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“海洋六号”新型综合调查船、我国的大洋深海矿区
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我国天然气水合物综合调查船正式开工建造& &　 　
　　2007 年 8 月 28 日，武昌造船厂造船车间里，中国地质调查局王学龙副局长按下点火按扭，车床上蓝色弧光闪烁，我国天然气水合物综合调查船正式开工建造。
　　我国天然气水合物综合调查船经国家批准立项建造，由广州海洋地质调查局负责组织实施。国土资源部副部长、中国地质调查局局长汪民亲自担任造船领导小组组长。
　　这是我国第一艘自行设计、自行建造、配置较完善的综合地质地球物理调查船。调查船将首次集合地震作业、地质调查作业等多项功能为一体，采用大功率电力推进系统、动力定位等国际先进技术及设备，还将配置深海水下遥控探测系统、深海取样分析和高分辨率地震调查系统等多种先进调查设备，目标定位于“国内一流，国际先进”。它的开工建造，标志着我国海洋地质调查装备正在进入国际先进行列。
　　这艘船建成后将以海底天然气水合物资源调查为主，兼顾其它海洋地质、海洋矿产资源调查工作，是一艘集成度和自动化程度较高、通用性好，能满足多学科、多手段综合调查要求的远洋调查船。满载排水量为 4500 吨，可在国际海域无限航区作业。
　　综合调查船设计工作由中国船舶工业第 七 O 八 研究所承担，中国工程院院士张炳炎担纲建造这艘调查船的总设计师， 上海佳豪船舶监理公司担任船舶建造监理，武昌造船厂承担建造任务。
　　据悉，广州海洋地质调查局现拥有 4 艘调查船，为我国海洋油气资源调查、海洋天然气水合物资源调查、远洋科学考察、南极科学考察、海洋工程地质环境地质调查等做出了卓越贡献。但目前面临着船体老化等不足，船龄皆在 30 年左右，目前承担着我国基础性、公益性和战略性的海洋地质调查工作，任务艰巨。
　　我国从 1999 年开始在南海海域开展天然气水合物资源调查，今年 5 月，广州海洋地质调查局成功在南海获得天然气水合物资源实物样品，有力证实了我国海域存在这一新的资源。新船顺利开工建造，预计在 2008 年底交付使用，将有力推动我国天然气水合物资源调查的进程。
　　中国地质调查局王学龙副局长、广州海洋地质调查局马申达局长、国土资源部规划司潘书坤处长等领导小组成员，以及 中国船级社武汉分社、中国船舶及海洋工程设计研究院、上海佳毫船舶监理公司等领导和有关负责人出席了 开工典礼。
该调查船经国家批准立项建造，由广州海洋地调局负责组织实施。国土资源部副部长、中国地调局局长汪民担任造船领导小组组长。广州海洋地调局局长马申达、部规划司相关同志等领导小组成员出席了开工典礼。
该船是我国第一艘自行设计、自行建造、配置较完善的综合地质地球物理调查船，首次将地震作业、地质调查作业等多项功能集为一体，还将配置深海水下遥控探测系统、深海取样分析和高分辨率地震调查系统等多种先进调查设备，是集成度和自动化程度较高、通用性好，能满足多学科、多手段综合调查要求的远洋调查船。建成后，将以海底天然气水合物资源调查为主，兼顾其他海洋地质、海洋矿产资源调查工作，满载排水量为4500吨，可在国际海域无限航区作业。
据了解，广州海洋地调局现拥有4艘调查船，为我国海洋油气资源调查、海洋天然气水合物资源调查、远洋科学考察、南极科学考察、海洋工程地质环境地质调查等作出了突出贡献。此次开工的调查船，预计2008年年底交付使用，将有力地推动我国天然气水合物资源调查进程。
我国天然气水合物综合调查船命名为“海洋六号”
来源：广州海洋局
& & 近日，经中国地质调查局批准，我国天然气水合物综合调查船命名为“海洋六号”。
　　天然气水合物综合调查船经国家批准立项，由广州海洋地质调查局负责组织实施， 目前已在武昌造船厂开工建造，计划 2008 年底交付使用。
　　为了发扬 延续海洋地质工作者无私奉献、勇于开拓的精神， 广州海洋地质调查局通过广泛公开征集干部职工意见，经职工代表大会讨论表决后所确定船名为“海洋六号”。经广东省海事局核准，并上报中国地质调查局批准。
　　新船将成为广州海洋地质调查局所拥有的第六艘调查船。 广州海洋地质调查局现有“奋斗四号”、“奋斗五号”、“海洋四号”、“探宝号” 4 艘调查船。 此前，该局还曾拥有“海洋二号”调查船。
　　“海洋二号”船是广州海洋地质调查局拥有的第一艘调查船，该船从 1973 年起开展了我国南海北部区域综合地球物理调查、台湾海峡油气资源调查，为实现珠江口盆地油气资源重大突破做出了重要贡献， 80 年代中期退役。其后，“海洋四号”船开始投入海洋地质工作，参与了 10 多个航次的我国远洋科学考察、南极科学考察，被誉为我国远洋科学考察的一面旗帜。近年来，又积极参与我国海域天然气水合物资源调查，做出了卓越的贡献。
　　调查船作为海洋地质工作的重大装备，伴随了地质事业的发展和变迁。 20 世纪 60 年代初， 我国 第一代海洋地质调查船由海军军用船改装，仅为适用于近海的二类航区的小型调查船，调查海区限于渤海，由当时的地质部部长李四光等命名，取“星星之火，可以燎原”之意，分别命名为星火一号、二号和燎原一号、二号，在 70 年代末期退役； 70 年代，我国造船厂建造了一批奋斗号和海洋号系列的大中型海洋地质调查船，并从国外引进了一些调查船进行改装，近 20 年来，我国没有专门建造过海洋地质调查船。正在建造的“海洋六号” 将 是我国 第一艘自行设计、自行建造、配置较完善的综合地质地球物理调查船 ， 满载排水量为 4500 吨，可在国际海域无限航区作业。
　　“海洋六号” 船建成后将以海底天然气水合物资源调查为主，兼顾其它海洋地质、海洋矿产资源调查工作，是一艘集成度和自动化程度较高、通用性好，能满足多学科、多手段综合调查要求的远洋调查船。
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“天然气水合物综合调查船”方案设计审查会在上海召开
& &“天然气水合物综合调查船”方案设计审查会于2003年5月14－16日在上海召开。“天然气水合物综合调查船项目”领导小组副组长、国土资源部规划司潘文灿司长，中国地质调查局王学龙副局长，我局马申达局长以及我局有关人员出席了会议。会议聘请了上海船舶运输科学研究所胡平研究员（专家组组长）、上海交通大学水下工程研究所朱继懋教授（专家组副组长）等１１名专家组成专家组参加评审。我局张在朝副总工程师主持了会议。
& & 会上，“天然气水合物综合调查船”总设计师、中国船舶工业第７０８研究所张炳炎院士首先作总体设计汇报，然后各专业作具体汇报。
& & 专家组及与会者在认真听取了汇报并审查了由７０８研究所提交的设计文件后，进行了认真的讨论。最后，胡平研究员代表专家组提出了４条审查意见：一、本设计满足用户要求，以海底天然气水合物资源调查工作为主，兼顾其他海洋地质、海洋矿产资源调查。二、通过主尺度、线性和总部置优化及系列船模试验，船长取１０６米，专家组认为是合理的，使本船的快速性、耐波性、稳性等主要性能指标达到了合同任务书要求，快速性指标达到了较高水平。三、设计方案充分考虑和满足管理使用方面的要求，优化组合，合理布局，将本船设计成一艘集程度较高、通用性能好的调查船。四、本船根据调查船工作特点，增加直升机平台是必要的。设计方案根据“以人为本”原则，在可能的范围内尽量改善了工作和居住条件，并采取了有效的减震降噪措施，以保证声学设备的正常工作和良好的工作环境。专家组一致通过了“天然气水合物综合调查船”方案设计。
& & 同时，专家组提出了两条建议：一、尽快确定船厂，组织主要设备招标或订货，开展技术设计。二、动力定位以定点为主，适当考虑定向。
& & 潘文灿、王学龙、马申达分别在会上作了发言。他们在充分肯定了前段工作的基础上，对下一阶段的工作做了指示并提出了要求。希望加快项目的工作进度，在保证天然气水合物调查需要的基础上，充分考虑综合性，保证调查船的各项技术性能得以满足。７０８所党委书记吴金韵代表７０８研究所在会上致词表态，表示一定全力以赴完成“天然气水合物综合调查船”的设计任务。
“天然气水合物综合调查船建造项目”监理合同签字仪式
& & ９月１０日，“天然气水合物综合调查船建造项目”监理合同签订仪式在广州举行，我局与上海佳船工程设备监理有限公司正式签订了监理合同。
& & 由中招国际招标公司主持的“天然气水合物综合调查船建造项目”监理单位招标（ＴＣ０４３３４７）已于８月１６日定标。经公示后由中招国际招标有限公司于９月６日正式通知上海佳船工程设备监理有限公司为中标单位。
& & 我局副局长兼领导小组办公室主任温宁和上海佳船工程设备监理有限公司总经理刘楠分别代表双方单位在合同上签字。监理合同的签订标志项目工作又向前推进了一步。
2005年7月10日，广州海洋地质调查局与国营武昌造船厂在广州签订了“天然气水合物综合调查船建造项目”建造合同。
　　新船预计在2007年（——看来推迟了）10月建成，这艘天然气水合物综合调查船是国内实施政府采购法以来，按法定程序进行招投标工作的国内第一艘船，将建成国际先进、国内一流的海洋地质综合调查船，成为我国海洋地质“野战军”的主力装备，全面提升海洋地质工作水平。
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探测可燃冰：一场追赶世界的竞赛　国土资源网 (日)&&
经过多部门、多领域科学家的不懈努力，终于在我国南海圈定可燃冰钻探目标区，并将于今年实施钻探工作——&&
韩建清　赖伟行　周玉芬　陈惠玲
　　20世纪后期，一种俗称“可燃冰”的新型洁净能源引起了世界的关注，并投巨资研究和勘探。
　　今年元旦前夕，国家“ 863”计划——“天然气水合物探测技术”研究课题，在北京通过专家组的验收，标志着适合我国海域特点的“可燃冰”探测技术系列初步形成。为此，笔者采访了课题负责人、广州海洋地质调查局副总工程师吴能友，了解到我国探测“可燃冰”的艰辛历程。
　　起跑晚了
