综述
国际海底管理局第六次研讨会
国际海底管理局于今年5月13～20日在斐济楠迪市召开了主题为“建立东北太平洋C-C区多金属结核地质模型”的研讨会。管理局秘书处组织了此次研讨会，总部在斐济首都苏瓦的南太平洋应用地球科学委员会（SOPAC）承办了会务工作。来自科技界、企业界、与管理局签订了多金属结核勘探合同的承包者、以及管理局法技委与成员国的部分专家共约40人与会。这是管理局成立以来召开的第六次研讨会，也是在亚太地区召开的第二次研讨会。
管理局秘书长南丹在开幕词中认为有关洋底的地质模型可以使人类更好地理解海底的地质与地球物理条件。研讨会的任务是提供一种现实可行与具有成本效益的方法来发展这种模型。它有可能建立在丰富的数据基础之上，因为早在70年代就已经开始了多金属结核的勘探工作。这些数据提供了结核生长与形成、金属含量、以及在哪里可以找到结核的丰富信息。南丹表示，必须寻求各有关方的积极参与与合作，找到有关方式充分利用一切可以获得的数据，包括来自各承包者在他们各自区域的数据和在更广范围内的公共数据来源。
管理局副秘书长奥敦托希望本次研讨会成果不仅能有助于建立C-C区多金属结核矿床定量的预测模型，同时也能就数据收集与分析的标准化问题达成一致认识。
研讨会由来自美国夏威夷的MORGAN和SOPAC主任SIMPSON主持。会议分专家报告、分组讨论、及会议建议与总结三部分。MORGAN认为本次会议集中了全球多金属结核方面的权威人士。SIMPSON强调了在从数据-信息-知识-智慧这一进程中人力资源的重要性。他认为建立一个网站从而使科学家能够就模型问题提出各种观点并相互切磋可以加速这一进程。
有关背景
促使管理局建立深海底多金属结核资源地质模型的动机是管理局需要对保留给它用于未来开发的矿区资源进行评价。对国家管辖范围以外的所有海底区域的深海矿产资源进行管理与控制是管理局的基本任务，而对登记矿区和保留区所位于的C-C区和印度洋特定区域的多金属结核资源进行管理则是管理局一项具有特殊意义的现实任务。
根据1982年联合国海洋法公约所确定的有关规则，国际海底管理局于2001年与七个海底开发实体（承包者）签订了勘探合同，赋予其在特定海底勘探多金属结核资源的专属权利。承包者应遵守管理局2000年通过的勘探规章。这一规章是根据《公约》的有关条款编制的针对多金属结核资源的勘探法典。
这七个承包者在与管理局签订合同之前的1987年至2001年期间即是所谓在联合国登记注册的先驱投资者。先驱投资者在当初登记注册时，提出了两块具有同等估计商业价值的海底区域，其中一块是保留给管理局用于未来开发的矿区。先驱投资者最初分配到一块面积为150,000平方公里的勘探区域，但须按有关规定在一定时期内放弃其中的一半区域，使其拥有的区域面积最终为75,000平方公里。目前所有的先驱投资者均已完成了区域放弃工作。
在申请登记多金属结核资源矿区过程中，先驱投资者提供了其收集的、后来成为管理局保留区的有关数据与资料，包括这些区域的结核数量与金属含量。但根据现有规章，先驱投资者并无义务提交其放弃区域的有关多金属结核资源的资料。
管理局秘书处于1998年始开展了一项研究以对保留给管理局的多金属结核区域所含金属的资源潜力进行评估。评估表明：C-C区不同先驱投资者所提供的取样站位数据之间存在着很大差异，同时也表明了保留区未来商业开发具有很大的潜力。为此管理局秘书处于2001年3月在其总部召开了已登记的先驱投资者代表会议来审查保留区的数据与资料，以确定存在的差异是否因异常地质因素所造成，或由于在探矿期间使用的方法和设备所产生的技术误差造成，以期对这些差异作出澄清。
先驱投资者代表会议认为各项差异主要是由于地质上的异常现象造成的。基于C-C区结核丰度、大小、结构和组成与结核赋存地区的沉积物特性及地形特征相关这一事实，为加深理解这一地区的资源特征，先驱投资者代表会议建议管理局秘书处收集必要的数据和信息，建立C-C区管理局保留区多金属结核资源评价的地质模型。这一工作得到了法技委的认可，并列入了管理局秘书处年度研讨会的计划中。
