海底采礦的現(xiàn)狀、分類、核心問題及其有關爭議
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作者:proc903e2
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發(fā)布時間: 2020-12-15
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2017年秋天爆出一則新聞:有家日本企業(yè)從沖繩島附近1600多米深的海底開采出了礦石。收獲的可不僅僅是一份微不足道的樣本,而是超過15噸的金屬礦石,它們被不間斷地從海底泵到船上。這一前無古人的壯舉宣告了海底采礦時代的到來。
毫無疑問,地球資源開采進入了一個新紀元。不論在日本還是其他國家,眾多企業(yè)爭先恐后地涌向大洋洋底,發(fā)掘金屬礦藏,加拿大鸚鵡螺礦業(yè)公司就是其中一員,它計劃從2019年開始在巴布亞新幾內亞附近1700米深的海底開采銅礦。其實該想法由來已久。1960年代初就有不少地質學家就把目光投向了海底,那里有著大量直徑5至10厘米的礦物結核,富含錳、鎳、鈷,甚至稀土金屬。這些奇特的小球有一個很可愛的名稱,叫做多金屬結核(又名錳結核)?!皣@它們展開的海洋測繪目標明確,那就是工業(yè)級的開采?!狈▏Q箝_發(fā)研究院地球化學和資源循環(huán)實驗室的研究員伊夫·富凱介紹道?!昂5椎V床里的金屬組合很獨特,在陸地上找不到對應的樣本?!钡聡鶢柎髮W的馬克·漢寧頓驚嘆不已。不過在當時,雖然豐富的礦藏令人覬覦,但是超過4000米的深度還是讓人望而卻步。1978年在海脊上發(fā)現(xiàn)的活躍熱液礦又帶來了另一線新曙光。因為這些從地幔里噴涌而出的滾燙液體富含金屬元素,它們一經噴出就立刻進入了海底的冰水里。結果就是,億萬年來,不計其數(shù)的銅、鋅、金或銀微粒沉淀在了熱液“煙囪”的腳邊。
這些礦藏被稱為多金屬硫化物,含銅量在7%左右,而如今開采的陸上銅礦平均含銅量僅為0.5%?!斑@就好比一個全是金屬的大餅,直徑200米,厚100到200米;真是一份厚禮!”巴黎地球物理學院的海洋地質學家杰羅姆·迪芒笑道,“這些金屬沉淀物就躺在海底,開采起來無需掘地三尺,幾乎只要伸伸手就能摘得。”當然深入水下2000米還是免不了的。難道地球已經到了山窮水盡的地步,只能讓礦工深入海底,沖破無邊黑暗,承受地獄般的巨大壓力?并非如此?!叭祟愒陉懙厣先匀荒苷业匠渑娴慕饘儋Y源,可以滿足全世界的需求,很長時間里都不用擔心實際的匱乏。”澳大利亞莫納什大學杰出的資源專家加文·馬德?lián)Uf。海底淘金的動機其實是地緣戰(zhàn)略意義上的,因為許多重要金屬對數(shù)字技術或可再生技術必不可少,卻集中在一小部分國家手里?!皻W洲和日本目前都很依賴中國,它們當然更愿意開拓新渠道?!币练颉じ粍P解釋道,“它們憑借各自的領海和公海就可以自給自足。畢竟海洋覆蓋了地球表面三分之二的面積?!贝送?,在陸地上開采礦藏多多少少會破壞周圍環(huán)境,引發(fā)當?shù)鼐用竦膽嵟曈憽鴱暮I鲜凸I(yè)取得的可觀進步來看,海底不再那么遙不可及,因為如今開采水下3000多米深的油氣田已是家常便飯了。深海采礦的新時代似乎已經到來,世界各國都在摩拳擦掌?!澳壳拔覀円呀涱C發(fā)了29張公海開采許可證,允許在深度1800至5000米的海底作業(yè)?!眹H海底管理局資源部負責人桑多爾·穆爾索透露。