　　1810年，科学家首次在实验室发现“可燃冰”。从此以后，前苏联、美国、日本等国不断找到“可燃冰”存在的证据。 1997年，以美国为首的 DSDP（国际深海钻探计划）及 ODP（大洋钻探计划）相继在 10个深海地区发现了大规模天然气水合物聚集。 1999年，当吴能友等中国科研人员还在为上“可燃冰”探测项目奔波的时候，德国和美国科学家通过深潜观察和抓斗取样，在美国俄勒冈州岸外卡斯凯迪亚大陆边缘的海底沉积物中，取到了冒着气泡的白色水合物块状样品。
　　迄今，全球至少有 116个地区发现了“可燃冰”，在世界海域内已有 78处直接或间接发现了天然气水合物，其中 15处钻探岩心中见到天然气水合物。
　　中国在这场“棋局”中，明显落了“后手”。
　　踏上征程
　　1998年 10月，广州海洋地质调查局在向国土资源部提交的《海洋国土资源大调查项目建议书》中提出，加快开展天然气水合物资源调查。而当时在没有确切证据的情况下，有一部分人并不相信中国存在“可燃冰”。
　　1999年开始，广州海洋地质调查局首次开展以天然气水合物为目的的高分辨率地震调查。 年，进行了南海北部天然气水合物资源前期的调查工作，首次在我国海域发现天然气水合物存在的地震标志——似海底反射。
　　2002年，国家同意设立《我国海域天然气水合物资源调查与评价》国家专项，要求在我国南海北部、西部及南部陆坡区和东海冲绳海槽西部全面开展天然气水合物调查与评价，并特别强调，圈定 2～3块勘探远景区，选准前景良好的若干突破靶区，实施钻探，为进一步勘探开发这一新能源提供后备基地。也是在这一年，国家“ 863”计划批准了广州海洋地质调查局提出的《天然气水合物探测技术》课题。课题为专项提供了高新技术支撑，吴能友形象地说，“如果整个国家专项是身体，那么我们这个课题就是双腿。”　　从此，中国人迈开“双腿”，走上了探索“可燃冰”的科学旅程。
　　加速追赶
　　由于中德合作项目《南海北部陆坡甲烷和天然气水合物分布、形成及其对环境的影响研究》， 2004年 6月，德国“太阳号”科考船驶入南海。“太阳号”驶入南海的目的之一是为获取“可燃冰”的样品。遗憾的是，“太阳号”并没有如人所愿。此次中德合作项目中方首席科学家黄永样总工程师指出，“由于我们现有技术装备的局限，一直没有获得天然气水合物的样品。但在什么地方钻探，以前没有太明确的把握，通过这次科学考察，我们有目标了。在我国海域最终直接找到天然气水合物为期不远。”
　　国内没有太多该领域的经验，研究人员遇到无法解决的难题，便只能往国外跑；为了取得第一手的数据，课题组共进行了 12次海上实验……
　　2005年 10月，我国海域天然气水合物资源调查与评价专项技术专家组第二次会议指出：我国海域存在“可燃冰”，南海北部陆坡具有良好的“可燃冰”资源远景；初步圈定了南海北部陆坡“可燃冰”远景最有利的重点目标区。这三大重要地质勘查成果让专家们欣喜不已。
　　吴能友介绍说，钻探目标区已经圈定，国家投资 3亿元建造的综合调查船很快就可交付使用了，力争实现天然气水合物资源调查的实质突破——获取实物样品。
　　最后冲刺
　　“十一五”期间，科技部计划将天然气水合物探测技术课题归入重点专题，继续给予强有力的资金支持，开发的前期技术储备也将列入研究范围。
　　专家建议，我国除在近海进行天然气水合物的勘探外，也应在国际海底进行天然气水合物的勘探和研究。对“可燃冰”进行试验性开采，已经写入我国 2020年中长期发展规划。
　　中国在探测“可燃冰”的竞赛中进入了最后的冲刺阶段！
　　天然气水合物，又名“甲烷水合物”，因其貌似冰雪，可以燃烧，故又被称为“可燃冰”。据保守估算，世界上“可燃冰”矿藏中所含的有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的 2倍，可满足人类 1000年的需求。
　　“可燃冰”开采难是由于开采时往往会导致海底失稳、海底滑坡等，天然气水合物分解产生的甲烷也可能诱发温室效应，对全球变化具有重要影响。调查研究发现，“可燃冰”矿藏的稳定带处于 500～700米水深以下的海底，水越深它就越稳定，因此在水深较深的区域开发天然气水合物造成的环境影响可能也越小。目前，日本和印度在其附近海域发现了大量的“可燃冰”矿藏，已展开研究、开发和利用。而且在西伯利亚气田中开采甲烷也表明了，目前的开发技术是可行的。
****************
走近可燃冰&&日 陈惠玲
　　固体甲烷，又名天然气水合物、甲烷水合物，因其貌似冰雪，可以燃烧，被普遍称为可燃冰。据估算，世界上可燃冰矿藏中所含的有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的两倍，可满足人类 1000年的需求。许多科学家相信它最有希望成为“ 21世纪最理想的、具有商业开发前景的新能源”。
　　1985年，我国海洋地质专家金庆焕在《海洋地质译丛》杂志中首次向国人简单介绍了固体甲烷这一资源。直到 1999年，中国地质调查局所属的广州海洋地质调查局首次在我国海域开展了以这一资源为目的的前期调查。到 2005年，广州海洋地质调查局已经在南海北部陆坡圈定出它的分布范围，并在此基础上圈定钻探目标区，计划于明年实施钻探，以期实现这一资源调查的实质突破。20年过去了，我国海洋地质工作者，正一步步撩开她神秘的面纱。
　　走上可燃冰的探索之路
　　地壳表层的可燃冰是潜在的非常规天然气资源，海洋大陆坡、半深海海域是可燃冰矿藏形成的最佳场所。
　　1997年 10月，广州海洋地质调查局在向国土资源部提交的《海洋国土资源大调查项目建议书》中提出，开展天然气水合物资源调查。在中国地质调查局的支持下，1999年，“奋斗五号”船首次在我国海域开展了以天然气水合物资源为目的的综合地球物理考察。
　　在我国南海北部的西沙海槽区，完成了 500千米的深水高分辨率多道地震调查，取得突破性进展，发现了多段“具有极性反转、上部振幅空白带、近似平行海底、地震波阻抗突然增高的似海底反射界面”等可燃冰矿层的地震综合异常信息，初步指示了我国海域存在可燃冰资源的可能。
　　我国海域可燃冰资源开始进入实质性的调查和研究阶段。
　　年，广州海洋地质调查局继续对西沙海槽区进行了加密调查，圈定出可燃冰地球物理异常分布范围，同时，为了拓展我国海域可燃冰资源远景范围，他们将调查区东移，在我国东沙海域开展概查，也陆续发现了可燃冰存在的地球物理证据。同时，在西沙海槽区，他们进一步寻找到可燃冰存在的其他证据，包括通过海底摄像发现了碳酸盐岩结壳，个别站位甲烷含量高的特点，这些新的特征与地球物理存在证据分布区互相吻合，相互印证，再一次加深了可燃冰资源存在的认识。
　　2002年 1月，《我国海域天然气水合物资源调查与评价》项目正式启动。截至 2005年，以广州海洋地质调查局为项目承担单位，重点开展了南海北部陆坡西沙海槽、神狐、东沙及琼东南海域的天然气水合物资源调查与评价。
　　中国人迈开步伐，走上了探索可燃冰资源的科学旅程。
　　寻找可燃冰踪迹从 BSR开始
　　在可燃冰调查研究历史中，似海底地震反射界面，科学家们简称为 BSR，是一个重要的名词。在地震反射剖面资料上，它表现出四个明显的特征：与海底大致平行；上覆地层出现明显弱或振幅空白区带；BSR波形极性与海底反射波的极性相反；BSR上下地层层速度出现倒转现象。简单地说，BSR是可燃冰矿藏底部边界的一个重要地震标志。
　　广州海洋地质调查局天然气水合物资源调查项目首席科学家黄永样介绍说，BSR是地质学家们寻找可燃冰的主要特征之一。迄今，在全球 116个地区宣布发现了天然气水合物，大部分是通过对地球物理资料的解释，如获得地震 BSR标志来确定的。
　　从 1999年开始，我国海洋地质科学工作者就开始了在我国南海北部海域寻找 BSR的探索旅程。他们共完成 2万多千米的高分辨率多道地震调查，在位于我国南海北部陆坡的西沙海槽、东沙海域、神弧海域和琼东南海域等发现了可燃冰存在的地球物理异常信息。同时，还在海底及浅部发现了声学异常反射现象，如滑塌、断裂和流体溢出、浅层气等造成的海底微地貌突变等，这些与通过多道地震调查所圈定的 BSR范围存在着较好的对应关系。广州海洋地质调查局的专家们据此推测这些海底微地貌突变可能与可燃冰活动有关。
　　探寻可燃冰存在的更多证据
　　为了寻找可燃冰存在的多方面证据，从 2000年开始，广州海洋地质调查局陆续投入了 5艘调查船（其中包括德国“太阳号”船），开始对我国南海北部海域开展了以地球物理、地质、地球化学等为主的多手段综合调查。
　　他们在南海北部可燃冰地震异常区，利用各种海底地质取样技术，采集了 641处位于不同深度的海水、海底沉积物样品，进行了多种成分的分析研究。
　　更多的关于可燃冰存在的信息被发现：在测试结果中，东沙海域九龙甲烷礁海底底水和沉积物中含有丰富的甲烷气体，海底 5厘米以下沉积物中所含有的甲烷气体含量约为海底之上水体中甲烷含量的 44倍，这表明，此处至今仍在释放甲烷气体。东沙海域浅表层沉积物顶空气样品烃类气体异常高，异常分布范围与此前圈出的可燃冰地震异常分布范围基本吻合。
　　同时，他们还分析了西沙海槽区、东沙海域沉积物孔隙水中与甲烷有关的氯离子浓度、硫酸根浓度、硫酸盐变化等，根据这些所表现出的异常情况，专家们推测：在海底以下数米或数十米左右下部可能存在可燃冰。此外，对海底表层沉积物进行的热释光量分析也认为，西沙海槽区、东沙海域具有形成可燃冰的丰富的气源条件和良好的保存条件。同时，他们还用西沙海槽区采集的表层沉积物培养出硫酸盐还原菌、腐生菌、甲烷菌、丙烷菌等微生物的数量以及硫化氢含量的分布情况，大致圈出 5个微生物地球化学异常区的范围，与顶空气、酸解烃、热释光等异常区相同或接近。这一系列信息为确认这一范围内存在可燃冰资源提供了非常有力的证据。
　　通过海底电视看到了冷泉
　　可燃冰是水和甲烷气体在低温高压下的产物，一旦温度和压力等环境条件发生变化，海底之下的可燃冰将发生分解，并产生富含甲烷等气体的流体，这些流体以喷溢或渗流的形式通过地层的裂隙上升进入海底附近，产生一系列的物理、化学及生物作用，这种作用及其产物被科学家们称为“冷泉”。
