發掘海底沉睡的“寶藏”

人類的生存和發展離不開大自然的饋贈。隨著科技的進步，我們對大自然的認識和開發利用程度不斷加深。人們探索的腳步并不局限于陸地，而是邁向了更廣闊、更神秘的海洋。海底是一個巨大的資源寶庫，蘊藏著極為豐富的礦產資源，是人類社會未來研究和開發利用的重點。

海底“寶藏”知多少

海洋資源屬于自然資源，它是指海洋所固有的，或者在海洋內外營力作用下形成并分布在海洋地理區域內的，可以供人類開發和利用的各類自然資源。海底礦產資源是海洋資源的一種，它是指賦存于海底表層沉積物和海底巖層中可以供人類利用的天然礦產資源。潛入海底，我們會發現海底的各種資源琳瑯滿目。從人類開采利用的角度出發，可以把海底礦產資源分為提供燃料的能源資源和提供原料的物資資源兩大類。

油氣資源" " 油氣資源主要是指石油和天然氣資源。石油用于煉制加工，生產汽油、柴油、煤油等燃料，以及潤滑油、石蠟等多種化工產品。而天然氣用于發電、供暖、工業生產等諸多領域，同時也可以作為化工原料。

能源是一個國家賴以生存和發展的命脈，在今后一段時期內，油氣資源仍是人類經濟社會活動的主要能源。隨著陸上油氣資源開采難度和成本的增加，世界油氣勘探開采正逐漸轉向海洋，特別是深海的開采。深水、超深水海域，勘探程度低，油氣資源儲量豐富，正逐漸成為未來油氣產量的頂梁柱。隨著全球海洋油氣勘探開發規模逐漸擴大，包括物探、鉆井、鋪管在內的各類海洋作業任務量均得到提升。我國海域面積廣闊，油氣資源豐富，但海洋油氣勘探開發技術裝備相對落后，發展較為緩慢。但隨著我國科技的迅速發展，我國在海底勘探方面已經有了一席之地。

天然氣水合物" " 天然氣水合物是在一定條件下形成的由水和天然氣構成的籠形結晶化合物，遇火即可燃燒，又被稱為“可燃冰”。

天然氣水合物廣泛地分布于海底沉積物和陸上永久凍土帶中，具有能源密度高、規模大、埋藏淺、成藏物化條件優越等特點，天然氣水合物在燃燒后幾乎不產生任何殘渣或廢棄物，被譽為“21世紀最清潔的，石油、天然氣等化石能源的替代資源”。

除了具有開發價值，天然氣水合物的利用也與環境、氣候的變化密切相關。一方面，天然氣水合物的主要可燃成分是甲烷氣體，對其開發利用得當，將會延緩利用常規能源造成的環境污染。另一方面，天然氣水合物分解釋放，會向大氣排放大量的溫室氣體，從而導致全球變暖，并誘發局部海域海底地質災害，如海底滑塌等。不論是考慮天然氣水合物作為能源的經濟價值，還是從避免其引發地質災害從而破壞環境的角度看，對其進行調查并開展開采技術和機理研究就顯得十分重要。

鑒于天然氣水合物具有重要的戰略意義和巨大的經濟價值，世界上許多發達國家和發展中國家都將天然氣水合物列入國家重點發展戰略，紛紛投入巨資進行海洋天然氣水合物調查與開采技術研究，并取得了豐碩的成果。

煤炭資源" " 煤炭（簡稱“煤”），是由石炭紀、二疊紀等地質時期的植物遺骸在沉積層中經缺氧環境下分解，通過長期地質壓力、溫度作用以及復雜的生物化學和物理化學變化，逐漸形成的固體可燃有機巖礦物，主要作為燃料或工業原料被人類開采使用。煤炭對于現代社會各個行業都具有重要的作用。

海域煤層的勘探和開發較陸地更加復雜，且由于海域煤田的鉆孔施工成本明顯高于陸地煤田，導致海域煤田的鉆孔數量遠遠少于陸地煤田。因此，對海域煤田分布規律及成煤機制所開展的研究變得更加困難。

除了以上這三種資源，還有諸如砂礦資源、多金屬結核、熱液硫化物等其他資源，都蘊藏在海洋這個巨大的寶庫中，等待著人類來開發。

海底“寶藏”藏何處

那么，我們應該去哪里尋找這些沉睡的“寶藏”呢？

從我國的海域地質資源構造圖中可以看到，盆地的構造對油氣分布有著重要的影響。盆地在平面上形成了“凸起—凹陷”帶狀分布變化的特點。油氣田多呈環帶狀分布在富生油凹陷周圍，凸起和斜坡區是油氣聚集的重要場所。不同層次盆地的發育也與板塊構造活動相關，影響著油氣資源的分布。

天然氣水合物分布與海底地貌關系密切，麻坑地形、碳酸鹽巖結殼、海底冷泉、冷泉生物群落、泥火山和斷層系統等特殊構造，可視為海域天然氣水合物找礦的地貌標志，一般出現在水深大于300米的深水陸坡環境。我國海區天然氣水合物潛力遠景區主要位于東海沖繩海槽與南海北部陸坡，已發現有天然氣水合物發育的地震證據和相關的地質、地球化學和生物證據，具有良好的天然氣水合物開發遠景。以南海為例，我們可以看到由于天然氣水合物可以有效地黏結碎屑顆粒，降低沉積物孔隙度，因而改變了沉積物的物理性質，提高了其富集層的聲波傳播速度，在天然氣水合物穩定帶底部形成一個強波阻抗面。

