高空挖矿（极限工作之深海采矿）

人类早已将目光锁定住深海海底矿产

人类早已将目光锁定住“地球最后的疆土”——深海海底矿产。

资源缺乏的日本人，1967年就发明了深海采矿系统，并进行了4500米水深的试验。

面对这么一大块“肥肉”，西方国家自然不甘落后，随后的几年里，法国和美国的科学家们也相继研发出多种海底采矿系统。

系统是开发出来了，但受制于技术的发展，近半个世纪以来，各国的深海采矿项目一直都只是停留在小打小闹（收集样本）的阶段，未能达到真正意义上的工业级开采。

直到2017年，还是日本人，干出大事来了。

2017年9月，一艘日本采矿船从冲绳近海的专属经济区内1600米深的海底成功进行了“大规模”的集矿，收获了超过15吨的金属矿石。

虽然具体的矿石产出和经济性细节未有曝光，但日本人的这次行动可以说是人类第一次对深海矿产的工业级开采，正式宣告了“大海贼时代”，不，是“深海采矿时代”的到来。

地球资源开采进入了新纪元，各国政府和众多企业争先恐后地把资金砸向海底矿产勘探、采矿技术开发和相关设备的研造上。

巴黎地球物理学院的海洋地质学家杰罗姆介绍说：

“目前领军者是日本，所有地质学家都投身其中，其他科学计划都暂时搁置了。韩国和印度也在密锣紧鼓地开展地球物理研究，在印度搜索硫化物和金属结核的踪迹。”

欧洲也在深海采矿技术的研发上增大投入，“目标是瓦利斯群岛和富图纳群岛法属海域里的多金属硫化物，以及亚速群岛周边的丰富矿藏。”

世界深海矿床分布图，“大海贼时代”到来

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深海矿产这块“肥肉”到底有多“肥”，让世界各国都虎视眈眈紧盯不放？先来看看这都是些啥玩意儿。

多金属结核、多金属硫化物和富钴铁锰结壳是最具有开采价值的三种深海矿产资源。

早在上世纪60年代，地质学家发现深海平原淤泥中（水深4000～6000米）里存在着大量直径5～10厘米的矿物结核，富含锰、镍、钴和稀土金属，这些奇特的小球被称作“多金属结核”（又名锰结核）。

海底矿床里的这种金属组合非常独特，在陆地上找不到对应的样本。美国地质调查局的一份报告表明：

“这些结核除了含有28%的锰、1.3%的镍、0.2%的钴、0.06%的钼之外，还蕴藏着铂、碲、铋等总丰度约0.08%的稀土元素。”

以在太阳能光伏板中广泛使用的镍为例，目前全球陆上镍矿只能满足约40年的需求，而海底已探明的镍储量已经比陆上的总量还要多。

稀土就更不用说了，“得稀土者得天下”，在新能源发展迅猛的今天，作为动力电池正极材料的钴、光伏发电的碲以及用于核反应堆的铅铋冷却剂的铋都是新兴技术必不可少的原材料。

深海中的奇特小球——多金属结核

再来说说多金属硫化物。

1978年，地质学家在海脊（海底山脉，水下超过2000米）上发现了“活跃热液矿”，这些从地幔里喷涌而出的滚烫液体富含金属元素铜、锌、金和银，亿万年来，不计其数的金属微粒沉淀在了“烟囱”的旁边，被称为“多金属硫化物”，单单含铜量就达7%左右，要知道陆上铜矿的工业品位仅为0.5～1%。

“这就好比一个全是金属的大饼，直径200米，厚100到200米，真是一份厚礼！这些金属沉淀物就躺在海底，开采起来无需掘地三尺，几乎只要伸伸手就能摘得。”

杰罗姆如此形容道。

最后，跟多金属结核一样，在水深4000米的海山基岩上、存在着厚度仅为数厘米的富钴铁锰结壳，钴元素丰度高达1.7%，是陆上钴矿的3倍以上。

据估计，仅凭目前已知的深海多金属结核矿每年就能带来约20亿美元的收入，其中丰度最高的锰每年价值约9.5亿美元，镍、铜、钴的价值则分别为7.59亿、2.59亿及1.18亿美元。