　　冷泉是海底可燃冰的产物之一，同时，冷泉的附近往往发育有依赖于这些流体生存的生物群。这种独特的深海黑暗生物群，最常见的是双壳类、蠕虫类和微生物菌等。同时也发育有自生碳酸盐岩。因此，寻找到冷泉、伴生的深海黑暗生物群、自生碳酸盐岩等，是发现可燃冰存在的极为有力的证据之一。
　　2000年，广州海洋地质调查局通过海底摄像在西沙海槽区发现了碳酸盐岩结壳、喷溢气口等地质标志。他们在水深 1091米处某站位的摄像记录上，发现壳状沉积物上的 3个明显气孔，通过对沉积物分布的构造位置、特征、成因的综合分析，认为它有可能是海底可燃冰的赋存证据——碳酸盐岩结壳。这一特征与本区地震反射记录揭示的 BSR分布范围吻合。
　　2003年，广州海洋地质调查局在南海北部发现冷泉，这是我国可燃冰资源调查中的重要进展。他们在南海北部的东沙海域水深 3000米下陆坡某处，通过海底摄像观测到银白色斑块状的物质及伴生的瓣鳃类（贝类）生物存在。他们根据影像记录特征，结合该海域的地质、地球物理、地球化学异常等进行综合解释，并与美国西海岸天然气水合物脊海底可燃冰露头照片对比，推测认为银白色斑块状物质是深部地层中可燃冰分解后，甲烷气沿断裂喷溢出海底后形成的可燃冰或与其相关的标志物质，也就是冷泉。而伴生的存活双壳类瓣鳃动物是海底甲烷气喷溢口附近特有的特殊群落生物。这一结论得到国际天然气水合物研究著名专家、德国基尔大学休斯教授的认同。
　　晚到了 4.67万年
　　2004年，中德合作开展《南海北部陆坡甲烷和天然气水合物分布、形成及其对环境的影响研究》。当年 6～7月间，德国“太阳号”船在中国南海北部海域开展了合作科学考察。通过国际上一流的海底电视观测和海底电视抓斗取样技术，科学家们在东沙海域北部水深600～1000米的范围内，首次发现了目前世界上最大的自生碳酸盐岩区，面积约 430平方公里，并命名其中最典型的一个构造体为“九龙甲烷礁”。在九龙甲烷礁区碳酸盐结壳裂隙中，通过海底电视，他们观测发现了以可燃冰分解的甲烷气体为食物的甲烷菌席和双壳类生物，还从海底直接抓获了大量的自生碳酸盐岩样品。在对样品进行同位素测年后，中德海洋地质学家们分析认为，九龙甲烷礁区碳酸盐岩结壳的形成与甲烷气体有关，最早形成于大约 4.67万年前。也就是说 4.67万年前，位于九龙甲烷礁区海底下部沉积层中的可燃冰分解，形成甲烷气体大规模喷溢出海底。在“太阳号”船上，休斯教授幽默地表示了他的遗憾。他说：“我们晚来了 4万年。”
　　此外，海洋地质学家们还通过海底电视观测到与可燃冰密切相关的双壳类生物，并通过电视抓斗和电视多管取样获得了大批双壳类生物及与之伴生的管状蠕虫。
　　下一步目标：钻取可燃冰样品
　　在有利目标区选定井位，实施钻探，获取可燃冰实物成为当前最为紧迫的任务。广州海洋地质调查局已经圈定了可燃冰分布的远景区，并且初步圈定出南海北部陆坡可燃冰远景最有利的重点目标区，他们还对地震资料进行高精度的特殊处理和解释，为实施钻探验证提供了目标靶区。至此，以圈定可燃冰分布范围为主要目的的第一阶段任务顺利完成。
　　目前，在中国地质调查局的统一组织下，广州海洋地质调查局在南海北部陆坡可燃冰资源综合评价基础上，选取最有利的目标区块，进行深入细致的资源评价、地质评价、经济评价、风险评价等钻探目标评价与钻前预测，为明年实施钻探提供科学参考。
　　进行海域可燃冰钻探是一项系统的复杂工程，技术难度大，国内缺乏相关的技术条件和经验。目前国际上能从事这一钻探的深水作业船较少，广州海洋地质调查局正在寻求技术最好、设备先进的深水钻探船，为明年即将实施的钻探工程作前期准备。
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我国天然气水合物调查和研究现状
& & 近年来，国家领导和国土资源部、科技部、财政部、国家计委等部委领导非常重视天然气水合物的调查与研究。首先是对我国管辖海域历年来做过大量的地震勘查资料分析，在冲绳海槽的边坡、南海的北部陆坡、西沙海槽和西沙群岛南坡等处发现了海底天然气水合物存在的似海底地震反射层(BSR)标志。并在对海底天然气水合物的成因、地球化学、地球物理特征、外北采集、资料处理解释、钻孔取样、测井分析、资源评价、海底地质灾害等方面进行了系统的研究，并取得了丰富的资料和大量的数据。
　　自1984年始，我国地质界对国外有关水会物调查状况及其巨大的资源潜力进行了系统的资料汇集。广州海洋地质调查局的科技人员对80年代早、中期在南海北部陆坡区完成的2万多公里地震资料进行复查，在南海北部陆坡区发现有似海底反射(BSR)显示。根据国土资源部中国地质调查局的安排，广州海洋地质调查局于1999年10十月首次在我国海域南海北部西沙海槽区开展海洋天然气水合物前期试验性调查。完成三条高分辩率地震测线共543.3km。月，广州海洋地质调查局&探宝号&和&海洋四号&调查船在西沙海槽继续开展天然气水含物的调查。共完成高分辩率多道地震1593.39km、多波束海底地形测量703.5km、地球化学采样20个、孔隙水样品18个、气态烃传感器现场快速测定样品33个。获得突破性进展。资料表明：地震剖面上具明显似海底反射界面(BSR)和振幅空白带。&BSR&界面一般位于海底以下300-700m，最浅处约180m。振幅空白带或弱振幅带厚度约80-600m，&BSR&分布面积约2400km’。以地震为主的多学科综合调查表明：海域天然气水合物主要赋存于活动大陆边缘和非活动大陆边缘的深水陆坡区，尤以活动陆缘俯冲带增生楔区、非活动陆缘和陆隆台地断褶区水含物十分发育。根据ODP184航次1144钻井资料揭示，在南海海域东沙群岛东南地区，l百万年以来沉积速率在每百万年400-1200m之间，莺歌海盆地中中新世以来沉积速度很大。资料表明：南海北部和西部陆坡的沉积速率和已发现有丰富天然气水合物资源的美国东海岸外布莱克海台地区类似。南海海域水含物可能赋存的有利部位是：北部陆坡区、西部走滑剪切带、东部板块聚合边缘及南部台槽区。本区具有增生楔型双BSR、槽缘斜坡型BSR、台地型BSR及盆缘斜坡型BSR等四种类型的水合物地震标志BSR构型。从地球化学研究发现南海北部陆坡区和南沙海域，经常存在临震前的卫星热红外增温异常，其温度较周围海域升高5-6℃，特别是南海北部陆坡区，从琼东南开始，经东沙群岛，直到台湾西南一带，多次重复出现增温异常，它可能与海底的天然气水会物及油气有关。
　　综合资料表明：南海陆坡和陆隆区应有丰富的天然气水合物矿藏，估算其总资源量达643.5-772.2亿吨油当量，大约相当于我国陆上和近海石油天然气总资源量的1/2。
　　西沙海槽位于南海北部陆坡区的新生代被动大陆边缘型沉积盆地。新生代最大沉积厚度超过7000m，具断裂活跃。水深大于400m。基于应用国家863研究项目&深水多道高分辨率地震技术&而获得了可靠的天然气水合物存在地震标志：1)在西沙海槽盆北部斜坡和南部台地深度200-700m发现强BSR显示，在部分测线可见到明显的BSR与地层斜交现象。2)振幅异常，BSR上方出现弱振幅或振幅空白带，以层状和块状分布，厚度80-450m。3)BSR波形与海底反射波相比，出现明显的反极性。4)BSR之上的振幅空白带具有明显的速度增大的变化趋势。资料表明：南海北部西沙海槽天然气水合物存在面积大，是一个有利的天然气水合物远景区。
　　2001年，中国地质调查局在财政部的支持下，广州海洋地质调查局继续在南海北部海域进行天然气水合物资源的调查与研究，计划在东沙群岛附近海域开展高分辨率多道地震调查3500km，在西沙海槽区进行沉积物取样及配套的地球化学异常探测35个站位及其他多波束海底地形探测、海底电视摄像与浅层剖面测量等。另据我国台大海洋所及台湾中油公司资料，在台西南增生楔，水深500-2000m处广泛存在BSR，其面积2×104km2。并在台东南海底发现大面积分布的白色天然气水合物赋存区。
　　为适应海洋科技事业发展的需要，国家先后建立了南极和大洋研究考察与管理机构，各涉海门也都对本系统的科研机构进行了必要的调整。新建大型海洋综合调查船和专业调查船，联合国内海洋科技力量，组织实施科技专项，成为这一时期海洋科技工作的主要特点。年间，四艘“向阳红”号远洋综合调查船、“科学1”号海洋地球物理专业船先后建成并投入使用。到1984年，我国已经建立起一支拥有165艘不同类型和不同用途的调查船队，总吨位约15万吨，居世界第四位。以这些调查船队为依托，我国的海洋科技事业开始走出中国近海，面向深海大洋和极地，以开发利用海洋资源、发展海洋经济、保护海洋环境为中心，发展海洋科技事业，并在各个方面都取得了骄人的业绩。
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中国已经有点海洋大国的样子了，什么都有，什么都是一流。
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游弋南海，科考船探索“可燃冰”
作者：罗琳& & 来源：：2006年南海开放航次科考队&&
& & 日，由中国科学院南海海洋研究所牵头，中国科学院、国家海洋局、教育部、中国气象局等系统的14家科研院校共同参与的2006年夏季公开航次正式启动。清晨，细雨霏霏，“实验3”号考察船缓缓驶离码头，开始了对南海北部的综合科学考察。自20世纪80年代开始至今，“实验3”号已执行南沙群岛考察任务20多年；90年代前后参加了我国的西太平洋科学考察和中美TOGA太平洋海上观测；随后，“实验3”号又在大型国际合作计划“南海季风试验”和“亚洲声学实验”海上定点观测中屡建功勋。
& & 启航时分，阴霾的天空似乎预示了接下来20多天航程中恶劣无常的天气，然而莫测的天威并未吓退科考队员们探索自然的勇气和决心，他们以极大的热情和坚韧的毅力迎接大海的挑战。展现在读者面前的，是科考队员们饱含深情写成的六篇海上札记，真实地记录了2006年南海开放航次科学考察过程中一则则精彩纷呈的故事。
& & 9月9日晚，“实验3”号科考船到达东沙西南海区，开始了“可燃冰”的专项调查活动。
