在西南印度洋进行海底硫化物资源勘查的“向阳红10”科考船

   2020-07-14 330

海洋的面积是陆地的两倍还多。千万别以为这里除了水,再没什么值得一提。在看似荒芜的海平面下,藏着堪与陆地资源相媲美的各种宝贝。


就拿矿产资源来说,海底不但有大家所熟知的石油和天然气,还有大家不太熟悉的深海锰结核、富钴结壳、多金属硫化物等等。


问题来了,假如海底有个价值连城的矿,怎么才能隔着几千米的海水把它找出来呢?


3月15日至4月底期间,科技日报记者在“向阳红10”科考船进行随船采访。这艘船正在执行中国大洋49航次第三航段科考任务,它的主要目标就是在西南印度洋进行海底硫化物资源勘查。我们来看看“向阳红10”上有什么海底资源勘查“镇船之宝”——


海底电视摄像抓斗:把它抓上来测一测


电视摄像抓斗是“向阳红10”船在这个航段用得最多的设备,名副其实的主力。


顾名思义,这个设备的主要功能是“抓”,就是到海底去抓取岩石或沉积物。抓斗上安装着海底摄像机,这样在抓取前,科考队员们可以清晰地看到海底到底有什么,然后有的放矢。


电视摄像抓斗下水之前,需要科考船先定位在某个位置,然后用几千米长的电缆把它缓缓下放到离海底5到10米的高度。这时科考队员就可以在实验室电脑屏幕上看到海底摄像机传来的海底图像了。


“抓!抓!抓!就它了!”甲板旁边的实验室经常传来激动的喊声,这一定是科考队员们找到心仪的抓取对象了。


在实验室里操纵开关,电视摄像抓斗就可以通过电动水压式机械手开启抓斗,把岩石或沉积物揽入怀中,然后再闭合。缆绳缓缓上升,一大斗海底岩石或沉积物就被它抓取到甲板上来了。


科考队员们经常取一部分岩石或沉积物样品,带到地质实验室,用设备检测其中的矿物含量。如果其中的矿物成分很高,说明硫化物矿可能就在不远处。

在西南印度洋进行海底硫化物资源勘查的“向阳红10”科考船

海底摄像拖体:去瞧瞧有什么异常


海底摄像拖体长得像个铁笼子,它的全称有点复杂,叫“海底摄像综合热液异常探测拖体”。


有个背景知识需要说明一下,海底硫化物资源的形成与海底热液的喷发密切相关。由于海底热液喷发物的温度、甲烷含量、酸碱度等与周边的海水存在明显差别,所以探测海水的异常,也成为寻找海底硫化物资源的重要线索。


这个设备名字中有“拖体”二字,说明它也需要一根长长的缆绳与科考船相连。海底摄像拖体在被光缆放到海底后,会被科考船拖着在一条设计好的路线上跑。同时会有科考队员在实验室中操纵缆绳,让它保持与海底距离在5到8米之间。


这一路下来,它就可以通过海底摄像机实时地把海底的情况传输到实验室。假如通过海底摄像拖体看到了海底热液喷发的迹象,说明周边可能会存在硫化物矿。


用海底摄像拖体直接“看”到热液喷发还是很难的,需要运气爆棚才行。所以海底摄像拖体上加挂了很多传感器,它们可以探测海水是否存在温度、甲烷含量、氧化还原电位、自然电场和酸碱度等方面的异常,从而为寻找硫化物资源提供重要参考。


水下自主机器人:我浑身都是宝


无论是电视摄像抓斗,还是海底摄像拖体,都需要科考船用一根长长的缆绳拉着它们跑。而甲板上这个叫做“潜龙二号”的设备,不但长得像鱼,在海里也会像鱼一样自己游动,缆绳什么的可以省省了。所以大家都叫它“小黄鱼”。


“小黄鱼”属于无人无缆水下自主机器人,它被放到海里后会自己沉到海底,然后在设计好的测线上自己进行探测。完成任务后又会带着探测数据自己浮出海面。可以说,它体现了机器人给人类带来的好处——省力又省心。


除了不太让人操心以外,“小黄鱼”寻找海底硫化物资源的能力也毫不逊色。


它的嘴部安装着前视声呐避碰系统,再加上高度计等装置,可以对海底复杂的地形环境以图像的形式进行感知,所以具有高精度微地形地貌探测的功能。这会为其他海底勘查、钻探设备的应用提供非常大的便利。


“小黄鱼”的身上可以加挂4个传感器,可以像海底摄像拖体一样探测海水是否存在温度、盐度、浊度、甲烷含量等异常信息。它的尾巴是个磁力仪,可以探测海底是否存在磁场异常。


所以,“小黄鱼”浑身都是宝,每一次完成下潜任务,都会对寻找海底硫化物资源提供丰富而有价值的数据。


瞬变电磁仪:做个CT检查一下


瞬变电磁仪长得像个太空飞船,但它的用武之地不在太空,而在海底。


海底硫化物资源中金属含量丰富,所以它们与周边岩石的电性与磁性都有显着不同。瞬变电磁仪就是利用这一原理,大致判断出海底多金属硫化物在水平和垂直方向是如何分布的。


瞬变电磁仪入海时,也需要一根几千米的光缆与科考船相连,然后由科考船拖着在海底跑。2012年中国大洋科考开始使用双拖体瞬变电磁仪,也就是一根光缆下拖着两个设备,这样设备在海底的位置很难控制。在这个航段,国内最新研发的单拖体瞬变电磁仪首次在“向阳红10”科考船上亮相,并下海崭露头角。


前面介绍的几种设备一般用于海底矿产资源勘查前期,它们可以大致圈定矿区的范围或位置,相当于给矿产资源定位。与之相比,瞬变电磁仪则用于更进一步的勘查,它可以更为具体地弄清楚某个地点的矿产资源在海底的分布情况,相当于给矿产资源做CT。


瞬变电磁仪出马之后,就可以拿到矿产资源在海底的三维分布图。这就为海底钻探设备的上场做好了铺垫,比如选择在哪个位置打钻,钻多深等等。


总的来说,正是由于海底矿产资源之上覆盖着几千米深的海水,所以寻找它们严重依赖于海底高技术装备。没有这些装备,就算知道海底有价值连城的宝贝,也只能望洋兴叹。


免责声明:矿库网文章内容来源于网络,为了传递信息,我们转载部分内容,尊重原作者的版权。所有转载文章仅用于学习和交流之目的,并非商业用途。如有侵权,请及时联系我们删除。感谢您的理解与支持。

 
举报收藏 0评论 0
 
更多>同类技术
推荐图文
推荐技术
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  服务协议  |  隐私政策  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  京ICP备2021025988号-2