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    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。

    深海采矿时代渐行渐近

    研学放飞新梦想 助力扶贫送关怀

    “瞧,我们看见北京的彩虹啦!”这是记者在加入2019地调科普研学微信群后,看见的第一条留言。随即刷屏的,是江西赣县五云中心小学校长钟丽丽发来的孩子们在车上即将进京的兴奋笑脸。闷热的北京,在前一夜迎来了一场难得的大雨,洗刷了城市的高温。精心筹备研学活动近一个月的中国地质调查局科普办公室的老师们,也在翘首期盼着孩子们的到来。

    地学研学的初心

    研学不同于旅行,并不仅是让孩子们来到北京走走看看,而是希望他们能带着问题去行走,去思考。活动准备之初,承办单位文献中心、青岛海洋所、地质所、地质力学所、实物资料中心和中国矿业报社的老师们就为孩子们精心准备了《畅游盐湖》、《嗨,恐龙》、《飞跃珠穆朗玛》、《洞穴之旅》、《燃烧的冰》、《地质灾害手册》等科普丛书,让孩子们对地质有最基本的认识。“孩子们知道的多了,想知道的也就更多了。”

    事实上,前期的准备工作可不仅仅是这几本读物。早在今年6月份,科普办就在萍乡小学召开过一次别开生面的科普进校园活动,邀请多位地质专家深入浅出到讲授地质知识。

    正如自然资源部扶贫办相关负责人介绍的那样,中国地质调查局把科普作为服务赣南脱贫攻坚的重要手段。2017年以来,中国地质调查局在科普进校园的基础上,不断深化科普扶贫的内容和形式,不但为贫困地区的孩子们送去了最新的科学知识,更重要的是为他们带去了憧憬科学殿堂的梦想。

    扎实的工作在这次研学活动中得到了体现。许多孩子在课堂中不仅能认真聆听老师的讲解,也能配合进行良好的互动,他们的储备知识让讲解老师多次发出由衷的赞叹。

    地学研学的初心就是开拓孩子们的视野,让他们带着问题去思考。也正是这份初心决定了研学活动的起跑线。

    地学研学的特色

    7月25日,同学们迎来的是特殊的一天——他们要追随着李四光先生学习工作的脚步,去探寻他追求真理的决心和矢志不渝的报国情怀。李四光先生是我国现代地球科学和地质工作的奠基人之一,无论是创新地学理论、开拓地质力学,还是发展地质教育事业,李四光毕生的奋斗都与国家的需要紧密联系在一起。

    上午,同学们来到了李四光纪念馆,李四光先生的外孙女邹宗平女士迎接了远道而来的大家。李四光纪念馆原是李四光先生的旧居,他于1962年迁居至此,度过了去世前的最后10年。1989年,李四光诞辰100周年时,其旧居被辟为李四光纪念馆,并由时任全国政协主席李先念题名。2015年,纪念馆经扩建、重新修缮后向公众开放。李四光先生的衣物和手稿,在海外留学时的成绩册、毕业证,参加国际学术会议时的照片……一件件珍贵的藏品还原了他当年辗转各国求学的场景。

    “我想把我学到的知识,尽快地贡献给我的祖国,这样更有意义。”李四光先生学成归来的故事深深震撼了小朋友们。当听到了李四光先生家中“一门三院士”的佳话后,同学们更是连连感叹。

    当天下午,同学们又来到了北京大学,在这里继续追随者李四光先生的脚步。在他留恋的博雅塔、在他驻足的未名湖、在他工作过的地学楼,都留下了孩子们的身影。在未名湖畔,同学们还争先与北大的“锦鲤”讲解员哥哥合影,小小的研学娃心中有了一个朴素的愿望,就是像哥哥那样好好学习,考上北大,就是像李四光先生那样探索科学,报效祖国。

    地学研学的课堂

    地学研学的课堂上需要多听。鸟是由恐龙进化而来的——来自中国地质调查局力学所的老师带来了生动的一课。虽然一开始同学们瞪着大眼睛,满脸的不相信,但随着讲解的不断深入:始祖鸟具有典型的恐龙特征,恐龙蛋与鸟蛋非常相似,恐龙在飞行进化中体型变小,部分恐龙化石有羽毛痕迹……丰富的图片、详实的资料,大家听得聚精会神。

    地学研学的课堂上还需要多看。来自地下7018米的松科二井的岩芯,代表着全球年代地层单位界线层型剖面和点位的金钉子……这些珍贵的地质标本记载了不同时期地球气候、地质的变化,无言地讲述着地球科学的奥秘。目不暇接中,同学们已经领略了亿万年间的地球风采。