& & “可燃冰”即天然气水合物，由天然气（主要为甲烷）和水组成，在自然界的储量约为目前已知煤炭和油气资源量总和的两倍，是一种具有巨大潜能的新型能源资源，受到各国科学家的广泛关注。我国南海北部是天然气水合物聚集、保藏的有利场所，也是我国南海北部调查和研究的重点海域。可喜的是，在2005年南海开放航次科学考察活动中，南海海洋研究所科考队员在东沙西南海域采集到两个站点的碳酸盐结核。国际上研究表明，碳酸盐结核的成岩环境与甲烷冷泉流体活动有关，是指示该海域可能存在天然气水合物的重要证据。因此，东沙西南海域成为南海海洋所圈定的天然气水合物研究新区。
& & 浓浓的夜色掩映下，科考队员克服夜间作业的种种困难，开始在东沙西南海域天然气水合物研究新区利用抓斗采样，以探查碳酸盐结核分布范围，并寻找天然气水合物新指标。调查发现，在该区域的６个站位采集到了碳酸盐结核，根据采集到的碳酸盐结核站位数据，初步估计碳酸盐结核区分布范围至少为30平方公里。调查还发现，在天然气水合物研究新区900米水深某站位，现场液相色谱和常规海洋化学测试水体柱甲烷浓度表明，在近海底水体中甲烷浓度强烈增高，推测该海域可能存在正在喷溢的甲烷冷泉活动，进一步指示该海底下可能存在天然气水合物。当该海域“可燃冰”的专项调查告一段落时，时间已经整整过去了十余个小时。科考队员在不知不觉中迎来了南海冉冉东升的一轮红日。晨曦中，科考队员疲惫的脸上仍然洋溢着喜悦，满头的汗水在霞光中格外璀璨。
& & 这次调查在原有基础上进一步扩大确定了碳酸盐结核的分布范围，同时圈定了现代冷泉活动的目标靶区，成为本次开放航次科学考察取得的重要成果之一。科考队员们期待着通过地球物理、地球化学、地质采样等的综合调查和研究工作，在该海域取得天然气水合物调查和研究的新突破。
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天然气水合物调查的技术手段&&
中国石油新闻中心& && &
　　目前，天然气水合物调查的技术手段较多，如地震地球物理探查、电磁探测、流体地球化学探查、海底微地貌勘测、海底视象探查、海底热流探查、海底地质取样、深海钻探等，但这些技术手段都不够成熟，有待进一步探索和完善。
　　地震地球物理探查
　　对于沉积物中水合物，声波P波和S波都很灵敏。对于沉积物中少量的水合物而言，S波可能比P波更灵敏。地震调查正是利用了水合物的这一声学特征。
　　地震地球物理探查包括高频共深点法地震探查和高频地震剖面探查。高频地震剖面探查是天然气水合物的主要调查手段。地震地球物理探查可以有多种技术方法，如船载深水高分辨率数字地震方法、船载单道地震方法、大孔径海底地震检波法、垂直地震剖面法等。这些方法的理论依据与声纳技术基本相同。
　　多道地震方法是探测深海天然气水合物的常用技术方法，也是目前最有效的技术方法。它是利用强脉冲声源（如气枪排阵）和许多道接受器探测来自海底、次海底地质界面的反射信号。这种方法的特点是数字记录、分辨率高、费用高、探测埋深不大。
　　单道地震反射法是美国、加拿大探测深海天然气水合物的技术方法之一，但不常用。它是利用强脉冲声源（如气枪）和单道接受器探测来自海底、次海底地质界面的反射信号。这种方法的特点是探测深、分辨率低、费用少。
　　海底地震检波法是在海底安置大孔径地震检波器，接受来自次海底地质界面的反射信号。垂直地震剖面法是在钻井的不同深度安置地震检波器。这些方法的分辨率很高，费用也很高，主要用来估算天然气水合物的富集率和评价天然气水合物资源量。
　　流体地球化学探查
　　在海洋环境中，水合物富集区烃类气体的微量渗逸可在海底沉积物、海底和海水中形成烃类异常或其它异常效应。通过对底质沉积样孔隙水（或间隙水）及近海底水样（尤其是富气羽状流）的测试，分析甲烷浓度异常、Cl－含量异常、δ18O异常、PH等地球化学指标和富含重氧的菱铁矿等标志矿物，探测与天然气水合物有关的地球化学异常，圈定水合物可能存在的地球化学异常区。
　　微地貌勘测与海底视象探查
　　通过船载深水多波束技术及海底电视摄像技术，探测海底地形地貌，分析并圈出与水合物可能有关的特殊构造（可视为水合物的地貌标志）的分布范围。
　　海底热流探查
　　采用海底热流探测技术，测定海底温度，计算地温梯度。目的是：分析水合物成藏条件；反演水合物稳定层底界面的埋深。
　　海底地质取样与深海钻探
　　地质取样技术是发现水合物的直接手段，也是验证其它方法所得调查成果的必要手段。地质取样技术，包括抓斗取样、重力取样（柱样）、大型重力活塞密封取样等海底浅地层取样技术（深度达10～12m）和深海钻探取心技术。地质取样的另外目的是：分析天然气水合物产状（脉状、团块状、结核状、星点状）及赋存方式；测试水合物中气体成分及其有关成因参数（如C1/(C1+C2)比值、甲烷中δ13C值、硫化氢的δ34S值等）；计算水合物的充填率；估算水合物的资源量。
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国土资源部宣布我国天然气水合物调查获重大突破& &
中央政府门户网站　　　 日　　 来源：国土资源部网站
& & 6月5日上午，国土资源部召开新闻发布会，宣布我国海域天然气水合物资源调查获得重大突破。出席发布会的有中国地质调查局副局长、总工程师张洪涛博士，航次首席科学家张海啟博士，国土资源部办公厅副主任于孔让主持会议。
& & 会上，中国地质调查局副局长、总工程师张洪涛博士发布了我国海域天然气水合物资源调查获得重大突破的消息：我国海域天然气水合物资源调查获得重大突破。5月1日凌晨，国土资源部中国地质调查局在我国南海北部成功钻获天然气水合物实物样品。此次采样的成功，验证了我国有关基础地质工作的可靠性，证实了我国南海北部蕴藏有丰富的天然气水合物资源，也标志着我国天然气水合物调查研究水平一举步入世界先进行列。
& & 天然气水合物存在于海底或陆地冻土带内，是由天然气与水在高压低温条件下结晶形成的固态笼状化合物。纯净的天然气水合物呈白色，形似冰雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，因此，又被通俗、形象地称为“可燃冰”。
& & 1立方米的天然气水合物可以释放出164立方米的天然气。据估算，世界上天然气水合物所含的有机碳总量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。国际科学界预测，它是石油、天然气之后最佳的替代能源，一些发达国家将利用该能源的时间表定在2015年。
& & 采集天然气水合物实物样品是公认的世界性难题。国土资源部从1999年开始，启动天然气水合物海上勘查，历经9年，累计投入经费5亿元。本钻探航次由中国地质调查局统一组织，广州海洋地质调查局具体实施，委托辉固国际集团公司Bavenit号钻探船承担。首次实施钻探航次即获成功。
& & 天然气水合物样品在第一、第四个站位获得。第一个站位获取的样品取自海底以下183-201米，水深1245米，水合物丰度约20%，含水合物沉积层厚度18米，气体中甲烷含量99.7%。第四个站位取自海底以下191-225米，水深1230米，水合物丰度20%-43%，含水合物沉积层厚度达34米，气体中甲烷含量99.8%。
& & 据航次首席科学家张海啟博士介绍，获取海底多段沉积物岩芯之后，在现场对岩芯进行X-射线影像、红外扫描等18项测试分析，确认多个层段含有均匀分布状和分散浸染状天然气水合物。迅速剖开岩芯，因释压、升温影响，样品大部分迅速分解气化，但在沉积物新鲜切面仍清晰可见细小斑点状天然气水合物的白色晶体。将保压岩芯样品放入水中，涌出大量气泡。将释放的气体直接点燃，火苗旺盛。
& & 国土资源部中国地质调查局从1999年开始，组织实施高分辨率地震调查，继发现显示天然气水合物的地震综合异常信息之后，又系统部署了调查与评价工作，与国内外科学家开展了深入的合作研究，通过连续9年的艰苦探索，取得了天然气水合物赋存的一系列地球物理、地球化学、地质和生物等有利证据。初步预测，我国南海北部陆坡天然气水合物远景资源量可达上百亿吨油当量。此航次之前，科学家反复研究，圈定出2个重要目标区，确定了8个钻探井位。
& & 钻探分两个航次，共计56天，每个航次国内有六位科学家参加工作。4月21日，钻探船从深圳出发执行第一航次钻探，5月18日返回深圳，历时28天，分别于5月1日、5月15日钻获天然气水合物实物样品。第二航次调查已于5月19日开始，目前正在同一海域实施作业。
& & 我国在南海发现天然气水合物的神狐海域，成为世界上第24个采到天然气水合物实物样品的地区，是第22 个在海底采到天然气水合物实物样品的地区，是第12个通过钻探工程在海底采到水合物实物样品的地区。我国也因此成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家，是在南海海域首次获取天然气水合物实物样品的国家。
& & 之后，中国地质调查局副局长、总工程师张洪涛博士，航次首席科学家张海啟博士回答了媒体记者的提问。
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　　我国已经取得了7.5万平方公里的多金属结核矿区，初步建立了深海勘查、深海矿物运载和开采等高技术平台，促进和带动了深海相关技术的发展，形成了一定的技术储备。一批拥有自主知识产权的深海高新技术必将辐射并带动深海相关技术产业的发展。在大洋资源勘查技术、深海运载技术、深海开采技术、深海生物基因利用技术和大洋科学考察能力建设等方面，都取得了突出的进展。参与国际海底事务的能力也得到了很大的提高，国际影响力得到进一步增强。通过15年的努力，一支多学科、多领域、高层次的深海领域人才队伍已经成长和壮大起来。目前，国家大洋二期发展规划已经编制完成。通过国家大洋二期发展规划的实施，我国的大洋事业必将得到更快更大的发展！