够“肥”了吧？足以让一些人垂涎欲滴了。

从左到右分别为多金属硫化物、多金属结核和富钴铁锰结壳

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贵重的金属静静地在深海里待着，哪也不走，只要有本事，就能捞一把，问题是怎么捞。

4000米的海深，水压将达到401个大气压，就算是当今最牛逼的饱和潜水员（极限工作之饱和潜水员：300米深海，31个大气压下吃喝拉撒，牛逼），在穿着大气服的情况下，潜水最大深度也仅为610米，人类无法在这个环境下存活（坐在蛟龙号里除外），更别提采矿了，所以，深海采矿都是利用机器设备远程操控作业。

加拿大鹦鹉螺矿业公司（下文简称鹦鹉螺）是全球海底采矿设备研发领域最活跃的企业之一，其CEO约翰斯顿表示：

“很多人并没有意识到海底的矿物资源比陆地上多，而现在，技术的发展让我们可以到达海底一探究竟。”

2011年，鹦鹉螺正式开展商业化海底采矿项目的筹备，目标是在2019年派遣遥控采矿机器人到太平洋西南部的俾斯麦海海底，被称为索尔瓦拉一期(Solwara 1)的区域进行采矿作业。

根据勘测结果，该区域的多金属硫化物富含金、银和铜，其中铜储量为陆上铜矿的10倍多，且品质更好。

此外，鹦鹉螺在墨西哥海岸、巴布亚新几内亚附近深海也同时开发着海底采矿项目。

鹦鹉螺海底采矿项目的原理并不复杂：

通过巨型采矿作业母船，将数百吨重，能承受低温及超高水压的重型采矿机器下沉到指定区域开展挖掘作业，通过长长的管道将矿产运输到母船上处理，初步提取有需要的部分，再把废料输送回海底。

鹦鹉螺海底采矿项目示意图

鹦鹉螺为此研发了三台采矿机器人，每台都有一栋小房子那么大，最小的重达200吨，全部通过了海试。三台机器人各有分工，互相配合完成采矿作业。

走在最前面的被称为“辅助切割机”，配备长长的机械臂，臂首装有可以“咬碎”岩石的“牙齿”，作用是“开路先锋”；紧随上场的是“主切割机”，配有宽宽的、功能强大的切割滚筒，把目标矿石碾碎；排在最后的是“收集机”，通过内部的管道吸取海水、泥浆，并通过一个冒口系统，将这些物质传送到海面的母船中。

约翰斯顿介绍说：

“在母船上，海水将被过滤，滤出的超过8微米的固体将返还到海底，留下的物质被转移到运输船上并直接发送给顾客。”

理想是美好的。在2019年2月，由于投资链断裂，鹦鹉螺高调进行了8年之久的Solwara 1海底采矿项目宣告破灭，这一项目本来有望成为全球首个合法商业化海底采矿项目。

三台采矿机器人暂未有用武之地

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难道地球资源已经到了山穷水尽的地步，使人类连“最后的疆土”都不放过？

事实并非如此。

“人类在陆地上仍然能找到充沛的金属资源，可以满足全世界的需求，很长时间里都不用担心实际的匮乏。”

澳大利亚莫纳什大学资源专家马德如此说。

一些国家和企业花大力气去开发“海底淘金”，除了资源实在丰富以外，还有三个主要原因：

（1）节约成本

陆上矿产资源随着开采规模的不断增大，成本也在逐年上涨。深海采矿既不需要前期耗资巨大的道路建设，不需要挖掘矿坑，也无需处理废石甚至土地复垦。

海底采矿不存在征地费用和土地纷争，令人困扰的原住民和当地政府的阻力问题可完全忽略。

全部因素加起来，成本相对陆上采矿不知少了多少倍。

（2）战略意义

不少国家花大力气开发深海采矿项目并不单纯为了逐利，还有地缘战略意义。

21世纪的今天，包括稀土在内的贵重金属，都是未来数字技术和可再生技术不可或缺的重要原材料，现在基本集中在一小部分国家手里。

“欧洲和日本目前都很依赖中国，虽然它们凭借各自的领海和公海就可以自给自足，但当然更愿意开拓新渠道。”

