中国系统性开展深海大洋工作以年中国大洋协会成立为标志,至今已经走过了30个年头。但中国开展深海调查的历史可以追溯到上世纪七十年代。年4月“向阳红5号”远洋科考船赴太平洋开展深海调查,在米的海底首次获得多金属结核样品。年4月第三次联合国海洋法会议通过关于对深海多金属结核开辟活动预备性投资决议时,中国代表团团长梁于藩在致会议主席的信中声明,中国在国际海底的活动总投资已超过万美元,具备深海采矿先驱投资者资格。年国务院批准中国大洋矿产资源研究开发协会申请国际海底矿区,并将大洋多金属结核资源勘探开发作为国家长远发展项目,正式拉开了中国系统性进*深海大洋的序幕。按照“持续开展深海勘查、大力发展深海技术、适时建立深海产业”的深海大洋工作方针,开启了全面进*深海大洋的征程。
一、中国深海大洋事业三十年的跨越发展
⒈国际海底资源:从先驱投资者到5个国际海底矿区、从矿物资源到生物基因资源
国际海底又称“区域”,是指国家管辖范围以外的海床和洋底及其底土,约占海洋总面积的65%、地球表面积的49%,其蕴含着极其丰富的资源,主要有多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物、天然气水合物、深海生物基因等。《联合国海洋法公约》确立了“区域”及其资源是人类的共同继承财产的原则,国际海底管理局代表全人类行使“区域”权力。
中国是《联合国海洋法公约》缔约国,是国际海底管理局理事会成员,在“区域”资源的勘探和研究开发方面取得了显著成就。上世纪八十年代有计划地进行了较大规模的大洋矿产资源调查研究,在中太平洋和东北太平洋累计调查面积达多万平方千米,圈定远景矿区约30万平方千米,为申请国际海底矿区打下了坚实的基础。年,经国务院批准,中国大洋矿产资源研究开发协会向联合国海底筹委会申请了矿区登记。
年中国大洋协会成为继印度、法国、日本和苏联的相关机构之后第五个深海采矿“先驱投资者”,在东太平洋克拉里昂-克里伯顿区(CCZ)获得了15万平方千米的多金属结核资源开辟区。至年底,先后经过8个航次的资源调查,完成了开辟区50%区域面积的放弃工作,圈定了7.5万平方千米的资源矿区。1年5月中国大洋协会与国际海底管理局签订多金属结核矿区《勘探合同》,确定了中国在国际海底区域拥有专属勘探权和优先开发权的第一块矿区。
随着我国深海资源调查工作的深入,中国大洋协会组织开展了多金属硫化物、富钴结壳资源的研究工作。年开始在中、西太平洋海山区开展富钴结壳资源调查,5年“大洋一号”科考船开展了主要针对热液硫化物资源调查,获取了具有代表性的热液硫化物样品。我国紧随国际海底管理局勘探规章的制定进程,于规章审议通过的第一时间提出矿区申请。中国大洋协会分别于年11月、年4月与国际海底管理局签订西南印度洋1万平方千米多金属硫化物矿区《勘探合同》和西太平洋3千平方千米富钴结壳矿区《勘探合同》。至此,我国成为第一个在国际海底区域拥有三种资源矿区的国家。
近十年来,我国在国际海底区域的资源勘探和研究工作取得跨越式发展。中国五矿集团有限公司、北京先驱高技术开发公司先后在国际海底区域再获两块多金属结核勘探矿区,我国矿区数量达到5个,矿区面积达23.5万平方千米。中国目前是世界上在国际海底区域拥有矿区数量最多、矿种最全的国家。同时中国大洋协会利用航次调查发现,推动了中国在国际海底地理实体命名工作,建立了以《诗经》为依托的命名体系。截至年底已发现并命名的地理实体达个,其中97个名称通过国际海底地理实体命名分委会审议,在国际海底地图上写下中国的名字。
图1中国在国际海底区域的矿区分布图
相比于欧美发达国家,我国的深海生物基因资源研究工作起步较晚。随着我远洋科学调查能力的提升,0年以来通过大洋航次调查,同步实施深海生物基因资源的取样、分离和潜力评估工作,开发能力迅速增强。分离、鉴定出约18万余株深海极端微生物,其中含个新品种,建设了国家海洋微生物资源库。开发了面向工业、农业、医药卫生等领域一批具有经济价值的酶和小分子化合物,申请国内外发明专利百余项。
