Solwara计划：即将开启人类金属矿产资源开发利用新纪元

1编者按：占地球表面71%的海洋所蕴含的巨大金属矿产资源开发潜力虽然早在一个多世纪以前就因洋底锰结核的发现而为人们所认识，但因存在诸多开发瓶颈，人类开发利用洋底金属矿产资源的远景一直无法实现。目前，随着全球矿业巨头加拿大Nautilus集团Solwara计划实现洋底金属硫化矿正式工业化开采进入倒计时状态，人类的上述夙愿将变为现实，由此人类也将步入矿产资源开发利用的新时代。Solwara计划：即将开启人类金属矿产资源开发利用新纪元Solwara计划是全球矿业巨头加拿大Nautilus集团太平洋洋底多金属块状硫化物矿床开发战略计划的关键组成，该战略计划源于其20世纪80年代在全球率先展开的洋底多金属硫化矿商业探矿行动。1997年，Nautilus成功获得巴布亚新几内亚的开采授权（同时，巴布亚新几内亚也成为全球首先发放洋底多金属块状硫化物矿床商业开发许可权的国家），其太平洋洋底多金属块状硫化物矿床开发战略计划进入实质性实施阶段。2006年，Nautilus正式将其在巴布亚新几内亚的开发计划命名为“Solwara”（当地克里奥尔语，意为“咸水”），2007年，Solwara计划全面启动。按照预定时间表，Solwara计划进入正式开采的时间是2010年（2007年2月完成正式资源评估报告，配套基础设施建设将于2009年结束）。虽然早在1873年因洋底锰结核的发现人类就已经认识到洋底金属矿产资源的巨大潜力，并从此开启了人类对洋底金属矿床资源的憧憬，但时至今日，由于洋底金属矿床系统实勘资料与数据的缺乏以及实现开采所存在的技术障碍使得种种有关洋底金属矿产资源开发利用的预期和设想都缺乏现实可行的依据，洋底金属矿床资源的开发也因此而长期停留在有限勘查和局部试验性开发的状态。与此同时，人类目前所面临的金属矿产资源现状是：已探明的陆上金属成矿带均已进入开采成熟期，资源等级不断下降，新的具有工业开采价值且品质高的成矿带的发现空间及可能性都已极为有限。因此，Solwara计划的实施及其2010年正式全面开采目标的实现无疑对于人类资源开发与利用具有里程碑意义，由此人类将迎来全球资源全面开发利用的新纪元。1理论依据Nautilus做出洋底块状硫化物矿床大规模商业开采战略决策的基本理论依据是：根据陆上金属硫化矿基本成矿原理以及以加拿大为代表的北美陆上多金属块状硫化物矿床成因成熟研究和加拿大多金属块状硫化物矿床开采经验，认为洋底块状硫化物矿床实际上是目前火山成因的陆上块状硫化物矿床的组成部分，从成矿时序分析，陆上块状硫化物矿床实际上是古老洋底块状硫化物矿床（因地壳运动而成为现在陆壳组成部分）；洋底块状硫化物矿床的赋存形态也同陆上块状硫2化物矿床相类似：多为团簇状或条带状。故从成矿机理而言，探测和发现具有商业开采价值的洋底块状硫化物矿床不存在理论障碍（这已被刚刚完成的目标区域的系统洋底勘测所证实）。2实施方案及组成Solwara计划总体实施方案：•初始计划制定：包括巡勘、数据获取、数据分析；•资源详勘：计划描述与分解，包括洋底电磁探测（得到资源分布电磁探测图）、针对目标区域的深部海底探测（绘制资源深部探测图（基本精度：400米））、深部海底详细勘测（绘制深部探测详图（基本精度：200米））；•基于深部探测详图的区域地球物理与地球化学勘查、取样；•无人潜水器精确勘测、取样；•资源实际评估及开采。Solwara计划的具体实施分为两个阶段：阶段1：（1）进行试开采（Solwara1）；（2）离岸作业方案制定；（3）海上运输设施准备；（4）开采方案论证：（5）揭示未开采资源的潜在价值；（6）为下一阶段计划实施寻求资金支持。