領軍者是日本,這點很容易理解,日本的資源向來十分貧乏。杰羅姆·迪芒證實,“所有地質學家都投身其中,其他科學計劃都暫時擱置了!”此外,“韓國和印度也在緊鑼密鼓地開展地球物理研究,在印度搜索硫化物和金屬結核的蹤跡”,杰羅姆·迪芒繼續(xù)介紹說。歐洲當然也不甘落后,在研發(fā)上增大投入,聚集瓦利斯群島和富圖納群島法屬海域里的多金屬硫化物,以及亞速群島周邊的豐富礦藏。法國在該領域走在前列,并于2015年10月制定了一項“關于探索開發(fā)海底礦藏的國家策略”。
海洋礦產資源的分類及特點
⑴濱海砂礦是一類在濱海環(huán)境下形成的具有重要工業(yè)或經濟價值的礦砂。已探明的濱海砂礦達數(shù)十種,其中:金屬礦物中的鈦鐵礦、金紅石、鋯石、磁鐵礦(鈦磁鐵礦)對于航天工業(yè)及核工業(yè)具有重要意義;稀有金屬礦物中的錫石、鈮鉭鐵礦亦在航天工業(yè)或核工業(yè)中發(fā)揮著重要作用;稀土礦物中的獨居石、磷釔礦所含稀土資源在高新技術工業(yè)領域應用廣泛;貴金屬礦物中的砂金、金剛石、銀、鉑等具有極高的經濟價值;非金屬礦物中的石英砂、貝殼、琥珀等亦含有一定價值。在當前的海底礦產資源開發(fā)利用中,其產值僅次于海底石油和天然氣。世界上已有30多個國家或地區(qū)正在進行濱海砂礦的勘探和開采工作。
⑵海底煤礦是指埋藏于海底巖層中的煤礦,其作為陸地煤礦的一個補充資源已有多年的開采歷史,近年來更是被看成一種潛在巨大資源日益被世界各國重視。如今,英國、土耳其、加拿大、智利、澳大利亞、新西蘭、日本等國均有不同規(guī)模的海底煤礦開采、開發(fā)。然而,由于海底煤礦所處位置的特點與陸地煤礦具有很多不同,這使得海底煤礦開采有了更大的難度。一方面,海底煤礦的巷道開掘支護及后期維護需要在技術上更進一步;另一方面,海底煤礦開采過程中通風系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)等較陸地煤礦需要更好的維護;再有煤礦開采后采空區(qū)的處理在技術上比陸地煤礦也具有更高要求。同時,從經濟角度考慮,開采海底煤礦比開采陸地煤礦存在不利因素。因而,海底煤礦技術應用方面仍有待進一步提高。
⑶深海采礦作為一項從20世紀50~60年代開始逐漸興起的能源研究方向,雖然在經歷了20多年的熱潮,到20世紀90年代逐漸冷卻下來。但作為21世紀最有價值的礦產資源,深海礦物的開發(fā)在進入新世紀以來,又一次成為各國海洋資源利用的主要研究方向。世界各國在這方面又開始增加投入,都希望能在海洋能源利用方面進入領先之列。深海礦物主要包括三種類型:大洋多金屬結核礦、富鈷結核和海底甲烷水合物、海底熱液礦床等。其中多金屬結核礦和富鈷結殼均含有豐富的鎳、鈷、錳、銅等戰(zhàn)略金屬,我國陸地金屬上除鎳以外,其它三種長期供應不足。甲烷水合物作為一種有望替代煤、石油等傳統(tǒng)能源的21世紀新興能源,其儲量豐富,具有極廣闊的應用前景。
深海采礦的幾大核心問題
1.什么是深海采礦?
所謂“深海采礦”指的是挖掘深海礦產資源的過程。而“深?!眲t是指海平面200米以下的區(qū)域。深海約占地球表面積的65%,擁有豐富的物種多樣性。那里的物種都能夠適應惡劣的環(huán)境,而且其中有許多甚至還不為科學所知。此外,那里還擁有獨特多樣的地質形態(tài),包括海底山脈、高原、火山群、峽谷、廣闊的海底平原,以及馬里亞納海溝。馬里亞納海溝是目前地球上已知的最深的海溝,距離海平面大約11000米。
2.深海采礦已經開始了嗎?
