日本的新型海洋資源開發(fā)

1、日本的新型海洋資源開發(fā)國土資源部信息中心世界的海洋面積占整個地球表面積的70%。人們推測，以后能夠解決人類資 源消費難題的最好途徑，將會是海洋資源。日本嚴重缺乏陸地資源，長期以來極其重視海洋資源的開發(fā)和利用。在對 海洋資源的研究以及對海洋礦產(chǎn)資源的勘查開采方法的研究方面，日本進行了不 懈的努力和實踐，不論是理論還是技術(shù)，都走在世界的前列。一、海洋新型能源的開發(fā)深海石油日本學者推測，到二十一世紀中期為止，在世界能源消費中，石油天然氣 依然會占很大比例。到2010-2020年期間，傳統(tǒng)型的原油供給將達到最高峰。此 后，估計非傳統(tǒng)型的原油、天然氣的利用，以及原子能發(fā)電的比例將得到逐步提 高。目前世界

2、石油儲量的35%賦存在海底。而且，近1/3的石油儲量賦存在水深 小于200米的的大陸架部位。換句話說，將來約一半的石油要來自海洋，而且開 發(fā)對象要趨向大于200米的深海底石油資源。據(jù)世界能源組織公布，從19901996年的世界海洋油田的生產(chǎn)情況看，世 界海洋油田的石油產(chǎn)量在整個石油生產(chǎn)中占的比例逐漸上升，1996年達到32%。 估計這種趨勢今后還將會繼續(xù)下去。水合物天然氣水合物是甲烷和水的混合物在低溫低壓下形成的甲烷氣體包合物（固體結(jié)晶），大規(guī)模地賦存在世界各地的洋底和永凍土地區(qū)。1立方米的水合物 能夠含有126立方米的甲烷氣體。因此，水合物成為倍受注目的非傳統(tǒng)天然氣資 源。水合物廣泛地分布在

3、世界大陸的邊緣地帶。日本推測在東海一宮崎海面的 南海地槽陸側(cè)斜坡、千島海溝周圍的十勝海面一日高海面，以及鄂霍次克海的網(wǎng) 走海面，有水合物資源的賦存。1999年11月日本石油公團在南海地槽進行基礎性 鉆探，確認有與水合物共生的沉積物分布，并估算出世界海域的水合物資源量約 有2.55.0X1014立方米，游離氣體的資源量有1.1X1014立方米。另外，估算出 日本周圍海域的水合物資源量約有6X1012立方米，游離氣體資源量約有2.7X 1012立方米。這些資源量的總和相當于日本天然氣一年供給量（約700億立方米） 的120倍。不過，日本專家認為，在這些資源量中，究竟有多少可以做為有經(jīng)濟 價值的資源

4、進行利用，尚有待今后開展詳細的調(diào)查和開采技術(shù)的研究。目前，從水合物層中提取甲烷氣體的技術(shù)有以下三種：熱刺激法一通過水蒸氣或熱水加熱，分解水合物。減壓法一通過減壓分解水合物，提取氣體。注入抑制劑法一將鹽類、甲醇、乙二醇等溶劑注入水合物，使水合物的 平衡壓力曲線向低溫高壓方向移動，以此分解水合物。此外，日本專家提出開發(fā)天然氣水合物時必須考慮到環(huán)境保護問題。除傳 統(tǒng)型海洋油田的生產(chǎn)設備建設所造成的環(huán)境問題以外，開發(fā)水合物資源時還要進 一步考慮到地基沉降、海底滑坡，以及泄漏氣體對周圍環(huán)境帶來的影響等問題。從海水中提取鈾和鋰鈾是原子能能源資源，鋰是未來核聚變能源和電子工業(yè)的資源，是現(xiàn)代社 會經(jīng)濟發(fā)展需要

5、的重要金屬元素。鈾和鋰在陸地上的資源量并不豐富，人們期待 將來能夠從海水中提取。據(jù)報道，1噸海水中約含3微克的鈾（碳酸鈾酰離子形態(tài)）。按此推算，全球 的海水中應該擁有41億噸的鈾資源總量，相當于陸地鈾資源總量的1000倍。1992 年日本的鈾使用量為7500噸，估計2010年的需求量將上升到15000噸。而黑潮一 年間搬運到日本近海的鈾金屬量能有520萬噸。如果推測世界對鈾的需求將延續(xù) 到2030年的話，估計鈾的實際供給也只能維持到2020年。以后唯一的出路就是從 海水中提取鈾，使用輕水反應堆。鋰在陸地上的儲量僅僅為200900萬噸，而1噸海水中的鋰溶存量為170微 克，以此推測整個海水中的鋰

