《海洋——21世紀的希望》備課資料
鈾是高能量的核燃料,1千克鈾可供利用的能量相當于2250噸優質煤。然而陸地上鈾礦的分布極不均勻,并非所有國家都擁有鈾礦,全世界的鈾礦總儲量也不過2×10
6噸左右。但是,在巨大的海水水體中,含有豐富的鈾礦資源,總量超過4×109噸,約相當于陸地總儲量的2000倍。
從本世紀60年代起,日本、英國、聯邦德國等先后著手從海水中提取鈾的工作,并且逐漸建立了多種方法提取海水中的鈾。現在海水提鈾已從基礎研究轉向開發應用研究。日本已建成年產10千克鈾的中試工廠,一些沿海國家亦計劃建造百噸級或千噸級鈾工業規模的海水提鈾廠。如果將來海水中的鈾能全部提取出來,所含的裂變能相當于l×1016噸優質煤,比地球上目前已探明的全部煤炭儲量還多1000倍。
"能源金屬"鋰是用于制造氫彈的重要原料。海洋中每升海水含鏗15~20毫克,海水中鋰總儲量約為2.5×1011噸。隨著受控核聚變技術的發展,同位素鋰6聚變釋放的巨大能量最終將和平服務于人類。鋰還是理想的電池原料,含鏗的鋁捏合金在航天工業中占有重要位置。 重水也是原子能反應堆的減速劑和傳熱介質,也是制造氫彈的原料,海水中含有2× 1014噸重水,如果人類一直致力的受控熱核聚變的研究得以解決,從海水中大規模提取重水一旦實現,海洋就能為人類提供取之不盡、用之不竭的能源。
除了上述已形成工業規模生產的各種化學元素外,海水還將無私地奉獻給人類全部其他微量元素。
三、海底石油和天然氣的形成 海底石油和天然氣是一對"孿生兄弟",它們多棲身在海洋中的"大陸架"和"大陸坡"底下。
在幾千萬年甚至上億年以前,有的時期氣候比現在溫暖濕潤,在海灣和河口地區,海水中氧氣和陽光充足,加之江河帶入大量的營養物和有機質,為生物的生長、繁殖提供了豐富的"食糧",使許多海洋生物(如魚類以及其它浮游生物、軟體動物)迅速大量地繁殖。據計算,全世界海洋海平面以下100米厚的水層中的浮游生物,其遺體一年便可產生600億噸的有機碳,這些有機碳就是生成海底石油和天然氣的"原料"。
但是,僅有這些生物遺體還不能形成石油和天然氣,還需要一定的條件和過程。海洋每年接受160
4乙噸沉積物,特別是在河口區,每年帶入海洋的泥沙比其他地區更多。這樣,年復一年地把大量生物遺體一層一層掩埋起來。如果這個地區處在不斷下沉之中,堆積的沉積物和掩埋的生物遺體便越來越厚。被埋藏的生物遺體與空氣隔絕,處在缺氧的環境中,再加上厚厚巖層的壓力、溫度的升高和細菌的作用,便開始慢慢分解,經過漫長的地質時期,這些生物遺體就逐漸變成了分散的石油和天然氣。
生成的油氣還需要有儲集它們的地層和防止它們跑掉的蓋層。由于上面地層的壓力,分散的油滴被擠到四周多孔隙的巖層中。這些藏有油的巖層就成為儲油地層。有的巖層孔隙很小,石油"擠"不進去,不能儲積石油。但是,正因為它們孔隙很小,卻是不讓石油逃逸的"保護殼"。如果這樣的巖層處在儲油層的頂部和底部,它們就會把石油封閉在里面,成為保護石油的蓋層。
分散在砂巖中的石油并沒有開采的價值,那些油氣富集的地方才具有開采價值。淺海的地層常常是砂層、頁巖、石灰巖等構成的,這些都叫沉積巖。沉積巖本來應當成層地平鋪在海底,但由于地殼變動,使它們彎曲、變斜或斷開了。向上彎的叫背斜,向下彎的叫向斜。有的像饅頭一樣的隆起,叫穹隆背斜。有些含有油氣的沉積巖層,由于受到巨大壓力而發生變形,石油都跑到背斜里去了,形成富集區。所以背斜構造往往是儲藏石油?quot;倉庫",在石油地質學上叫"儲油構造"。通常,由于天然氣密度最小,處在背斜構造的頂部,石油處在中間,下部則是水。尋找油氣資源就是要先找這種地方。