随着陆地矿产资源的减少，人们自然将目光转向海洋。海洋占地球面积的2/3，矿产资源丰富。世界海洋石油产量已达到石油总产量的30%左右。中国海洋石油工业有了很大发展，海底石油产量可占石油总产量的11%。广泛分布的大洋金属结核富含铜、钴、镍等有用金属，长期以来一直受到人们的关注。中国还在东太平洋C-C区划定了15万平方公里的开发区域，并得到了联合国的批准。海底矿产资源非常丰富多样。本文重点介绍两种非常重要的资源:海底热液硫化物和天然气水合物。
海底热液硫化物矿石
1.1发现
1948年，瑞典的科考船信天翁号在红海中部发现了异常的水温和盐度，随后在那里的进一步调查中发现了多金属软泥。认为这种多金属软泥的形成与海底扩张有关。20世纪60年代末70年代初，当人们利用海底摄影技术对扩张的洋脊区域进行调查时，在洋中脊发现了一系列热液喷口，并证明那里正在沉积和形成多金属软泥。在1972年，1976年，加拉帕戈斯扩张脊和1984年的冲绳海槽，发现了高热流异常。例如，冲绳海槽一些站点的热流达到200 MW/M2以上，比正常海底热流高3倍以上。随后在这些地区进行的深潜调查发现了海底热液硫化物矿床的存在。此外，海底热液硫化物矿床的发现在很大程度上取决于人类深潜技术的成熟程度。美国的阿尔文号、法国的鹦鹉螺号、前苏联的和平号以及日本的深海2000和深海6500都在海底热液活动和热液硫化物矿物的调查和研究中发挥了非常重要的作用。从1963年美国发现号在红海发现热液多金属泥，到1979年阿尔文号潜水器在东太平洋海山发现生长中的热液黑烟囱，现代海底热液硫化物矿物的调查和研究经历了半个多世纪。半个多世纪以来，科学家们通过不懈的努力，取得了令人瞩目的发现和研究成果。
1.2分销
随着调查的不断深入，海底热液硫化物矿床的发现已经从特定区域扩展到大洋中脊，从弧后盆地扩展到板内火山。很快，人们意识到海底热液硫化矿是世界海底非常普遍的地质现象。众所周知，热液硫化物矿床广泛发育于海洋的三种构造环境(洋中脊、板内火山和弧后盆地)。虽然除了洋中脊、板内火山和弧后盆地之外，海洋中的其他区域没有更多的调查数据，但可以肯定的是，海洋中的构造活动区应该是海底热液硫化物发育的主要场所。到目前为止，我们已经在世界海底发现了100多个热液硫化物矿化点。根据我们的研究结果，现代海底热液硫化物主要分布在中低纬度的大洋中脊中轴谷和火山口附近，水深一般为2600米，位于大洋中脊扩张段地势较高的位置，扩张速率与热液活动区的分布密切相关。
1.3潜在的巨大资源
自1978年在东太平洋海隆发现块状硫化物以来，热液成矿作用在现代海底热液活动研究中受到了足够的重视。到1993年，在世界海底已经划定了139个热液矿化点，其中许多资源超过100万吨。如东北太平洋海山探险家洋脊上的块状硫化物矿床，直径200m，高10m，储量1.5mt以上，北胡安德富卡洋脊上有7个热液矿床，直径400m，高60m，每处估计资源量1.0Mt以上。红海Atlantes II深海的热液金属储量估计为94.0公吨，大西洋中脊TAG热液活动区的硫化物矿床直径为220公吨。另外，根据对西太平洋老海海盆黑白烟囱的考察，无论从规模还是硫化物含量来看，其储量都不低于大西洋中脊的TAG热液区。此外，在4公里长、200米宽的地带，还有数百个锰烟囱。按一般厚度4.5厘米估算资源量超过10.0 mt，可见全球海底热液矿床资源量十分可观，资源开发前景十分诱人。
1.4在中国的研究
早在1985年，我国就有学者提出热液成矿的多元理论，并重视洋脊热液在铁、铜等硫化物沉淀中的作用。但在此期间，中国在这方面的研究仅限于理论研究和以国际合作的形式参与国外的调查研究。1988年和1990年，中国、德国和美国联合使用德国科考船sousaphone对马里亚纳海槽热液硫化物进行了两次调查。1993年，中国科学院海洋研究所首次对冲绳海槽热液矿床进行了航次调查，并于1994年3月组织另一支队伍对冲绳海槽热液硫化物进行了野外调查。1998年，中国大洋一号在马里亚纳海槽进行了首次大洋热液矿床实验调查。经过短短的十几年，我国在大洋热液矿产调查方面取得了显著的成就。例如，我们发现冲绳海槽热液样品中的金银含量非常高。
天然气水合物
现代社会和经济增长的基础是对能源的占有和利用。今天，世界上80%的能源来自化石燃料——煤、石油和天然气。随着经济的发展和人口的增长，对人力资源的需求逐年增加。根据我们传统的化石燃料理论和勘探结果，人类将面临不可再生化石燃料资源的短缺。因此，寻找新的替代(或后续)资源，解决资源短缺问题，维持经济的持续发展，是中国和世界各国面临的重要任务。自上世纪海底沉积物中广泛发现气体水合物以来，由于其分布广、资源量大、能量高，引起了科学界的极大关注，被认为有望成为& ldquo21世纪即将枯竭的常规油气能源的后续能源& rdquo。根据日本科学家的最新研究成果，日本已探明的天然气水合物储量可在日本油气枯竭后使用140年。这一结果足以引起我们对天然气水合物研究的高度重视。可以预见，在21世纪，从能源的角度来看，天然气水合物将发挥非常重要的作用。