为开好本次研讨会，管理局秘书处于今年1月13～17日在其总部召开了一次科学家会议。会议认识到，由于保留区勘探程度低，若缺乏对C-C区全区多金属结核资源分布规律的认识，势将难以建立保留区的地质模型。因此，由先驱投资者代表会议上提出的最初建议发展成建立C-C区全区地质模型的问题。考虑到C-C区多金属结核的多变性，科学家会议认为建立C-C区地质模型将是一项艰巨的任务，未来的合作将涉及科学界与海底承包者之间的各种观点的整合。科学家会议为本次研讨会提出了拟重点讨论的议题，拟订了建立C-C区多金属结核资源评价地质模型的工作方案。
模型的作用
C-C区位于夏威夷东南的东北太平洋中，东西延展4,000多公里，覆盖海域约4.5百万平方公里，是地球上已知多金属结核最富集的地区。模型将用于确定对多金属结核形成与生长起主要作用的各种因子，包括化学、物理和生物学等因子。这一模型将有助于科学家理解结核形成与生长的各种过程，并将帮助探矿者发现最具经济价值的矿床。
陆地的采矿者们长期以来利用模型来确定最具有勘探前景的区域。这些模型试图根据周围的地形及地表下的结构来预测最富的矿床或石油所在。对多金属结核而言，其建模工作可能更具挑战性，因为它同时要考虑到许多陆地模型无须考虑的在结核生长过程中的生物因素。此外C-C区模型将覆盖一个陆地模型无法比拟的广大地区。
模型将涉及探矿者与科学家最为关心的与结核品位和丰度相关联的各种因子。目前认为多金属结核中具有商业价值的金属是铜、镍、钴、锰。但考虑到未来采矿成本和陆地矿产价格的不确定性，以及这些不确定因素现在还无法导致海底商业开采时机的到来，模型并不试图确定何种品位与丰度（边界值与平均值）可以支持海底采矿。
研讨会认为这一模型可以为C-C区多金属结核资源提供最佳的评价，并总结有关因子使其有助于评估现有的采矿区域和选择新的采矿区域。就学科发展而言，它将对重要的海洋体系提供权威的描述，使地质过程与发生在海底及上覆水体的过程成为一个完整的体系。
管理局将利用地质模型来评价保留区具有商业价值的各种金属，并将其作为一个预测模型来评价C-C区调查程度较低的地区。模型也将拥有更多的用户，包括在其分配的勘探区开展活动的承包者和与多金属结核研究与发展相关的独立研究机构。此外，研讨会与会者还提出模型在主要应用于C-C区的同时，也有助于澄清太平洋与全球洋底其它地区的多金属结核形成等问题，包括国际海底区域与沿海国家管辖海域发现的结核成因等。
专家报告
共有18位专家在研讨会上作了报告。与会专家交流了新近有关C-C区及其他结核区，包括印度洋海盆结核区的研究成果。来自承包者与有关研究机构的专家介绍了在结核远景区航次调查所得到的认识与成果，其他专家则介绍了对有关结核原始资料与数据的分析，特别强调结核形成与周围海洋环境特征之间的密切关系。
专家报告提出了两个重要的问题：
☆ 多金属结核场周围及底部的地质特征，以及上覆水体的生物要素是如何有助于结核的聚集，特别是高金属品位与丰度的结核的富集？
☆ 对这种特征的研究如何才能有助于理解结核形成与生长的过程与机理，特别是理解经济上有价值的金属的富集过程？
专家们指出，形成高品位与高丰度的结核场是若干不同因子综合作用的结果。
对海洋不同地区的研究指出了结核富集区存在的若干指标。这些富集区常常存在于过去火山活跃的地区，以及能够提供成矿元素的岩石存在的地区。这些地区的沉积物在结核生长的几百万年间没有受到扰动。富集的结核也常常发现存在于称之为“透明层”的沉积层上面。
结核场上覆水体的物质将涉及其结构，特别是全球大洋不同深度都存在的两个化学层面：碳酸盐补偿深度（CCD）和最低含氧带。前者是指碳酸钙溶解的深度，即水体中缓慢下沉的死亡生物中碳酸钙溶解之处，从而使释放出的溶解金属沉积在其周围的表层沉积物中。这些表层沉积物上层海水中存在有大量生物，从而形成较高的生物生产力。后者也与生物活动有关。已知多金属结核在赤道水域最为富集，而这一区域是生物活动最为活跃的地区。结核矿床集中于CCD附近，而洋流也在这一过程中发挥作用。
俄罗斯海洋学家声称最近发现的硫化物壳证据表明在C-C区的中心地带曾经有过热液喷口的活动。他们认为在确定C-C区范围的克拉里昂与克利珀顿断裂带之间可能存在着第三个断裂带。
科学家与探矿者最想了解清楚的是，表明结核存在与富集的这些指标是如何促进了结核场的发育与生长。与会专家认为至今尚未很好地认识这些作用。例如，已知海洋表层生产力通过向深海底提供稳定的营养物质，包括金属物质而促进了结核的生长。事实上，结核存在的地区均与海洋表层具较高的生产力密切相关，但最富集的结核场却处在最高生产力地区的边缘，而非中心部位。此外，为何结核分布与现代生物生产力图形相关，而不是遵循结核开始形成时的古代生物生产力的不同图形？