　　中国大洋协会办公室主任张利民介绍说，当前围绕国际海底区域的国际竞争日趋激烈，争夺的焦点就是资源。伴随陆地资源的日趋枯竭，拥有丰富资源的国际海底区域的战略地位日益凸显，向该“区域”要资源已成为众多国家的共识。我国大洋事业面临着新的发展机遇，但同时也面临着新的挑战，任务艰巨，工作光荣。中国大洋协会成立以来，紧密结合国际海底区域活动态势，以资源为核心，在多金属结核、富钴结壳、热液硫化物、生物基因等资源调查以及环境评价与科学研究等领域开展了系列工作，并取得丰硕成果，有效维护了我国在国际海底区域的权益。15年来，国家大洋专项的实施已经凸显出其长远的战略意义。在政治上，我国在国际海底区域的权益得到了有效维护，我国在国际海底管理局的地位得到了前所未有的提高；在经济上，7.5万平方公里多金属结核区的获得，开辟了我国战略金属资源的新来源；在技术上，促进和带动了深海科学研究和技术开发领域的发展，一些技术已经跻身于世界先进国家行列。
& && &——海洋事业的发展，也需要远洋海军的保障！
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1873年，英国海洋学家在北大西洋采集洋底沉积物时发现一种类似卵石般的团块，经过化验，他们发现这种团块几乎全由纯净的氧化锰和氧化铁组成。此后，他们相继在太平洋、印度洋的各深海区都获取了这样的团块。这就是锰结核。锰结核是一种深海海底自生的锰矿产。主要成分为锰和铁的氧化物和氢氧化物，含铜、镍、钴等多种金属元素，广泛分布于太平洋、大西洋和印度洋水深 4至6千米的海底，一般呈球状或椭圆球状或块状，直径1至20厘米。世界洋底的锰结核总量约3万多亿吨，其中太平洋底最多，约1.7万亿吨，含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴58亿吨。这些储量相当于目前陆地锰储量的400多倍，镍储量的1000多倍，铜储量的88倍，钴储量的5000多倍。按现在世界年消耗量计，这些矿产够人类消费数千甚至数万年。更重要的是这种卵状矿物还在不断生长。太平洋底的锰结核以每年1000万吨左右的速度生长，一年的产量就可供全世界用上几年。上个世纪70年代，国际上出现锰结核开发热。随着勘探技术和开发技术的发展，对锰结核的开采将形成新兴的海洋矿产业。1978年，美国根据多年的考察、探测结果，综合了大量的研究资料，正式出版了《海底沉积物和锰结核公布图》，使世界各国对各大洋特别是太平洋海域的锰结核情况有了一个较全面、正确的了解。我国自上个世纪70年代也开展了大洋海底资源勘查活动，并制定了大洋锰结核资源调查开发研究计划，在太平洋CC区选出可供采矿作业的结核矿区30万平方公里。1991年联合国国际海底管理局和国际海洋法法庭批准中国获得15万平方公里的国际海底矿区优先开采权。&&
海底热液矿床是与海底热泉有关的一种多金属硫化物矿床。系海水侵入水深米海底裂缝中，被地壳深处热源加热后，溶解了地壳内的多种金属化合物，再从洋底喷出，遇冷海水而凝结生成的沉淀物。又称“多金属软泥”或“热液性金属泥”。含有铜、铅、锌、锰、铁、金、银等多种金属。其中金、银等贵金属的含量高于锰结核矿，被称为“海底金库”。分布水深一般为800至2400米。海底热液矿床的发现，引起世界各国的高度重视。专家们普遍认为，海底热液矿是极有开发价值的海底矿床。一些深海探查开采技术发达的国家纷纷投入巨资研制各种实用型采矿设备。我国也将海洋技术列为未来重点发展的高新技术之一。
深海底资源概述& &
深海底包括了国际海底区域和部分国家管辖的陆架区（包括法律大陆架）。
深海的战略地位根植于其广阔的空间和丰富的资源。深海底资源包括：（1）分布于水深4,000～6,000米海底，富含铜、镍、钴、锰等金属的多金属结核。（2）分布于海底山表面的富钴结壳和分布于大洋中脊和断裂活动带的热液多金属硫化物。（3）生活于深海热液喷口区和海山区的生物群落，因其生存的特殊环境，其保护和利用已引起国际社会的高度重视。（4）目前主要发现于大陆边缘的天然气水合物，其总量换算成甲烷气体约为1.8-2.1 X 1016 m3 ，大约相当于全世界煤、石油和天然气等总储量的两倍，被认为是一种潜力很大、可供21世纪开发的新型能源。深海将成为21世纪多种自然资源的战略性开发基地，可能形成包括深海采矿业、深海生物技术业、深海技术装备制造业等产业门类的深海产业群。
过去几十年来，有关深海底资源的知识迅速发展，不但将显著地增加世界的资源基础，而且有可能为世界未来带来可观的经济收益。新发现的资源大多是在国家管辖范围之外的国际海底，其中一些比任何陆地矿床都更丰富。为此，组织和管理国际海底区域勘探与开发活动的国际海底管理局正致力于有关规章的制订工作。管理局已于2000年通过了国际海底区域内多金属结核探矿和勘探规章，目前正在为多金属硫化物和富钴结壳制定一套类似的探矿和勘探规章。
*& && &&&多金属结核
*& && &&&多金属硫化物
*& && &&&富钴结壳
*& && &&&天然气水合物
*& && &&&深海底生物资源
*& && & 其他深海底资源
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RY老大这几天太高产了！
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——海洋事业的发展，也需要远洋海军的保障！
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　　结核的矿物性质
　　多金属结核是1868年首先在西伯利亚岸外的北冰洋喀拉海中发现的。1872-76年英国“挑战者”号考察船进行科学考察期间，发现世界大多数海洋都有多金属结核。
　　多金属结核又称锰结核，系由包围核心的铁、锰氢氧化物壳层组成的核形石。核心可能极小，有时完全晶化成锰矿。肉眼可见的可能是微化石（放射虫或有孔虫）介壳、磷化鲨鱼牙齿、玄武岩碎屑，甚至是先前结核的碎片。壳层的厚度和匀称性由生成的先后阶段决定。有些结核的壳层间断，两面明显不同。结核大小不等，小的颗粒用显微镜才能看到，大的球体直径达20多厘米。结核一般直径在5到10厘米之间，大小如土豆。表面多为光滑，也有粗糙、呈椭球状或其他不规则形状的。底部埋在沉积物中，往往比顶部粗糙。
　　结核位于海底沉积物上，往往处于半埋藏状态。有些结核完全被沉积物掩埋，有些地方照片没有显示任何迹象，却采集到结核。结核丰度差别很大。有些地方结核鳞次栉比，遍布70％的海底。但一般认为，丰度须超过每平方米10公斤，在不足一平方公里范围内，平均丰度要达到每平方米15公斤，才具有经济价值。结核在不同深度海底都存在，但4,000至6,000米深度赋存量最丰富。
　　化学成分因锰矿的种类和核心的大小和特征不同而异。具有经济价值的结核主要成分为锰（29％），其次为铁（6％）、硅（5％）和铝（3％）。最有价值的金属含量较少：镍（1.4％）、铜（1.3％）和钴（0.25％）。其他成分主要为氧和氢，以及钠和钙（各约1.5％）、镁和钾（各约0.5％）、钛和钡（各约0.2％）。
　　结核的形成机理
　　各类结核是如何形成的？这方面有好几种理论。两种较为流行的假说是：　　
2& && & 水成作用成因：金属成分缓慢从海水中析出，沉淀形成结核体。据认为，水成结核的铁、锰含量相仿，镍、铜、钴品位相对较高。
2& && & 成岩作用成因：沉积柱内的锰重新活动，在沉积物/水界面析出。此种结核锰含量丰富，但铁、镍、铜、钴含量较少。
　　提出的其他形成机理有：　　
2& && & 热液成因：金属来自与火山活动有关的热液；
2& && & 海解成因：金属成分来自玄武岩碎屑的分解；
2& && & 生物成因：微生物的活动催化金属氢氧化物析出沉淀。
　　在结核形成期间，上述成因可能有几种是同时或相继发生的。具体而言，不论结核的成因为何，有几个因素是共同的：　　
2& && & 结核形成需要低沉积速率或在其沉淀积聚之前有某种刷除沉积物的过程。这样，结核体在被埋藏前得以增长——否则被埋藏后就难以具备发展所必需的条件。
2& && & 浮游生物积聚了铜、镍等微量元素，在其死亡后沉降到海底的有机物可能为组成结核的金属来源之一。
2& && & 海水中的锰主要来自热液喷口（热泉）；热液从洋壳裂缝上涌时，锰从底层的玄武岩中沥滤出。
2& && & 微生物活动进一步促进了结核的凝聚过程。
　　结核的生长是最为缓慢的一种地质现象，数百万年才增长1厘米左右。因此，太平洋的结核年龄在二、三百万年之间。但据报导，在第一次世界大战期间沉毁的舰船附近，铁锰结壳迅速形成。这可能有助于理解结核成分的来源及其凝聚方式。结核形成缓慢，则成因可能是水成或成岩作用；结核形成较快，则其金属来源应不是海水和沉积物。就后一种情形而言，热液成因，甚至海解成因较为可能。
　　应加解释的另一个问题是：沉积速率比结核增长速率高得多，结核为什么还继续留在表层之上？即使是残余放射虫软泥，平均沉积速率也有每千年数毫米。因此，结核应当埋藏在数米深的沉积物之下。一种猜想是，食底泥的底栖生物（多毛类环节动物或益虫）清除结核上最新积聚的颗粒物，将其抛在结核旁边，甚至置于结核之下，从而使结核不至被埋藏。
　　结核的地理分布
　　所有海洋，甚至大湖中，都发现有结核。不过，具有经济价值的结核区分布有限。工业勘探者选定了三个地区：东北太平洋克拉里昂-克利珀顿断裂区、东南太平洋秘鲁海盆和北印度洋中心。
　　这些地区海底水深4,000至5,000米不等。海底地形由深海丘陵构成，沿海洋洋壳断崖呈南北走向延伸。洋壳从洋中脊向外扩张，玄武岩断裂之处形成断崖。洋壳移离洋脊，逐步为沉积物所覆盖。因此，在西经120度至155度间，自东向西，北太平洋沉积物厚度由50米增至150米。山丘顶部相距2至5公里，高出最低地区100至300米。山的两侧有最高达40米的钙质粘土峭壁，顶部有大凹陷。虽然有这些地形障碍，但平均坡度仍不到10度。根据对海底连续照相而进行的地质统计模拟可标示适宜开采的矿区。最佳的矿区宽1至5公里，长10至18公里，呈南北走向，结核丰度为每平方米15公斤的区域可能占这些矿区海底面积的35％。
