盛夏时节，柴达木盆地北部大浪滩地区强烈的阳光炙烤着大地。茫茫戈壁上，在完成一天的工作量后，一群地质工作者带着满身风沙与汗水回到带有空调的现代化宿营模块方舱，带上换洗衣物，依次进入淋浴模块方舱洗去满身疲惫。不多时，一名地质工作者端着热腾腾的饭从炊事方舱走出。“以前想都没想过，在极度干旱缺水的戈壁滩上能有这么好的住宿环境，而且回来就能洗热水澡，吃热乎的饭，保障基地真是太给力了，这样的工作条件跟在城镇里没多大区别，我们在野外干活的劲头也更足了”，他感叹道。

这是中国地质调查局西宁野外综合保障基地在大浪滩地区利用新配置的功能性模块化方舱，探索建设现代化保障营区并开展保障工作的场景。

大浪滩地区位于柴达木盆地北部，常年黄沙漫天，寸草不生，鸟兽绝迹，自然环境十分恶劣，是典型的“三无”（无水、无电、无信号）地区，传统的野外条件保障方式在这里显得力不从心，探索建立沙漠戈壁典型地域环境特征中更为现代化的野外条件保障模式尤显重要。

2023年以来，中国地质调查局为更好改善广大地质工作者野外工作和生活条件，提升地质调查现代化水平，制定了野外条件保障规划，构建覆盖全国的野外综合保障基地，明确由中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心（以下简称“西宁中心”）负责建设西宁野外综合保障基地，主要保障可可西里湖-扎陵湖一线以北的青海省全境和甘肃地区野外项目开展。受领任务后，西宁中心党委立足服务国家重大战略和新一轮找矿突破战略行动部署，坚持以项目组保障需求为导向，经多方研究论证，确定了“三站式”（综合保障基地+野外保障工作站+前进保障营地）野外综合保障基地建设思路，大浪滩前进保障营地就属于野外项目一线营地保障。

“现代不现代，关键看野外”。野外工作条件艰苦，一线工作者住的好不好、吃得好不好、就医条件怎么样等问题，一直以来都是各级领导极为关注的重点，当了解到存在营地用水困难、卫生条件不足等问题时，西宁野外综合保障基地立即补充完善相关配套设施，解决好一线工作者急需解决的问题。

大浪滩营地由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所柴达木盆地盐湖区物探综合调查项目组和西宁野外综合保障基地联合建设。整个营地主要由集装箱模块化方舱组成，包括宿营、餐饮、卫浴、医疗、供电、办公、会议等功能性模块，可在野外无依托条件下开设野外综合保障营地，为野外地质工作提供医疗生活、室内作业、交通运输、物资短期存储、安全监管等功能齐全、较为持久的一体化保障。截至目前，已为4个野外项目组近百余人提供了野外条件保障，赢得了野外一线工作人员的点赞好评。

保障基地负责人表示，“面对部、局党组对野外一线工作者的关怀，对西宁野外综合保障基地的殷切期望，我们将始终以保障需求为导向，做好每一件具体工作，解决好每一个急迫问题，把一线工作者野外的家建设好，让大家能够心无旁骛地投入到野外地质工作中去，全面保障国家能源资源安全”。

略黑的脸庞轮廓清晰，一双眼睛充满神采。说起话来语速稍快、思维流畅，干练又不失活泼。眼前的这位小伙是来自中国地质调查局成都地质调查中心的张志，一个敢干敢拼、浑身充满钻劲儿、韧劲儿的硬汉。凭借出色的工作业绩，获得单位2023年先进工作者称号。

作为成都地调中心第四代青藏地质人的代表，张志已扎根青藏高原十四年，并习惯与各类硬撅撅的矿石、岩心以及成摞的总结报告、图集打交道。

张志曾在扎西康整装勘查区一干就是七年。扎西康地处藏南喜马拉雅极高山亚区，海拔在4000～5600米，切割强烈，相对高差多在1000米以上，矿产资源极其丰富，是西藏7大国家级整装勘查区之一。巨大的资源前景，为地质人提供了施展才华的舞台，但高寒缺氧的环境，也为项目组带来了难以想象的挑战。前些年交通问题比较突出，很多地方汽车无法到达。项目人员经常靠双腿走几个小时到达工作地点，完工后还要再走几个小时返回接车点。张志和同事们经常面临行走困难、气喘胸闷、夜晚常常被憋醒等问题。“这些并不算什么。”张志坦言。最让他头疼的是工作区大部分为浅变质岩及花岗岩质岩石分布区域，山体经物理风化成无数的碎片，在山坡一角抬眼望去，满眼的碎石，“一天天的，眼都看花了，看出幻觉了，也很难找到有用的矿化线索，说没起过放弃的念头是假的”。匍匐在海拔5000多米的山脊上日复一日地寻找矿藏，这样的工作张志不仅没放弃，还和同事一干就是七年。

如果说野外找矿更多的是考验心志，写报告考验的则是心智。2018年，张志带着博士卿成实及硕士研究生卢柳，加班加点苦干一个多月，完成扎西康核实报告和桑日则详查报告。2021年，为了进一步将扎西康十余年的勘查成果总结清楚，张志带着卿成实博士及李应栩博士，迎难而上、一鼓作气，在不到一个月的时间内完成300余份地质图、13余万字的成果报告，并顺利通过评审。