6、資源總量可以達到2300億噸，為鈾的57倍。日本從 60年代開始就著手研究從海水中提取鈾和鋰的技術(shù)。目前最有希望的是吸著法。 吸著法面臨的最大課題，一是既性能好又經(jīng)濟的吸著劑，二是能夠使海水與吸著 劑有效接觸的方法。目前鈾的吸著劑使用的是有機高分子系列的酰胺肟型纖維吸 著劑。鋰吸著劑有尖晶石型的錳氧化物。海水和吸著劑接觸效率好的方法有流動 床方法，以及吸著劑的造粒技術(shù)等。海洋中的物理化學能源長期以來，日本還非常注意開發(fā)根據(jù)海洋的物理變化產(chǎn)生的能源資源，比 如波浪、洋流、潮汐、溫差產(chǎn)生的能源，以及海洋的化學變化產(chǎn)生的能源，比如 濃度差產(chǎn)生的能源等。波能日本四面環(huán)海，每年流涌到日本整個海岸線的波浪

7、，功率可以達到1.56X 108千瓦，利用這種能源發(fā)電，一年可以得到1.2X1011千瓦亨的電量，能夠 解決目前日本國內(nèi)電力需求的30%。60年代中期，日本首次將波能做為航標用電源使用，實現(xiàn)了波能發(fā)電的實 用化。19781986年間，日本海洋科學技術(shù)中心進行了浮式發(fā)電裝置的大功率波 能發(fā)電實驗。1983年開發(fā)了岸上固定式波能發(fā)電裝置。1987年進行了定壓化罐式 波能發(fā)電系統(tǒng)的實驗。最近，海洋科學技術(shù)中心提出海面浮體式波能發(fā)電裝置的 構(gòu)思。潮汐能利用潮汐發(fā)電要滿足三個條件：潮位差、能夠裝大量海水的巨大儲水池、 入口狹窄的地形。目前用潮汐發(fā)電的只有法國和原蘇聯(lián)。海水溫差能70年代初開始，日本制定“

8、陽光計劃”開發(fā)能夠替代石油的能源資源。海 水溫差能的開發(fā)利用是該計劃的一個部分。1981年在日本的技術(shù)援助下，瑙魯共 和國成功地實現(xiàn)了利用海水溫差發(fā)電（100千瓦的功率）。日本在本國的德之島也 利用海水溫差成功地進行了 50千瓦功率的發(fā)電。1979年美國在夏威夷海面進行了 50千瓦功率的發(fā)電實驗。海水鹽濃度差能在海岸的河流入口處，利用海水和河水的鹽份濃度差發(fā)電的研究工作，目前尚處 于研究階段。二、海底錳結(jié)核礦床的開發(fā)海底錳結(jié)核是直徑為0.525厘米的球狀金屬塊，含有錳、鎳、銅、鉆、鐵、 鈦、鉬等金屬。大量的錳結(jié)核賦存在40006000米深海底表面。海底錳結(jié)核中的 金屬推測儲量，要遠遠大于在陸地

9、上的儲量。海底話垮技的盡存情況g 0 999 年（2000 年）銅明年）鍬1999年）世界陸地儲量與世界浦典 量招比,可消費年限胡年X年同年翻結(jié)核椎涸做量與日前的消費量相比,訂消費年限伽3年孔1E缶361年455舞年目前的世界主要鼠存地南非80% 馬於10. 4% 加蓬3- 0%古巴16, 4% 加拿大10/7% 新喀里多尼亞 1U.智利24. M國&眇：瓣6泌剛果對.3% 古巴 新喀里多尼業(yè)注;根精日本曠業(yè)便覽唧01年版日本是國土面積狹小且四面環(huán)海的島國，因此從很早開始就著力于海洋礦 產(chǎn)資源的開發(fā)，海底錳結(jié)核開發(fā)工作的管理、技術(shù)、冶煉，都走在世界的前列。1982年7月，日本頒布深海底礦業(yè)臨時

10、措施法，建立起了政府經(jīng)濟產(chǎn)業(yè) 大臣批準深海底礦業(yè)開發(fā)項目的制度體系。1982年9月，日本由國家和民間48個公司共同出資，組建“深海資源開發(fā)公 司”，專門開展海底錳結(jié)核的調(diào)查工作。19811997年，日本原工業(yè)技術(shù)院組 織大型項目，進行海底錳結(jié)核采礦技術(shù)的研究。由海底礦產(chǎn)資源開發(fā)系統(tǒng)研究所 和資源環(huán)境技術(shù)綜合研究所共同開發(fā)流體挖泥方式的采礦系統(tǒng)。19831986年，原工業(yè)技術(shù)院組織特別研究項目，研究基礎性的冶煉技術(shù)。19891995年，原工業(yè)技術(shù)院組織委托研究項目，開發(fā)有經(jīng)濟價值的、有 效率的冶煉技術(shù)。日本于1997年在南鳥島東南側(cè)的海嶺成功地進行了拖航式集礦機方法的實 驗以后，將錳結(jié)核采礦系統(tǒng)

