书城自然科学海之馈赠:海洋资源大观
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第2章 大海的馈赠:海洋资源(1)

动物、植物、微生物组成了广阔海洋中充满生机的庞大水族。世界各大渔场是资源丰富的“鱼仓”。海洋药物种类繁多、各显奇效。海床和底土的石油、天然气、多金属结核和热液硫化物等蕴藏丰富,是人类的“聚宝盆”。海洋中的潮汐、海浪、海流、温差一样能被驯化,为人类带来无穷的能量,造福于人类。

§§§第一节海洋是人类的宝藏库

人类的“聚宝盆”:海洋资源

人们生活在地球当中,陆地十分宽广,海洋蔚蓝深远而又辽阔。事实上,地球上水多陆地少,71%是海洋,陆地只占了29%。海水的总量是非常丰富的,其蕴藏量达到了13.5亿立方千米。全球总水量中海水占到97%,其余的淡水则多是南极洲和格陵兰的冰盖中的冰川,而那些河流或者湖泊里的淡水仅仅占了两千分之一的海水总量,像大气层里的水蒸气所占的比例就更少了,只占到了海水的八万分之一。我国的东南部是濒临太平洋的,包括它所属的渤海和黄海以及东海和南海,海域面积达到了400多万平方千米,而其中有300万平方千米的海域是由我国管辖,这片蓝色海疆资源丰富,面积约为陆地的1/3。

海洋是一片神奇的领域,它里面蕴藏了宝贵的资源,它把一些陆地分割开来,同时也连接着部分陆地。而海洋运输则很广泛,因为它运输成本较低,而运输量却很大。因此,很多沿海地区经济较为发达。全球经济不断发展,人口也在快速增长,淡水资源显然已不能满足人类需要,人类不得不从海洋中寻找淡水资源,海水淡化技术就是其中的一种方式。

地球上的溴和碘主要是在海水中的。而海水中的镁、钾和硫等,它们的含量也是很高的。这是什么原因呢?因为海水中有大量的溶解了的无机盐,而这些无机盐绝大部分是氯化钠,也就是我们通常说的食盐。假如这些食盐全部从海水中提炼出来,并且铺在陆地的表面,那么就可以铺成厚153米的盐层。在海洋里我们几乎可以发现所有元素,像钠、金等这些贵重的元素,虽然海水中它们的存在微乎其微,但由于其价值高,关于它们的提取利用将来也会成为人们所追求的。

石油和天然气是存在于海底的,是生活在海洋里的生物残骸经过漫长的岁月不断沉积起来形成的,储藏在合适的地质结构中。目前针对全球而言已经探明的石油储量为200亿吨以上,而天然气储量是80万亿立方米。世界上有多达100多个国家和地区在不断地进行海上的石油勘探与开发,每年的投入就约850亿美元。渤海、东海、珠江口和莺歌海等是主要的7个海上含油气盆地。在2005年我国海洋原油产量达到317521吨,海洋天然气的产量则是62.7亿立方米,分别是1994年的4.4倍和16.7倍。

海底资源丰富,表面上也有非常多的矿产。而像砂石这样主要的建筑材料,在许多海滩上都是存在的。甚至还有磷、锆、钛、锡、金、钨、金刚石以及金红石和独居石等砂矿,这类砂矿的品位很高,要比陆地的矿山高得多。

大洋深处的海底盆地之上,在3000~6000米深处广泛分布着多金属结核,有的大如鸡蛋,有的小如黄豆,总量大概在3万亿吨。而在这之中,尤以太平洋底的储量最为丰富,储量大概有1.7万亿吨。锰结核是其中含量较大的,里面含有锰、铜、镍和钴等金属,而锰的含量最高,故为锰结核。我们单单看太平洋里面的储量,锰结核中含锰4000亿吨,而里面含的镍164亿吨,钴有58亿吨,铜则为88亿吨。而陆上已经发现的这些金属矿储量并不如海洋,只相当于海洋的几十分之一或几百分之一。而更令我们吃惊的是,到目前为止,锰结核仍在以每年1000万吨的速度生长着。太平洋底新生长出来的锰结核,里面蕴含的钴可供全世界用4年,而铜可供全世界用3年,镍虽含量少,但仍够全世界用1年。

