了深海取样设备、水中释放器、水下传感器、水下电机等深海矿产资源开采先进产品。日本投入巨资支持水下技术中心发展，该中心研制的无人遥控潜水深度达到11000米，是目前世界最高纪录。日本斥资6亿美元建造的“地球”号深海钻探船，是世界第一艘采用竖管钻探方式的深海探测船，排水量为5.75万吨，船上装满了目前世界深海研究最为顶尖的高科技钻探设备。该船配备有能潜水1万米的深潜器以及海底钻孔的各种长期检测、监测设备等，是世界上迄今为止功能最先进的钻探船。日本“浦岛”号深海探测器已完成了连续潜航317公里的海底作业任务，并打破深海探测器连续潜航世界纪录。

    锰结核采矿系统的研究与开发作为日本的一项国家计划，历时17载，花费了大量的人力、物力和财力，总耗资高达170亿日元，年均10亿日元。日本正在研制的流体挖掘式采矿实验系统，工作水深可达5250米。日本深海勘探开发技术今后的发展方向主要是向着集多种水下高技术、实用化方向发展。

    日本的深海矿产资源政策的出发点，是深海矿产资源开发必须保持日本稳定的矿产资源供给。《日本21世纪海洋发展战略》中也对将海底矿物资源开发作为未来海洋资源开发的重要内容进行了阐述。

    为保障“海洋能源矿物资源开发计划”顺利实施，日本建立了大陆架调查联席会议制度。后又将其改组、扩大为以官房副长官为主席的“有关省厅关于大陆架调查、海洋资源等联络会议”，并对各省厅进行工作分工：海上保安厅负责海底地形精确调查，文部科学省负责勘测地形构造，经济产业省负责提取海底岩石样本。

    日本政府近期公布了第二个5年海洋政策方针——《海洋基本计划》草案，其内容凸显能源与安全。草案指出，将加紧可燃冰、稀土勘探开发，意在把海洋资源开发作为提振日本经济、加速经济增长战略的一项重要举措。

    1994年8月，国际海底筹委会批准了韩国成为先驱投资者和圈选开辟区的申请。随后，韩国资源研究所和海洋开发研究所开始在其东南部近海郁龙盆地进行水合物调查，相继发现了振幅空白带、浅气层、麻炕、海底滑坡等一系列与水合物相关的标志，并开始进行海上生产试验。韩国使用“探海2”号船，在其附近海底采集到天然气水合物，成为继美国、日本、印度和中国之后第5个采集到实物样的国家。

    21世纪以来，韩国陆续在东海发现了蕴藏总量约6亿吨的天然气水合物，据估算，可以满足韩国30年内对天然气的需求。韩国政府称，争取尽快形成最适合韩国条件的天然气水合物生产技术，也将尽最大努力使东部大陆架天然气水合物于2015年以后实现商业化生产。

    韩国深海多金属结核勘探与开发的研究发展工作，始于韩国科技部支持的“深海采矿技术开发和深海环境保护”项目。该项目历时10年，分为勘探技术开发与环境研究、采矿技术开发和冶炼技术开发3个部分实施。参加该项目的主要是韩国海洋研究所、韩国船舶工程研究所和韩国资源研究所。1970年至2008年，韩国政府钻探了43处大陆架，其中只有4处大陆架得到开发。根据韩国《海底矿物资源开发基本计划》，今后10年间，韩国将在东部、西部和南部的大陆架上进行20处钻探试验。韩国政府计划在2018年前投入约1.1万亿韩元对西海（黄海）、济州和郁陵盆地等20处大陆架进行勘探调查，以开发大陆架矿物资源。同时，韩国还进行了采矿对水域和深海底潜在影响的研究。

    韩国在深海资源技术开发方面也不示弱，近年来不断加大深海资源开发技术研究投入力度，研制成功了6000米水下无人机器人，并在太平洋有关国际海域进行热液硫化物和富钴结壳矿区的选区调查。韩国海洋研究开发院应用多体动力学仿真分析程序，构建了中试采矿机器人多体动力学仿真模型,为海底采矿机器人的结构设计优化以及实际海试操控提供参考。

    为了抢占深海开发制高点，韩国对于海洋重大科学问题，如全球海洋观测、海洋科学钻探等课题研究十分活跃。韩国三星重工业公司拥有建造深海石油钻探船的领先技术。迄今为止，全球共发出17艘深海石油钻探船订单，三星获得其中的11艘，其实力可见一斑。

    在采矿技术方面，韩国海洋研究开发院已经完成了海底采矿集矿机—管道提升系统的概念设计，并着重加强对海底集矿机的研究，已经完成了水力机械复合式集矿机的设计、扬矿系统与集矿机运动控制的研究，以及集矿机与软管提升系统的动力学计算机仿真模拟，并于近期进行了2000米水深采集输送试验。

    为促进深海资源勘探开发，韩国相继发布了相关政策法规。早在20世纪70年代，韩国就制定了《海底矿物资源开发法》。本世纪初，韩国发布的《海洋政策白皮书》中提出通过太平洋深海海底和专属经济区海洋矿产资源的开发，加快对大洋矿产资源的利用。2005年，韩国公布了《天然气水合物开发10年计划》。

    2009年初，韩国知识经济部公布了《海底矿物资源开发基本计划》，这是韩国自颁布《海底矿物资源开发法》以来制定并发表的第一个具体推进国内深海大陆架开发项目的综合计划。该计划的年限是从2009年到2018年，其主要目的是促进韩国所属大陆架资源的有效合理开发。据韩国知识经济部透露，通过实施10年勘探规划，韩国将扭转过去只重海外资源开发而忽视国内资源开发的局面，实现国内外资源开发的互补。

转自：海洋信息 微信公众平台