十四年来，张志先后主持了国家自然科学基金、国家重点研发计划专题等国家级科研项目4项，地质调查二级项目2项，市场项目6项，其它项目3项。主持项目勘查评价大型锡多金属矿1个，大型铅锌矿1个，主持中型金矿勘查评价1个，参与超大型－大型铜矿勘查评价4个。获得自然资源科学技术二等奖1次，中国地质调查局地质调查十大进展1次，中国地质学会十大找矿进展1次，中国地质科学院十大科技进展2次。

“我没有比别人更聪明、更能干，只是愿意花更多时间和精力”，张志反复强调。他本科学经济，在证券公司入职一年，后来转入矿产专业，用6年时间攻读硕士、博士。用他的话说就是走过弯路、浪费过时间，所以更要把时间都用在工作中。

“回望这十四年，从学生到项目秘书再到项目负责人，我觉得体会最深也是最受用的就是，时刻警醒自己，无论多大困难，都要坚持下去”，张志如是说，眼神质朴而坚定。

2021年错那洞野外 

2021年错那洞野外营地 

众所周知，地史时期有5次生物大灭绝，可是你们知道哪一次是规模最大的么？罗平生物群中发现的化石是什么年代的？又是如何被发现的？我们可以亲手摸摸这些化石么？ 4月19日上午，一场别开生面的罗平生物群科普活动在成都嘉祥外国语锦江小学6年级1班师生间展开。

本次科普宣传是自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心举办的第世界第50个地球日系列活动之一，旨在宣传“珍爱美丽地球 守护自然资源”的理念，激发小学生们热爱科学、崇尚自然，认识到保护环境、珍惜自然对人类未来的重要性。

据了解，罗平生物群由成都地调中心研究团队于2007年发现并命名，目前已进行三次大规模化石发掘，根据鉴定结果，罗平生物群时代为的发现为中三叠世安尼期派尔逊亚期，距今约2.44亿年。其化石的丰富程度、个体保存的完整程度以及特异埋藏情况等均令人惊叹，科学家猜测罗平地区很可能是二叠纪末那场生物大灭绝的一个非常重要的"生物避难所”，也就是科学家们苦苦找寻的史前"诺亚方舟”。

成都地调中心留德博士胡世学从事罗平生物群研究多年，向学生们详细介绍了罗平生物群的构成，包括海生爬行类、鱼类、节肢类为主，伴生有棘皮动物、菊石、双壳、腹足类、有孔虫、介形虫、植物等10多大类的海洋生物化石群，并对比了这些化石和现代生物的相似性，还强调了保护化石和地球的重要性。当同学们从黄金元博士口中得知地史时期有5次大规模的灭绝事件，其中二叠纪三叠纪之交的生物灭绝事件，是规模最大的一次时，不禁惊呼起来。那些二叠纪三叠纪之交的罗平生物群化石更是瞬间点燃了同学们的兴趣和热情！

中国岩溶类型划分示意图

桂林山水甲天下。而你可曾知道，在这美丽的山水背后，还有人类难以言表的痛。

最近，荣获广西壮族自治区自然科学奖一等奖的《岩溶动力学与全球变化研究》，就把这些常人忽略的东西系统成为了一门科学。依托他们的这一科研成果，人类在喀斯特地区就可以避害趋利、化害为利，在贫瘠的土地上唱出欢乐的歌。

站到世界最前沿

在桂林，沿江看到的是奇峰林立、云雾缭绕，石芽、石林、峰林、溶沟、漏斗、落水洞让你目不暇接；走进地下溶洞沿地下河顺流而下，多姿多彩的石笋、钟乳石和石柱在灯光的照耀下，让你仿佛进入到梦幻世界。

这里就是中国典型的喀斯特（岩溶）地形分布区。做为游客，你也许会不由地沉醉在如画的风景里。但做为当地居民，感受更多的则是这类地貌带来的诸多不便：“地无三尺平”不说，若远离江河，做饭洗衣的水都难以取得。

因为在喀斯特地区，表层多为破碎的坡积物，而其基底是碳酸钙，在千百年的雨水侵蚀下早就成了“筛子”，根本存不住水。而且，这种情况还在持续且逐年加剧。

在雨水的侵蚀下，喀斯特地区地表土地日渐贫瘠并加速了荒漠化趋势。对此，科学家称之为石漠化。

我国石漠化土地面积到底有多大？中国地质调查局岩溶地质研究所《岩溶动力学与全球变化研究》给出了具体数据：我国岩溶区面积约344万平方千米，占国土面积的1/3 强，约占全球岩溶面积的1/6，是世界上岩溶分布面积最大的国家。其中，我国南方岩溶峰林地貌是举世公认的热带岩溶地貌典型模式。

西南岩溶地区，还是世界上连片分布面积最大、岩溶发育最为强烈的典型生态脆弱区，也是我国贫困和环境退化问题最为严重的“老、少、边、山、穷”地区，石漠化、岩溶塌陷、干旱内涝、地下河污染等环境地质问题突出。