11、的研究所暫時封閉起來。目前，各工業(yè)先進國家的錳 結(jié)核采礦、冶煉技術(shù)都比較成熟，各國對錳結(jié)核的開發(fā)技術(shù)也采取保密措施，只 等進行商業(yè)性開采的時機到來。到目前為止，依據(jù)聯(lián)合國海洋法的條約，錳結(jié)核礦區(qū)的先期投資國有日本、 法國、俄羅斯、印度、中國、韓國、國際海洋金屬企業(yè)（由保加利亞、捷克、古 巴、波蘭、俄羅斯、斯洛伐克等政府共同出資的國際性企業(yè)）等。除印度以外， 這些先期投資國的礦區(qū)都位于夏威夷和墨西哥之間的克拉里恩-克里帕頓斷裂帶中。美國的礦區(qū)也設在該區(qū)域。將來開發(fā)錳結(jié)核肯定會引發(fā)環(huán)境問題?，F(xiàn)在以德國為首，日本、國際海洋 金屬企業(yè)、印度等都在開展評價開采錳結(jié)核對環(huán)境影響的研究。三、海底熱液礦床的開

12、發(fā)在20003000米的深海底，地下熱液噴發(fā)形成海底熱液礦床，含銅、鉛、 鋅、銀、金，甚至鎵、錯等金屬成分。海底熱液礦床有兩種類型，一種是在紅海 發(fā)現(xiàn)的重金屬泥，一種是80年代在美洲大陸西海岸發(fā)現(xiàn)的固體硫化物礦床。8090年代期間，世界大約發(fā)現(xiàn)17處海底熱液礦床賦存：東太平洋（1978 1992年）、沖繩海槽（19841987年）、瑪利亞海槽（1987年）、馬努斯海盆（1990 年）、胡安德番大海峽（1981年）、北斐濟海盆（1988年）、明神海丘（1998年）、 紅海（19481965 年）1999年日本金屬礦業(yè)事業(yè)團受通產(chǎn)省的委托，在伊豆-小笠愿群島西北220 公里處，用深海鉆機勘探深海底

13、熱液礦床，第一次成功地采集到含有金、銀、銅、 鋅等金屬礦石的柱狀樣品。5個鉆孔中，3個鉆采集到海底以下610米間的柱狀 樣品，證實海底以下1.910米間賦存有海底熱液礦床。在此之前，勘查海底熱液礦床采用的都是物探、深海攝像等技術(shù)方法，難 以把握礦床的賦存規(guī)模。海底熱液礦床不同于分布在海底表面的錳結(jié)核，它延伸 在海底表面以下的部位，因此對礦床進行勘探和評價時，必須要有海底表面以下 的數(shù)據(jù)。日本于1995年開始在排他經(jīng)濟水域進行海底熱液礦床的勘查工作。19941997年間，金屬礦業(yè)事業(yè)團受通產(chǎn)省委托，對深海鉆探系統(tǒng)進行了研 究開發(fā)和試驗改造，1998年開始將該系統(tǒng)正式投入使用。1999年日本海洋技

14、術(shù)中心在明神海盆發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的熱液礦床，并進行礦區(qū) 申請。日本深海資源開發(fā)公司（DORD）也在沖繩伊是名海洼進行礦區(qū)申請。在海底礦產(chǎn)資源中，日本更注重海底熱液礦床的開發(fā)。因為海底熱液礦床 不論在規(guī)模上還是在品位上，都可以與日本陸地上的黑礦礦床相妣美，甚至好于 黑礦礦床。因此日本已經(jīng)擁有的黑礦選礦、冶煉設備都可以繼續(xù)使用，從而大大 節(jié)省設備更新的費用。四、海底富鉆殼礦床的開發(fā)富鉆殼礦床賦存在太平洋中、西部水下8002400米的海山斜坡或海山頂部，呈數(shù)毫米十多厘米厚的層狀分布，富含鉆，并含有錳、鎳、鉆、鉑等金屬。 日本的富鉆殼礦床調(diào)查工作陸續(xù)開始于八十年代后期。世界對富鉆殼礦床開展調(diào) 查工作的情況如下表。牛SH展調(diào)查的國家相機近開展調(diào)查的辮