地球上的地壳不断运动,在海洋底部形成很多大裂缝。从红海等处的海底裂缝中不断喷出热泉,遇水冷却形成一些块状或枕状的金属结壳,泉水中富含多种金属,钴的含量很高,达到1%~2%,有人把它叫做钴结壳。这种高品位的矿藏数量也相当可观。因为这种矿的矿区离海岸较锰结核近,水也比较浅一些,开采起来比锰结核要容易些。

海洋是生命的摇篮。现在海洋中还生活着5000多种生物。海面附近的透光层里漂浮着无数微小的浮游植物,它们靠光合作用产生有机物,这是海洋有机物的初级生产力,一切海洋生物都是直接或间接靠它们来养活的。别看不起这些用肉眼分辨不出的小小的各种浮游藻类,它们每年的产量多达1350亿吨,而陆地上生物的年产量才190亿吨。可是人不能直接从浮游植物中吸取需要的蛋白质和热量,还得靠高级一些的海洋生物把它们吸取,人再去吃高级一些的海洋生物。大约需1000吨浮游植物才能养活1吨高级海洋生物。即便如此,海洋能够提供人类食物的潜力还是很大的,可以达到陆地全部农牧产品的1000倍,有人估计海洋中可以捕捞的水产品就有30亿吨,可以毫不夸张地把海洋叫做巨大的食品库。

海洋生物为了生存下去,在它们体内生产出各种各样的活性物质,有些活性物质有剧毒,用这些活性物质可以制成高效的药物和保健食品。癌症、艾滋病至今还是绝症,没有特效药医治,但现在已经从海洋生物中找到能杀灭癌细胞和艾滋病病毒的物质,很有可能将来能从海洋生物体内提取出这两种绝症的克星。

海洋在不断地运动和变化,海洋与大气之间水和热量的交换是全球气候变化的主要原因。从海洋吹来的季风周期性地带来温暖湿润的气候,在作物最需要水的季节降下雨来。暖流流过的海域温度比同海上石油钻井台纬度的其他地方高5~10℃。寒暖经交汇的地方和有上升流的地方会形成大的渔场,这些都给人类带来巨大的利益。有的科学家把海洋比做“地球的肺”“空调器”“锅炉”,这些比喻相当贴切。可是海洋也有发怒的时候,它会引起风暴潮、海啸和厄尔尼诺现象,带来水旱等灾害。

海洋吸收了大量的太阳能,月球和太阳的引力也给予海洋巨大的能量,于是形成了潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、温差能和盐差能等能源。我们知道举世闻名的三峡水电站每年能发出800多万千瓦的电力。可是全球潮汐能有27亿千瓦,即使只算沿海容易开发的部分也超过1亿千瓦;100亿千瓦的波浪能中有1/10可以开发利用,也就是10亿千瓦;海流和潮流带有50亿千瓦的能量,其中3亿千瓦有可能开发;温差能发电潜力达20亿千瓦;盐差能有26亿千瓦。这些能源是可以再生的,因此是用之不竭的。开发它们还不会产生环境污染,是干净的能源。

你看,海洋不正是人间的聚宝盆吗?人类可以从海洋得到生存空间,通过海洋进行交往交流,可以从海洋得到维持生命和生产的水,还有各种矿产和燃料,海洋将营养丰富的食物和高效的药物提供给人类,将来还能供给清洁的能源。总之,海洋这个聚宝盆里几乎聚集着人类生存和发展所需要的一切宝物。

近百年来,人类社会生产力飞速发展,其代价是陆地上的许多资源几乎被消耗殆尽,连淡水和粮食也告急了。地球上的陆地已难以承受60亿人的压力。海洋资源恰恰能解决人类的需要,人类未来的发展将要依靠海洋里的宝物。