如何解决西南岩溶地区的这些问题？自1987起，岩溶地质研究所就开始了持续研究。在袁道先院士的带领下，研究团队以地球系统科学思想为指导，先后在国家科技支撑计划、国家自然科学基金、广西自然科学基金、国土资源部重点科技项目、中国地质调查局项目、联合国教科文组织国际地球科学计划等几十项国际、国家科技项目的支持下，到2014年形成了国际公认的岩溶动力学理论。

基于中国在岩溶地质研究领域的突出成果，2008年，联合国教科文组织国际岩溶研究中心在中国落户。

从此，在岩溶地质研究领域，中国站到了世界最前沿，为国际岩溶地学的进步贡献了中国智慧。

从此，在喀斯特地形分布区避害趋利、化害为利上，中国向世界提供了可复制的中国方案。

绘制四大圈层运行图

这一中国智慧的最大特点，就是改变了过去岩溶地质研究中单一以地质体为主要研究对象的思维方式，而是以地球系统科学思想为指导，将岩溶地区的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈作为一个完整的系统进行综合研究，总结出其内在运行规律，绘制出四大圈层运行图。

利用岩溶动力学理论，人类发现岩溶动力系统是控制岩溶形成演化，并常受制于已有岩溶形态的，在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈界面上的，以碳、水、钙循环为主的物质和能量传输转换系统；建立了四大圈层间岩溶动力系统碳—水—钙循环概念模型和监测指标体系，研发了现场捕捉碳、水、钙行踪的现代监测和实验技术方法；揭示了岩溶动力系统的四大功能，即形成岩溶地貌、驱动元素迁移、调节大气温室气体浓度、高分辨率地记录全球气候变化；揭示了中国南方表层岩溶化过程与机制，以及对岩溶水资源的调蓄功能，并发现岩溶作用是短时间尺度的地质过程，且与地表生态过程关系密切。

温室气体排放导致全球变暖，利用地质体固定大气中的碳一时成为国际前沿学科。岩溶动力学研究成果表明，岩溶地区其实就是最好的固碳场地。这一研究，在揭示出岩溶动力系统碳循环机制的同时，还初步估算出全球岩溶碳汇量为6.1×108吨/年，约占“全球遗漏汇”的1/3；在石笋古环境重建研究中，获得了16.3万年以来高分辨率的古气候记录，揭示了末次间冰期亚洲季风的起始时间、持时、转换及其太阳辐射驱动机制；发现了石漠化治理、水生生物固碳等岩溶动力系统固碳增汇新途径，从而开拓了全球环境变化研究新领域。

而研究中的一系列思路创新和新发现，也为人类更深入地认识地球提供了全新的视角和启示。研究中，项目组创新性地提出了能够反映区域岩溶动力条件的“岩溶形态组合”方法，科学地划分全球岩溶动力系统及中国岩溶动力系统类型，进而成功地实施了全球岩溶地貌对比；发现内生成因CO2和水动力控制，并首次在野外观测到了水动力条件对钙华沉积速率的控制；率先开展了利用洞穴石笋开展古气候、古环境变化记录重建研究，使得当前石笋的时间分辨率达到了季，建立了新的时间标尺；发现了石漠化治理、水生生物固碳等岩溶动力系统固碳增汇新途径……

这些中国智慧，得到了国际地学界的广泛认可。早在1994年，IGCP执行局主席、英国皇家学会会员M.Brown教授就专门撰文指出：“岩溶动力学理论是国际岩溶研究的核心理论。”

2011年，国际著名《Science》期刊报道评价“桂林岩溶动力学研究团队是站在国际岩溶研究前沿的研究团队，其在岩溶作用与碳汇方面的研究对全球碳减排具有重要意义”。

世界共享中国方案

碳若排放到大气中，就会成为导致地球变暖的罪魁祸首，但若固定在大地和岩石中，就成了提升农作物品质的肥料。因为在这一转换中，无机碳变成了有机碳。

利用这一机理，项目组在西南岩溶地区开展了变害为利的石漠化综合治理示范，有效推动了西南岩溶地区生态文明建设和精准扶贫。

广西平果县果化镇就是其中一个点。果化示范区，面积1000公顷，2000年还是重度石漠化区，农民人均纯收入不足600元。2001年起，通过复合峰丛洼地立体生态农业模式以及一系列石漠化治理新技术的成功应用，该示范区目前植被覆盖率由不足10%提高到85%，农民人均纯收入增加到1万多元。

广西马山县弄拉屯在开发表层岩溶水资源的基础上，通过对裸露石山环境进展综合治理，形成了以休闲旅游观光附加绿色农产品的生态旅游产业链，100多村民人均年收入10万多元，还带动周边村民2000多人就业……

这些可被复制的治理模式，被新西兰、坦桑尼亚等6个国家引进并应用于本国的石漠化治理工作，让这些国家生活在石漠化地区的居民享受到中国方案带来的幸福。

而这，只是项目解决石漠化地区经济社会问题、助推经济社会发展的一个侧面。在研究中，项目组立足科研服务社会、造福社会的宗旨，形成阶段性成果后就通过多种渠道向政府汇报，通过示范开展应用转化，极大地提升了科研成果的社会生命力。