目前世界各地開展的主要是淺海領域的泥沙、錫礦和鉆石開采,而且有些是在一些國家的領海進行的。但是,在公海(即不屬于任何國家的國際海域)領域進行深海開采目前還處于探索階段。截至目前,共有29個為期15年的深??碧胶贤@批,目的是對3種不同的礦產資源的規(guī)模和范圍進行評估,累計覆蓋面積達到130萬平方公里。不過,在“深海開采行為準則”達成一致意見之前還不能對上述區(qū)域進行實際開采。在今年的兩次重要會議上,相關方將針對這部法規(guī)的詳細內容展開討論,預計2020年正式出臺。
3.“行為準則”由誰決定?
該準則將由國際海底管理局(ISA)審核通過并最終頒布。ISA是一個依照《聯(lián)合國海洋法公約》成立的獨立機構,總部位于牙買加金斯頓,目前共有包括歐盟在內的168個國家和地區(qū)組織成員。
4.開采主體有哪些?
深海礦開采主體有很多,包括法人企業(yè)、國有企業(yè)、(中國、法國、德國、印度、日本、大韓民國和俄羅斯聯(lián)邦)政府、由保加利亞、古巴、捷克共和國、波蘭、俄羅斯聯(lián)邦和斯洛伐克等國組成的國際海洋金屬聯(lián)合組織以及庫克群島、基里巴斯、瑙魯、新加坡和湯加等小島嶼國家。
5.開采資源有哪些?在哪里開采?
目前擬定的開采目標包括鎳、銅、鈷、錳、鋅、銀和金。目前勘探工作主要集中在3種海洋礦產資源,包括深海多金屬結核、多金屬硫化物(即深海熱泉附近形成的“深海塊狀硫化物”)和覆蓋在海底山上的富鈷鐵錳結殼。勘探區(qū)域主要集中在太平洋、大西洋中部和印度洋海域。
6.我們?yōu)槭裁葱枰@些礦產?
因為許多電子產品和能源存儲設備都需要這些資源,比如智能手機、筆記本電腦、太陽能電池板、風力渦輪機和電動汽車等等。目前這些礦產資源的需求日漸增長,但是陸地開采供應的難度卻越來越大,利潤也越來越低。主張深海開采的人士認為,深海開采能夠提供可靠、清潔和合乎倫理的礦產來源。
7.如何開采?
使用比藍鯨還要重的巨型機器對海底地層進行挖掘、疏?;蚯懈睢Mㄟ^數(shù)公里長的管道將這些海底礦藏輸送到海面上的船上進行處理,同時廢料將被泵回海中,所有流程都在海上完成。
8.會對海洋產生什么影響?
這些作業(yè)過程將給海底、上層水體和所有周邊環(huán)境造成影響。為了開采結核而進行的海底刮擦會破壞章魚、海綿動物及其他物種的深海棲息地。大量的動物群落集中在深海熱泉附近。這些海洋動物組成了地球上最富活力的生態(tài)系統(tǒng)之一,而在熱泉噴口采礦可能會擾動沉積物,造成一些動物窒息。而其他一些生活于深海、適應了少光高壓環(huán)境的物種也有可能受到開采帶來的噪音和污染影響??茖W家們擔心,目前我們對這些生物或生態(tài)系統(tǒng)的了解還不夠深入,無法建立一個適當?shù)臉藴蕦ζ溥M行保護或監(jiān)測礦產開采的影響。
9.誰會從深海開采中獲益?
國際海底管理局(ISA)的法規(guī)草案規(guī)定,從開采中獲得的擬定特許費或其他款項將受到受益分享制度的管理,并在充分考慮到發(fā)展中國家需求,特別是最不發(fā)達國家和內陸地區(qū)國家的利益和需求的前提下在成員國之間進行分配。相關支付制度目前仍在研究之中,幾種不同的經濟模式都已被納入考量范圍。
10.何時開始深海開采?