分门别类:海洋资源分类

海洋资源十分丰富,种类繁多,其基本属性和用途均具多样性。因此,对海洋资源的分类还没有形成完善的、公认的分类方案。

由于海洋资源属于自然资源,按照自然资源是否可能耗竭的特征,将海洋资源分成耗竭性资源和非耗竭性资源两大类。耗竭性资源按其是否可以更新或再生,又分为再生性资源和非再生性资源。再生性资源主要指由各种生物及由生物和非生物组成的生态系统,在正确的管理和维护下,可以不断更新和利用,如果使用管理不当则可能退化、解体并且有耗竭的可能。

海洋资源是一类特殊的自然资源,根据海洋资源本身的属性和用途对海洋资源进行分类,更便于强调和突出海洋资源的属性和用途,更有利于对海洋资源的研究、开发利用和保护。

根据属性和用途,将海洋资源分为海水及水化学资源、海洋生物资源、海洋固体矿产资源、海洋油气资源、海洋能资源、海洋空间资源、海洋旅游资源7大类。

星罗棋布:海洋资源分布

1.海洋地理基本知识

按地貌形态与水文的特征,海洋可以分为海与洋两部分,海与洋连接处并无明显的界限,所以常统称为海洋。海洋不只是代表一个地区,还代表着一个空间,可以自上而下被划分为4个部分:表层水、水体、海床和底土,整个区域都是海洋资源的贮存环境。

(1)海洋的面积、深度和分布。地球表面的面积大约为5.1×108平方千米,海洋的面积为3.61×108平方千米,约占地球表面积的70.8%。尽管海洋面积占的比例很大,但海水只是地球表面上的一层薄膜。世界海洋的平均深度为3795米,仅相当于地球半径的1/1600,海洋的体积约为13.7×108立方米,相当于地球总体积的1/800。占地球总水量的97.2%。

以赤道为标准,把地球分为南、北两个半球,北半球海洋占地表面积的60.7%,南半球海洋占地表面积的80.9%。

(2)海洋地理单元划分和特征。海洋由洋、海以及海湾、海峡等几部分组成,主要部分为洋,其余可视为附属部分。

洋:远离大陆,面积广阔,水深在2000米以上,并具有独立的海流、潮汐、温度、盐度、密度的体系,不受大陆影响的水域称为洋。大洋约占地球表面积的63%,水色深,透明度大;盐度较高,表面盐度的平均值约为35‰,年变化小。洋底的沉积物多为钙质、硅质软泥和红黏土。根据海岸线的轮廓等特征,全世界的大洋可以分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋4个部分,它们大约占据了海洋总面积的89%。

海:介于大陆与大洋之间的水域称为海。海约占地球总面积的7.8%,水色浅,透明度小,各海区具有各自的海流体系,海的潮波没有独立的系统,一般从大洋传来,但其涨落较大洋大。海的水深较浅,一般在3000米以内,面积较小。海水温度受大陆影响,随季节更替有显著的变化,盐度则易受大陆径流的影响,其透明度也较大洋低。海底沉积物多为陆生的砂、泥等。海底与海岸的形态,受侵蚀与堆积的影响,变化较大。

根据海与洋的连接情况与一些地理标志的识别,人们又把深入大陆,或者位于大陆之间,有海峡连接毗邻海区的海域称为地中海;把位于大陆边缘,一面以大陆为界,另一面以半岛、岛屿或以群岛与大洋分开的海域称为边缘海。

海湾和海峡是海或洋的附属部分。海的一部分延伸入大陆,其宽度深度逐渐减小的水域称为海湾,海湾的外部通常以入口处海角与海角之间的连线为界限。海湾中的海水性质一般与其相邻海洋的海水性质相近,在海湾中常出现最大潮差,例如,我国杭州湾的钱塘江潮驰名世界,潮差一般可达6~8米,最大时可达到12米。海洋中相邻海区之间宽度较窄、深度较大的狭长条带称为海峡。海峡的主要特征是急流,尤其是潮流很大。海峡中的海流又常常上下或左右流向相反,底质则多为基岩或砂砾。