从宏观角度看，成果的应用转化还体现在以下几方面：

成果的应用转化已上升为国家行动。西南岩溶生态系统研究成果，为国家《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲（2006~2015）》提供了重要的科技支撑，有力支持了国家在“十一五”“十二五”期间实施的《岩溶区石漠化综合治理重大工程项目》。

以南方表层岩溶带及表层岩溶水资源分布规律为指导，建立的表层岩溶水开发示范工程，支撑了广西岩溶区地下水开发利用，并在西南岩溶区得到有效推广。自1995年以来，先后在广西马山、都安、环江等20多个县实施水利工程项目100多个，解决20万余人的饮水困难，改善灌溉面积2万多亩。

总结出中国南方岩溶形成发育的四大地域优势，使广西桂林、环江等七大南方喀斯特自然景观列入世界自然遗产名录，为岩溶地区贫困群众脱贫致富打造了金山银山。

在上世纪80~90 年代，国际著名岩溶学家M.M.Sweeting（英国）、D.C.Ford（加拿大）在考察和了解了中国岩溶发育特征后预言：国际岩溶学新理论的发展将会在中国得到启示。如今，岩溶动力学理论体系的创立与应用，使这一预言成为现实。岩溶动力学与全球变化研究成果，将开创我国石漠化地区在新时代更美丽的未来。

近些年，深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视，海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险，已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。近日，《地质调查动态》撰文对深海采矿现状、面临的主要挑战进行了深入探讨，并对深海采矿的前景进行展望，本期摘编其精华内容。

●海底矿床勘查目前正在加速进行，不断有国家或公司要求签订新的合同，其中在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局批准。

●虽然开采海底矿产的技术取得重大进展，但还远远不够，亟待开展技术创新，采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。

●深海采矿将成为本世纪人类满足自身发展需求的战略之举，但其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素制约。

动因

唤醒沉睡海底的矿产宝藏

传统意义上的“深海”，是指大陆架以外的海洋部分，通常水深在200米以上。深海资源一般指公海以及国家专属经济区（EEZ）以外的海洋资源部分。深海资源可分为矿产资源和生物资源两类。矿产资源主要分为多金属结核、富钴铁锰结壳和海底块状硫化物（SMS）三种类型。

这些富集在深海的金属或非金属资源的副产品，很多都是现代高科技、绿色技术或新兴技术必不可少的原材料。例如：碲用于光伏太阳能发电，钴用于混合动力汽车和电动汽车电池，铋用于核反应堆的液体铅-铋冷却剂，铌用于高科技高温合金等。

过去15年来，深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视。有的国家以国有企业或专业科研院所为主进军深海，有的则是通过国家层面的立法为民间投资深海创造便利条件。至于全球层面的深海资源勘查开发治理平台也不断涌现，并日臻完善。从根本动因上来看，海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险，已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。

开发深海矿产资源的意义在于，它不仅可以满足国家产业发展对战略性矿产供应安全的需求，还能促进洋底填图及相关技术的发展，促进海底采矿相关服务和装备的研发，提升对深海资源的认识，维护国家战略利益。21世纪以来，世界各国对深海矿产资源的兴趣与日俱增，竞争日趋激烈。据荷兰资源专业中心数据，2010年美国在深海采矿方面的创新力排在第一位，欧洲排名第二，中国居第三位，其后依次为日本、韩国。

此外，相较于陆地采矿，深海采矿的优势较为显著。例如：陆地采矿会在环境中留下大量“足迹”：需要修路，建造房屋和基础设施，挖掘露天采矿场矿坑，影响河道，并产生数百万吨的废石。而海底采矿不需要修路，没有海底矿石运输系统或建筑物，几乎不需要建任何海底基础设施。铁-锰结壳和结核基本上都是暴露在海床之上呈平铺状态。SMS矿床厚度可达几十米，但矿床上几乎或完全没有覆盖物。开采陆地矿床需要剥离覆盖层，挖掘出来的废石量在总挖掘量中的占比可达75%之高。而深海采矿的平台是船，可以很方便地从老矿点转移到新矿点，选择规模虽小但品位高的矿床进行开采。除矿石品位高外，海底采矿的另一个优点是可以在一处采矿场回收3种或更多种金属。3种主要类型的深海矿床（结壳、结核和SMS）都具有这样的优点。陆地采矿影响土著居民或原住民生活的问题正日益受到关注，而深海采矿不会引发这样的问题。

挑战

深海矿产开采存在法律空白

深海采矿将是本世纪人类满足自身发展需求的战略之举，其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素的制约。

对深海矿产资源认知不够，勘查开发监管存在风险。行业内和研究学者们基本都知道深海矿床在哪里，但是对于资源的集中度、规模大小却知之甚少。这对于需要据此开展成本效益评估的单个项目来说，矿床品位及规模的不确定性成为制约其开发的主要因素。例如：加拿大鹦鹉螺矿业公司圈定的索尔瓦拉1号矿床，是当前世界上最先进的深海采矿项目，但其资源仅够开采两年。其结果是，现在还不能确定，该公司为开矿而进行的巨大投资是否具有经济效益，因为仅仅建造一艘船的费用就高达10亿欧元。

深海采矿主要的缺陷和风险在于“社会环境运营许可”。由于深海采矿通常位于国家管辖区外，关于勘查活动的国际监管框架的制定进程缓慢。这就导致企业参与无章可循，使得投资者望而却步。环境组织和科学家们也声称，当前对于深海采矿给生态系统造成的环境破坏风险知之甚少。