合同方為了獲得開采權,必須根據(jù)國際海底管理局規(guī)定的制度、法規(guī)和程序進行環(huán)境影響評估,并證明其財力和技術能力。一些行業(yè)組織表示已準備好從2023年就進行開采,但大多數(shù)觀察人士表示,2025年開始的可能性也許更大。
圍繞深海采礦持久的眾說紛紜
在過去,商業(yè)性質的深海采礦行動僅限在各國領海內進行,并未擴展至廣闊的的國際公海,但如今隨著陸地和沿海礦藏幾乎被開發(fā)殆盡,以及各類消費電子產品、電動汽車對電池需求的日益增長,深海區(qū)域已然成為了人類下一個目標。
為了解決公海領域采礦所帶來的問題,聯(lián)合國下屬的「國際海底管理局(ISA)機構目前正在擬定一份“開采行為準則”,目標是在2020年年底前,讓所有簽署了《聯(lián)合國海洋法公約》的168個成員國達成共識,讓開采商能夠在幾個指定的國際海域進行商業(yè)化采礦。
另一邊,不少科學家和環(huán)境保護組織則對開采商們即將到來的行動感到擔憂。他們向國際海底管理局發(fā)出警告,稱在人類對于深海環(huán)境的了解尚不充分,甚至還有很多新物種未被發(fā)現(xiàn)之前,貿然地進行開采,只會對深海環(huán)境造成不可逆的破壞,重蹈人類在陸地采礦的覆轍。地球的未來,以及深海中的億萬生靈,此刻都懸在我們的一念之間。廣義上的“深?!眳^(qū)域,在國際上已有明確定義。它一般是指水深200米以下的區(qū)域,總面積約占全球海洋的65%,同時占地球總表面積的45%左右。你顯然不能指望,人類可以像在陸地一樣,開著礦車在深海平原上縱橫馳騁。你真正會看到的深海用礦機,長著都和坦克差不多,有的重量甚至達到了藍鯨的兩倍多。它們配有巨大的履帶、犁刀或螺旋狀的滾筒,到達海底后便會像吸塵器一般將夾雜了礦石的沉積物吸入,或是用滾動鏈齒將海平面挖開,再通過好幾公里長的垂直管道泵輸送到海面上的礦船上。
對大部分開采商來說,深海內最具吸引力的是三種礦物,包括多金屬結核、從熱泉噴口噴出的多金屬硫化物,以及覆蓋在海底山上的富鈷結殼。以多金屬結核為例,這種通體黑色、和馬鈴薯差不多大小的球體石塊,主要分布在深海平原的細粒沉積物中,它一般含有多種金屬,包括錳、鐵、銅、鎳、鈷、鉛和鋅,還含有少量貴重金屬,例如鉬、鋰、鈦和鈮等。目前,多金屬結核商業(yè)開采最深入的區(qū)域是位于太平洋東部的克拉里昂-克利珀頓區(qū)(CC區(qū)),該區(qū)域的水深達到了3500~5500米,僅能依靠專業(yè)的深海開采設備才能到達。但僅僅是這一處礦床所蘊含的鋰離子電池原料——鎳、鈷和錳,就已經超過了目前陸地上已知的這三種礦產資源的總和。面對如此龐大的資源儲量,任何開采商乃至是國家政府都會希望從中分得一杯羹,只不過在國際海底管理局的規(guī)定完成前,公海領域只允許進行勘探性質的行動。當然,這并不妨礙一些開采商在別國的領海內開展采礦嘗試。
