深海采礦技術(1 / 3)

深海采礦技術

深海采礦技術是深海采礦業中的支柱性技術,它對海洋的其他產業技術,如近海礦產業、深海油氣業、海洋能源業、船舶製造業等等都會有重大的影響,專家們預測,未來的深海采礦業很可能是一組采礦、海洋能源利用和深海農牧漁業等綜合發展的高新技術產業群。深海采礦技術是未來海洋產業中的先導性行業技術,它對整個海洋高新技術的潛在影響是深遠的。

深海鑽探計劃

深海鑽探是20世紀世界科學技術上的一項壯舉。1957年,美國學者芝克和赫斯首先提出了鑽穿地殼取得地幔樣品的構想。1961年3月,美國率先在東太平洋海域作了試鑽,但在更換鑽頭時因找不到原鑽孔而中止。要鑽穿地殼的底麵莫霍麵,需耗資11 200萬美元。由於耗資巨大,這項“莫霍計劃”被美國眾議院投票否決。1964年,美國斯克裏普斯海洋研究所等單位聯合組成了“地球深部取樣聯合海洋機構”,並於1966年製定了“深海鑽探計劃”。深海鑽探計劃在技術上由“地球深部取樣聯合海洋機構”具體實施,並專門設計建造了高性能的“格洛瑪·挑戰者”號鑽探船。“挑戰者”號從1968年8月11日開始到1983年11月的15年中,共完成96航次,航程累計達60萬千米,在以北冰洋除外的各大洋的624個鑽位上鑽井共計1092口,取得岩芯95 000餘米。“深海鑽探計劃”在技術上取得了突出成就。70年代,科學家們先後研製成功新的鑽孔裝置和液壓活塞取芯技術,後者能夠取得數百米長的原狀岩芯樣品,為高精度的古氣候學和古海洋學研究奠定了重要基礎。

“深海鑽探計劃”的實施為驗證和發展板塊構造學說立下了豐功偉績,並重視中生代以來古大洋環境的演變,從而創建了古海洋學等新學科。

現代物理海洋學

現代物理海洋學是研究海洋的熱狀態、動力狀態,以及物理特性的控製和世界各大洋邊界的科學。或者說研究海洋物理特性、海洋水體的運動形式和過程,及其諸多因素與大氣和海底有關因素變化的學科。因此,建立在這個範圍內的理論研究和實地觀測,對於深入了解海洋水體的循環過程是十分重要的。

在長期的實踐中,為了了解海水的物理特征,形成了波浪動力學,以及潮汐、海流、地震、海嘯等;海水熱力學,以及瞬間海水運動現象,如上升流、渦流等。此外,海水光學、海洋聲學、海洋氣象學等方麵的研究,都能為了解海水運動,提供依據。當然,從海洋物理學中衍生出來的海洋聲學,為聲納技術提供了研究基礎;海洋氣象學,為氣象預報技術提供了依據,因為海洋對於世界天氣和氣候,起著決定性的作用,所以,海洋氣象學特別重視海水和大氣層交界麵,各種現象的相互作用影響和熱量、水氣交換的研究。

先驅投資者

先驅投資者是指在國際海底區域已經對海底金屬結核資源勘查活動進行了至少3 000萬美元投資的國家或其控製下的法人和自然人,允許有資格成為先驅投資者的國家或實體,在海洋法公約生效前,按照有關規定的條件和程序,可以向海底籌委會提出兩塊具有同等商業價值、麵積各為15萬平方千米的申請區。經審查後,海底籌委會將其中的一個區域(15萬平方千米)分配給申請者作為開辟區,以便進一步勘探和開發。另一塊15萬平方千米的礦區則指定為海底管理局的保留區。1987年海底籌委會在紐約先後審查批準了印度、法國、日本、前蘇聯四國勘探國際海底多金屬結核資源礦區的申請。1991年3月又審查批準了中國作為先驅投資者登記國際海底礦區的申請,從而使我國在太平洋獲得了15萬平方千米的礦區勘探權。

幽靈潛艇

最早發現不明潛水物是在1902年。報道說,英國貨輪伏特·蘇爾瑞貝利號在非洲西海岸的幾內亞海灣航行時,船員發現了一個半沉半浮在水中的巨大怪物。在探照燈的照射下,船員清楚地看到那個怪物由稍帶圓形的金屬構成,中央部分寬約30米,長約200米,外形很像今天的航天飛機。它在燈光中不聲不響地潛入水中而無影無蹤。20世紀50年代末期又傳說阿根廷和美國沿海也出現了“幽靈潛艇”。

1963年美國海軍在波多黎各東南海域進行軍事演習時,發現了一艘不明潛水艇,它隻有一隻螺旋漿,卻能以280千米/小時的高速在深達9千米的海底航行。美國軍艦和潛艇盡力追趕它,卻無法趕上。這艘幽靈潛艇的性能令人咋舌,因為即使目前人類最先進的潛水器也隻能下潛到水下6千米左右,在水中的時速不會超過95千米。

到了20世紀70年代,傳聞幽靈潛艇又在北歐的斯堪的納維亞海域不斷出現,它潛入挪威、瑞典等國家的一些軍港。開始時,北約集團認為是前蘇聯的偵察潛艇,後經美國情報分析人員認真研究,否認了這種說法。

