全球深海矿产勘探利用历程与现状

水深200米以下的深海区域占据地球面积的60%左右，其所含的锰、钴、镍、稀土等金属矿产是陆地含量的数十倍、数百倍或更高，是未来可持续发展矿产资源需求的重要接替区。

历程

在人类历史上，“深海采矿”的概念至少可以追溯到1870年。在法国科幻作家儒勒·凡尔纳（Jules Gabriel Verne）的经典著作《海底两万里》中，尼摩船长宣布，“在海洋深处，有非常容易开采的锌、铁、银和金矿。”1872年，英国皇家海军舰艇挑战者号开始了历时五年的海洋探险，期间发现多金属结核资源在深海广泛分布，其重要的资源价值得到了承认。

20世纪60年代，海洋学家约翰·L·梅罗（John L. Mero）对铁锰结核资源进行了开发可行性研究，并预测锰、铜、镍和钴等金属的供应基本上是无穷无尽的，其研究结果引起了多国政府和企业的重视。此后，锰结核资源的调查、勘探大规模展开，开采、冶炼技术的研究、试验也迅速推进。海底最大的已知硫化物矿床位于红海的亚特兰蒂斯二号深渊，发现于20世纪60年代中期，其矿化物以金属软泥为主，矿床有9400万吨的贫铅银矿石，其中含银4000吨、含金50吨。

现状

对于人类来说，深水环境是极其陌生的世界，严重依赖于技术进步。经过几十年的海洋探索，只有大约10%的海底被舰载声纳系统调查过，而这些系统的平均分辨率仅为约100平方米。20世纪70年代至80年代，深海勘探和采矿在结核回收方面取得了重大技术进步，人们在亚特兰蒂斯二号深渊成功进行了试航前采矿和冶金试验，并普遍乐观地认为深海采矿将在20世纪末形成规模，但随后的进展缓慢而不稳定。其原因主要在于陆地金属供应充足、经济形势波动、能源成本上升、金属价格相对较低、开采技术挑战大和环保意识提高等因素。近年来，全球金属需求迅速增加，价格飙升，出于对能源安全的担忧，已有多个国家把这些金属指定为“关键”矿产或“战略”矿产。

目前还没有进行商业规模的深海采矿，但全球深海矿业活动已经日趋白热化。1997年，联合国成立负责监管国际海域深海采矿的观察组织国际海底管理局（ISA，The International Seabed Authority）。截至目前，ISA已经颁发了22份深海勘探合同，重点在于科学探索，但也有一些合同颁发给了国际企业，包括洛克希德马丁公司（Lockheed Martin Corp.）和德米集团（DEME Group NV. ）。目前，ISA正在最终制定深海采矿监管框架，预计将在2023年7月前颁发深海采矿许可证。

在沿海国管辖范围内的海底地区，矿物勘探也取得了实质性进展。例如，巴布亚新几内亚俾斯麦海的Solwara 1海底块状硫化物项目位于世界上第一个商业深海矿山，该项目已经获得了环境许可证和海底采矿租约。

在许多国家，包括巴西、中国、法国、德国、印度、日本、韩国和俄罗斯等国，政府资助的研究和资源评估项目有所增加。相关的国家立法也在更新中，这正在迅速促进深海矿产行业的发展，例如2014年颁布的《英国深海采矿法》。相关主题的学术研究和媒体报道也呈现激增态势。

技术发展

深海矿物勘探采用的一系列技术包括基于船舶的声纳测深测绘、地球物理测量以及使用自主水下航行器和遥控飞行器携带的一系列传感器（图1A）。自主水下航行器技术的发展，包括更高的自主性、更远的距离、改进的悬停能力以及新的地球物理和地球化学传感工具，是海底测绘提高效率的关键。

未来几十年，深海矿产的开发利用依然面临较大的不确定性，其影响因素是多种多样的、动态的，而且往往是相互关联的（跨越经济、地缘政治、技术、环境、监管和社会接受度等各个方面）。采矿将不可避免地影响自然环境，但这些资源所含的许多金属对于发展低碳未来、实现全球可持续发展目标和确保地球长期健康的技术至关重要。当前，人类缺乏关于深海生物圈的基本知识，尚无法就如何最好地规范这些矿藏的可持续和公平开采做出客观、可信的决策。此外，深海矿藏只能被视为最广义的矿产“资源”，因为其经济开采可行性尚未得到证实。加强海底勘探研究，提高技术-经济-环境“三位一体”资源评价的数据精度和可信度仍然是未来的工作重心和努力方向。

图1 深海勘探和采矿设备

（A） 英国海洋研究船RRS Discovery及所用的自主水下航行器等调查和监测设备。

（B）获取钻芯的遥控海底凿岩机（RD2）。

（C）英国工程公司SMD制造的深海采矿机。

（英国地质调查局，2018；SMD, www.smd.co.uk）