11第十一讲 海洋技术

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1、公共选修课现代物理概论第十一讲海洋技术海洋技术是人类向海洋进军中的一个新的技术领域，几乎涉及当代所有的科学技术，综合性强，是各种通用技术和现代最新技术在海洋这个特殊环境中的应用和发展。海洋的开发利用首先需要用到海洋调查和探测技术。海洋资源开发技术包括海洋石油开发、海底矿产资源开发、海洋生物资源开发、海水化学资源开发、海洋能源开发和海洋空间利用技术。开发利用海洋也离不开海洋预报和海洋环境保护技术。第一节海洋技术发展简史人类利用海洋已有几千年的历史。由于受到生产条件和技术水平的限制，早期的开发活动主

2、要是用简单的工具在海岸和近海中捕鱼虾、晒海盐，以及海上运输，逐渐形成了海洋渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业。17世纪20年代至20世纪50年代，一些沿海国家开始开采海底煤矿、海滨砂矿和海洋石油。1957年，海洋研究科学委员会(SCOR)和1960年政府间海洋学委员会(IOC)的成立，促进了海洋科学的迅速发展。美国核潜艇“鹦鹉螺”号1950年从冰下穿越北极，美国的深潜器“迪里雅斯特”号1960年曾深潜到10916米的海洋深处，这表明海洋的任何部分都能被人类所征服。但是，1960年美国

3、潜艇“蝎子”号和1963年“脱粒机”号失事，全体乘员丧生，又从反面证明海洋环境仍然是难以掌握的。事实上，从技术的角度来说，人类在深海海底上行走并不比在月球上漫步容易。20世纪60年代以来，海洋科学中所有的重大进展都与新的观测仪器、研究手段和方法的研制成功，以及广泛而密切的国际合作有关。例如，卓有成效的海洋观测，数据传输、处理系统的应用，航天遥感、遥测技术和水声技术的应用，国际地球物理年、国际印度洋考察、黑潮及邻近水域的合作研究、国际海洋考察十年、全球大气研究计划大西洋热带实验、深海钻探计划，以及

4、世界(海洋科学)资料中心的建立等国际性海洋科学合作研究。它们都直接推动了海洋科学技术的发展。同时，随着对矿物资源、能源的需求量不断增加，人类开始大规模地向海洋索取财富。随着科学技术的进步，对海洋资源及其环境的认识有了进一步的提高，海洋工程技术也有了很大发展，海洋开发进入到新的发展阶段。大规模开发海洋石油、天然气和其他固体矿藏，开始建立潮汐发电站和海水淡化厂，从单纯的捕捞海洋生物向增养殖方向发展，利用海洋空间兴建海上机场、海底隧道、海上工厂、海底军事基地等，形成了一些新兴的海洋开发产业。第二节取之

5、不尽、用之不竭的海洋资源海洋资源指的是与海水水体及海底、海面本身有着直接关系的物质和能量。形成和存在于海水或海洋中的有关自然资源，包括海水中生存的生物，溶解于海水中的化学元素，海水波浪、潮汐及海流所产生的能量、贮存的热量，滨海、大陆架及深海海底所蕴藏的矿产资源，以及海水所形成的压力差、浓度差等。广义的还包括海洋提供给人们生产、生活和娱乐的一切空间和设施。可以毫不夸张地说，海洋中除了几乎拥有陆地上所有的资源外，还有陆地上所没有的一些资源。目前人们已经发现的有以下几大类：石油、天然气。据估计，世界石

6、油极限储量1万亿吨，可采储量3000亿吨，其中海洋石油1350亿吨；世界天然气储量255～280亿立方米，海洋储量占140亿立方米。中海油春晓油气田煤、铁等固体矿产。日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。已发现的海底固体矿产有20多种。我国大陆架浅海区广泛分布有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿。海滨砂矿。海滨砂矿是指在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流作用，使重矿物碎屑聚集而形成的次生富集矿床。它既包括现处在海滨地带的砂矿，也包括在地质时期形成于海滨，后因海面上升或

7、海岸下降而处在海面以下的砂矿。海滨沉积物中有许多贵重矿物，如：含有发射火箭用的固体燃料钛的金红石；含有火箭、飞机外壳用的铌和反应堆及微电路用的钽的独居石；含有核潜艇和核反应堆用的耐高温和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石；某些海区还有黄金、白金和银等。我国近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石等经济价值极高的砂矿。多金属结核和富钴锰结壳。多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。大洋多金属结核，人们通常又把它称为锰结核、锰团块、锰矿球，或锰瘤等。它的主要成分为锰和铁的氧化物和氢氧化物，含铜

8、、镍、钴等多种金属元素，广泛分布于太平洋、大西洋和印度洋水深4至6千米的海底，一般呈球状或椭圆球状或块状，直径1至20厘米。世界洋底的锰结核总量约3万多亿吨，其中太平洋底最多，约1.7万亿吨，含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴58亿吨。这些储量相当于目前陆地锰储量的400多倍，镍储量的1000多倍，铜储量的88倍，钴储量的5000多倍。按现在世界年消耗量计，这些矿产够人类消费数千甚至数万年。更重要的是这种卵状矿物还在不断生长。太平洋底的锰结核以每年1000万吨左右的速度生长，一年的产