(3)海底形态。近一个世纪来,由于探索技术的发展,海底的奥妙逐渐被人们所了解。从海岸向大洋方向,海底大致可以分成大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊等单元。

①大陆边缘。大陆边缘是指大陆与海洋连接的边缘地带,依据坡度和深度,大陆边缘可以分为三大部分,即大陆架、大陆坡和大陆基。

大陆架:从岸线到水深200米的区域,平均坡度很小,为0°4′~0°7′,称为大陆架,面积约占海洋总面积的7.5%。大陆架宽度因地区而异,在海岸山脉外围,大陆架很窄,如南美洲太平洋沿岸;在沿岸平原外围却非常宽阔,如亚洲北冰洋沿岸宽度可达1300千米,世界各地大陆架的平均宽度约为75千米。多数情况下,大陆架只是海岸平原的陆地部分在水下的延伸。

大陆坡:陆架往下,坡度陡然增大,这个具有很大坡度的部分称为大陆坡。大陆坡平均坡度4°17′,水深为200~2500米。大陆坡呈带状环绕在大洋底周围,宽度从十几千米到数百千米不等。

大陆基:在大陆坡基部常有大面积的、平坦的、由陆源物质经过浊流和滑塌作用堆积成的裙状沉积体,称为大陆基(又称大陆隆、大陆裙)。大陆基坡度一般仅有1/700左右,平均深度3700米。

海沟和岛弧:有些地区,陆坡下面并不存在大陆基,取代它的是海沟或海沟-岛弧体系。海沟是深海海底的长而窄的海底陷落带,由大洋板块向大陆板块下方俯冲而成。全世界有20多条海沟,多数集中在太平洋。太平洋北部和西部的阿留申群岛、日本群岛、琉球群岛、菲律宾群岛等,无论单独或连起来看都呈弧形,又称为岛弧。在有些地区,海沟紧接着大陆坡的底部分布,更为常见的情况是海沟沿着大陆坡上的岛弧分布。海沟与岛弧的位置关系,既有海沟在岛弧外侧的情况,也存在海沟在岛弧内侧的情况。

整个大陆边缘除大陆基外,其基底性质均与大陆地壳一样,下面是较厚的硅铝层,这与大洋盆地缺失硅铝层有明显区别,显示大陆边缘属于大陆的自然延伸。

②大洋盆地。大洋盆地是海洋的主体,位于大陆边缘和大洋中脊之间,坡度平缓,地形平坦广阔,但也分布着许多次一级的海底形态,如海岭、海山、深海谷、断裂带和海槽等。大洋盆地平均深度4877米,它的倾斜度在0°20′~0°40′。沉积物主要是大洋性软泥,如硅藻、放射虫、有孔虫软泥等,与大陆架、大陆坡有显著不同。

③大洋中脊。大洋中脊是大洋底的山脉或隆起,与一般海岭不同的是,大洋中脊起自北冰洋,蜿蜒在太平洋、印度洋和大西洋的洋底,像一条绵绵不断的海底山脉,7×104千米,它突出海底的高度达2000~4000米,宽度在数百千米以上,占海洋总面积的32.7%。

2.海洋资源的分布

不同大类的海洋资源,在海洋中具有不同的分布规律。

海水与水化学资源分布于整个海洋的海水水体中。海洋生物资源也分布于整个海洋的海床和海水水体,但以大陆架的海床和海水水体为主。海洋固体矿产资源的滨岸砂矿分布于大陆架的滨岸地带,结核、结壳及热液硫化物等矿床分布于大洋海底。海洋油气资源分布于大陆架。海洋能资源分布于整个海洋的海水水体中。海洋空间资源和海洋旅游资源分布于海洋海水表层、整个海洋的海水水体、及海底底床附近。

3.海洋资源的性质及其所处环境特点