2.1稳定发生和分布
天然气水合物是一种在水中含有气体(通常是甲烷)的笼子，看起来像冰。水分子形成一个笼子，中间是一个气体分子。许多气体分子适合填充到笼中形成水合物，如二氧化碳、硫化氢和一些低碳烃。一般如果笼子里装的是二氧化碳，就叫二氧化碳水合物，如果笼子里装的是甲烷，就叫甲烷水合物。研究表明，在一定的温压条件下，天然气水合物形成并稳定存在。天然气水合物主要形成于低温高压环境。温度范围一般为-10℃& mdash；30℃，对应的压力范围为1-100MPa。如果温度上升，相应的压力也必然上升。比如在0℃，只要压力大于3MPa，就可以形成气体水合物。当温度上升到20℃时，压力必须大于20MPa，气体水合物才能形成并稳定存在。
根据天然气水合物的稳定范围，很容易推断出天然气水合物主要存在于两极温度较低的陆地区域和深海高压的沉积物中。目前，世界海洋和内海已探明80多个天然气水合物远景区，其中许多已被海底钻探证实，如秘鲁近海、美国东西部海域和日本近海。
2.2潜在的巨大能量
资料显示，27%的陆地面积和90%的海域分布着天然气水合物。此外，绝大多数已知的天然气水合物是甲烷水合物。甲烷水合物是甲烷气体的陷阱。在一个大气压下，分解单位体积的甲烷水合物可以得到160体积的甲烷气体。因此，在地表以下约2000米的浅层沉积天然气水合物中，隐藏着大量的甲烷。甲烷水合物的碳含量是所有化石的两倍。这种甲烷水合物的能量通量(标准条件下单位体积岩石的甲烷体积)是其他非常规气源(如煤层、黑色页岩和深层含水层)的10倍，是常规天然气的2-5倍。它的储量大约是煤炭和常规油气总量的三倍。根据美国地质学家的数据，现代天然气水合物的总资源量是1 &倍；1018m3，根据第28届地质大会数据，天然气水合物资源量可达28 &倍；1013立方米.
可见天然气水合物的储量极其丰富。一些科学家明确指出，天然气水合物将是21世纪的重要能源。
2.3国外对天然气水合物的研究
20世纪80年代以来，俄罗斯、美国、日本、加拿大、德国、荷兰、印度等国家高度重视海洋天然气水合物的调查和开发，先后从资源储备的战略高度制定了长期发展规划和实施计划。需要指出的是，自20世纪90年代以来，天然气水合物的研究蓬勃发展。1995年ODP第164航次，美国率先在黑脊上打了3口探井，首次有计划地获得了天然气水合物样品。1995年至1999年，日本基本完成了南海海槽天然气水合物的海上地球物理调查，3000米探井揭露了增生楔中的天然气水合物矿床。1998年5月，美国参议院资源委员会一致通过了& ldquo海底天然气水合物研究和资源开发计划& rdquo。本世纪大洋钻探计划(ODP21)也将海底天然气水合物的形成机制确定为主要学术目标之一。针对印度能源短缺的现状，1996年至2000年设立了搜寻海底天然气水合物资源专项研究，计划投入5600万美元在孟加拉湾和阿拉伯海开展调查研究。
近10年来，海底天然气水合物的生成条件、分布规律、形成机理、环境效应、勘探技术、开发技术、经济评价和环境保护等方面的研究取得了实质性进展。
2.4中国边缘海天然气水合物研究
近年来，我国有关单位召开了天然气水合物研讨会，强调了在我国开展天然气水合物研究的意义，并首次资助了南海天然气水合物海上调查。目前，我国一些重大科技项目，如国家自然科学基金、ODP、973和S863等。，都把重点放在天然气水合物的研究上。
东海及其邻近海域不仅地质内涵丰富，而且油气资源丰富。自20世纪60年代以来，该区以构造演化和矿产资源(油气)评价为主要目的的地质和地球物理调查，积累了大量可用于天然气水合物研究的资料。包括地质采样数据、海底温度数据、地壳热流数据、地温梯度数据、折射地震数据、多道地震数据、钻井数据等。资料显示，我国边缘海(东海、南海和东台湾省海)部分区域具备天然气水合物稳定存在的水深和海底温度条件。南海ODP184航次的钻探结果显示了天然气水合物的化学异常，BSR在南海北部边缘的许多地震剖面中都有识别。为了研究天然气水合物，在中国南海的地震剖面上也发现了明显的BSR显示。东海及其邻近海域天然气水合物的研究和勘探正在进一步开展。
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