    地学研学的课堂上还得多动手。在实物中心,同学们亲手将矿物薄片放在显微镜下观察,普通的薄片在显微镜的世界里竟是如此斑斓,引得同学们发出了一阵阵赞叹。

    地学研学的收获

    来自五云小学的方钰,记者对她印象一直特别深。这个六年级的姑娘在第一天代表同学们发了言,安静沉稳,犹如队伍里的小领队。在地质博物馆参加活动的时候,由于标本展台空间小,孩子们挤得里三层外三层,个子小的同学们急得在外圈蹦跶着想看上一眼。方钰走过去,抱起了小姑娘,帮助她看到了讲解的老师。这两个来自不同学校的孩子,经过短短三四天的接触,结下的友谊让人动容。

    为期一周的地学研学,不仅仅让同学们开拓了眼界,树立了严谨的科学态度和求知欲,也让他们收获了一份友谊。

    在研学途中,我们偶遇了一位从江西来京旅游的游客,当了解到整个研学活动的来由去脉后,她特别激动,反复说着一句话:“真是太好了,多照顾照顾我们江西,多照顾照顾我们的孩子。”

    即使地学科普研学活动结束了这么久,我依然能在微信群里看见家长们、老师们感谢的话语。这些研学的孩子不仅自己收获着,也将所得所感分享给亲人朋友,让这次研学活动变得更有意义。

    梦想从这里启航

    认识海洋

    7月29日,研学活动启动,每位同学都领到了一份研学手册和研学任务单。研学手册图文并茂,是根据青岛这座海滨城市的科普资源特色,围绕了解青岛、探知海洋、学习科学家精神设计的,既有知识,也有问题,帮助同学们在接下来的几天里有的放矢地学习、体验,在课程结束时交出一份合格的答卷。

    当天,青岛海洋地质研究所杨金玉博士做了“认识海洋”的科普报告。她用简单易懂的语言介绍了海洋气象、海洋化学、海洋生物、海洋地质等学科的研究对象和内容,鼓励同学们关心海洋,树立海洋意识,认识海洋,将来投身海洋科学研究。报告后,同学们戴上头盔体验了青岛海洋地质研究所研发的“海洋地质科普虚拟现实系统VR2.0”,身临其境般感受奇妙的海底世界。

    了解青岛 了解海洋地质

    7月30日,兴高采烈的学生们依次到中华人民共和国水准零点、青岛市规划馆、石老人海水浴场、青岛奥帆基地博物馆、青岛地质之光展览馆(李四光主题展览馆)进行参观研学。

    在这一天满满的安排,同学们对青岛的城市发展和未来规划、对青岛这座帆船之都和海洋科技城有了一定了解;知道了什么是“水准零点”,进而理解了“海拔”的概念,了解到中国各地海拔高度便是从水准零点开始垂直向上测量得到的。虽有烈日当头,但大家听得津津有味。显然,他们在这里已拥有了一份崭新的收获。

    在石老人海水浴场,同学们了解了海蚀崖、海蚀柱、海蚀平台以及石老人海水浴场沙子成份等知识。原来,石老人就是一个由海水风浪侵蚀残留下来的海蚀柱地貌。同学们带着美丽的故事来到了大海边,享受大海带给他们的快乐。不管是青岛本地的小学生还是江西来的小学生,每一个人的脸上都露出开心的笑容,有的在礁石上捡小螃蟹,有的在海水中尽情玩耍。他们跑着,跳着,难能可贵的纯真在这里真情流露。

    海洋生物 海洋资源

    7月31日,同学们依次在青岛海底世界、青岛贝壳博物馆、中国石油大学(华东)进行参观研学。

    在青岛海底世界,同学们见到了大大小小、各种各样的海洋动物。在青岛贝壳博物馆,金牌讲解员李宗剑的讲解幽默又生动,实物演示加风趣互动,使同学们兴趣盎然,笑声、提问声、答疑声不绝于耳。神秘鹦鹉螺的故事既把同学们从现实带回远古时代,又引发了对高等函数的趣味探索;黄金律、自然律、欧拉公式等新鲜词汇把学生们的胃口调得高高的。展厅里的研学高潮一波接着一波,同学们都围着讲解员问这问那,恨不得把贝壳的知识一下子全都装到自己的大脑里。在中国石油大学(华东)校区,同学们聆听了石油工人的故事。大学生志愿者还把他们带进物理实验室了解科学知识,探索力学和电学的奥秘。