　　1965年，约翰·梅罗估算海底多金属结核总量在1.5万亿吨以上。1981年，阿切尔把这一估计数减至5,000亿吨。然而，并非所有的结核矿区都适合开采。曾数次努力测算今后可能开发的资源。这些办法首先是确定全球海洋所含有的矿址数量。矿址的定义是：可以持续商业作业20至25年、每年产出150万至400万公吨“优质结核”的海底区域。优质结核的定义为：平均含有至少1.25％-1.5％镍和1％-1.4％铜以及27％-30％锰和0.2％-0.25％钴。据此估计共有8至225个矿址，推算总资源量为4.80亿至135亿吨。考虑到其他因素，包括世界金属市场在头20年间吸收有关产品的能力和更严格的采矿假设，矿址进一步减至3到10个，产量减至1亿至6亿吨。此即所谓“推测估算资源量”。
　　结核的勘探技术
　　在勘探多金属结核矿床的过程中，研究出了数种技术与方法。多年来，这些资源的探测和取样技术有了长足进展。
　　1930年代以来，一直采用回声测深（声纳）技术勘查洋底地形。传统回声测深仪在船底垂直发射宽束（40度）声波。根据从发出声脉冲到接收海底回声之间的时间间隔，可以按照声音在水中的传播速度（每秒约1,500米）算出水深。在船只行进过程中所获得的连续测深数据提供该船航迹下方的地形剖面图。要准确地测绘海底某一区块的地形，就必须行走等距平行航迹。
　　1970年代末，出现了多波束回声测深仪。设备发射一系列窄束（2度）声波信号，作扇形分布，与船体轴线正交排列。每次发射得出一系列同该船航迹下方及旁侧各点相对应的测深数据。现代化多波束回声探测仪（侧扫声纳）每一扫描带有150多个测量数据（平均每130米一个数据），覆盖宽达20公里，水深至4,000米的范围，可以辨别许多以前看不见的地形。在船上，一分钟之内即可绘出地图，从而得以实时“阅读”海底某区段的地形。邻接刈幅很容易用电脑拼接。加上精度达1米的全球定位系统，绘出的1：25,000比例尺地图在准确度上堪与最佳的陆地地形图相媲美。海面测量还以深拖声纳在海底上方测量作为补充。大多数勘探者还以带照相机的无缆取样器投入海底进行取样、拍照。每次能从0.25平方米地区采集数公斤结核，并对2至4平方米地区拍照。根据所有这些资料，即可以估计海底结核丰度（公斤/平方米）。由电缆操作的抓斗和照相机提供的信息更为可靠，不过速度较慢。声纳技术的最新改进应能促进新装置的开发，以更准确地测量结核分布的密度。这样就能用较短时间勘测大范围内的结核丰度。
　　结核的开采技术
　　采矿和加工技术在很大程度上决定了哪些地区适合开发结核。结核达到一定丰度，采矿设备才能高效作业。另外，结核须具备一定品位（有用金属在矿石中所占比例），才能经济合算地通过冶金流程提取有价值的商品。
　　1970年，在佛罗里达州岸外水深1,000米的大西洋布莱克高地进行了第一次结核采矿原型系统试验。“深海探险”公司在6,750吨的货轮“深海采矿者”号上装置了一个高25米的吊杆和一个6米乘9米的中央池（采矿装置即由此部署）。结核用曾在250米矿井试验的气举系统提升。
　　1972年，30家公司组成的集团试验了日本海运官员Yoshio Masuda发明的系统。连续链斗系统系在一条八公里长的回转链上每隔一定距离挂一个戽斗。戽斗从前捕鲸船“白岭丸”的船首投放，在船尾回收。采集到了一些结核，不过链索缠在一起，试验遂告终止。1975年计划进行新的试验，不用一艘船而用两艘船，终因缺少经费而取消。
　　1970年代末，三大美国财团在太平洋用水力采矿系统进行采矿试验。海底结核由一挖掘装置采集，传送到悬在海面船只下方的提升管的底部。海洋管理公司（OMI）使用动力定位的钻探船“SEDCO 445”号。船上装有吊杆，用常平架支撑，以减少船体运动对提升管的影响。试验的两种升举系统为：用装在提升管内水深1,000米处的离心轴流泵吸送；在水深1,500米和2,500米之间注入压缩空气进行提升（气举）。提升管后边拖着两个采集装置：一个带喷水器的水力吸入式挖采装置和一个配备反向传送带的机械采集器。第一个采集装置不幸因操作失误丢失。不过，在夏威夷以南1,250公里处进行的三次实验共采集到约600吨结核。
　　1976年，海洋采矿协会（OMA）在20,000吨级运矿船“Wesser Ore号上装备了月池（船体开口，供钻探设备通过）、吊杆和旋转式推进器。结核由水橇拖曳的抽吸式集矿头进行采集，以气举装置提升。该船后更名为“深海采矿者2”号，1977年在加利福尼亚州圣迭戈市西南1,900公里处进行了第一批试验。由于管柱的电接头并非绝对防水，试验遂告暂停。1978年初，另外两轮试验再度受挫，首先是挖采装置陷入海底沉积物中，后又遇上飓风。最后，1978年10月，在18小时内提升了550吨结核，最大能力为每小时50吨。由于吸入泵一个块叶片折断，电动机停转，试验由此终止。
　　1978年，海洋矿产公司（OMCO）向美国海军租用了“格洛玛探测者”（Glomar Explorer）号。这一动力定位船排水量33,000吨，长180米，利用精密系统部署管柱和电缆。船上的大月池（61×22米）有利于大采集器作业。该公司建造了配备阿基米德螺旋的电动采集器，可在松软的沉积物上爬行。先在加利福尼亚岸外水深1,800米处做了好几次试验，后于1978年底在夏威夷以南进行第一批试验，但因月池门打不开而告暂停。1979年2月，此项作业终于得以顺利进行。此外，该船的先进电脑系统还搜集了许多数据。这些作业成功地说明：挖采和提升的基本做法是正确的。
　　1979年，法国工程师考虑到海洋底部地形障碍（如断块、阶地、悬崖和凹陷等）带来的困难，决定海底采集器需要有更大的活动余地。他们提出自由穿梭采矿系统的概念；该系统由一系列能自行潜入海底的独立采集器组成。到达海底之后，采集器会排出压载物，妥善安身，然后开始采集结核。采集器由铅电池驱动，利用履带爬行，并通过排放压载物调整其高度；在装载250吨结核后将进一步排放压载物，开始浮上水面；到达水面后，被拖至浮动港。遗憾的是，在可行性研究期间发现，该系统过于昂贵，因为穿梭器重1,200吨，远远高出其250吨的装载能力。问题在于现有浮力材料性能差和（或）铅电池重量/能量比高。
　　水力系统现在似乎潜力最大。1988年法国GEMONOD（开发结核采矿集团）提出此系统的概念。系统包括：半潜式双体船水面平台长4,800米的刚性钢管柱；和长600米，内径38厘米的软管，把管柱底部和海底挖采装置连接在一起。软管成弧状，使挖采装置可以为避开障碍物而偏离海面平台的航迹。自行式挖采装置长18米，宽15米，高5米，重330吨，浮力78吨。装置在海底爬行时采集结核并予以处理，以便通过软管输送。
　　运矿船将结核从采矿船运至港口的加工厂。结核将作为稠泥浆经由软管输入、输出装载船船舱。在加工场所，泥浆存储蓄池。
　　印度目前正在研制一种采矿车，打算在2007-08年试验。国家海洋技术研究所主任在2001年国际海底管理局举办的研讨会上指出，该研究所已在410米水深处试验原型，计划于2002年在6,000米水深处进一步试验。该装置3米宽，以塑料轨道在海底爬行。前置的采集装置采集结核，由传送带将其送入轧碎机。按照设计，系统会有振动动能，避免淤泥进入轧碎机。轧碎结核经由直径10厘米的软管以提升泵输送至水面船只。另一脐带连接为供电缆和通讯电缆。爬行器虽然以系缆与水面船只联系，但在海底可以独立活动。开发人员称，该系统比先前的更注重环境问题。
　　结核的加工技术
　　为处理多金属结核已开发研究了不少工艺流程。起初，只考虑提取镍、铜、钴这三种金属。1978年后，也考虑提取锰，以提高总收入、减少浪费。技术分两类：湿法冶金法——用酸性（盐酸或硫酸）或碱性（氨）试剂把金属从结核中浸出；熔炼法——将氢氧化物还原（去氧），以重力分离金属熔液。下面试举三例。
　　Cuprion氨浸出法
　　Cuprion氨浸出法是肯尼科特（Kennecott）公司开发的。结核被磨碎成浆，在搅拌桶内以一氧化碳加氨低温还原。经一系列加稠器进行逆流倾析后，铜、镍、钴处于可溶状态。然后再通过液体离子交换剂以电解冶金法（以电解作用分离）萃取镍和铜；钴以硫化沉淀法除去。不过，从铁锰渣回收锰有一定难度。
　　硫酸浸出法
　　这一流程是菲尔斯特瑙于1973年提出的，其后法国原子能委员会通过研究，对之作了重大改进。轧碎结核所含金属在摄氏180度高温和1,200千帕高压下以硫酸溶解。用硫化气预先还原一些结核，将得出的二价锰离子注入压热器（蒸汽压力加热器），以提高钴回收量。以硫化氢沉淀所余溶液中的铜、镍和钴。硫化铜经焙烧成为氧化铜精矿，镍钴精矿则以硫化矿形式保存。
　　在提炼厂，氧化铜精矿以硫酸浸析，再用电解冶金法萃取金属。硫化镍钴精矿在氯和水中溶解。在去除铁和锌之后，剩余的两种金属由离子交换溶剂分离。钴以氯化物的形态产出送至炼钴厂；镍电解萃取。铁锰渣在电炉内烘干煅烧后进行熔炼，磷和部分铁在此过程中被去除。
　　熔炼法
　　好几家公司研究了应用传统镍和铜熔炼法来处理多金属结核的问题。结核在旋转窑中烘干和煅烧，然后送入埋弧电炉还原，产出富锰炉渣和铁镍铜钴合金。合金经过转炉精炼，氧化作用排除大部分剩余的锰和铁。加硫后产出镍铜钴锍。
　　镍铜钴锍可用镍矿业所用的几种方式处理。例如，可在磨碎后以氯选择浸出。从铜溶液中除去硫后，以离子交换和电解法提取镍。在以离子交换法萃取钴和镍之前，先除去镍钴溶液中的铁和锌。
　　富锰炉渣趁热直接送进电弧炉，在除去磷和剩余重金属（镍、铜、钴）及大部分铁后，产出硅锰铁合金。
多金属硫化物& &
发现和形成
1979年在北纬21度下加利福尼亚（墨西哥）岸外的东太平洋海隆，科学家在勘探洋底时发现位于硫化物丘上的烟囱状黑色岩石构造，烟囱涌喷热液，周围的动物物种前所未见。后来的研究表明，这些黑烟囱体是新大洋地壳形成时所产生，为地表下面的构造板块会聚或移动，和海底扩张所致。此外，这一活动与海底金属矿床的形成密切相关。
