假如海底有個礦，用什麼才能找到它？

海洋的面積是陸地的兩倍還多。千萬別以為這裡除了水，再沒什麼值得一提。在看似荒蕪的海平面下，藏著堪與陸地資源相媲美的各種寶貝。

就拿礦產資源來說，海底不但有大家所熟知的石油和天然氣，還有大家不太熟悉的深海錳結核、富鈷結殼、多金屬硫化物等等。

問題來了，假如海底有個價值連城的礦，怎麼才能隔著幾千米的海水把它找出來呢？

3月15日至4月底期間，科技日報記者在「向陽紅10」科考船進行隨船採訪。這艘船正在執行中國大洋49航次第三航段科考任務，它的主要目標就是在西南印度洋進行海底硫化物資源勘查。我們來看看「向陽紅10」上有什麼海底資源勘查「鎮船之寶」——

海底電視攝像抓鬥：把它抓上來測一測

電視攝像抓鬥是「向陽紅10」船在這個航段用得最多的設備，名副其實的主力。

顧名思義，這個設備的主要功能是「抓」，就是到海底去抓取岩石或沉積物。抓鬥上安裝著海底攝像機，這樣在抓取前，科考隊員們可以清晰地看到海底到底有什麼，然後有的放矢。

電視攝像抓鬥下水之前，需要科考船先定位在某個位置，然後用幾千米長的電纜把它緩緩下放到離海底5到10米的高度。這時科考隊員就可以在實驗室電腦屏幕上看到海底攝像機傳來的海底圖像了。

「抓！抓！抓！就它了！」甲板旁邊的實驗室經常傳來激動的喊聲，這一定是科考隊員們找到心儀的抓取對象了。

在實驗室里操縱開關，電視攝像抓鬥就可以通過電動水壓式機械手開啟抓鬥，把岩石或沉積物攬入懷中，然後再閉合。纜繩緩緩上升，一大斗海底岩石或沉積物就被它抓取到甲板上來了。

科考隊員們經常取一部分岩石或沉積物樣品，帶到地質實驗室，用設備檢測其中的礦物含量。如果其中的礦物成分很高，說明硫化物礦可能就在不遠處。

海底攝像拖體：去瞧瞧有什麼異常

海底攝像拖體長得像個鐵籠子，它的全稱有點複雜，叫「海底攝像綜合熱液異常探測拖體」。

有個背景知識需要說明一下，海底硫化物資源的形成與海底熱液的噴發密切相關。由於海底熱液噴發物的溫度、甲烷含量、酸鹼度等與周邊的海水存在明顯差別，所以探測海水的異常，也成為尋找海底硫化物資源的重要線索。

這個設備名字中有「拖體」二字，說明它也需要一根長長的纜繩與科考船相連。海底攝像拖體在被光纜放到海底後，會被科考船拖著在一條設計好的路線上跑。同時會有科考隊員在實驗室中操縱纜繩，讓它保持與海底距離在5到8米之間。

這一路下來，它就可以通過海底攝像機實時地把海底的情況傳輸到實驗室。假如通過海底攝像拖體看到了海底熱液噴發的跡象，說明周邊可能會存在硫化物礦。

用海底攝像拖體直接「看」到熱液噴發還是很難的，需要運氣爆棚才行。所以海底攝像拖體上加掛了很多感測器，它們可以探測海水是否存在溫度、甲烷含量、氧化還原電位、自然電場和酸鹼度等方面的異常，從而為尋找硫化物資源提供重要參考。

水下自主機器人：我渾身都是寶

無論是電視攝像抓鬥，還是海底攝像拖體，都需要科考船用一根長長的纜繩拉著它們跑。而甲板上這個叫做「潛龍二號」的設備，不但長得像魚，在海里也會像魚一樣自己遊動，纜繩什麼的可以省省了。所以大家都叫它「小黃魚」。

「小黃魚」屬於無人無纜水下自主機器人，它被放到海里後會自己沉到海底，然後在設計好的測線上自己進行探測。完成任務後又會帶著探測數據自己浮出海面。可以說，它體現了機器人給人類帶來的好處——省力又省心。

除了不太讓人操心以外，「小黃魚」尋找海底硫化物資源的能力也毫不遜色。

它的嘴部安裝著前視聲吶避碰系統，再加上高度計等裝置，可以對海底複雜的地形環境以圖像的形式進行感知，所以具有高精度微地形地貌探測的功能。這會為其他海底勘查、鑽探設備的應用提供非常大的便利。

「小黃魚」的身上可以加掛4個感測器，可以像海底攝像拖體一樣探測海水是否存在溫度、鹽度、濁度、甲烷含量等異常信息。它的尾巴是個磁力儀，可以探測海底是否存在磁場異常。

所以，「小黃魚」渾身都是寶，每一次完成下潛任務，都會對尋找海底硫化物資源提供豐富而有價值的數據。

瞬變電磁儀：做個CT檢查一下

瞬變電磁儀長得像個太空飛船，但它的用武之地不在太空，而在海底。

海底硫化物資源中金屬含量豐富，所以它們與周邊岩石的電性與磁性都有顯著不同。瞬變電磁儀就是利用這一原理，大致判斷出海底多金屬硫化物在水平和垂直方向是如何分布的。

瞬變電磁儀入海時，也需要一根幾千米的光纜與科考船相連，然後由科考船拖著在海底跑。2012年中國大洋科考開始使用雙拖體瞬變電磁儀，也就是一根光纜下拖著兩個設備，這樣設備在海底的位置很難控制。在這個航段，國內最新研發的單拖體瞬變電磁儀首次在「向陽紅10」科考船上亮相，並下海嶄露頭角。

前面介紹的幾種設備一般用于海底礦產資源勘查前期，它們可以大致圈定礦區的範圍或位置，相當於給礦產資源定位。與之相比，瞬變電磁儀則用於更進一步的勘查，它可以更為具體地弄清楚某個地點的礦產資源在海底的分布情況，相當於給礦產資源做CT。

瞬變電磁儀出馬之後，就可以拿到礦產資源在海底的三維分布圖。這就為海底鑽探設備的上場做好了鋪墊，比如選擇在哪個位置打鑽，鑽多深等等。

總的來說，正是由於海底礦產資源之上覆蓋著幾千米深的海水，所以尋找它們嚴重依賴于海底高技術裝備。沒有這些裝備，就算知道海底有價值連城的寶貝，也只能望洋興嘆。

來源：科技日報

編輯：朱麗

審核：王小龍

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