阶段2：（1）设计并建成世界首个海上浮动选矿厂；（2）基于研讨结果进一步优化方案设计；（3）开发潜在的地热资源。按照探测和计划开采点的分布以及具体实施次序，整个计划被分解为一系列子项目，即整个计划包含Solwara1～10子项目，目前Solwara1即将完成。Solwara1～10子项目的具体分布如图1所示：图1Solwara计划项目具体地理分布33矿床成矿情况及基本地质条件根据首批公布的评估结果，Solwara计划项目实施目标地矿床成矿情况良好，矿化集中且稳定，开发前景符合预期。主要成矿检测结果如表1所列。表1Solwara计划项目目标位置样品检测结果（主要金属矿物）矿体Cu（%）Zn（%）Au（g/t）备注Solwara110.73.916.2已确定平均指标：Gu：7%、Au：6g/tSolwara21.222.110.368个样品（Solwara2、3合样）Solwara31.222.110.3同上Solwara412.023.813.234个样品Solwara56.77.817.413个样品Solwara614.418.718.14个样品Solwara75.924.117.17个样品Solwara86.132.516.912个样品Solwara9a4.711.6待定8个样品（现仅完成X射线荧光分析）Solwara9b8.19.2待定9个样品（同上）Solwara105.211.5待定13样品（同上）同时，Solwara1的基本完成标志着全球首批洋底块状金属硫化物矿床的完整地质勘测资料以及首张洋底块状金属硫化物矿床详细地质剖面图的获得。Solwara1成矿勘测点地层组成情况如下：（1）表层：为疏松沉积物层，厚度0～2.7m，由暗灰色粘土和粉砂组成；（2）沉积岩层：厚度0～5.4m，为呈层状或带状分布的白至暗灰色、细至中粒火山碎屑（主要为石英碎屑、岩屑及凝灰质碎屑）沉积物。矿化较弱，但自顶向下黄铜矿与闪锌矿化逐渐增强；（3）块状至半块状硫化矿层：厚度0～18m，其中块状硫化矿主要为黄铁矿和黄铜矿（上部），脉石矿物主要为石膏和重晶石（底部）；（4）变质火山岩层：主要为后期变质产生的粘土、石膏及少量黄铁矿。同上部的矿化层分界明显。Solwara1成矿勘测点地质构造特征：位于Manus盆地，该盆地为典型的弧后盆地，其南北分别以活动性俯冲带NewBritain海沟和非活动性俯冲带Manus海沟为界，为北部的太平洋板块和南部的澳大利亚板块碰撞产物。呈西～北西走向的转换断层Djaul和Weitin将Manus盆地划分为3个次生盆地即东部、中部和西部Manus盆地。4关键技术及设施4.1关键技术开发所采用的关键技术包括：船载高分辨率多波束回声探测技术、船载深水牵引旁侧声纳技术、电磁及地磁勘测技术、浅层剖面地震测绘技术。44.2关键设施整个计划实施所需的关键设施包括：海底采矿设备（SMT）、提升系统（RALS）、采矿海上支撑平台（大型海上采矿作业指挥船）（MSV）。Nautilus日前首次公布了上述关键设备设施的设计制造细节及相关性能参数：（1）海底采矿设备（SMT）从英国SMD公司签订专门定制合同，共两套（完全相同），总额高达3.3千万英镑。该设备基于海底管道铺设所用的挖沟设备设计改进。其设计作业能力为：日最高采掘量6000吨。目前该设备已进入采掘及集矿功能试验阶段。设备的整体装配及测试将在2009年年内完成。（2）提升系统（RALS）同法国Technip公司签订了总额为1.16亿美元的设计采购与施工管理协议。主要设备的设计由石油开采设施专家负责，而整个系统的提升操作设备为非定制设备。提升系统的研发汇集了相关领域的国际专家。