水深200米以下的深海區域占據地球面積的60%左右,其所含的錳、鈷、鎳、稀土等金屬礦產是陸地含量的數十倍、數百倍或更高,是未來可持續發展礦產資源需求的重要接替區。 對于人類來說,深水環境是極其陌生的世界,嚴重依賴于技術進步。經過幾十年的海洋探索,只有大約10%的海底被艦載聲納系統調查過,而這些系統的平均分辨率僅為約100平方米。20世紀70年代至80年代,深?碧胶筒傻V在結核回收方面取得了重大技術進步,人們在亞特蘭蒂斯二號深淵成功進行了試航前采礦和冶金試驗,并普遍樂觀地認為深海采礦將在20世紀末形成規模,但隨后的進展緩慢而不穩定。其原因主要在于陸地金屬供應充足、經濟形勢波動、能源成本上升、金屬價格相對較低、開采技術挑戰大和環保意識提高等因素。近年來,全球金屬需求迅速增加,價格飆升,出于對能源安全的擔憂,已有多個國家把這些金屬指定為“關鍵”礦產或“戰略”礦產。 目前,還沒有進行商業規模的深海采礦,但全球深海礦業活動已經日趨白熱化。1997年,聯合國成立負責監管國際海域深海采礦的觀察組織國際海底管理局(ISA,The International Seabed Authority)。截至目前,ISA已經頒發了22份深?碧胶贤,重點在于科學探索,但也有一些合同頒發給了國際企業,包括洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin Corp.)和德米集團(DEME Group NV. )。目前,ISA正在最終制定深海采礦監管框架,預計將在2023年7月前頒發深海采礦許可證。 在沿海國管轄范圍內的海底地區,礦物勘探也取得了實質性進展。例如,巴布亞新幾內亞俾斯麥海的Solwara 1海底塊狀硫化物項目位于世界上第一個商業深海礦山,該項目已經獲得了環境許可證和海底采礦租約。 在許多國家,包括巴西、中國、法國、德國、印度、日本、韓國和俄羅斯等國,政府資助的研究和資源評估項目有所增加。相關的國家立法也在更新中,這正在迅速促進深海礦產行業的發展,例如2014年頒布的《英國深海采礦法》。相關主題的學術研究和媒體報道也呈現激增態勢。 深海礦物勘探采用的一系列技術包括基于船舶的聲納測深測繪、地球物理測量以及使用自主水下航行器和遙控飛行器攜帶的一系列傳感器(圖1A)。自主水下航行器技術的發展,包括更高的自主性、更遠的距離、改進的懸停能力以及新的地球物理和地球化學傳感工具,是海底測繪提高效率的關鍵。