    海洋环境 海洋探测

    8月1日,同学们依次在青岛市妇女儿童活动中心、中国海洋大学、蓝谷西北工业大学青岛研究院、青岛海洋科学与技术试点国家实验室进行了参观研学。

    在青岛妇女儿童活动中心,同学们看到“拯救第八大陆”几个字都很纳闷:世界上不是只有7个大陆吗?面对他们疑惑的眼神,讲解老师揭开了“第八块大陆”的神秘面纱:它是太平洋上一片由400万吨塑料垃圾组成的“垃圾带”,占地面积达160万平方千米。随着海洋垃圾带的日益扩大,这道“塑料汤”不但对海洋动物造成伤害,还进入了自然界的食物链,已严重威胁到了人类。随后,同学们分组制作了海洋中垃圾收集处理的“小岛模型”。他们充分发挥团队协作精神和想象力,制作的模型既美观又实用,在体验乐趣的同时深切体会到保护海洋环境的重要性。

    在中国海洋大学,同学们在海洋调查实验室了解了波浪浮标、Argo等海洋调查设备和调查方法,在物理海洋实验室听老师讲解并观摩了风浪流水槽实验,知道了风浪和涌浪的两个词语含义的不同,也明白了“无风不起浪,无风三尺浪”的缘由,萌生了探索海洋奥秘的好奇心。

    海洋知识还没完全消化完,航空航天的科学知识又接踵而来。在西北工业大学青岛研究院,同学们看到了我国制造的无人机模型,抚摸到了我国建造的深海探测船,见识了我国深海、深空领域前沿的科技产品。在动手折纸飞机的时候,歼10战斗机的外观及一些关键部位让同学们大开眼界。根据电脑屏幕上的提示,聪明的小家伙们不一会儿就完成了飞机模型并就地“试飞”,就连随行的老师也参与其中,空旷的房间一下子成了歼10纸飞机的表演场地。开始模拟飞行的时候,跑得快的学生一屁股坐在电脑前握住飞行操纵杆,没抢到座位的则急得直转圈;老师教大家如何开飞机的时候,他们目不转睛,生怕错过任何一个步骤。这堂内容丰富的研学课程让同学们感受了我国在航空、航天和航海领域越来越强大的科研能力,以及科学家刻苦钻研、锲而不舍、为国家奉献的精神。

    海洋权益及可燃冰研学体验

    8月2日是本次研学活动的最后一天,同学们依次在青岛一战遗址博物馆、青岛海洋地质研究所进行参观研学。

    在青岛“一战”遗址博物馆内,同学们了解了上世纪初青岛被侵占的历史,观看了一战时德军建造在山洞里的山炮台。沉痛的历史使同学们认识到建设海洋强国、维护国家主权、维护海洋权益的重要性。

    在青岛海洋地质研究所,科研人员戴上手套从液氮罐中拿出冒着雾气的可燃冰样品,同学们频频举手提问,老师们耐心讲解,一堂生动有趣的可燃冰科普课就这样开始了。

    5天的时间飞逝,在研学活动闭营仪式上,同学们轮流上台发言,分享自己的收获和体会:有的喜欢海水浴场的实践,有的对可燃冰充满兴趣,有的更爱海洋生物,有的迷上了物理试验……同吃同住同行的几天时间,两地的同学们结下深厚友谊,纷纷互赠礼物,互留联系方式。

    “最期待的是和你见面,最幸福的是和你在一起,最无奈也最难过的是短暂相聚后的离别,在那边的你,加油……”在离去的车上,江西的同学们频频向送行的同学和老师挥手,依依不舍地告别了同伴、告别了青岛。

     

    弘扬李四光精神 探索地球奥秘

    中国五矿集团公司与国际海底管理局在北京签署国际多金属结核矿区勘探合同

     

    深海富钴结壳

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    5月12日,中国五矿集团公司与国际海底管理局在北京签署国际多金属结核矿区勘探合同,迈出了中国企业积极开展国际海底矿区勘探开发的国际合作交流、努力推进国际海底矿产资源从勘探走向开发的步伐。

    如今,无论是有意涉足深海勘探开发的企业,还是多年密切关注深海矿产资源开发的国际组织和各国政府,都在关注着国际海底矿产资源开发规章的条款制定和总体推进情况。请看来自中国地质调查局发展研究中心有关专家的权威解读。

     