報紙報道說,1973年幽靈潛艇在挪威的感恩克斯納灣露麵。當時北約和挪威等國海軍在舉行大規模聯合軍事演習,對這艘膽大妄為的潛艇,聯合艦隊極為惱火,決定發動攻擊。數十艘艦艇同時向不明潛水艇開火,但它在槍林彈雨中出入,如入無人之境,就連海軍發射的三枚極先進的”殺手魚雷”也無一擊中目標。當這艘幽靈潛艇突然浮出海麵時,所有艦艇上的電子裝置竟同時發生故障,通訊中斷,雷達、聲納係統也全部失靈。等十分鍾後不明潛水艇潛下水時,艦隊的無線電通訊才恢複正常。不明潛水物的蹤跡遍布全球各地海域,引起了研究人員的關注,甚至有人認為,不明潛水物便是海底人的艦船,而更聳人聽聞的是,許多人都說他們在海中發現了各式各樣的神秘建築物。

英法海底隧道工程

英法海底隧道工程是由英法10家大建築公司組成的TML財團承建的,高達150億美元的工程總投資是向210家銀行貸款和發行股票籌集起來的。這項工程1987年12月正式動工。由於工程難度大,整整花了六年半時間才得以正式竣工,比預定完工時間晚了1年,工程總投資也超出預算1倍。它目前不僅是歐洲的最大建築工程,也是世界上耗資最多的工程之一。

英吉利海峽海底隧道

英吉利海峽海底隧道的正式名稱是“歐洲隧道”。英吉利海峽海底隧道,舉世矚目的連接英國和法國的英吉利海峽海底隧道定於1994年5月6日舉行隆重的通車典禮,英國女王伊麗莎白二世和法國總統密特朗為之剪彩。英吉利海峽海底隧道隔斷英倫三島與歐洲大陸的天塹變通途,人們隻要坐上被稱為“歐洲之星”的高速列車,穿越海底隧道,連接倫敦、巴黎、布魯塞爾僅需3個小時。全長35千米,其中海底部分長37千米。整個隧道由兩條直徑為76米的火車隧道和一條直徑為48米的服務隧道組成。它橫穿英吉利海峽最窄處,西起英國東南部505港口城市多佛爾附近的福克斯通,東至法國北部港口城市加來,兩條火車隧道之間相距30米,服務隧道平臥間。火車隧道與服務隧道間每隔375米有一橫向通道,用於隧道維修,和在發生事故時緊急疏散乘客。

英法海底隧道的裝置

為使隧道成為世界上最安全的通道,歐洲隧道公司除在列車行駛速度和服務方麵作出努力外,還在安全方麵采取了措施。該公司在隧道內安裝了大量先進的安全裝置,僅用於隧道運營管理的控製和信息交流係統就有3套。此外,還備有自動滅火裝置、防震係統、修建了防彈牆、安全通道,甚至設置了動物捕捉器,以對付因迷路而闖入隧道的動物。隧道每隔175千米就安置一個監測器,隨時測定溫度、煙塵及一氧化碳的含量。

空間資源

陸地已全部被人類占有,海洋和宇宙空間是兩個待開發的領域。比較來說,海洋對人類活動更為現實一些。事實上,人們在海洋空間利用方麵已做了不少工作,如圍海造地、灘塗利用、淺海養殖、跨海架橋、開鑿海底隧道、海洋運輸、建人工島、發展海洋旅遊業等。隨著科學技術和海洋開發利用的發展,海洋將越來越成為人類活動的空間。

開采濱海煤礦的方法

開采濱海煤礦,一般是從岸上開井口,由此向海底延伸。也有利用天然島嶼和人工島開井口的。人們采掘方法有所不同,主要有洞室法、礦柱法、長壁開采法、階梯長壁采礦法等。這些采砂法與陸地采煤差不多,所采用的設備也大致相同。不過,目前有的國家正在研究采用汽化法開采海底煤田。

勘探開發形勢

(1)墨西哥灣和海灣地區仍然是主要海上產油氣區,其中美國為29億石油當量噸(按1000m3天然氣折合1噸石油計算,下同),阿拉伯國家超過2億噸;

(2)北海地區的大型油田都已投入開發,在世界海洋油氣產量中所占比例有大的突破,其中英國的產量達23億噸,挪威的產量達22億噸;

(3)拉丁美洲地區的墨西哥石油產量已達11億噸,巴西和委內瑞拉也是主要產油國,產量合計為11億噸;

(4)俄羅斯在巴倫支海近海發現斯托史曼考耶巨型天然氣田(4 700億立方米),又在阿卜謝隆海峽等海域發現沙法格油田,估計石油儲量11億噸;天然氣85萬立方米;

(5)亞洲地區的海上石油開發也有新的發展,印度尼西尼亞在東爪哇岸外和納土納海盆中勘探近期內可能發現新油田,馬來西亞的勘探開發,集中於馬來盆地中的特倫加努近海,沙巴,沙撈近海,該工區的海上石油產量將達2億多噸;

(6)澳大利亞海域的石油儲量為85億噸,今後幾年將有新的勘探開發成果;

(7)非洲的主要海上產油區位於地中海的蘇伊士灣,利比亞在地中海水深150米處發現地質儲量66~79億噸,可采儲量7 000萬噸;埃及海域也有比較豐富的油氣資源,剛果海域發現了儲量達15億噸的大油田正在勘探之中。

新能源“可燃冰”

“冰”怎麼會“可燃”?即使是二氧化碳在超低溫狀態下形成的“幹冰”也不可燃。但確有“可燃冰”存在,它是甲烷類天然氣被包進水分子中,在海底低溫與壓力下形成的一種類似冰的透明結晶。據專家介紹,1立方米“可燃冰”釋放出的能量相當於164立方米的天然氣。目前國際科技界公認的全球“可燃冰”總能量,是所有煤、石油、天然氣總和的2~3倍。美國和日本最早在各自海域發現了它。我國近年來也開始對其進行研究。