富氧的水体已知是有助于金属沉积的化学环境。一些学者从理论上推断，在C-C区和南太平洋地区，南极底流通过大洋环流产生湍流而下沉金属，并提供与结核中富含的金属密切相关的氧。
有学者提供了C-C区的结核在冰期停止生长的证据。 这一期间大陆漂移大大减弱，许多结核分裂成碎片，从而成为下一轮沉积恢复时新结核的内核。
与会者普遍认为现有的地质模型只能基于已经获得的数据，因为潜在的投资者目前对勘探活动并无兴趣，管理局也无资金来开展进一步的调查。但与会者同时指出利用现代的装备与技术，对已有数据进行再开发并作出现代解释可以使模型从中受益。
管理局雇用的一家加拿大地质咨询公司介绍了先驱投资者提供给管理局的保留区结核资源评价结果。仅这些资源中的锰含量就相当于1940年以来陆地已开采锰的五倍。然而，目前的市场条件与开采技术还无法使管理局将这笔财富存入银行。
与会者关注的一个事实是先驱投资者提交给管理局的保留区数据，其收集与处理的方法不一致，有时甚至相互矛盾。例如取样站位间距较小的地区所得到的数据质量往往优于取样站位间距较大的地区的数据质量。这种数据上的不一致使得管理局很难对不同地区结核的丰度与质量作出正确评价。有人建议承包者对已采集的结核样品进行再分析以确保结核化学成份数据的正确性。会议建议，在开展建模工作的同时，管理局应该努力发展数据收集的标准。这种努力对模型所依赖的现有数据质量可能无济于事，但可以对未来的活动产生积极影响。
研讨会上通报了有关生物多样性研究的KAPLAN计划。这一计划下的三个航次中的首次航次已于今年2-3月间完成。去年7-8月间召开的管理局第五次研讨会上有关各方对旨在研究C-C区生物多样性、物种范围和基因流动速率的KAPLAN项目达成了共识，一些承包者及有关研究机构已加入到这一合作中。研讨会认为生物学家可以通过对结核生长相关的生产力的研究而对地质模型作出贡献。除了对表层生物生产力的了解外，也需要了解输出到底层的营养物通量。另一方面，地质模型也有助于生物学家通过更好理解沉积物、海流、沉积搬运作用、地形等因子而加深理解生物习性与多样性。
工作组报告
在专家报告的基础上，研讨会分成三个工作组进行分组讨论：
A组—构造和火山作用；（召集人：Yuri Kazmin，俄罗斯自然资源部和海金联顾问）
B组—水深和地层；（召集人：Allen L. Clark，美国夏威夷东西方中心教授）
C组—沉积物和上覆水体。（召集人：David Cronan，英国伦敦帝国理工学院教授）
在所有场合下，讨论的焦点都集中在影响结核的丰度和金属品位的自然过程，以及怎样通过分析以前的调查结果获得相互关系的信息。各工作组提出的报告都涉及了哪些数据类型应该进入CC区地质模型和评估现有数据所需的进一步工作。
构造和火山作用
A组着眼于结核矿床下覆的“基底”—特别是地壳（构造）的漂移模式和火山与熔岩流在重新组合海底地形方面的贡献（火山作用）。CC区可以划分为三个地貌带，其地壳的年龄从1,000万年到7,400万年。结核的形成显然是与上述地貌带的地壳板块运动有关。根据小组的观点，这一关系还需作进一步研究。
小组认为，包括地壳断层和断裂带的构造活动应是地质模型的一个主要组成部分。海底的裂缝提供了可能导致结核形成的富氧底流的通道。研究发现一条未定名的东西向断裂带穿越CC区的中部，沿着这条断裂带具有类似特征、但较小的断裂从北向南横贯全区，该断裂带有着高于平均水平的结核量。小组建议编制能确定更详细特征的图件。
火山活动在CC区海底的重建中扮演了主要作用，形成了海山脊、海底高原和海山。为充分识别这一特征，显然需要着手研究不同构造的年代，对CC区不同部分的火山活动的性质和年龄进行对比。
小组敦促更详细了解在研讨会上展示的关于CC区近代热液活动证据的资料。小组认为多金属结核的组成与结构可能受已经发生过的热液活动的影响。
水深和地层学
B组处理海底（水深）编图和下覆沉积地层（地层学）问题。过去的分析着眼于把CC区作为一个整体来处理，该小组建议应更加强调地质模型在CC区的各区和站位上的特征。B组希望建立两个勘探模型，按其数学方法基础，一个是叙述模型，另一个是预测模型。