国际法律框架不完善，开采条款未出台。大部分深海资源都位于国家管辖区以外的国际水域，法律框架复杂。对于深海采矿引发的新问题，国际法律框架层面还存在着诸多的不确定性和空白。规制海洋活动最重要的国际法是联合国海洋法公约（UNCLOS），其在1982年通过，1994年开始实施，目前世界上有166个国家已经签约成为会员国，但也有例外，如美国。

为了管理和协调深海矿床相关事宜，1994年在UNCLOS下成立了自治国际组织——国际海底管理局（ISA）。所有公约签署成员国自动成为ISA的成员。截至目前，ISA分别于2000年、2010年和2012年通过了勘查结核、硫化物、结壳的条款，但是关于开采的条款还在制定当中。

结核和SMS勘查开发技术较为成熟，结壳挑战性大。深海采矿通常包括几项关键技术。首先是要有现代化的装备齐全的船。目前，已有好几艘勘查船在运营，它们通常属于国家研究机构和地质调查局。开展巡航研究是很昂贵的事情，一艘船的运营成本约5万～10万欧元/天。另一项关键技术是可用于深海采矿作业的遥控机器人（ROV）。SMS在输送至海面之前，要用ROV进行开采。散落于海底淤泥中的锰结核，可通过ROV真空将其从海底吸出来。锰结壳可通过在洋底作业的ROV进行剥离并磨碎。ROV可将这些混合物运送至提升系统，管运至海面的船上。通常，一套深海采矿系统包括4个子系统：采掘系统、提升系统、海面平台和处理系统。

对于深海采矿技术，行业内似乎对商业化开采很有信心，认为以当前的技术水平足以满足需求。这些技术源自油气钻探，钻进深度通常可达2000米以上。然而，开采不同类型的深海矿产，其技术要求不尽相同。现有的或目前正在建立的第一代深海勘查开采技术只适用于铁-锰结核和SMS，不适用于铁-锰结壳。勘查和开采铁锰结壳需要克服两个主要的技术难题，一个是勘查和描述矿山特征，另一个是开采。勘查工具必须是深海拖曳式或可以装载在ROV上，并且可以在现场测量结壳的厚度以计算储量。最佳途径可能是开发一种多光谱地震探测工具和伽马辐射探测器，但必须解决伽马射线信号在海水中衰减的问题。与铁锰结壳相比，结壳基岩的种类繁多，伽马射线探测器在区别结壳基岩物理性能方面效果最好。开采方面的难题是，采矿工具必须能把铁-锰结壳与结壳基岩分离开，从而做到只开采结壳，不开采基岩，因为基岩开采会大大稀释矿石的品位。困难在于，结壳是牢固地附着在基岩之上的。分离结壳与结壳基岩的工作必须在水下1500m～2500m处的不规则且往往是粗糙的海床上进行，而且结壳以下的各种结壳基岩的韧性又各不相同。攻克这一难关需要进行高水平的技术创新。

资源价格和资本成本是制约深海采矿的两个主要外在因素。深海采矿主要受到包括资源价格和资本成本在内的外部因素影响。对于采矿本身，用于造船和开发必要技术的初始投资成本是巨大的。不是所有项目都在商业上可行，但是走向深海在很多情况下却是一个战略性问题。采矿业一直是一个高成本产业，将深海采矿成本与陆域采矿进行对比很重要。对于陆域采矿，总成本包括环保成本、固定基础设施成本和劳动力成本，相较而言，深海采矿对投资者颇具吸引力。

据欧盟方面测算，深海勘查一天的成本超过10万美元，大部分勘查航次的预算在5000万～2亿美元之间。对开采而言，一天的运营成本高达好几亿欧元，这还取决于矿床及其位置。最大的成本是船、钻探及船员的费用。从经济角度来看，很多方面都取决于上述外在因素，主要包括某种资源在一定时期的市场价格以及相较于陆域采矿的成本控制。

深海采矿的环境影响可能会很大，要提前开展风险评估。所有扰动地球表面的活动，无论是陆上的还是深海的，都会扰动甚至摧毁动植物栖息地。因此，必须制定最环保的工作计划，并使所有地球表面的活动都按计划开展。与陆域采矿相比，深海采矿具有环境影响小的优势。然而，至今业界对于深海采矿会造成哪些环境问题尚知之甚少，目前全球只有一座海底矿山——索尔瓦拉1号矿，拥有此矿的加拿大鹦鹉螺矿业公司提交了一份开采此矿的环境影响报告，这是当前现实中唯一的陈述海底采矿环境影响的报告。考虑到矿床类型和开采工具等方面的因素，海底采矿的环境影响可能会很大。因此，基于不同尺度原地实验的风险评估是深海采矿实施前必不可少的工作环节。

