海洋探索技术

第四节　海洋——人类21世纪的科技宝藏

强于世界者必胜于海洋，衰于世界者必先败于海洋。

——古代中国名言

茫茫大海，曾激起无数人的遐想和向往，唐代浪漫主义大诗人李白曾以“海漫漫，直下无底旁无边，云涛烟浪最深处，人传中有三仙山，山上多云不死药，服之化羽为天仙。”表达了人们向往大海的愿望。

在人类赖以生存和发展的宇宙幸运之舟——地球上，陆地面积仅占总面积的29%，而海洋则占到71%。

（一）丰富的海洋资源

21世纪是“海洋世纪”，是人从陆地大步走向海洋和开发利用海洋的时代。海洋是生命的摇篮，风雨的故乡，也是人类发展所依赖的食物、矿产、动能及空气、淡水的源地。海洋环境的发展变化与人类社会息息相关。因此，当前是唤起全人类关注海洋的新时代，这不仅是说地球上最早的生物出现在海洋，而且指目前地球上80%的生物资源也在海洋中。

图11-11　茫茫的大海

图11-12　海洋面积占71%的地球

（1）海洋生物资源

至少30亿年前，地球上最早的生命就已在海洋的世界里诞生了。最早出现的是原核生物，后来发展到真核生物。在5.7亿年前，海洋中开始出现各种动植物。大约1.3亿年后，各种动植物开始向陆地迁移，开始了陆上动植物的进化。今天地球上约有100万种动物，40万种植物和10万种微生物。海洋生物20万余种。有人计算过，在不破坏生态平衡的条件下，海洋每年可提供30亿吨水产品，能够养活300亿人口。但科学家们指出，海洋中实际存在的生物种类可能比目前已知的要多得多。他们预计，到2010年“海洋生命普查”计划完工时为止，也许可以发现总共约200万种的不同海洋生物。在海洋水产品中，人们吃得最多的是鱼类。全世界有鱼类2万多种，中国海域约有2000种。世界渔场大多分布在大陆架。

图11-13　海洋中的鱼

（2）海洋矿产、化学资源

广阔无垠的海洋是自然界赐予人类的一个巨大的资源宝库。据科学家测定：海底蕴藏有巨量的多金属结核，其中，锰含量约2000亿吨，大体相当于陆地储量的40～1000万亿立方米；海底磷矿、硫化矿、砂矿亦很丰富；海洋的潮汐能、海浪能、海流能、海水热能等可再生能源的理论储量约为1500亿千瓦，其中可开发利用的约70多亿千瓦，相当于目前发电总量的十几倍；海水中含有大量化学元素，可提取的元素包括铀、氘、氚等80余种。

锰结核是海洋中最重要的资源。它含有30多种金属元素锰25%，铁14%，镍1.9%，铜0.5%，钴0.4%。这种团块是以岩石碎屑，动、植物残骸的细小颗粒，鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层长成的，像一块切开的葱头。由此被命名为“锰结核”，又称它为多金属团块。锰结核广泛地分布于世界海洋2000～6000米水深海底的表层，而以生成于4000～6000米水深海底的品质最佳。锰结核总储量估计在30000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广，储量占一半以上，约为17000亿吨。锰结核密集的地方，每平方米面积上有100多公斤，简直是一个挨一个铺满海底。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊，从几微米到几十厘米的都有，重量最大的有几十公斤。锰结核不仅储量巨大，而且还会不断地生长。生长速度因时因地而异，平均每千年长1毫米。以此计算，全球锰结核每年增长1000万吨。

它的物质来源，大致有四方面：一是来自陆地，大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；二是来自火山，岩浆喷发产生的大量气体与海水相互作用时，从熔岩搬走一定量的铁、锰，使海水中锰、铁越来越富集；三是来自生物，浮游生物体内富含微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也就进入海水；四是来自宇宙，有关资料表明，宇宙每年要向地球降落2000～5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素，分解后也进入海水。一般认为是沉降于海底的各种金属的氧化物，以带极性的分子形式，在电子引力作用下，以其他物体的细小颗粒为核，不断聚集而成。这个理论也有不能自圆其说之处。锰在海水中的含量并不算多，为什么却会在锰结核中独占鳌头呢？锰结核的成因有待继续研究。

研究试验的锰结核开采方法也有许多种。比较成功的方法有链斗法、水力升举法和空气升举法等几种。链斗式采掘机械就像旧式农用水车那样，利用绞车带动挂有许多戽斗的绳链不断地把海底锰结核采到工作船上来。1982年《联合国海洋法公约》第十一部分规定：公海大洋矿物资源的一切权利属于全人类，由联合国海底管理局代表行使这些权利。海岸带砂和砾石由各种途径进入海洋的泥沙和尘埃中包含有各种不同的元素。不同成分的尘埃颗粒，密度、比重不同，粒径大小不同，扁、圆形状也有差别。这些特征各异的矿物碎屑，在波浪、海流作用下，分别聚集沉积在一起，就形成了海滨砂矿床。

海滨砂矿最为大宗的是建筑用砂和砾石。这是因为它们是由常见的普通岩石碎屑生成的。70年代以来，世界每年开采海滨建筑用砂和砾石的价值，也在2亿美元以上。为了保护海岸稳定和环境的优美，海砂、砾石也不是可以随意开采的。较为稀少而价值甚高的海滨砂矿有：金红石、钻石、独居石、石榴石、钛铁砂、铌铁砂、钽铁砂、磁铁砂、铬铁砂、锡砂、磷钇砂、金砂、铂砂、琥珀砂、金刚砂、石英砂等等，真是琳琅满目，多不胜数。大海就像一个粉碎机和分选机，日夜不停地加工制造富含各种金属和非金属的细砂，并把它们按种类聚集在一起，形成可供人类开发利用的矿体。

此外，浩瀚的海洋空间也正引起人类越来越大的兴趣，除了传统上作为海上通道之外，工程师们正在开拓新的利用领域，包括建设海上城市、海上机场、海下桥梁、海底隧道、海底仓库等，以期拓展人类生存的空间。同时，海水本身也是一种重要资源，它不仅可以通过脱盐处理变成淡水，还可以直接用于工业冷却、印染、清洁、消防，甚至将来有可能用于农业灌溉。

（二）海洋技术

海洋技术是一种开发利用海洋资源的技术体系，是当代新兴的科学技术部门之一。从当代海洋技术的发展来看，当前主要集中在海洋探测技术、海洋资源开发技术两部分。海洋探测技术包括海面、海底测控技术，其目的是探明海洋资源的分布状况，为海洋资源的开发利用奠定基础。海洋资源开发技术主要包括海洋矿产资源开发技术、海洋生物资源开发技术、海洋化学资源开发技术和海洋能源开发技术。

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【思考题】

海洋中含有哪些主要资源？