法国海洋开发研究院地球化学和资源循环实验室的研究员伊夫这样说。

（3）环保问题

在陆地上采矿或多或少会破坏生态环境，这一点不可否认。支持深海采矿的人认为，毕竟没有“当地居民”声泪俱下的控诉，海底采矿的破坏要更少，这自然惹来了环保主义者的强烈抗议。

深海采矿船效果图

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深海采矿到底会不会对海洋生态造成严重威胁？

人类对大海的认知程度只有不到5%，而对大洋深处的了解程度甚至比不上火星表面，现在深海采矿作业还没有大规模开展，只能根据作业原理来推断了。

鹦鹉螺研发的三台采矿机器，收集矿物的过程就像使用一台巨大的吸尘器，将矿物与海底淤泥一并吸入、过滤并向后喷出。

客观上来讲，这些淤泥会形成规模巨大的泥沙羽流，增加水体的浑浊度并堵塞生物的过滤性器官。另外，海底不规则的湍流扰动还可能将羽流进一步扩大。

德国汉堡大学海洋生态学家盖尔表示：

“羽流可能对滤食性动物有害，杀死很多位于食物链更低端的动物，导致其它动物产生连锁反应，甚至对本地食物链顶端造成严重破坏。”

对此，鹦鹉螺的约翰斯顿表示他们的机器人能够通过收集程序，尽量让羽流变小。

“当我们在切削时，会打开抽吸功能把羽流吸进来，不让它们四处乱飘。我们已经采取了最大努力将羽流的影响降至最低。我们确信，这些活动的影响，会明显小于有些人的担心。”

重型机械作业会造成巨大的泥沙羽流

除了有可能会打破深海生态平衡，新物种的发现也是环保团体的重要理据之一。

夏威夷大学生物学家克雷格及其团队在《自然》杂志上的论文显示，北太平洋CCZ区域内看似平淡无奇的海底淤泥中存在着多样性惊人的生物群落。

“在该区域内发现的154种海洋蠕虫内有70%为新物种。这些生物可以为生命的起源提供新的见解。”

开采靠近海底热液喷口的多金属硫化物造成的损失可能将更加巨大。

“在缺少阳光、寒冷高压环境下依靠硫化物以及地热生存的生态系统不仅在地球上独一无二，而且还将是人类探索木卫二等海洋卫星地外生命的绝佳样本。”

澳大利亚深海采矿运动公司一直在大力呼吁禁止深海采矿，公司负责人娜塔莉娅说：

“海底采矿业要大踏步前进存在太多未知。我们已经毁坏了不少陆地，不能让海洋遭受同样的命运。”

深海蠕虫的生存环境有可能遭受破坏

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在环保主义者们的抗议声中，联合国国际海底管理局（ISA）资源部负责人桑多尔透露：

“目前我们已经向各国政府和公司颁发了29张公海开采许可证，允许在深度1800至5000米的海底作业。”

国际海域海底的探矿和采矿均受ISA监管，海底矿产开采许可涵盖数十万平方英里海域。

在该机构发放的29张各类海底探矿许可证中，中国拿到了4张，涵盖了全部三种深海金属矿类，勘探覆盖面积也是各国中最大的。

这是否意味着中国有可能成为最早进入商业化海底采矿的国家？

事实上，我国的确在深海矿产勘探方面投入了大量的资源，也是世界上深海海底探矿技术最先进的国家之一。

“蛟龙”载人海底潜水器将于2020年进行首次环球航行，“考察海底矿产资源”就是行程任务之一。

“它（深海采矿）有着广阔的前景，因为储量特别大。”

上海交通大学极地与深海发展战略研究中心主任薛桂芳说，现在之所以还没有进行开采，一是陆地资源还够用且价格能承受，二是法律的准备还没有完成。

“大家实际把它看成一个储备资源。”

从技术层面来讲，我国跟发达国家还有一定差距。中南大学主攻深海作业装备设计与控制的刘少军教授表示：

“中国的扬矿泵管系统海试最深的采矿深度仅为304米，而和“蛟龙”同属“七龙探海”序列的“鲲龙”集矿车，最深的采矿深度也仅是海下500米。总体上来说，我认为中国深海采矿技术及能力在国际上应处于中上水平。”

“大海是人类的母亲”，如果在不久的将来人类一定要开展深海采矿项目，那实在是一件让人悲哀的事。

人类可不能把大海也给糟蹋了

（本文所有图片来自网络）

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