研究人员通过实施一些国际科学计划研究了开采铁-锰结核可能会造成的影响，这些国际计划以广泛的野外考察以及理论和实验室研究为基础。在采矿车辆经过的地方，动植物栖息地显然会遭到破坏，海底水层中还会产生沉积物卷流，卷流的范围有多大则不可预知。国际海底管理局2008年开展的一个项目得出这样的结论：难以预料开采海底结核会对生物多样性产生什么样的威胁，以及会带来多大的物种衰落风险，因为我们对海洋物种数量和地理分布情况的了解十分有限。存在潜在毒性的金属可能会在短时期内从孔隙水中释放出来，或在结核碎屑解吸作用下产生，特别是当采矿作业降低了表面沉积物中的氧含量时，这种情况会发生。

从深海采出的矿石将被运送到陆上的选矿厂。一旦矿石被运到现有或新建的选矿厂加工处理，也会引发与现有陆上选矿厂同样的环境问题。但新建选矿厂可能会更高效并采用先进的绿色技术。船上的选矿工作可能将仅限于矿石脱水，把水回灌到水下采矿场。如果是开采结壳，可能会在船上进行浮选，以去除结壳基岩。

现状

各国加速“淘金”探明深海富矿区

其实，科学家早在100多年前就知道深海里有矿产。然而，对深海矿床成因、分布和资源潜力的研究却始于最近几十年。20世纪70年代，科学家首次对东北太平洋克拉里昂-克利伯顿断裂带（CCZ）铁-锰结核进行了详细研究。当时有人预言，对CCZ海区铁-锰结核的开采将于20世纪70年代末至80年代初开始，但这一预言没有成为现实。1977年，科学家又在太平洋加拉帕戈斯海脊发现了热液系统。此后不久，研究人员又于1979年在东太平洋隆起发现了“黑烟囱系统”。20世纪80年代早期，对海底铁-锰结壳的研究引人注目，因为从铁-锰结壳中开采钴的前景被看好。然而，由于全球市场金属价格在20世纪90年代前后直至21世纪初持续低迷，开采海底矿产的积极性受到打击，开采计划被搁置。但针对海底矿床的研究与开发工作一直没有中断。进入21世纪以后，随着全球金属价格的上涨，深海矿产资源的勘查开发再次引起广泛关注。

结壳通常沉淀在海底山岭、山脊和高原上，水深400m～7000m，厚度最大和含金属最多的结壳位于水下800m～2500m处，采矿作业最佳水深1500m～2500m。西北太平洋底海山的年代为侏罗纪，是全球海洋中最古老的海山，其结壳最厚，稀有金属的含量通常也最高。因此，西北太平洋中部赤道海区被认为是勘查海底结壳的主要地带，即通常所称的“中太平洋主结壳带（PCZ）”。

对于结核而言，太平洋尤其是东北太平洋的克拉里昂-克利伯顿断裂带（CCZ），秘鲁盆地，以及南太平洋的彭林-萨摩亚盆地是发现结核最多的海域。印度洋盆地中部也发现了一处大型结核带，西南大西洋的阿根廷盆地和北冰洋等海域内可能也有铁-锰结核带，但这些海域的勘查程度非常低。CCZ海区最具经济吸引力，在这一海区内，已经或正在等待与国际海底管理局签署勘查合同的勘查区块有13处。矿业公司之所以对CCZ海区感兴趣，是因为此海区有大量铁-锰结核且镍和铜的富集度高。

总体来看，截至2013年，已签署海底勘查合同的占地面积约为1843350km2，其中约一半勘查项目是沿海国家在其各自的专属经济区（EEZ）内进行的，其余勘查项目是在国家管辖区外的公海地区进行的，在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局（ISA）批准。SMS矿床勘查项目的面积约占海底勘查总面积的45%，大多数都位于西南太平洋国家的EEZ范围内，公海地区SMS矿床勘查项目的占地面积仅有5万km2。在占据其余55%海底勘查面积的项目中，大多数为铁-锰结核勘查项目，这部分项目全部在公海范围内进行。此外，还有两个占地面积很小的磷灰岩勘查项目，一个在新西兰海域，另一个在纳米比亚海域；还有一个面积非常小的多金属泥勘查项目，此项目在红海海域进行。这3个小项目以及一个位于西南太平洋的SMS项目已被批准签署采矿合同。2012年7月，ISA理事会和大会通过了勘查海底铁-锰结壳的法规，此后不久便收到了申请在西太平洋进行勘查并签订合同的两份工作计划，勘查合同的占地面积9000km2。

中国、法国、德国、印度、日本、韩国、俄罗斯以及一个名为“洋际金属”的多国集团（成员国有：保加利亚、古巴、捷克共和国、波兰、俄罗斯和斯洛伐克共和国）签署了勘查海底铁-锰结核的合同，每块勘查区的面积约为7.5万km2；中国、法国、德国、韩国和俄罗斯等国已经或即将签署勘查SMS矿床的合同，每块勘查区的面积约为1万km2；中国、日本和俄罗斯已经制定或预计将制定勘查海底铁-锰结壳的工作计划，每块勘查区的面积约为3000km2。此外，有4家公司已经或即将签订勘查海底铁-锰结核的合同，其中3块勘查区的面积为7.5万 km2，1块为5.862万km2。海底矿床勘查工作目前正在加速进行，不断有国家或公司要求签订新的合同。