近期，Nautilus同美国通用（GE）下属的两大石油工程公司Hydril和VetcoGray合作对RALS进行了重要升级，由前者负责提供目前最为先进的海底泥浆提升泵（SSLP），后者负责提供主要提升装置、废水排放管、相关零部件以及管道转接口和提升系统运行设备。而世界著名开采设备制造商LeTourneau则负责提升系统的控制装置和起重装置的研发。（3）采矿海上支撑平台（MSV）由NorthSeaShippingHoldingAS提供，以5年为单位租用期租用。该平台目前已委托全球著名建船商RMKMarine建造，建成后将成为世界最先进的海上开采控制平台。设备的整体装配将在西班牙Barreras完成，而整合作业工程则由美国Houlder完成。MSV的关键性能参数为：最大功率：21MW；海底起重承重：400t；船体尺寸：长160m，宽30m；排水量：14200t。近期MSV建设的进展包括：船体外壳已经在RMK开始建造，整个船体外壳的吊装将在西班牙港口维哥完成；开采设备的安装与整合工程及详细设计也已展开。5计划投资及合作研究情况多家世界著名矿业企业同Nautilus签署了投资合作协议：5俄罗斯矿冶集团Gazmetall：1.09亿美元，占合作投资的22.4%；加拿大Teckcominco矿业集团：0.52亿美元，占合作投资的7.2%；英国英美资源集团（AngloAmerican）：0.25亿美元，占合作投资的5.7%。截至目前，Nautilus已获得总额达2.7亿美元的计划进展现金支持。同时，为确保计划的顺利进展，专门设立了计划合作投资循环机制（如图2）：图2Solwara计划投资循环机制该项目同时吸引了国际众多研究机构的参与：美国：威廉与玛丽学院、杜克大学、斯克里普斯海洋研究所、伍兹霍尔海洋研究所；加拿大：多伦多大学；澳大利亚：澳大利亚联邦科学与工业研究组织、澳大利亚亚太应用科学联盟、澳大利亚国立大学、科廷理工大学、詹姆斯库克大学、查尔斯达尔文大学、澳大利亚环境咨询公司Hydrobiology、澳大利亚环境与社会影响评估咨询公司CoffeyNaturalSystems；巴布亚新几内亚：巴布亚新几内亚大学。6标志性成果在计划进展过程中Nautilus所取得重要标志性成果包括：（1）成功开展了世界首次洋底块状金属硫化物矿床商业电磁探测；（2）在全球率先采用遥感钻探技术对块状金属硫化矿进行钻探；（3）完成了全球首个符合NI43-101标准的洋底金属块状硫化物矿床评估。Nautilus对于其洋底金属矿床开采计划的前景充满信心：Nautilus认为在当前全球金属矿产资源开发平均勘探成本持续上升和投资收益下滑背景下，“转战”占地球表面70%以上的海洋“处女地”是必然和明智之选。Nautilus同时认为，较之传统陆上采矿业，洋底采矿业有5方面的优势：（1）极为简化的基础设施；（2）极少的超覆层及剥离作业；（3）极少的开采浪费；（4）较高的作业安全启动Solwara确定工业可行性及经济效益预期产生现金流推进扩展开发租地规模通过信贷提升投资规模开采进入开采阶段并发现新的成矿带评估对上一阶段进展及新资源进行评估进入下一阶段计划6系数；（5）有限的社会影响。凭借其雄厚的实力及开发运营经验以及独有的详实勘测数据，Nautilus表示有信心成为全球洋底工业开发的开拓者和引领者。尽管其整个规划也受到了当前金融“寒流”的影响，但Nautilus日前表示其既定的2010年实现正式开采的目标不会改变。与此同时，其太平洋洋底多金属块状硫化物矿床开发已经开始由西太平洋（巴布亚新几内亚）经由太平洋中部（斐济）向南太平洋（汤加）拓展。可以预见，Solwara计划在揭开洋底多金属硫化矿床的神秘“面纱”的同时，也将把始于20世纪60年代的全球“蓝色圈地运动”推向高潮。参考文献：[1][2][3][4][5]=332213（张树良编译）