(4)磷鈣土礦
磷鈣土是由磷灰石組成的海底自生沉積物,按產地可分為大陸邊緣磷鈣土和大洋磷鈣土。它們呈層狀、板狀、貝殼狀、團塊狀、結核狀和碎礫狀產出。大陸邊緣磷鈣土主要分布在水深十幾米到數百米的大陸架外側或大陸坡上的淺海區,主要產地有非洲西南沿岸、秘魯和智利西岸;大洋磷鈣土主要產于太平洋海山區,往往和富鈷結殼伴生。磷鈣土生長年代為晚白堊世到全新世,太平洋海區磷鈣土含有15%—20%的P2O5,是磷的重要來源之一。另外,磷鈣土常伴有高含量的鈾和稀土金屬鈰、鑭等。據推算,海區磷鈣土資源量有3000億噸。
人類對深海的探索和研究相對于探索地球表面來說才剛剛開始,隨著人類新需求的出現和科學技術的進步,隨著我們對深海的不斷探索,還會在深海底發現更多新的礦產、新的資源。
人類對大洋多金屬結核,富鈷結殼,海底多金屬硫化物及磷鈣土的大規模開發利用估計到2020年左右才能實現。
二、我國海洋礦產資源開發利用現狀及存在問題
1.海洋礦產資源開發利用現狀
(1)濱海砂礦的開發起步早,但規模有限
我國濱海砂礦種類較多,已發現60多種礦種,估計地質儲量達1.6萬億噸。根據現有技術經濟條件,目前大多數具有工業價值的濱海砂礦都有開采,但開采規模有限,規模較大的主要有鈦鐵礦、鋯石、金紅石、鈦鐵礦、鉻鐵礦、磷釔礦、砂金礦、石英砂、型砂、建筑用砂等10余種。
(2)海洋油氣開發已成重點,但主要局限在淺水區
海洋油氣資源在海底礦產資源中勘探開發的規模最大,價值最高,但起步較晚。自60年代開始,我國已在近海發現了7個大型含油氣盆地,估計石油資源總量約260億噸,天然氣資源量約14萬億立方米。
海洋油氣的開發價值主要由開發成本和油價等因素決定。海上油田的建設成本約為陸上的3—5倍,但由于海上油田儲量一般比較大,單位成本并不算高;另一方面,國際原油價格中長期維持高位,使得海洋油氣資源的勘探開發具有很現實的意義。
渤海是中國第一個開發的海底油田。渤海大陸架是華北沉降堆積的中心,大部分新生代沉積物厚達4000米,最深達7000米。這是很厚的海陸相交互層,周圍陸上的大量有機質和泥沙沉積其中,淺海的沉積又是在新生代第三紀適于海洋生物繁殖的溫暖氣候下進行的。這對油氣的生成極為有利。由于斷陷伴隨褶皺,產生一系列的背斜帶和構造帶,形成各種類型的油氣藏。渤海油田與陸上大港油田、勝利油田、遼河油田同屬一個大油氣區,是陸上油田的海底延伸。中國石油部門已開始在渤海進行開發,打出了一批高產油氣井。1980年開始,中法、中日在渤海中部、西部和南部進行聯合勘探開發,發現日產原油千噸、天然氣60萬立方米的高產井,展示了渤海石油開發的樂觀前景。
目前我國共有16個海上油氣田,其中產量位居前6名的海上油田,包括目前我國最大的海上油田在內,均在渤海。在渤海海域發現的蓬萊19-3油田是世界級的新發現。2004年渤海海域油氣產量首次突破1000萬噸,成為我國北方重要能源生產基地。
從上個世紀60年代起,渤海灣繼蓬萊19-3等大型海上油田相繼成功開發以來,近幾年投產的主要是中小型為主的邊際油田。中國海洋石油總公司最近在位于渤海遼東灣海域自營鉆探預探井金縣1-1-2D井喜獲成功,日產原油1000余桶,天然氣超過73萬立方英尺。此次發現的金縣1-1含油構造,是在12口廢棄的探井上、在國外大公司先后16年勘探卻最終放棄的區塊內。有專家分析指出,這標志著中國海洋油氣資源的勘探開發利用已步入到以提高發現率、采收率為主的集約型發展模式階段。據中海油高層人士披露,較之世界平均25%左右的商業成功率,渤海油田近幾年的商業發現成功率要高得多。正是由于中海油依靠技術創新,不斷提高油田勘探成功率和采收率,令油田產量逐年提高的同時,提高了勘探替代率,渤海灣正在逐漸成為中國第三大油田。據統計,連同金縣1-1含油構造在內,在渤海灣共獲得8個新發現,預計石油地質儲量約2億立方米,天然氣約15億立方米。這將為到2010年建成3000萬噸油當量產能目標奠定基礎。隨著技術不斷創新和管理不斷優化,中海油將力爭在2010年實現油氣產量達到5500萬噸油當量的目標。
