海底热液硫化物矿床研究进展综述

现代海底热液活动及其资源效应是近30年来地球科学中的重要研究方向。调查研究表明,海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物,有200多个现代海底热液块状硫化物矿床分布于现代海底的各种构造环境中。本文对近10年来国内外研究硫化物矿床的有关研究进行了综述,并结合古洋底块状硫化物矿床进行了成因分析。     

现代海底多金属硫化物矿床

海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物 ,主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以及大西洋中脊 ,其产出构造背景为洋中脊、弧后扩张中心及地幔热点处。该文系统地总结了现代海底多金属硫化物矿床产出的地质背景特点 ,对各地质环境中矿化的规律进行了对比 ,并对其形成机制等热点问题作了概述 ,详细介绍了矿床成因方面的新进展 ,着重阐述了海底多金属矿床的双扩散对流模式。     

现代海底热液成矿作用综述

现代海底热液成矿作用是一种重要的成矿作用。海底热液系统主要分布在大洋中脊、弧后盆地、板内火山活动中心等张裂性环境中 ,不同的环境具有类似的成矿模式。海底大洋中脊热液作用的主要产物为黑烟囱、白烟囱。现代海底硫化物堆积过程是烟囱生长、倒塌和热液流体在其开放空间充填与交代的过程 ,硫化物的形成首先是通过硫化物烟囱来完成。提出了运用成矿系统理论来研究海底热液作用的方法     

我国大洋科考进入"机器人时代"率先申请海底硫化物矿区

据中国大洋矿产资源研究开发协会办公室有关负责人透露,我国已向联合国国际海底管理局提交海底多金属硫化物矿区申请,这是国际上首份对多金属硫化物矿区的申请。     

论当前地下金属资源开发的科学技术前沿

随着岩石力学的发展、计算机在矿业领域的广泛应用以及多学科交叉的促进,一向作为"技艺"的采矿学已开始进入科学领域。文章对地下金属资源开发的数控采矿环境、实现无废开采、海洋采矿、应对深井开采的岩爆威胁等科技前沿做了初步探讨,阐明其对采矿学科发展的重要意义。     

南海海底矿物资源开发前景

随着陆地矿产资源的不断使用变少,海底矿物资源将成为社会经济发展和现代化建设的优质接替资源。为实现海洋强国战略,加快南海海底矿物资源的开发利用,亟需对海底的矿物资源重新评价。本文综合分析多年地质调查数据和近年来的重要研究进展,结合近年来载人潜器和ROV调查成果,梳理了南海海底矿物资源研究现状,研究南海海域锰结核、富钴结壳、多金属硫化物、富稀土沉积物、砂矿等类型资源的矿物特征和分布规律,评价多类型矿物的成矿远景,并总结分析南海海底矿物资源开发中可能存在的问题,以指导我国南海海底矿物资源潜力研究和满足勘探开发前景分析的迫切需求,并为南海海底矿物资源的开发和决策提供依据。     

海底观测网络关键技术研究进展

海底观测网络在海洋地质、生物、海洋地球化学与海洋地球物理等领域实现对海洋参数的长期、实时和连续观测。本文介绍了世界各国海底观测网络的研究进展,探讨了海底观测网络的关键技术,如能源供应技术、海底接驳技术、网络基础设施、工程布设技术等,并提出了初步解决方案,最后对海底观测网络的发展方向进行了分析和展望。     

海底采矿车路径跟踪的变论域模糊控制

采用ADAMS/ATV软件建立海底采矿车机械系统模型,利用MATLAB/Simulink平台建立以速度内环和方位外环的行走控制系统模型及机械系统与行走控制系统协同仿真模型;针对海底环境的复杂性和未知性,采用变论域理论设计纠正方向和位置偏差的自适用模糊控制器以及PID控制理论设计速度控制器,开展海底采矿车在越单边障碍时过程中按预定路径行走仿真研究.仿真结果表明:基于变论域模糊控制理论所设计的海底采矿车路径跟踪控制模型的鲁棒性良好,其方位偏差纠正及速度跟踪的响应速度快、稳态性好、控制效果好,实现了海底采矿车按预定路径行走,为海底采矿车在采矿过程中自动行走控制提供了有效的控制方法.     