    1 国际海底矿产资源勘探加速,商业性开采时代或即将来临

    根据1982年制定的《联合国海洋法公约》,除各国领海、毗连海、专属经济区、大陆架以外的区域属于“人类共同继承财产”,被称为“区域”。为此,联合国于《联合国海洋法公约》正式生效的1994年11月18日正式成立了国际海底管理局,对国际海底进行统一管理。国际海底管理局管理的区域达2.3亿平方公里,为世界陆地面积的1.5倍。

    国际海底拥有丰富的矿产资源,以多金属结核、多金属硫化物和富钴铁锰结核为主。据估计,大洋海底多金属结核总资源量约3万亿吨,有商业开采潜力的达750亿吨;海底富钴结壳中钴资源量约为10亿吨。另外,最近几年在深海又发现了大量的稀土资源,仅太平洋深海沉积物中稀土资源量就达880亿吨。

    世界各国高度重视深海战略资源,美、英等海洋发达国家于20世纪60年代初开始了国际海底区域多金属结核调查活动,70年代已完成多金属结核的勘查和采矿试验,到80年代末基本完成了多金属结核商业开采前的技术储备。近年来,加拿大、英国等一些国家的深海矿业公司正在加紧采矿技术研发。以加拿大鹦鹉螺矿业公司为代表的深海矿产资源开发企业已正式开展了海底采矿相关工作,其中该公司在巴布亚新几内亚俾斯麦海的索尔瓦拉一期铜金矿项目预计将在2019年投产,这也将成为首家进行商业化运作的深海矿业项目。

    随着深海采矿技术的进步,水下机器人、通信、电力供应等配套技术能力的提升,深海采矿将越来越接近现实。

    2 勘探合同到期继续顺延,深海采矿技术环境难题仍需破解

    根据《联合国海洋法公约》,各国政府和企业可向国际海底管理局提出矿区申请,分享应有的权益。

    为了进一步加强对海底资源勘探活动的管理,国际海底管理局于2000年发布了《“区域”内多金属结核探矿和勘探规章》,2010年发布了《“区域”内多金属硫化物探矿和勘探规章》,2012年发布了《“区域”内富钴铁锰结壳探矿和勘探规章》,这三个规章的出台为全球各国申请勘探区块提供了指南。

    根据勘探规章,在2001年,先后有中国、俄罗斯、日本、法国等国家的企业和组织申请获得了世界上第一批多金属结核的勘探区块,并与国际海底管理局签署了为期15年的勘探合同,享有了国际海底矿产资源的勘探权。从2001年至今,国际海底管理局已在太平洋、大西洋中部和印度洋海域发放了28个不同的矿产勘探许可,申请主体来自15个国家和地区,勘探区块面积达到120万平方千米。

    根据合同规定,勘探工作计划期满后,承包者应申请开发工作计划。由于承包者大都面临技术条件、矿产品价格、环境保护、法律法规等各方面问题,2016年到期的各区块勘探合同所有者纷纷申请了延期,经国际海底管理局22届理事会讨论,决定延期5年。

    接下来,解决深海采矿技术成本高、投资风险大、环境污染是否可控等系列问题,以及填补开发规章的空白仍是管理者及投资者需共同关注的问题。

    3 制定深海矿产开发规章,国际海底管理局步伐加快

    其实,国际海底矿产资源开发规章的制定早在2010年就进入了前期酝酿阶段。

    2010年,国际海底管理局第16届年会上,俄罗斯、墨西哥、印度、巴西、阿根廷等国家就提出要尽早开展采矿规则研究。在2011年国际海底管理局理事会上,斐济代表团提请着手拟定“区域”内矿产资源开发规章。国际海底管理局秘书处着手编写了关于拟定开发规章的战略计划。

    2012年,在国际海底管理局第18届理事会上,秘书长提出了《关于拟定“区域”内多金属结核开发规章的工作计划》,并且将此类规章制定工作作为国际海底管理局工作方案的优先事项,这标着深海矿产资源开发规章的制定正式提上日程。

    2013年,国际海底管理局法律与技术委员会出台了《努力制定一个“区域”内多金属结核开采监管框架》的技术文件,扼要的讨论了“区域”内矿产资源开发活动相关背景及监管制度建立可能的挑战及解决方案。

    2014年3月,法律与技术委员会组织了一次针对“区域”内矿产资源开发规章框架构建的利益相关者问卷调查,并得到广泛响应,收到55份相关成员国、承包者、非政府组织及科研机构的反馈意见。

    2015年3月,在综合考虑了各利益相关者观点的基础上,法律与技术委员给国际海底管理局各成员及利益相关方发布了《“区域”内开发活动规章的草案框架构建》,并提出未来一段时间的活动方案和日程安排。该计划提出拟于2016年1月形成初步草案,2016年3月再次征求利益相关者意见,2016年7月提交理事会审议。