在水深至3 700米之处，海水从海洋渗入地层空间，被地壳下的熔岩（岩浆）加热后，从黑烟囱里排出，热液温度高达400℃。这些热液在与周围的冷海水混合时，水中的金属硫化物沉淀到烟囱和附近的海底上。这些硫化物，包括方铅矿（铅）、闪锌矿（锌）和黄铜矿（铜），积聚在海底或海底表层内，形成几千吨至约一亿吨的块状矿床。一些块状硫化物矿床富含铜、锌、铅等金属，特别是富含贵金属（金、银）的事实，近年来引起了国际采矿业的兴趣。在已没有火山活动的地方，也发现了许多多金属硫化物矿床。
多数矿点位于海洋中部，分布于东太平洋海隆、东南太平洋海隆和东北太平洋海隆。已知大西洋中脊也有一些矿床，但在印度洋海脊至今只找到一处。大西洋中脊和印度洋中脊的已知硫化物矿床较少，主要原因是在这些地区内进行的勘探活动有限。全世界共有6万公里的海脊，经过任何勘查的只有5%左右。
80年代中期，在西南太平洋又发现了一些硫化物矿床，位置是在大洋边缘，在大陆和火山岛弧之间的海底，海盆和海脊形成的地方。在这些所谓弧后扩张中心，岩浆在会聚板块边缘上升到接近表层之处（在会聚板块边缘，通过俯冲过程，一构造板块滑动到另一板块之下）。这些发现引发了对西太平洋和西南太平洋边缘海盆以及岛弧和弧后体的大规模勘探，结果在澳大利亚东部的劳海盆和北斐济海盆和日本西南的冲绳海槽又发现了其他矿床。1991年在新喀里多尼亚北部的马努斯海盆等地发现大量与长石火山活动（最强烈的一种火山活动，造成的火山灰流最多）有关的碌化物矿床。伍德拉克海盆附近也发现了热液矿床，那里的海底扩张延伸到巴布亚新几内亚以东的大陆地壳。今天，已知有100多个热液矿化点，包括至少25处有高温黑烟囱喷口。
在对海底硫化物作了近1，300项化学分析比较后发现，位于不同的火山和构造环境的矿床有不同的金属比例。与缺少沉积物的洋中脊样品相比，在弧后扩张中心的玄武岩至安山岩环境生成的块状硫化物（573个样品）中平均含量较高的金属有：锌（17%）、铅（0.4%）和钡（13%），铁含量不高。大陆地壳后弧裂谷的多金属硫化物（40个样品）的含铁量也很低，但通常富含锌（20%）和铅（12%），而且含银量高（1.1%，或2 304克/吨）。总的来说，各种构造环境的海底硫化物矿床的总成分取决于这些金属是从什么性质的火山岩淋滤出的。
最近，在弧后扩张中心的硫化物样品中发现金的含量甚高，而洋中脊的矿床中金的平均含量只有1.2克/吨（1 259个样品）。劳弧后海盆硫化物的含金量高达29克/吨，平均为2.8克/吨（103个样品）。在冲绳海槽，位于大陆地壳内的一个后弧裂谷的硫化物矿床含金量高达14克/吨（平均为3.1克/吨，40个样品）。对东马努斯海盆的硫化物进行的初步分析表明，金含量为15克/吨，最高达55克/吨（26个样品）。在伍德拉克海盆的重晶石烟囱中发现高达21克/吨的含金量。迄今发现的含金量最丰富的海底矿床位于巴布亚新几内亚领水内利希尔岛附近的锥形海山。从该海山山顶平台（基部水深1 600米，直径2.8公里，山顶水深1 050米）采集的样品含金量最高达230克/吨，平均为26克/吨（40个样品），10倍于有开采价值的陆地金矿的平均值。
对几个洋中脊矿床的估计显示，其吨位在100万到1亿吨之间。但是，硫化物露头的延展长度不易估算，关于矿床厚度的资料缺乏。已发现的最大矿床位于上覆大量沉积物，但依然有热液活动的古海脊。国际大洋钻探计划对美国西北岸外的胡安德富卡海脊北部被沉积物覆盖的中谷矿床的钻探显示有800至900万吨的硫化矿。在对位于北纬26度太平洋中脊水深3，650米处的Trans-Atlantic Geotraverse（TAG）活动热液丘钻进125米后发现，海底表面约有硫化矿270万吨，表层内矿床约有120万吨（为网状脉）。迄今在海底发现的块状硫化物矿床规模，都比不上加拿大基德克里克（1.35亿吨）或葡萄牙内维什科尔沃（2.62亿吨）。
海底最大的已知硫化物矿床为红海的阿特兰蒂斯II海渊，比东太平洋海隆的第一个黑烟囱早发现十多年。阿特兰蒂斯II海渊的矿化物主要是金属软泥，不是块状硫化物。对面积40平方公里的矿床所作的详细评价显示，矿床有9，400万吨的贫铅银矿石，其中含锌2%、铜0.5%、银39克/吨和金0.5克/吨，贵金属的总含量约为银4，000吨和金50吨。在2，000米深处试验采矿证明，该矿床可以成功开采。
海洋采矿在某些条件下似乎是可行的，理想的条件包括（1）高品位的有色金属和/或金；（2）矿点离陆地不太远；（3）水深较浅。虽然现在已有深水采矿技术，但以2，000多米深为宜。在这些情况下，开采块状硫化物矿可具有经济吸引力。考虑到整套采矿器具可以从一处搬运到另一处，因此，所投资的采矿系统和船只不必像陆地采矿那样固定在一个地方。在陆地上偏远地点采矿往往需要大笔初始投资，包括全部基础设施在内。
海底块状硫化物的开采可能集中于小块海底区域，并主要限于表层（剥采）和浅次表层（挖采），以便回收海底的硫化物丘和烟囱场以及其下的网状脉区中的交代矿体。
研究、勘探和开采前景
全世界的学术机构和政府机构正在对多金属硫化物矿床及其有关的生态系统进行科学研究。这一领域的领先国家是澳大利亚、加拿大、法国、德国、日本、俄罗斯联邦、英国和美国。意大利和葡萄牙也制定了研究方案。
勘探需要高尖端的多用途科研船，使用先进技术，例如深海测绘设备、载人潜水器或遥控船只、摄影和录像系统，采样和钻探装置。钻探和岩芯取样设备必须改进，以便能钻探到100米的深度。目前尚未专门设计用于回收硫化物的采矿系统，但开发努力可能集中于连续回收系统，采用旋转式截割头，配以扬矿设备，将矿石运到采矿船，再运往加工厂。
与块状硫化物矿床相关的热液喷口为科学上前所未知的多种动物提供了生活环境。与陆地上直接或间接靠阳光和光合作用获得能量的其他生命形式不同，热液喷口动物群落能在没有阳光，充满硫化氢的热液中繁衍。而硫化氢对大多数其他动物是则致命的化合物。在这种环境中生活着长达二米的蠕虫，它们居住在自造的栖管，没有消化系统，从氧化甲烷和氧化硫的微生物获得能量。在这些有多样化生物的热液喷口区，已发现500种左右前所不知的动物物种。
在规划矿物的勘探和开采时，必须考虑这种地理上不集中的生态系统的独特而脆弱性质，及其对代谢、进化和适应方面的基础生物研究所具有的价值。研究表明，现有的生物种群具有很强的恢复力可适应火山活动区环境的急剧变化。这一恢复能力可能是由于存在着某种“母种群”，有能力再进入被扰动区。如果这一基础“母种群”遭到采矿活动的破坏，则有可能导致稀有物种的灭绝。
开采硫化物的许多环境影响问题与开采多金属结核所造成的环境问题相似，包括破坏动物栖息处的表层、被扰动沉积物掩埋动物，底层水因悬浮的颗粒羽流而发生化学变化。另一方面，硫化物颗粒的高密度会使采矿设备所造成的任何硫化物碎屑立即重新沉积。由于与海水的接触面大，一些释放出的硫化物碎屑会氧化，如同许多海底矿床的非活性块状硫化物的氧化过程一样。在陆地硫矿开采中通常造成重大环境问题的矿山酸性污水排泄在海底则无须担忧，因为周围海水有淡化作用。此外，大多数海底硫化物矿床通常没有显著的上覆沉积物。因此，应当可以选择性地开采矿床，尤其是那些没有任何喷口动物生息的非活性矿床，因为在这些地方开采所造成的环境影响可能不会大于建造一个普通港口设施。
国际海底管理局理事会目前正在审议国家管辖范围以外的深海多金属硫化物和富钴结壳的探矿和勘探活动的问题。相关条款考虑了管理局于2000年就该问题举行的研讨会及有关专题会上专家的意见。其中就深海多金属硫化物问题，研讨会特别强调的是必须保护有关生态系统，使之不受到勘探和最终的采矿活动的有害影响。管理局理事会将在2006年继续审议这一规章。
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富钴结壳& &
形成和分布
富钴铁锰结壳氧化矿床遍布全球海洋，集中在海山、海脊和海台的斜坡和顶部。数百万年以来，海底洋流扫清了这些洋底的沉积物。这些海山有一些和陆地上的山脉一样大。太平洋约有50 000座海山，其富钴结壳贮存量最丰，但经过详细勘测及取样的海山却寥寥无几。大西洋和印度洋的海山要少得多。
结壳中的矿物很可能是借细菌活动之助，从周围冰冷的海水中析出沉淀到岩石表面。结壳形成厚度可达25厘米，面积宽达许多平方公里的铺砌层。据估计，大约635万平方公里的海底(占海底面积1.7％)为富钴结壳所覆盖。据此推算，钴总量约为10亿吨。
结壳无法在岩石表面为沉积物覆盖之处形成。结壳分布于约400-4，000米水深的海底，多金属结核则分布在4，000-5，000米水深的海底。最厚的结壳钴含量最为丰富，形成于800-2，500米水深的海山外缘阶地及顶部的宽阔鞍状地带上。
结壳一般以每1至3个月一个分子层(即每100万年1至6毫米)的速率增长，是地球上最缓慢的自然过程之一。因此，形成一个厚厚的结壳层可需要多达6，000万年时间。一些结壳有迹象显示，结壳在过去2，000万年经历两个形成期，铁锰增生过程为一层生成于800万-900万年前的中新世的磷钙土所中断。这一层在新、老物质之间的间隔可以为寻找更老、更丰富的矿床提供线索。最低含氧层的矿床较丰的现象，使调查人员将钴的富集部分归因于海水中的低含氧量。
根据品位、储量和海洋学等条件，最具开采潜力的结壳矿址位于赤道附近的中太平洋地区，尤其是约翰斯顿岛和美国夏威夷群岛、马绍尔群岛、密克罗尼西亚联邦周围的专属经济区，以及中太平洋国际海底区域。此外，水深较浅地区的结壳的矿物含量比例最高，是开采的一个重要因素。
特点和成分
除钴之外，结壳还是其他许多金属和稀土元素的重要潜在来源，如钛、铈、镍、铂、锰、磷、铊、碲、锆、钨、铋和钼。结壳由水羟锰矿(氧化锰)和水纤铁矿(氧化铁)组成。较厚结壳有一定数量的碳磷灰石，大部分结壳含少量石英和长石。结壳钴含量很高，可高达1.7％；在某些海山的大片面积上，结壳的钴平均含量可高达1％。这些钴的含量比陆基钴矿0.1％至0.2％的含量高得多。在钴之后，结壳中最有价值的矿物依次为钛、铈、镍和锆。
另外一个重要考虑因素是结壳与其附着生长的基岩在物理性质方面的反差。结壳在各类岩石之上生成，因此使用普通的遥感技术难以区分结壳及其基岩。然而，结壳与基岩的不同之处在于结壳发出高得多的伽马射线。因此在勘查上覆沉积物较薄的结壳以及测量海山上的结壳厚度时，以伽马射线进行遥感可能是有用的工具。