高海水围压条件下多金属硫化物的破碎机理

为研究高海水围压条件下截齿在切削海底块状多金属硫化物(SMS)过程中的破碎机理,考虑海底块状硫化物高孔隙率、非线性的特点,选择Holmquist-Johnson-Cook(HJC)材料本构模型,基于Lagrangian有限单元法,利用LS-DYNA仿真软件建立截齿切削破碎海底块状多金属硫化物的仿真模型,模拟无海水围压下和高海水围压下海底块状多金属硫化物的切削破碎过程。研究结果表明:在高海水围压作用下,海底块状多金属硫化物的强度明显提高,断裂模式主要是脆性失效向塑性失效转变;海水黏着力和高围压作用使得切屑更难从矿体基岩剥离,截齿受到的阻力明显增大。     

深海底热液微生物成矿与深部生物圈研究进展

深海底热液喷口为地球上最奇特的成矿与生态环境,具有密集的生物数量及高生产率.海底黑烟囱周围的嗜热微生物生存于极端环境下,除了进行独立光合作用之外,还通过化能自养从无机化合物中获取能量,并支撑深海底喷口热液生命系统.在海底黑烟囱直接观察到浓密的嗜热微生物及其产物由海底喷涌而出,指示地下存在数量巨大的微生物,有的地区已被洋底钻探所证实.海底黑烟囱硫化物保留了丰富的微生物活动及其矿化记录,表明微生物直接或间接地参与了海底热液成矿,造成微生物原地快速矿化.开展现代与地史上海底热液硫化物及其微生物化石的研究对比,将拓展对早期生命环境及地外生命的研究探索.     

碘量法测定废水中硫化物的效果分析

废水中的硫化物有很多种存在形式,例如H2s、HS-、S2-以及悬浮物中含有的酸性金属硫化物等.由于硫化物不稳定,所以容易在光照或者高温条件下生成硫化氢和二氧化硫有害气体,造成环境污染,影响人类健康.碘量法是测定废水中硫化物含量比较常见的测定方法,而且测定技术比较成熟,该文主要探讨碘量法测定废水中硫化物的实验原理、实验过程以及实验效果分析.     

深海底采矿机器人遥测遥控系统

给出了深海底采矿机器人遥测遥控系统的设计方案.系统由洋面监控站、海底监控站以及能适应深海洋环境的传感器组成.水面和水下分别采用SIMATIC PCS 7分散控制系统和以Compact PCI总线的PC为基础的分散控制系统,确保系统可靠运行.系统所需的软件采用VB编制.实验结果表明,该系统能够满足深海底采矿的需要.     

海域天然气水合物开采的井中可控源电磁监测三维正演模拟

为掌握海域天然气水合物在大范围开采过程中的分解范围和分解程度, 应用有限元软件COMSOL, 对采用井中可控源电磁方法监测天然气水合物开采过程进行正演模拟。通过构建含高阻天然气水合物储层的三维地层模型, 在比较井中垂直源监测系统相对于传统拖曳式水平源优势的基础上, 分析垂直源监测系统中金属套管、垂直源深度、频率、观测误差和噪声等参数对海底电场响应的影响。模拟结果表明, 金属套管、垂直源深度和电流发射频率对井中电磁监测效果的影响较大, 在有套管时, 垂直源的布设深度应位于天然气水合物储层之下, 并采用1 Hz的低频发射电流; 在小收发距时, 监测系统的观测误差和噪声对有套管监测系统的性能影响不大。天然气水合物开采范围扩大时, 井中垂直源监测系统可以确保海底接收器探测到相应的电场信号变化, 并有效地识别开采范围的横向边界。因此, 采用井中可控源电磁方法对海域天然气水合物开采过程进行储层动态监测是可行的。     