    2016年7月,国际海底管理局发布了《“区域”内矿产资源开发规章工作框架》,并广泛征求意见,截至2016年底,国际海底管理局网站共发布了43个国家、企业和相关国际组织反馈的意见,其中6份反馈意见根据反馈者的要求没有公开。该草案共包括11个部分、9个附录。主要内容包括:开发合同的申请、开发合同、采矿计划的调整、财务条款、信息获取和处理、一般规定、检查、执法和处罚、争议的解决、审查当局的规定等;9个附录分别为:可行性研究、采矿计划、财务计划、突发事件的处理及应急计划、开采合同和日程、开采合同的标准条款、违反合同的货币惩罚、其他费用表。

    根据各国政府及其他利益相关方提供的意见,各国政府对草案普遍持支持的态度,大都对草案进行了总体评价,提出了方向性的修改意见,如明确相关的概念及范围、细化环境规章、明确责任、考虑采矿的期限等;海底资源开发企业大多对草案的具体条款进行了研究。其意见主要集中在采矿期限、申请资格的要求、收取的费用等方面;相关国际组织也针对自己关注的领域提出了意见,大多集中在环境保护方面,以Sea at Risk为代表的海洋领域环保组织明确反对海底资源开发,表示在没有对深海采矿产生的环境影响进行充分论证之前,禁止颁发开采许可证;而其他更多的国际组织对海底资源开发带来的环境影响表示非常关注,并提出重视对海底环境的破坏和对潜在的影响进行评价的具体意见。

    进入2017年,国际海底管理局对开发规章的制定节奏明显加快。

    2月,法律与技术委员会在牙买加根据各利益攸关方的意见对《“区域”内矿产资源开发规章工作草案》进行了研讨;3月,在柏林召开了“区域”内矿产资源开发环境规章研讨会,对制定海底开发引起的环境影响的约束进行了研讨;4月,在新加坡就开发规章中的缴费机制条款专门进行了研讨。

    4 中国积极参与国际深海治理,展示负责任大国形象

    中国是世界上第五个登记注册为国际海底先驱投资者的国家,在西太平洋、西南印度洋脊、东太平洋CC区拥有多金属结核、多金属硫化物、富钴铁锰结壳等矿种的4个矿区,面积总计16.1万平方千米。

    中国不仅是国际海底采矿直接参与者,也是履行国际义务、承担国际责任的积极践行者。中国政府一直积极参与并履行在国际社会中的承诺,自始至终参加了制定《联合国海洋法公约》的各届会议,在公约开放签字的第一天签署了《联合国海洋法公约》,并在1996年获得了全国人大的通过。同时,在国际海底管理局筹备和发展过程中,先后有张炳熹、李裕伟、张洪涛、张海啟、吴峻在国际海底管理局法律与技术委员会等专家机构任职,积极参与相关法律的制定和国际海洋事务的管理,积极维护了发展中国家的利益,体现了负责任大国的形象。

    为了进一步发挥我国在海底矿产资源开发规章制定中的积极作用,在4月由中国地质调查局发展研究中心承办的“国际海底管理局‘区域’内矿产资源开发规章研讨会”上,前一任法技委张海啟认为,根据以往国际海底管理局制定勘探规章的经验,开发规章涉及内容更多,涉及的利益更加复杂,且各国技术水平、发展阶段、各自立场等不在同一水平线上,协调起来更加困难。中国作为负责任的大国,应该主动作为,积极引导和参与该规章具体条款的制定,尤其要处理好环境保护和资源开发、短期利益和可持续发展之间的关系。同样担任过法技委委员的李裕伟也认为,该开发规章的制定虽然迫切,但要注意该规章的可操作性,要广泛征集采矿专家、选冶专家的意见,借鉴陆地矿产资源相关管理办法,来推动该规章条款的制定和文件出台,不宜急于求成。现任法技委委员吴峻表示,该规章的制定要充分体现保护和合理开发“全人类共同遗产”的原则,继续深入研究,广泛吸取各界专家的意见,并将意见反映到海底管理局理事会。

    面对国际海底激烈的竞争局面,我国除在规章制定过程中广泛参与并发挥作用外,更要加紧研发深海采矿技术设备,储备相关技术,随时为海底资源的开采做好准备,争做第一批海底采矿的投资者。同时做好在海底采矿过程中对海底生态环境影响的评估,为合理开发和利用“人类共同继承财产”作出自己的贡献。

     

    (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

    参与全球海洋治理 体现大国责任担当