黃海海底是個大的封閉盆地,從大陸流注入海的大量泥沙不斷在此沉積。北黃海地質與渤海相似,其東南部盆地可能堆積有較厚的老第三紀含油氣及煤的沉積層。南黃海拗陷更深,海相地層更為發育,新生代地層深達5000米,其隆起和斷裂構造發育對油氣生成與儲集十分有利。南黃海盆地是蘇北含油氣盆地向海的延伸,與陸地構成蘇北—南黃海盆地,面積約8.7萬平方公里。盆地有可儲油氣的構造圈閉達40多個,產生油巖的厚度達數千米。
東海大陸架寬廣,第三紀開始地殼下沉,沿臺灣海峽至五島列島形成一狹長的東海盆地。古長江帶來的泥沙在此下沉,堆積厚度很大。釣魚島附近和臺灣海峽的沉積厚度達9000米和7000米。東海盆地面積約46萬平方公里,含油氣構造圈閉成群成帶,是中國發現7個大型沉積盆地中面積最大、油氣遠景最好的沉積盆地。東海大陸架的巖性比黃海復雜,有海相、陸相及海陸交互相沉積,這對第三紀的油氣生成極為有利。第三紀地層中,廣泛發育著背斜和向斜構造的褶皺帶,為形成貯油構造創造良好條件。釣魚島周圍盆地中的油氣,也在第三紀地層中。臺灣西部是東海沉積盆地的一部分,新竹、鹿港附近發現海底油田,高雄以西鉆到60米厚的天然氣儲集層。表明東海新第三紀至更新統地層,油氣含量豐富,在老第三紀及中生代地層中也富含油氣資源。因此國外有人認為,東海是世界石油遠景最好的地區之一,東海天然氣儲量潛力可能比石油還要大。
經過20多年的不斷勘探,目前已在浙江省以東海域的東海陸架盆地中部的西湖凹陷,發現了平湖、春曉、天外天、殘雪、斷橋、寶云亭、武云亭和孔雀亭等8個油氣田。此外,還發現丁玉泉、龍井等若干個含油氣構造。東海油氣田已累計獲知天然氣探明儲量加控制儲量近2000億立方米。據國家內外專家的估計,整個東海陸架盆地油氣資源儲量約為5至6萬億立方米氣當量,而目前的儲量探明率還很低,勘探開發潛力非常大。1990年代末對距離上海約400千米的平湖氣田進行了開發,1999年4月東海的天然氣已登陸上海。
東海“春曉”油氣田是中海油、中石化與殼牌美國派克頓東方有限責任公司、美國優尼科東海有限公司合作開發的5個油氣區塊之一,合作協議簽訂于2003年8月,四方分別按照30%、30%、20%、20%的比例投資并享受收益。但2004年9月底,殼牌和優尼科同時宣布鑒于商業原因而決定退出合作。該氣田位于東海大陸架盆地西湖陷凹南部,建成后通過350公里的管道每年可向浙江和上海輸送25億立方米的天然氣。目前,“春曉”油氣田已經正式投產。
南海陸架新生代地層厚約2000~3000米,有的達6000~7000米。第三紀沉積有海相、陸相及海陸交互相,具有良好的生油和儲油巖系。有三角洲、生物礁、古潛山等多種儲油類型。珠江口盆地面積約15萬平方公里,沉積厚度為幾千米,盆地中心部分達7500~11000米,沉積巖主要由上、下第三系組成,并有良好的生油層、儲油層和成群的構造圈閉。北部灣盆地面積約4萬多平方公里,沉積層厚度為數千米,最大7000米,且生油、儲油條件好,水淺、離岸近,是油氣豐富、投資少、易開發的油氣盆地。鶯歌海盆地面積約7萬平方公里,沉積層厚達6000~7000米,主要為第三系地層,有8個二級構造和2個礁塊帶。1977~1980年,中國石油部門對上述3個盆地分別進行鉆探,獲得工業油氣流。