前景

铺就“产学研用”深海采矿之路

至今我们并不十分清楚全球海洋中铁-锰结壳、结核和SMS矿床的资源潜力到底有多大。相对而言，对CCZ海区和中印度洋盆地结核矿床的特性描述最为清楚。必须用评价陆地矿床的方法评价海洋矿床，从而发现海洋矿床作为许多种稀有、战略性和紧缺性重要矿产来源的重要性。对比评估工作应包括对每一种重要矿产整个生命周期的评价，以及对矿床开采环境影响的评价。

从工程技术的角度看，必须取得几方面的重要突破才能使结壳开采具有可行性。与结壳开采相比，结核开采技术较为简单，因此已进入可开发阶段。阻碍铁-锰结壳勘查的最大难点是，需要在原地实时测量结壳的厚度，开采矿石的最大障碍则是把铁-锰结壳与结壳基岩有效地分离开。减少或消除对铁-锰结壳和结壳基岩物理性质测量结果的偏差有助于解决这一技术问题。需要对种类繁多的样品，尤其是磷酸盐化的厚层结壳进行分析。一个更困难的问题是，需要在原地测量浸透海水的样品。这些测量开展以下工作：认识从海水中捕获金属的机理；对比结壳和结壳基岩以开发勘查技术；描述结壳强度和结壳对各种采矿方法的承受程度。

虽然开采海底矿产的技术正取得重大进展，但还远远不够，亟待开展技术创新，采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。使用简单的酸浸法就可以浸出结壳和结核中的全部主要和稀有金属，因此，应该研发化学和生物化学选矿工艺，比如使用特定的金属结合药剂，以便能够选择性地回收想要回收的金属。在回收了想要的金属后，剩下的矿渣可以送入另一个提取流程，回收其他种类的金属。从矿渣中回收这类金属往往不具经济可行性，因此，回收这类金属的前提是国家有经济鼓励政策或战略需要。

对于一个国家而言，要么是通过国家科学研究机构或地质调查机构加强深海矿床的勘查、开发研究及技术储备，要么是通过立法不断创造并完善有利于深海采矿的优良环境，吸引社会投资进军深海。深海矿产资源勘查开发将是一个事关民族发展、国家兴盛的重要领域，需要政府加强政策引导，强化监管与服务，铺就一条“产学研用”的深海采矿创新之路。

当地时间11月26日13时，“嗡嗡嗡”，久违的声音响起，右推进电机终于正常工作，中国地质调查局所属的广州海洋地质调查局“海洋六号”船重启双桨，奋力向位于东太平洋的工区驶去。然而，对船上的所有人来说，刚刚过去的70多个小时里发生的一切，回想起来仍然心有余悸，“鬼知道轮机部都经历了什么！”

一

“低速运行时右推进电机轴承部位声音和振动异常。”当地时间11月23日15时，轮机部二管轮耿强林在值班检查时发现了问题。

闻讯后，轮机长耿志爱、大管轮李宗超、电气工程师郑正大马上赶到了舵桨舱，初步判断是电机轴承或者连接部位有问题，继续排查故障点。三个小时后，拆下联轴节，电机空转仍有异响，振动明显，轴承成为最大隐患。

“问题严重了。“大家立即紧张起来。船长蓝明华告诉记者，右推进电机与右侧舵桨相连，为其提供动力，如果推进电机发生故障，就相当于“海六”的“右腿关节”出问题了。

怎么办？这种“大手术”，一般来说都需要“住院治疗”，或者待停泊靠港后在厂家技术人员的专业指导下完成。显然，目前不具备如此条件，船已经离开夏威夷行驶到赤道附近，方圆5000公里都是海，无法寻找外援。

去智利船厂维修，是最稳妥的方案，但路程太远、代价太大。单桨推进的速度仅接近正常航速的一半，如果仅靠一条“腿”蹦，中途不去工区开展作业，直接驶向最近的码头，也赶不上靠泊计划，再进厂修理，时间上吃不消，可能严重影响后续的南极科考任务。

“自己动手吧!”轮机部主动请缨。有了这句话，“海六”临时党委书记孙雁鸣一直悬着的心稍稍安顿，但他也深知难度有多大：“这么大的故障，如果在船厂或者车间，有专业的拆装工具还好办一些，但船上的条件实在有限，以前还从来没做过，只能靠经验和技能。”

缺少专业工具，说明书上没有完整的零部件结构图，更没有拆装工艺流程图……对于即将要面对的困难，老轨耿志爱心里也很清楚，但他们没有多余的精力去担心和焦虑，“就算遇到问题，也不用害怕，总会有办法的”。

二

位于二层的舵桨舱，犹如一个机器的迷宫，四周是各种大型设备，头顶管道密布，侧身走在里面，一不留神头就撞上了。

将疑似有问题的轴承拆下来，是目前最重要的任务。当地时间11月24日12时，在不足一人高，约2平方米的空间里，塞进了8个人，老轨、大管、郑师傅、助理电机员戴文军、机工方国明、梁安林、邱石、三管轮段开明，正忙得不可开交，轮机部其他人值完班后也陆续赶来帮忙。今早已经干了四个多小时了，他们刚刚又拆下一块“硬骨头”——动力输出法兰，即电机与舵桨之间的连接件。

