海の下にはどれくらいの宝物があるのでしょうか？「産業の歯」として知られるコバルト鉱山を見学

さまざまな鉱床というと、鉱山や洞窟など陸上の鉱床を思い浮かべることが多いですが、実は地球表面の71％を海が占めていることから、海底こそが地球上で最大の鉱物資源の宝庫なのです。この観点から見ると、海賊物語における海底での宝探しはまさに適切な場所と言えます。

「コバルト」は金属元素です。あまり知られていませんが、現代の私たちの生活には欠かせない宝物です。

では、「コバルト」について知っておきましょう。周期表では27番目の元素で、先頭は鉄、最後はニッケルです。高硬度、耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性などの特性を持ち、「工業用歯」とも呼ばれています。この重要な要素は、航空、宇宙、兵器および装備、医療機器の生産に追加する必要があります。

私たちの生活に最も関係が深いのは、金属「リチウム」と同様に、新エネルギー車のバッテリー、携帯電話のバッテリー、さまざまな充電式バッテリーの製造に欠かせない要素であることです。グリーンや環境保護の概念の普及に伴い、充電式バッテリーの応用はますます広範囲に広がり、コバルト資源の需要はますます緊急になっています。関係部門の予測によると、世界のコバルト需要は2025年に約22万トン、2030年に約38万トンに達し、そのうち80％が充電式電池の生産に使用されるため、「コバルト」は重要な戦略資源です。

残念ながら、陸上のコバルト資源は極めて乏しいです。世界で確認されているコバルトの陸上埋蔵量は700万トンで、その80％はコンゴ民主共和国、オーストラリア、キューバ、フィリピン、ザンビアの5カ国に集中している。私の国には8万トンしかなく、世界の埋蔵量のわずか1％を占めるだけです。それは非常に希少な資源です。

写真はTuchong.comより

近年、わが国は新エネルギー自動車の追い越しを達成し、世界最大の蓄電池生産国となり、「コバルト」消費量世界一の国となった。毎年約5万トンを消費し、その90％は海外から輸入する必要がある。現在の生産量と消費量では、陸上のコバルト資源はすぐに枯渇してしまうでしょう。

余剰リソースは他にもありますか?ここで海底鉱物が作用します。

海洋地質科学調査により、広大な海洋深層にはコバルトを豊富に含む地殻や多金属団塊などの鉱物資源が豊富に存在することが判明しました。この「痂皮」と「結核」とは何なのかと疑問に思うかもしれません。ここに2種類の水中の宝物があります。

科学者らは水中ロボットカメラを通じてコバルトを豊富に含む地殻を発見した。太平洋、大西洋、インド洋の海底にある多くの山の表面は、芽のような腫瘍で覆われています。色は石炭のように黒く、質感は軽くて脆く、構造はゆるいです。水深は400m～5000m。

この薄い貝殻のような素材の厚さは、一般的に数ミリメートルから十数センチメートル以上です。サンプル分析の結果、これは鉄マンガンの殻状酸化物であり、コバルト、チタン、セリウム、ニッケル、白金、マンガン、リン、タリウム、テルル、ジルコニウム、タングステン、ビスマス、モリブデンなどの元素が含まれていることが判明しました。コバルトの含有量が比較的高いため、コバルトリッチクラストと呼ばれています。現在まで数千万年の間、海底で静かに眠っています。

コバルトを豊富に含むクラストは、太平洋、大西洋、インド洋の海底に分布しており、コバルト含有量は最大 2% で、これは陸上の一次鉱石のコバルト含有量の 20 倍以上です。

もう一つの種類の海底の宝物は、マンガン団塊としても知られる多金属団塊で、水深3500〜6000メートルの海底表面に広く分布しています。形は暗褐色で、ジャガイモのような球形または楕円形です。表面は比較的滑らかで、底は堆積物に埋もれており、表面よりも粗いことが多いです。直径は一般的に3〜10cmですが、大きな球形のものは直径が20cm以上に達することもあります。科学者たちはサンプルを採取して分析し、これらの球状の鉱体は核体の周囲に成長する鉄とマンガンの水酸化物の核状の岩石であることを発見した。切断後の断面の層構造が非常に明瞭です。核体の一部は極めて小さなマンガン鉱石の結晶です。微化石の貝殻、リン酸化されたサメの歯、玄武岩の破片なども存在します。断面の層構造は、海底での成長の年代も表しています。これらには、コバルト、銅、鉛、亜鉛、金などの複数の金属と希土類元素が含まれています。

多金属団塊は太平洋、インド洋、大西洋の海底に分布しています。世界の海底多金属団塊資源は3兆トンに達すると推定されており、そのうち東太平洋の多金属団塊の平均コバルト含有量は0.22％です。東太平洋CC採掘地域だけでも、推定コバルト鉱石埋蔵量は210億トンで、これは世界全体の何百年分にも相当する量です。

我が国はこのような莫大な財宝を必ず手に入れなければなりません。

国連「国際海底機構」の関連規定によれば、公海における海底資源探査を最初に申請した国が、申請区域の海底における独占的な探査権を有することになる。規定の資源探査作業を完了した後、優先採掘権を申請することができます。

技術申請手続きに従い、我が国の関係部門は科学者を組織し、4つの海域で海洋科学調査と探査を完了し、独占探査権と優先採掘権を持つ4つの海底採掘区を獲得しました。彼らです：

2001年に、75,000平方キロメートルの面積をカバーする東太平洋多金属団塊探査地域が授与されました。

2011年、同社はインド洋南西部の1万平方キロメートルの多金属硫化物探査地域を獲得した。

同社は2013年に西太平洋でコバルトを豊富に含む地殻と多金属団塊の探査地域3,000平方キロメートルを取得しました。

2014年には、東太平洋のコバルトリッチクラストと多金属団塊の探査地域を取得し、その面積は73,000平方キロメートルに及んだ。鉱山地域には、コバルト、マンガン、ニッケル、銅などの金属鉱物資源が 1 億トン以上埋蔵されています。

これら4つの地域は我が国の海洋領土に相当します。我が国は、上記地域において独占的な探査権と優先的な採掘権を有する唯一の国です。それらは私の国における鉱物資源の潜在的な宝庫です。

近年、我が国の科学技術関係者は、海洋地質学、地球物理学、海底ロボット写真撮影を通じて、海底のコバルトに富む地殻と多金属団塊に関する国際探査を完了しました。また、主要地域でコバルトを豊富に含む地殻や多金属団塊の調査とサンプル採取を実施し、海底資源の開発に向けた良好な基盤を築いた。

近年、西側先進国では産業採掘の方法の模索と研究が行われていますが、これまでのところ大きな進展は見られません。

ロボットを使用して海底のコバルトに富むクラストや多金属団塊資源の大規模な産業採掘を実行する方法は、将来できるだけ早く克服しなければならない技術的な課題です。これは、ここにいる学生たちが皆さんの知恵と才能に頼って一緒に解決しなければならない科学技術上の問題でもあります。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。