未来采矿者在寻找可以开采的结壳时，很可能注意以下一些特点。包括：水深不超过1，000-1，500米，年龄在2，000万年以上的大海山，其顶部没有大环礁或暗礁，所处位置有持续的强烈底流，上覆水体较浅并且为成熟的低氧带，远离大量注入海洋的河流和风生碎屑物。此外，他们要寻找的海底应起伏不大，位于山顶阶地、鞍状地带或隘口，坡度平缓并且当地没有火山活动。钴平均含量至少应为0.8％，结壳平均厚度不低于4厘米。
富钴结壳所含金属(主要是钴、锰和镍)用于钢材可增加硬度、强度和抗蚀性等特殊性能。在工业化国家，约四分之一至二分之一的钴消耗量用于航天工业，生产超合金。这些金属也在化工和高新技术产业中用于生产光电电池和太阳电池、超导体、高级激光系统、催化剂、燃料电池和强力磁以及切削工具等产品。
迄今为止进行的调查
1981年在中太平洋地区第一次对结壳进行系统调查。早期工作由德国、美国、前苏联(后为俄罗斯联邦)、日本、法国、英国、中国和韩国的科研队伍进行。美国、德国、英国和法国已完成野外调查。经过最详尽调查的是赤道太平洋的矿床，主要是多个岛屿国家专属经济区内的矿床。大约42个研究航次(1981年至2001年)调查了太平洋水域的富钴结壳及其他深海矿床，野外和研究工作共花费7 000万至1亿美元。日本从1985年起，按照一个为期15年的项目，为南太平洋应用地球科学委员会(SOPAC)的发展中岛屿国家进行了许多上述的调研工作。
将来的勘探和开采
为了确定可能比较高产的地区的位置，未来的采矿者首先需要绘制结壳矿床详图和小比例尺海山地貌综合图，包括地震剖面图。一旦确定了取样站，就可以部署拖网、岩芯取样机以及声纳摄像机和视频摄像机，以查明结壳、岩石和沉积物的类别和分布情况。为此需要装备齐全的大型研究船来操作海底声波信标和拖拽设备，并处理大量样品。在较后阶段需要载人潜器或遥控作业系统（ROV）。为进行环境评估，需部署测流计锚定设备和生物取样设备。
开采结壳的技术难度大大高于开采多金属结核。采集结核比较容易，因为结核形成于松散沉积物基底之上，而结壳却或松或紧地附着在基岩上。要成功开采结壳，就必须在回收结壳时避免采集过多基岩，否则会大大降低矿石质量。一个可能的结壳回收办法是采用海底爬行采矿机，以水力提升管系统和连接电缆上接水面船只。采矿机上的铰接刀具将结壳碎裂，同时又尽量减少采集基岩数量。已经提出的一些创新系统包括：以水力喷射将结壳与基岩分离；对海山上的结壳进行原地化学沥滤，以声波分离结壳。除日本外，对结壳开采技术的研究和开发有限。尽管提出了各种想法，但这一技术的研究和开发尚在初期阶段。
需要对海山生物群落的性质进行更多研究，以便积累可靠的依据，就结壳勘探和采矿造成的环境问题提出建议。除了知道其复杂和变化大的特点外，目前对这些群落知之甚少；位于同一深度的两座海山可能有完全不同的生物组成。海山生物群落的组成和特点由流型、地貌、海底沉积物及岩石类型和覆盖面积、海山大小、水深及海水含氧量等因素确定。
另外还必须了解海山周围的海流，以便开发适当的采矿设备和技术，并确定被扰动沉积物颗粒和废物的扩散途径。海山阻挡海流流动，产生各种更强的涡流和上升流，从而增加生物的初级生产力。这些海流的影响在海山顶部周围的外缘最为强烈，也正是在这些地方找到最厚的结壳。
结壳除了钴含量高于深海锰结核之外，其开采之所以被认为有利，是因为高质量的结壳储存在岛屿国家专属经济区内，水深较浅，离海岸设施较近的水域。1970年代后期，特别是在1978年，当时世界上的第一产钴国扎伊尔(现在的刚果民主共和国)境内矿区爆发内战，钴价飙升，人们对结壳的经济潜力有了深刻的认识。由于刚果民主共和国的生产持续下降，到2000年，赞比亚、加拿大和俄罗斯联邦三国总产量占了全球总产量(29，500吨)的一半以上(见图)。
钴和其他许多贱金属一样，现货市场价格在过去30个月里持续下降，从1999年5月每磅20美元以上跌至每磅10美元以下。在历史上，钴价波动较大。在1979年前扎伊尔沙巴省发生动乱期间，钴价在数周之内激增三倍。当时扎伊尔约占全球供应量的一半。现在，钴生产在地域上远没有以前集中。但从中、短期来看，需求仍趋于缺乏价格弹性。只要认为可能出现供应问题，价格仍可能迅速倍增。
钴供应不确定的一个原因是，在扎伊尔和赞比亚这两个主要生产国，钴是铜矿业的副产品。因此，钴的供应量取决于对铜的需求。碲的供应量也是如此。这种不确定性已促使企业寻找其他代用品，因此市场仅略有增长。如果可以为这些金属开发出其他重要来源，这将提供较有力的诱因，在产品中重新使用这些金属，从而增加消耗量。对钴以外的一种或多种结壳富含金属的需求，最终可能成为开采结壳的驱动力。
尽管存在上述的经济和技术不确定因素，但至少有三家公司已经表示有兴趣开采结壳。一些新情况(例如，土地用途优先问题、淡水问题和陆地矿区的环境关切问题)可能会改变经济环境，推动海洋采矿活动。现在人们日益认识到，富钴结壳是一种重要的潜在资源。因此，必须通过研究、勘探和技术开发，填补结壳开采各个方面的信息空白区。
国际海底管理局理事会目前正在审议国家管辖范围以外的深海多金属硫化物和富钴结壳的探矿和勘探活动的问题。相关条款考虑了管理局于2000年就该问题举行的研讨会及有关专题会上专家的意见。新规章和管理局已制订的关于多金属结核探矿和勘探规章一样，将适用于监管可能与管理局签订合同的公、私实体对这些位于国家管辖范围以外的深海底资源进行调查的活动。管理局理事会将在2006年继续审议这一规章。
天然气水合物& &
海底天然气水合物是一种在低温(-10～+100C)和高压(1～9Ma)条件下由气体和水合成的类冰固态物质,具有极强的储载气体的能力,一个单位体积的天然气水合物可储载100～200倍于这个体积的气体储载量。天然气水合物中的有用组分主要为甲烷,此外还含有少量的H2S、CO2、N2和其它烃类气体。
& & 发育天然气水合物的地点主要分布在北半球,以太平洋边缘海域最多,其次是大西洋西岸。从构造环境来看主要分布大陆边缘:一类是分布在被动大陆边缘的大陆斜坡和坡脚,另一类是分布在活动边缘增生楔发育区。目前已通过钻探发现和根据BSR(海底模拟反射层)推测的天然气水合物地点有57处,其中太平洋25处,印度洋1处,北极海6极,南大洋6处,大西洋17处,湖沼区(黑海、贝加尔湖)2处。但是对占大洋大部分面积的深海洋盆中的天然气水合物分布情况目前还知之甚少。造成这种情况的原因在于目前所从事天然气水合物调查的区域还没有涉足洋盆。
& & 形成天然气水合物的必要条件包括:富含有机质的沉积物中充有间隙水,深水区的水动力处于滞流状态,存在生物成因的气体或者有从下伏地层进入的热解成因气体,同时具备特定的压力与温度条件。天然气水合物的形成可能有两种成因模式: 天然气水合物为先存天然气储集层的一部分，后因温度或孔隙压力的有利而在原地固结转变为气水合物；微生物成因气或热解成因气从下部运移至气水合物稳定带而形成气水合物
资源潜力与环境问题
与常规天然气气田储量相比,海底天然气水合物中潜在天然气资源量极其巨大。根据国际天然气潜力委员会的初步统计，世界各大洋天然气水合物的总量换算成甲烷气体约为1.8-2.1 x 1016m3，大约相当于全世界煤、石油和天然气等总储量的两倍。被认为是一种潜力很大的、可供21世纪开发的新型能源。另一方面，海底天然气水合物作为潜在地质灾害与全球气候变化的不稳定因素也引起了科学界的高度关注。
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深海取样又添“新帮手”
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　　近日，国家“863”计划项目——“天然气水合物深水浅孔保温保压取芯钻具的研制”课题组，研制的保温保压取芯钻具样机，在“海洋四号”船上海试并获得成功。我国深海取样再添“新帮手”。
科技人员在海上对钻具样机进行试验
　　该钻具样机是在国家海洋局第一海洋研究所牵头负责下，由四川海洋特种技术研究所、广州海洋地质调查局共同研制完成的。该钻具总重4.5吨，收放体积1.2米×1.2米×12米，自带水下动力系统，能在水下3000米海底自动推动钻杆取样，并保持样品的原始压力和温度。
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我国“海洋四号”再探深海远洋
& & 人民网广州2003年5月25日电&&今天上午，满载着祖国和人民的嘱托，国土资源部广州海洋地质调查局“海洋四号”船的科学考察队员们握别亲人，再次从广州黄埔军校码头起航，远赴太平洋，执行中国《国际海底区域研究开发》“十五”计划DY105-15航次的科学考察任务。这是中国大洋勘查开发活动实施战略调整的重要航次。本航次预计行程180天，肩负着重要的科学考察任务：在太平洋麦哲伦海山区和中太平洋海山区进行富钴结壳加密调查和新区探查，为基本圈定满足商业开发规模所需资源量要求的富钴结壳区域打下基础；在多金属结核合同区实施示范区的详细调查，履行大洋协会与国际海底管理局签订的《勘探合同》,为结核分布规律研究和基本圈定商业性开采的矿址提供基础资料。航次调查目标由过去单一的多金属结核资源拓展为面向国际海底多种战略资源。同时，也将推动我国在国际海底区域圈定多金属结核资源合同区的勘探工作进入新的发展阶段。
& & 富钴结壳是深海最重要的固体矿产资源之一，它广泛分布于太平洋的海山区，其分布区水深为米，钴含量比陆地原生钴矿高几十倍，具有重要的经济价值，因此成为继多金属结核之后各发达国家竞相争夺的对象。抓紧时机开展富钴结壳的较详细调查，圈定出具有远景的国际海底区域富钴结壳矿区，为适时向国际海底管理局提出我国申请矿区的任务极为急迫。
& & 从1997年开始，我国已进行了5个航次的富钴结壳前期战略性探查工作，在麦哲伦海山区和中太平洋海山区都已发现资源前景较好的结壳矿区。2002年，“海洋四号”首次实施了以富钴结壳资源勘探为主要目标的科学考察；进一步查明了重点靶区的富钴结壳资源情况；并初步调查了新选区域的地质背景和富钴结壳资源概况，得出了麦哲伦海山区和中太平洋海山区都具有资源前景较好的结壳矿区