1980年開始,中國又與法國、英國、美國等合作打出若干口原油質量好、比重輕、含硫低的高產油氣井。2003年,中海油下屬的中國海洋石油有限公司也通過自營勘探,在南海西部獲得一個新油氣發現。該發現位于南海西部潿西南凹陷構造上,距潿洲島西南方向約35公里,鉆井深3476米,水深約34米。在兩次鉆探測試中,該井通過11.11毫米的油嘴,可日產原油近1900桶、天然氣約1.5萬立方米。據介紹,中海油擁有該發現100%的權益,目前正進一步探明儲量規模。去年,中海油在我國海域內共獲5個油氣發現。從長遠來看,南海深水石油儲量潛力比東海、黃海要大。南海石油潛力最大的地段是中國臺灣與海南島之間的大陸架一帶。另外,越南到加里曼丹島之間的最寬陸架區,中生代和第三紀的沉積厚度很大,已探明石油儲量為6.4億噸,天然氣儲量9800億立方米,是世界海底石油的富集區。某些國外石油專家認為,南海可能成為另一個波斯灣或北海油田。
2005年,我國海上石油產量為2764萬噸。據預測,2010年海上石油產量將達到3600~3900萬噸,到2020年將達到3700~4100萬噸。
(3)天然氣水合物的開發正處于初期研究階段
天然氣水合物埋藏于海底的巖石中,和石油、天然氣相比,它不易開采和運輸,世界上至今還沒有完美的開采方案。
天然氣水合物開采是柄“雙刃劍”。有學者認為,在導致全球氣候變暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10—20倍。如果在開采中甲烷氣體大量泄漏于大氣中,造成的溫室效應將比二氧化碳更加嚴重。而天然氣水合物礦藏哪怕受到最小的破壞,甚至是自然的破壞,都足以導致甲烷氣的大量散失,從而增加溫室效應,使地球升溫更快;同時,由于迄今尚沒有非常穩妥而成熟的勘探和開發的技術方法,一旦出了井噴事故,就會造成海水汽化,導致海嘯船翻。天然氣水合物也可能是引起地質災害的主要因素之一。由于天然氣水合物經常作為沉積物的膠結物存在,它對沉積物的強度起著關鍵的作用。天然氣水合物的形成和分解能夠影響沉積物的強度,進而誘發海底滑坡等地質災害的發生。美國地質調查所的調查表明,天然氣水合物能導致在大陸斜坡上發生滑坡,這對各種海底設施是一種極大的威脅。
目前,包括我國在內的世界許多國家正在積極研究天然氣水合物資源開發利用技術。迄今為止,天然氣水合物的開采方法主要有熱激化法、減壓法和注入劑法三種。開采的最大難點是保證井底穩定,使甲烷氣不泄漏、不引發溫室效應。針對這些問題,日本提出了“分子控制”的開采方案。天然氣水合物氣藏的最終確定必須通過鉆探,其難度比常規海上油氣鉆探要大得多,一方面是水太深,另一方面由于天然氣水合物遇減壓會迅速分解,極易造成井噴。日益增多的成果表明,由自然或人為因素所引起的溫壓變化,均可使水合物分解,造成海底滑坡、生物滅亡和氣候變暖等環境災害。
總而言之,由于天然氣水合物的開發利用有許多條件的嚴格限制,目前還暫不能用。可以預言,天然氣水合物的正式開發,可能至少要推遲到本世紀的二十年代以后。
2.我國海洋礦產資源開發利用面臨的主要問題
我國海洋礦產資源的開發起步較晚,從總體來看,技術仍然比較落后,與發達國家相比,存在著一定的差距。但在某些種類資源的開發方面,大有后來者居上的勢頭。目前我國海洋礦產資源開發利用所面臨的主要問題可以歸納如下。
(1)公民資源意識淡薄,資源開發使用不當,使資源浪費,環境遭到破壞