中国在国际海底活动的三十年从单一多金属结核资源调查,到太平洋、印度洋三种矿产资源5块矿区,再到深海生物基因资源潜力评估与开发,我国海上调查与资源评价能力得到了迅猛发展和提升,处于世界前列。
⒉深海资源勘探、开发技术装备:从自返式无缆取样器到深海勘探装备系列化、从湖试到海试
深海资源勘探开发活动离不开深海技术装备的支撑,深海技术装备的发展直接决定了深海资源勘探开发活动的广度、深度和精度。
中国大洋协会成立初期,我国的国产深海装备无论是船载调查装备还是大型水下作业平台、无论是地质和生物取样装备还是水下长期监测装备、无论是取样观测装备还是支撑保障设施都几乎处于空白,整体国产深海装备水平远远落后于世界先进水平。海上地质调查工作主要依靠无缆自返式抓斗、箱式取样器、拖网,调查的可靠性和精细化程度完全满足不了工作需求,这其中拖网可以国产,箱式取样器采取仿制,无缆抓斗则需要依靠进口。而比如大型船载深水多波束测深系统、重力仪、深海光学拖曳系统、深海声学拖曳系统、深海超短基线定位系统等高精度大型调查装备均需要从国外引进,调查船上装备基本是“万国造”。
经过三十年自主创新、艰苦创业和跨越式发展,我们已经形成了以“蛟龙”、“海龙”、“潜龙”三龙大型调查装备等为突出代表的一流深海装备技术体系(如图2),发展了世界先进水平的船载深水多波束测深系统、船载超短基线定位系统、深海声学和光学拖曳系统等等,已经可以满足深海大洋高精度的调查和勘探工作的需要,装备的技术水平、稳定性和可靠性已达到世界先进水平,国产深海装备发展在国际上已从“跟跑”发展为“并跑”,部分装备领域实现了“领跑”。
(a)“蛟龙”号载人潜水器;(b)“潜龙”号自主潜水器;(c)“海龙”号遥控潜水器
图2中国的“三龙”深海运载设备
中国大洋协会成立以来,对标国际海底区域活动勘探标准,在深海资源勘探技术装备方面取得了长足的进步。在深海海底取样方面,由单一的抓斗取样器发展到箱式取样器、多管取样器,由无缆自返式取样器发展到遥控潜水器(ROV)精确控制取样和载人潜水器(HOV)亲临海底取样,海底探测技术装备由传统的测深仪、水下照相发展到深拖系统、全覆盖多波束测深系统、高精度测深侧扫探测系统,以及国际先进的大范围多要素高精度自主潜水器(AUV)和长航程水下滑翔机(Glider)系统,形成了以“蛟龙”号载人潜水器、“潜龙”系列自主潜水器、“海龙”系列遥控潜水器、“翼龙”系列水下滑翔机为代表的深海资源探测技术装备体系,解决了深海资源探测的一系列关键技术问题,走出了一条从“走出去、引进来”,到“自主研发、自主创新”的深海探测装备发展之路,有力支撑了深海资源勘探活动的开展。特别是,“蛟龙号”载人潜水器的研制与试验性应用,树立了国产装备的研发信心,将我国深海资源勘探活动推进到一个新的高度。
图米级采矿试验
深海资源探测的目标是深海资源开发。“九五”以来,中国大洋协会持续支持深海采矿与选冶技术研发,于0年前完成了深海采矿系统的实验室水池采集输送联动试验,1年在云南抚仙湖实现了米水深的采矿部分系统联动湖泊试验,实现了中国深海采矿从实验室到水下试验的重要跨越。年以来,在国家重点研发计划和自然资源部(国家海洋局)的支持下,中国大洋协会牵头组织国内数十家优势研发团队,研发了我国首套深海多金属结核采矿试验系统,并先后完成了方案设计、详细设计、实验室联调、码头试验、米级海试等各阶段的任务(如图3),实施了深海采矿试验全程立体环境影响监测,为我国后续深海矿产资源开发奠定了坚实基础。
⒊深海环境保护:从NaVaBa到REMP计划
作为最具潜在环境风险的活动,深海采矿的环境影响一直备受国际社会