基于Lyapunov理论的海底采矿车点镇定控制

以我国海底采矿车为研究对象,针对其非完整性和非线性的特点,基于Lyapunov理论,提出海底采矿车点镇定控制系统的控制律,证明在此控制律作用下海底采矿车位姿误差是收敛的;设计基于Lyapunov理论的点镇定控制器,采用ADAMS/ATV履带车模块和MATLAB/simulink软件,建立海底采矿车的多刚体动力学模型和基于Lyapunov理论的点镇定控制模型及二者的协同仿真模型,对海底采矿车的点镇定控制仿真进行研究。研究结果表明:海底采矿车在基于Lyapunov理论所设计的点镇定控制器作用下,能快速而平稳地镇定到目标位置和姿态,所提出的控制律和所设计的控制器对于海底采矿车行走控制是有效的。     

海底流体的流动：对地质学、生物学和海洋环境的影响

海底流体的流动也称为渗流，它包括气体和液体在海底的流动，这就包括热的热水渗流和冷的碳化氢渗流，而碳化氢可能是生热或微生物的源头，已经发现，这样的流体从海底渗流到海洋的海上环境和世界的各大洋——从海岸到深海的海沟。由于海底流体的流动是从海底的沉积物流动到海水，流动的范围较大，因此，所涉及的研究学科也较广泛，包括地质学、生物学、化学、环境科学和海洋学。本书论述海底流体流动的特点和过程，并指出这种流动对人类活动、自然环境和我们星球的开发的重要性。     

海洋经济与科技对话

不少科学家预测海洋技术21世纪可能有重大突破,包括海水淡化技术、海底天然气水合物开发技术和海洋能利用技术、生物生态技术、养殖和病害控制技术、海洋医药生物技术以及海底金属资源开发技术等。     

海底多金属硫化物集矿过程固液两相流数值模拟研究

基于螺旋滚筒破岩工作特点,建立多金属硫化物集矿抽吸流场模型,利用Fluent软件对多金属硫化物集矿过程的固液两相流动进行数值模拟,分析矿物初始运动状态、矿物粒径、抽吸管道结构参数、抽吸水流速度等对抽吸性能的影响.研究结果表明:对多金属硫化物进行收集时应尽量提高多金属硫化物的初始运动速度;矿物粒径越大抽吸难度越大,应控制...     

地下铝土矿采矿环境再造连续采矿理念

为解决复杂难采、水害突出的铝土矿地下开采技术难题,基于采矿环境再造和连续采矿理论,提出了地下铝土矿采矿环境再造连续采矿理念.新理念主要包括基于疏、导、引、堵和用等综合水处理措施的开采水环境再造技术、借鉴金属矿无间柱连续采矿技术和煤炭机械化采煤技术的连续采矿技术、以矿岩地应力人为控制方式实现的应力环境再造技术等三项主要内容.新理念为复杂难采、水害突出、低价值软破及原本不具备开采价值等矿体的开发利用提供了一条新思路.     

无人机航拍在青藏高原高寒草地生态系统研究中的初步应用

海底钻机以其钻探成本低、效率高,样品扰动小、易保压,设备体积小、易操作和船舶适应性强等优点,已经成为海底资源勘探、海洋地质调查和海洋科学考察不可或缺的重要技术装备,得到了世界各海洋强国的重视和应用.本文结合海底钻机的发展历程和应用现状,对以适水深度、钻探深度、取样方式、多功能化、智能化为评价标准的前后四代海底钻机进行了综述分析,并对部分代表性机型进行了详细描述,之后从钻探深度与取芯直径、多模式钻进与取芯方式、设备状态的智能化监控、多功能井下与井口监测技术、甲板支持系统与船舶适应性等5个方面提出了海底钻机的发展趋势.     

海底底质声学现场探测设备机械系统研究

海底底质声学特性在海洋工程勘察、海底资源勘探开发、海洋军事国防建设等方面具有重要的应用价值.随着海洋事业的发展,对海底底质声学现场探测设备的要求也越来越高.首先介绍了所研制的海底底质声学现场探测设备的机械系统,然后基于AMESim和Workbench联合分析,确定了机械系统的工作荷载,以滑轮组支架为例进行了优化.研究表明,经过仿真优化,能够大幅度降低机械系统总质量,延长设备水下作业时间.研究成果对海底底质声学现场探测设备机械系统设计具有参考价值.