80年代以來,由于我國基本建設速度加快,河砂的短缺使得人們非法從海岸線挖砂。據有人測算,近15年來從我國海岸挖砂約為4.5億噸,平均每公里海岸線取砂2.5萬噸。事實上可能還遠遠不止這個數字。有些地方的企業還做起了海砂的生意,利用海砂出口,并形成了巨大的產業。不僅大量出口臺灣,還大量出口韓國和日本。絕大部分海砂資源未經研究就直接將其當作普通建筑材料砂使用或買賣,此舉不僅僅是高價值資源低價出售的問題,而且還造成了資源的浪費,使國家利益蒙受損失。同時,大量開采海砂還會破壞海岸環境,帶來海水入侵海岸侵蝕等嚴重后果。
(2)技術落后,生產效率低
世界上發達國家在濱海砂礦開發和選礦技術上基本實現了機械化和自動化,且水上水下均可以進行開采,如日本多用抓斗式和吸揚式挖泥船,功率大,效率高,砂礦回收率高,而我國濱海砂礦仍限于露天開采,水下采礦尚少,且大多為集體和個體民采用土法采選為主,機械化甚至半機械化生產還沒有普及。近年來,選礦技術有所提高,采用浮選磁選和電選等方法進行精選,總回收率可達40%到50%,但總的看來,我國采礦和選礦技術較落后,生產效率不高,有用礦物回收能力差,綜合利用程度低。
同樣,受客觀條件主要是技術與裝備的落后,以及缺乏深水作業的人才與經驗的限制,多年來我國只能在渤海、東海等內海部分海域進行了油氣開發,在南海的開發也只是集中在淺水區,對南海主體的深水區,只進行了路線概查和局部地區的地球物理普查。可以說,我國在開發南海油氣資源方面進展十分緩慢,占中國領海面積3/4的南海地區,油氣開發幾乎空白,不多的幾口油井都集中在離陸地和海南島不遠的區域。
(3)周邊國家搶采油氣,引發與我國海域之爭
海洋石油天然氣產業的飛速發展使其在開發藍色國土發展海洋經濟中的地位和作用越來越重要。首先,海洋石油產業為經濟發展提供了血液石油,大大增強了國民經濟發展的實力;其次,海洋油氣業的日益發展,帶動了其他相關產業的發展;第三,海洋油氣產業的發展需要引進國外先進技術和經營管理經驗,起到了對外全方位開放的窗口作用;第四,海洋油氣資源不同于陸地資源,特別是在有爭議的海洋區域,如果本國不對其進行開發就會被其他國家搶先開發。目前,南海周邊多個國家與我國有嚴重的海洋爭端,出現了我國海洋島嶼被侵占、海洋區域被分割、海洋資源被掠奪的嚴重局面,僅爭議海域面積就達到150余萬平方公里,占我海域轄區的一半以上。例如,在我國南沙海域發現有豐富的石油資源后,就引起不少周邊國家前去侵占。發現油氣資源前,這些周邊國家并未對我南沙海域提出過領土要求,如越南曾經幾次在本國報紙上聲明,南沙海域是中國的。但是,自從這一海域發現石油后,該國侵占我南沙海域島礁的情況比任何周邊國家都嚴重,而且還無理阻擾我國在這一海域勘探開發作業。目前,南海周邊有5個國家——菲律賓、越南、馬來西亞、文萊、印度尼西亞等,先后對南海提出主權要求,并紛紛前往搶奪資源,焦點多集中在我國南沙群島80多萬平方公里的海域上。如今在我國南沙海域,外國的油井已超過1000口,每年開采石油超過5000萬噸。南海西緣,特別是南緣的大陸架及相鄰的上陸坡,已經被一些鄰國例如菲律賓、越南、馬來西亞、文萊等四國搶占。
(4)國際海底資源研究尚處于初創階段
在這一重要的國際競爭場所,我國的研究開發活動雖然已經走出了重要的一步,但在戰略上尚處于初創階段,主要表現為單一的資源研究而且技術開發薄弱。而西方國家則早在1950年代末便開始投資這一領域,早已占有了最具商業遠景的多金屬結核富礦區,并基本完成了多金屬結核礦商業開發前的技術準備。1990年代以來,西方國家在深海富鈷結殼、海底熱液多金屬硫化物、天然氣水合物等方面的開發投資力度不斷加大,并繼續保持著在深海領域的高新技術領先地位。在這方面,我國與之相比,有太多的差距。
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