海底煤炭一般沉積在盆地中，盆地與煤系結合在一起時，被稱為“聚煤盆地”。在有利成煤的古氣候條件下，古構造運動提供和形成適合聚煤的古地理環境，并且有大量成煤古植物生長、繁殖、堆積在原型盆地內部，受多種因素的疊加控制，只發育于聚煤盆地的一定范圍內。我國的海底含煤巖層主要分布在渤海、黃海、東海和南海北部以及臺灣島淺海陸架區內，含煤巖系厚達500～3000米，煤層層數較多，最多近百層（東海），一般為8～25層（渤海、黃海），層厚不穩定，一般為0.3～2.5米，最厚達3～4米。總體而言，我國海域含煤盆地總體特點是煤系發育連續性好，沉積厚度大，煤層層數多，單層厚度薄，煤階低，分布范圍廣且分散。

海底“寶藏”緣何因

海底成油機制

受復雜地質背景和多階段演化的影響，我國含油氣盆地類型多、結構復雜，盆地規模大小不一。我國近海沉積盆地油氣資源的成因機制，根據其生儲蓋組合大致可分為自生自儲、古生新儲、新生古儲三種成油組合形式。

自生自儲" " 這一類儲集層，油氣來自本層系內的烴源巖，是沉積盆地最常見的一種組合方式。這種組合形成的油氣藏，無論數量上還是產量上在我國近海都占據著首要位置，目前已經開發的油氣田多屬此類。

古生新儲" " 這一類的儲集層，是通過斷層和不整合面等垂向運移通道，把深部較老烴源巖的油氣運移到淺部較新時代的儲集層中。

新生古儲" " 這一類的儲集層，油氣一般是指盆地內的烴源巖、蓋層和基底中的儲集巖在特定條件下形成的生儲蓋組合。在塊斷構造發育區，可能形成此類基巖潛山油氣藏。我國近海的渤海BZ28-1油田就屬于此類。

海底水合機制

天然氣水合物是由水分子組成的籠狀構架將小型氣體分子吸附其中而形成的似冰狀固體。自然界中水合物的小型氣體分子可能是甲烷、二氧化碳、乙烷、硫化氫或氮氣，但分布最為廣泛的是甲烷水合物。水合物通常在高壓、低溫的環境下賦存，因此主要分布于陸地永久凍土帶和大陸邊緣水深超過300米的陸坡帶。海洋沉積體系中適宜水合物形成的層段被稱為“水合物穩定帶”，受海底深度、溫度及熱流等因素的影響，水合物穩定帶厚度變化較大，最大厚度可達1100米。天然氣水合物不僅具有巨大的資源潛力，可作為潛在的新型能源，同時也是帶來溫室效應、鉆井事故和海底滑坡的主要原因，是全球碳循環的重要環節，因此近年來越來越受到人們的關注。

海底天然氣水合物主要分布在海底沉積層中的巖層裂縫和巖石粒間孔隙中，它的形成須滿足以下三個基本條件。

一是必須有適當的溫度條件。溫度太高會導致天然氣水合物分解，不利于水合物的富集，因此，海底周圍環境的溫度要相對較低。

二是要有較高的壓力環境。一般在溫度為0℃時，至少需要30個大氣壓才可以形成天然氣水合物，且海水深度越大，壓力越大，天然氣水合物的賦存狀態越穩定。

三是要有充足的氣源。海底地層沉積的古生物，在一定的溫度、壓力條件下，經過生物分解轉化可以形成甲烷，或在適當的海底環境條件下形成天然氣水合物。如按照生成環境進行分類，天然氣水合物主要包括極地天然氣水合物和海底天然氣水合物兩種類型。與極地天然氣水合物相比，生成海底天然氣水合物所需要的環境溫度可以相對稍高，因為海底壓強大，在一定的溫度、壓力條件下，海底天然氣水合物的賦存與分解可以達到一個動態平衡。極地天然氣水合物主要分布在極地及其附近的永久凍土帶，生成水合物的環境溫度和壓力低，水合物儲層的埋藏深度淺。由于極地天然氣水合物的形成與分布受到地域條件的嚴格限制，因此，與海底天然氣水合物相比，極地天然氣水合物的儲量總體偏少。

海底聚煤機制

我國近海海域新生代聚煤作用遵循“構造控盆、盆控相、沉積相和古氣候控煤”的基本規律。盆地形成機制為盆地形成和消亡提供動力學基礎，構造演化可以控制沉積盆地地層及沉積相帶的展布。

我國海域區古近紀含煤沉積盆地雖然屬于斷陷盆地和拗陷盆地類型，且成群出現，但總體構造背景有利于含煤沉積盆地的持續發展，盆地群連續性好，含煤沉積厚度大，如瓊東南盆地、東海盆地西湖凹陷，含煤沉積厚度達1千米以上。

新生代中國近海盆地的聚煤特點，與同時代陸上盆地相比，成煤環境復雜，單個盆地聚煤時空范圍和成煤環境具有陸海雙控的特點。我國海域新生代聚煤盆地含煤地層主要發育在始新世—漸新世時期，中新世僅在渤海灣及東海盆地內發育。海域含煤地層可劃分為4種巖相類型，主要為礫巖相、砂巖相、泥巖相和可燃有機相。各種巖相組合在橫向上的展布和縱向上的演化，代表了不同的沉積環境變化。

讀者朋友們閱讀了以上的內容，是不是感覺到海底世界是如此奇妙呢？探索海底世界的恢宏藍圖已經在我們眼前徐徐展開，還有許多課題等待著我們去研究。在探索海底世界的征程中，只有真正認識海洋才能更好地開發并保護好海洋，這也是人類在與自然相處中獲得的最大的“寶藏”！

致謝

感謝國家自然科學基金項目（42177123、42042054）、中國礦業大學教學研究項目（2023ZDKT03-102、2022ZX01）、全國煤炭行業高等教育教學改革研究課題項目（2021MXJG179）的支持。