下午16时，坏消息传来：拆卸过程中，大家发现厂家随船提供的图纸与实际情况有差别。“按照图纸标识，轴承外面有道保护环应该是螺纹连接，但我们按照对应的方法却没法拆下来。”耿志爱的脸上不再有笑容，在和孙雁鸣、蓝明华和首席科学家邓希光商量后，决定向“家里”寻求支援。

电话打通，广州海洋地质调查局领导和船舶大队负责人听闻海上的突发情况，立即与国外设备销售方联系，希望获得更详细的拆装说明书。

然而，新图纸传来，却是空欢喜一场：与船上的图纸一模一样，厂商也无法提供更多支持。

“总会有办法的。”大管轮带着大伙儿反复地研究图纸上的加工尺寸，再结合各方面的验证，最后判断——保护环的连接方式应该不是螺纹连接，而是过盈配合。所谓过盈配合，就是为了确保轴套配合得尽可能紧密，一般在设计轴和套的配合时，有意将套的尺寸加工得比轴更小一些，然后通过加热套膨胀后安装到轴上，待温度冷却后达到“抱死”效果。这也意味着，在船上的既有条件下，拆卸难度超乎想象。

轮机部船员使用液压工具拉离故障轴承 

安装调试轴承 

使用手动葫芦吊装联轴节设备

三

费了九牛二虎之力拆下轴承外的保护套后，就要拆卸轴承了，轴承也是过盈配合，而且直径近200毫米，和传动轴咬合得极为紧密，在狭窄的空间里，没有专业工具，人力也不可为，怎样才能拉出来？

“需要什么工具，自己动手做就行了。”轮机部成员没有被困难吓倒，能想到的任何办法都要试一下，十八般武艺样样不放过，最后锁定了船上的液压工具，同时又是切割又是焊接“捣鼓”出好些件自制工具。尽管大家心急如焚，可每个人都清楚，这台主推电机是进口的精密设备，“娇气”得厉害，必须耐着性子一毫米一毫米往外拉轴承。

功夫不负有心人，当地时间11月25日12时，轴承顺利拆下，大伙儿终于可以长舒一口气。正如所料，马达的轴承磨损严重，即使手推都能感觉到明显滞阻。

接下来的事情就更加明确了，换上备用的新轴承。于是，好不容易才卸下的每一个零件，又要艰难地重新装回去，有时仅仅装一个环就需要7、8个人忙上一个小时。

次日早晨9时，通过加热膨胀，新“关节”终于装上了。17时，通过打表测量推进电机输出轴和舵桨输入轴轴线符合要求后，联轴节安装完毕，一切准备就绪。半小时后，耿志爱与驾驶台联系，开始测试。李宗超和郑师傅一左一右，侧耳仔细辨别声音，同时用手感受马达的振动。其它的小伙子们也没闲着，或是拿起扳手紧螺丝，或是俯身倾听周边设备的声音是否正常。

“无异响，无振动。一切正常！”直到此刻，这台“外科手术”才算真正成功了。“太不容易了！”孙雁鸣反复地说:“这次海上抢修的难度史无前例，真没想到能如此迅速地顺利完成。”

四

喜讯传到万里之外的广州海洋地质调查局，张光学副局长也特意发来祝贺信息：“同志们的敬业精神和高超的自修工艺值得称颂。”

是啊，如此复杂的一台“手术”，完全以自己的力量完美解决，靠的是什么？回想起这三天来的一幕又一幕，我好像找到了答案。

首先是担当精神。在海上遇到突发问题，无论“海六”临时党委，还是轮机部，都是沉着应对，不推诿、不畏难。身处深海大洋，相信自己、依靠自己才是最重要的动力源泉。

其次是“钉钉子”精神。在海上抢修的70个小时里，有大大小小数不清的难题，但比问题更多的是解决方案。在每一个重大关头，“总是有办法的”，这句话就会响起。正是凭着这股劲儿，一寸一寸地推进，才有了最后的胜利。

最后是团队精神。无论是前方和后方的配合，还是“海六”上各个部门之间的支持，无不述说着“海六是一个无比团结的集体”。具体到轮机部，更让人印象深刻。

发现故障后，我第一时间询问耿志爱，自己动手修有把握吗？“应该没问题，除了水下的部分我们没有条件修，其它的基本都可以搞定。”他既谨慎又肯定地回答。第二天，轴承拆不下时，我又问了他同样的问题。回答依然是，“应该没问题，我们团队里的每一个人都非常优秀，一定能找到办法。”

抢修完成后，有一个场景始终在我脑中挥之不去。11月26日上午9时许，轴承已经装好了，接下来需要“对中线”，可怎么试误差都比较大。于是，分歧出现了，不同于大管李宗超的方案，段开明和戴文军提出了另外的想法。在逼仄的空间里，大家或蹲，或跪，或坐，或弯腰，或屈膝，手上拿着扳手、锤子或其他工具，想到什么就脱口而出。在这里，没有老轨、大管、大师傅、机工、助理这些身份，每个人都是毫无保留地提出自己的意见，不为争出输赢高下，而是共同找寻最佳的答案，像极了一群学生在课间讨论数学题的场面。

毫无疑问，这一场硬仗，“海洋六号”赢得漂亮，成功通过了考验。新的征途已在前方铺开，我们相信，只要有“海六精神”护航，未来将无坚不摧。