全球第一家獲得深海采礦許可的是加拿大的鸚鵡螺礦業(yè)(Nautilus Minerals)公司,它們之所以會用「鸚鵡螺」這個名字,大概也是有意向史上第一艘動力潛艇致敬。不過,這家公司的采礦地并不是在加拿大海域內,而是南太平洋西部的一個島國:巴布亞新幾內亞。負責該業(yè)務的鸚鵡螺礦業(yè)副總裁亞當·賴特(Adam Wright)說道,在他看來,陸地采礦會破壞大片樹木和地表土壤,而海底采礦則可以有效避免這些問題出現(xiàn)。從技術層面上說,礦產行業(yè)也已經對深海開采有了充分準備。一部分原因得益于海洋油氣開采的成熟化,讓不少基礎裝備與組件都可以直接應用在深海采礦中,加上多年的勘探測試,也間接推動了像深海礦車這類裝備的進步,剩下的就是在具體的商業(yè)化項目上進行論證。但與此同時,來自阿拉斯加大學的海洋保護教授理查德·施泰納(Richard Steiner)博士卻對鸚鵡螺公司前期提交的環(huán)境影響評估報告提出質疑:該項目很可能會對一些全球極為罕見、以及人類了解甚少的生物群落造成長期影響,甚至是滅絕;同時,與規(guī)模和風險相比,項目本身也無法為巴布亞新幾內亞的人民帶來對等的益處。還有人表示,開采船和海底機器的長期運作會產生大量的噪聲,這會讓那些靠聲音來判斷方位的深海動物失去相互交流和聆聽周圍環(huán)境的機能,甚至會進一步趕跑魚群,影響當?shù)氐臐O業(yè)捕撈。這個本該在2019年初啟動的項目,之后卻因鸚鵡螺礦業(yè)和巴布亞新幾內亞政府之間的糾紛導致中斷,連原本花數(shù)億重金制造的深海開采船都只能賣給另一家公司。
截止到今天,有關深海采礦的爭議正在繼續(xù),但無論持支持態(tài)度的開采商和國際海底管理局,還是反方的環(huán)保組織和部分科學家,雙方都會拿出對自己有利的觀點,唯一缺失的是真正具有說服力的勘探數(shù)據(jù)。由于技術和財力上的限制,此前大部分深海區(qū)域從未有過考察,更別說驗證海底采礦對生物和環(huán)境帶來的影響,少數(shù)試驗只是使用一些小型機器來模擬礦機作業(yè),要不就是實驗室的模擬推論,但覆蓋面還不夠廣。目前,針對深海采礦影響分析的最大規(guī)模試驗還是在三十多年前進行的。科學家Thiel當時使用了一個寬8米的爬犁模擬礦機采礦,在海底揚起了一大片如同云霧般的泥沙,這些沉積物之后會沉降下來覆蓋大部分區(qū)域,讓海底生物被掩埋,直至窒息而死。原因在于,千米下的深海往往都是極為清澈的,那里的生物也適應了這樣的環(huán)境,但誰都不知道它們是否也能適應夾雜了泥沙的渾濁水流。在這次試驗后,Thiel還多次重回試驗點查看,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的生態(tài)和一些生物始終沒能恢復到原樣,這雖然能說明一些問題,但依舊很難讓研究人員對實際的風險進行量化。國際海底管理局的科學顧問團在接受《自然》雜志采訪時也表示,大家都知道深海采礦會對生物帶來影響,但這究竟會帶來整個物種的滅絕,還是只限定在采礦區(qū)內?這個問題很復雜,仍然需要長期的環(huán)境基準研究。而前鸚鵡螺礦業(yè)的創(chuàng)始人,現(xiàn)任深綠礦業(yè)公司負責人的大衛(wèi)·海登(David Heydon)在接受《大西洋月刊》采訪時則強調,如果人類繼續(xù)靠陸地上的化石燃料來維持,地球終將走向毀滅。如今,國際海底管理局已經簽署了30份深海采礦合同,這些開采商都擁有締約國的擔保,合同的有效期為 15 年,只要確定了“行為準則”,它們就可以在數(shù)個指定區(qū)域正式開展商業(yè)化采礦行動。某種程度上說,有關深海采礦的爭論其實早已結束,當許多國家開始尋求全面電子化、智能化的改革,而各類新興的科技產品在引領著消費者遠離傳統(tǒng)化石燃料之時,到深海尋求更豐富的礦藏,已經變成了必然選擇。
來源:溪流之海洋人生