第四章(大连海事大学海洋科学专业课海洋技术概论课件).pdf

第四章第四章 海底矿产资源开发技术海底矿产资源开发技术 第四章第四章 海底矿产资源开发技术海底矿产资源开发技术 海底矿产按性质可分为金属矿产、非金属矿产和燃料矿产；按矿产的结构形态可分为沉 积物矿 （非固结矿）和基岩矿 （固结矿）两大类。沉积物矿包括海滩矿砂、大陆架沉积矿和 深海沉积物矿；基岩矿主要是指海底松软沉积物以下硬岩中的矿藏。 目前能够显示海底矿产重要地位的是海底石油、天然气、大洋锰结核和各类热液矿产、 滨海与浅海砂矿、海底煤矿等。 海洋石油的产值在海洋经济总产值中名列首位，而海滨与浅海矿砂是目前投入开发的第 二大矿种。海底矿产资源中，更大量的是潜在资源，如被称为21 世纪矿产的大洋锰结核、 海底热液矿、富钴结壳等。大洋锰结核对世界来发展的矿物需要关系极大，因此备受重视。 第一节第一节 海底矿产资源勘探方法海底矿产资源勘探方法 第一节第一节 海底矿产资源勘探方法海底矿产资源勘探方法 海底矿产资源的勘探分为浅海勘探和深海勘探。深海勘探的对象主要是锰结核矿、热液 矿；浅海勘探的对象很多，有石油、煤、铁和各种金属矿砂。勘探海底矿物需要合适的调查 船，对调查船的要求主要取决于想要寻找的矿产类型和位置。 勘探方法有直接方法和间接方法。直接方法主要有观测和取样；而间接方法主要有声学 探测技术、地球物理方法和地球化学的方法。 一、直接方法 （一）观测 即观测海底矿床在海底中的位置，在浅的水域主要靠潜水员进行观测，而在较深的水域 要靠载人潜水器进行观测。较常用的直接观测海底的方法是利用照相机和水下电视。水下照 相机能够连续地拍摄海底相片，在拍摄过程中使照相机刚好在高于海底的位置上拖曳，同时 周期性地被触发。 (二）取样 采集矿物样品是探查浅海海底及大洋底矿产资源的最基、也是最重要的手段。主要有 以下几种。 1. 表层取样 即用采样工具获取海底表面物质样品。常用的取样器有“绳索抓斗取样器” （图4-1 ）。抓 斗下降时都是开口的，当接触海底后即自动抓砂封闭。成低，使用广泛，但只能捞取海底 表层的矿样。 另外，较常用的还有由金属链条或绳索构成的拖斗式或拖网式表层取样器 （图4-2 ）， 斗和网都有细孔，可以漏水。它们因成低、灵活机动、不受海水深度的限制而使用广泛。 但所获去样品往往会混在一起，所以仅能用作定性研究，不能定量分析。 2. 柱状取样 为用各种取样管采取海底以下一定深度的柱状样品。常见的取样管有重力取样管、水压 取样管、活塞取样管 （图4-3 ）。活塞取样管的工作要点是：着底时，活塞的下面通常要紧 紧地粘在海底泥土的表面不动，而只让管子完全插入泥土中。 柱状取样管都需船只停止航行后用钢缆吊着取样管到达海底取样。这种方法既费时，又 费事。 近年来，国外研制了一种“ 自动返回沉积物取样器”，又称“无缆取样器官” 。这种取样器 用漂浮材料制成，可以携带重物和采泥器或照相机，自由降落到海底，在到达海底并采集样 品或对海底照相以后，携带的重物自行脱落，而漂浮材料使采泥器或照相机浮出水面，一旦 露出水面，讯号器立即启动，发射无线电信号，使船上的工作人员很容易发现它而取回样品。 这种采样设备的问世，将过去的单点采样改变为连续采样。 3. 钻探取样 海上钻探取样与陆上钻探取样的工艺过程相似，也分浅孔钻探和深孔钻探两类。浅孔钻 探取样适用于海底砂层下部矿物的取样，也可用于采集锰结核和海底沉积的柱状样品。在砂 层中钻孔速度很快，因而成不高。常用的钻探装置有旋转钻，落锤钻，打桩钻，震动钻。 4. 深孔钻探 对海底坚硬岩层勘探就要用深孔钻探。深孔钻探是最后的勘探手段，费用很高。随着水 下矿产勘探重要性的日益增长，已出现将观测和取样合并为一个系统的设备。用这种方法， 在