关于叙述模型，小组认为，鉴于对影响结核成因、分布和金属含量的基本因子已有了较好认识，现在应强调的是在一些典型例子中这些因子是怎样相互作用的。小组建议的大部分都涉及到预测模型，即多金属结核环境中的那些化学和物理特征可作为展示高丰度与高品位矿床存在的指标。
小组提出了若干与结核丰度及品位相关联的因子：碳酸盐补偿深度可作为结核丰度和金属品位的关键因子。这一深度在大洋的不同部分是变化的。当海底位于该深度以上或以下太远时，结核难以形成。海底“纹理”——其特征显著的局部和区域构造被识别为确定结核丰度的另一因子，但对金属含量的控制程度较低。与这一因子并行的是地形，包括坡度和表面结构。现代和古代沉积物被证明是涉及结核丰度和品位各个方面的关键因子。结核聚集最高的区域都位于硅质软泥和沸石黏土区。同时，在近赤道的高生物生产力带外侧没有发现结核。沉积速率、侵蚀作用和海流必须平衡，这些因子的任何一种太少或太多对结核的形成都有负面影响。
小组发现有关上述因子已经有大量资料，但是大多没有提交给国际海底管理局。小组认为管理局应从海底合同承包者和公共数据来源中甄别和录入这些资料。
小组提出了关于国际海底管理局活动的7项建议。包括开发海底结核照相、地形和沉积物的数据库；确定过去2,000万年间CC区的地质演化史；绘制沉积图；收集热流资料；发展特定区的勘探模型；为采集和研究数据所需增加的工作；以及开发一个开放数据准入系统。
沉积物和上覆水体
C组关注的是沉积物和上覆水的界面。这方面的主要要素是生物生产力，特别是输出的生产力，即到达海底的富含化学元素的海水部分。这是比周围海底更为重要的金属来源。由于结核丰度和品位通常没有相关性，小组认为对这二个因子需建立各自的模型。
小组注意到生产力与结核形成之间的关系不是线性的。当丰度随生产力提高到一定水平时，丰度在该点之外就会减少、甚至降至零。这样，关键是要确定这个转折点。最低含氧带的深度是另一个重要要素，但要确定这个因子与生产力的作用有何不同还有待进一步工作。
与B组一样，C组也认为需进一步研究CCD，包括从东到西的变化。铜、锰、镍的含量在CCD附近增加，而钴和铁的品位降低。给出这一关系，就可圈出某种金属的最富的区域。在结核品位与周围海水间不存在确定关系时，结核似乎大多是在特殊类型的有机沉积中发现的，最富和丰度最高的结核出现在硅质放射虫软泥或红色黏土区。在预测丰度方面沉积速率比沉积类型更重要。
沉积物中有机碳也是在接近CCD处增加，但是CC区能说明这个因子的有效数据很少。其他因子，包括沉积物中碳酸钙和硅的含量，以及间隙水的成分和含量，即结核中孔隙海水携带的有关金属。小组认为生产力、碳酸盐溶解、生物硅和有机碳等方面值得进一步研究。小组提出了在生物扰动—管穴活动和其他生物活动造成沉积物再分布—最活跃的地区结核最丰富的证据。
小组建议CC区和南太平洋之间的任何差别都应验证。如果没有本质上的差别，一个地区的模型则可用于另一个地区。换句话说，对任何差别的原因都应进行研究。
会议成果
研讨会成果基于今年1月科学家会议起草的报告与工作方案。研讨会为更加科学地评价C-C区多金属结核资源矿床提出了一份路线图计划。这一计划拟用四年时间建立C-C区多金属结核的地质模型。根据三个工作组的报告与建议，研讨会提出了一项工作方案。为实现在3-4年内建立一个可靠的地质模型的最终目标，方案分三个阶段：第一阶段为数据与资料的收集与处理，第二阶段为数据的分析，第三阶段为建立地质模型。建立地质模型的目标是为了改进资源评价工作，但在建立模型的同时也将提出一份探矿者指南，对结核地质学进行描述与解释，以完善模型的定量方法。
研讨会就模型应该包括哪些内容和建模工作如何开展提出了一系列建议。建模过程中的一个中间产品有可能是C-C区所位于的太平洋板块的演化结构模型，这一演化史将追溯到2000万年以前，覆盖了最古老结核的生长期间。有关证据也将用于检验诸如海底热液活动的特征。
对模型的投入主要来自与结核矿床生成环境相关的海洋学调查取得的野外数据与资料，其中包括海底地形学与地质学，覆盖结核的水体结构与生物学。数据主要来源于：与管理局签订了多金属结核勘探合同的承包者，以及私立与公共的研究机构。随着建立模型工作的开展，管理局将形成从局部选定区域到C-C区全区的各种比例的图集。
模型将按计划分步发展，以允许科学家在其发展过程中随时作出修正。这一工作将主要由参加研讨会的专家来承担。