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长沙矿山院深海1.5m浅地层岩芯取样钻机执行“海洋六号”大洋29航次圆满完成
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&& 从5月28日至11月3日，&海洋6号&科考船开展了为期160天的中国大洋第29航次科学考察任务。本次科考任务由中国大洋矿产资源研究开发协会组织，并委托广州海洋地质调查局具体实施，长沙矿山研究院海洋所参加了此次科考任务。
&&& 整个大洋航次共分四个航段。由海洋所自主研制的2台深海1.5m浅地层岩芯取样钻机，负责大洋29航次深海富钴结壳海底资源的取样调查任务。具体参航航段为第一、第四航段，其中第一航段从日到7月2日。海洋所研制的两台深海浅钻在麦哲伦海山区成功完成大洋计划作业任务18次。第四航段从9月15日到11月3日，在中太平洋海山区成功完成大洋计划作业任务9次。
&&& 该院海洋所科研人员作为深海浅钻主要负责人员，在广州海洋地质调查局领导及工作人员的积极协调与配合下，克服了恶劣海况等不利因素影响，成功完成了&海洋6号&中国大洋第29航次深海浅钻共计27个站位工作量，航次过程中深海浅钻的顺利完成，得到了大洋协会领导及航次首席科学家等的一致好评。
&&& 富钴结壳(又称锰结壳、铁锰结壳)是大洋底部最具吸引力的矿产资源之一, 赋存在水深500 ～4000m 的海山、岛屿斜坡上, 富含钴、铂、镍、锰、铜、铁、磷、锌、铅等金属, 钴的平均含量最高, 品位高达0. 8% ～ 1. 2% , 最高可达到2% , 一般都大于0.5% , 是深海多金属结核中钴含量的4倍, 较陆地原生矿高几十倍, 铂平均含量高于陆地相应矿床的80倍。根据调查结果, 太平洋、大西洋和印度洋中都分布有大量的钴结壳矿藏, 富钴结壳矿床潜在资源量可能达到10亿吨，钴金属含量达数百万吨。自上世界80年代以来，它一直是世界海洋矿产资源研究开发领域的热点，开发大洋矿产资源,开辟新的资源基地,是未来实现国民经济建设可持续发展目标的重要举措。
&&& 深海富钴结壳的资源取样调查工作意义重大。长沙矿山院海洋所自主研发的深海1.5m浅地层岩芯取样钻机，从2011开始至2013年连续三年参加了中国大洋23航次、27航次、29航次科学考察任务，共计完成站位160多个，超额完成了大洋航次深海浅钻预定调查任务，为我国进行海底富钴结壳矿区申请提供了有力证据和充分条件。
&&&&日，据外交部网站提供的消息，国际海底管理局公布信息，确认中国率先提交富钴结壳矿区申请。如获海管局核准，中国将在西太平洋获得面积为3000平方公里的富钴结壳资源专属勘探矿区。日，国际海底管理局核准了中国大洋矿产资源研究开发协会提出的西太平洋富钴结壳矿区勘探申请，中国成为世界上首个就3种主要国际海底矿产资源均拥有专属勘探矿区的国家。(孙大伟)新民网移动客户端
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“海牛”试水 迈向深蓝
　　原标题：“”试水 迈向深蓝
　　“我们的‘’预计5月初在青岛黄海和南海试水。海试一旦成功，我国在此项技术上将超越俄日等国，与美德澳三国并驾齐驱。”4月20日，湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与技术湖南省工程实验室主任万步炎兴奋地告诉记者。
　　万步炎说的“”，是我国863计划海洋技术领域主题项目“海底60米多用途系统技术开发与应用研究”中，由湖南科技大学担任主持单位，并独立自主研制的“海底60米多用途”。今年1月中旬，项目的海上试验大纲已通过专家组评审。湖南科技大学、中科院海洋研究所、广州海洋地质调研局有关研究人员，正在积极进行海试准备。
　　万步炎是我国第一台深海浅地层岩心取样的发明人，2003年，钻探深度只有0.7米，但那是中国人深海钻探迈出的第一步；2007年，他和他的团队研制出2米深海；2010年，研制出20米深海；到2014年，我国的多条海洋科考船都配备了万步炎团队所发明的专利设备，并利用它在各大海洋钻了1000多个勘探孔，成为全球深海海上应用之最。
　　现在，万步炎团队再次研发出达世界先进水平的60米海底深孔岩心，即将进入海试。
　　钻探是矿产资源勘探的最后一步，也是关键环节。通过钻探取样分析，可以确定矿藏储量、品位和埋藏形态，为日后开采勾勒出一幅“藏宝图”。万步炎团队承担的“海底60米多用途系统技术开发与应用研究”，就是要研制成功可搭载于普通科考船，在3000米海水深处往地底下“钻”60米的。
　　在深海研制领域，50米是道坎儿。哪个国家拥有超过50米的深海钻孔深度的装备，就拥有了国际先进的深海钻探能力，能勘探到更大埋深的海底矿产资源。更关键的是，根据联合国规定，公海矿产资源，遵循谁有能力先勘探，谁就具有优先开发权的规则。换言之，一旦“”海试成功，我国抢占公海矿产资源开发权上，就多了一分技术优势。
　　钻探深度从20米到60米，看起来只有短短的40米，但这不是普通的40米，而是在海水深度3000米以下的40米。万步炎告诉记者，钻探深度的增加，就必然会带来装备重量的增加，对一艘普通科考船来说，海上作业难度随之增加。如何在设计上进行“轻量化”处理很关键。
　　无论是相较其他三个国家研制出的50米以深深海，还是相较自己研制并在我国已投入使用的20米深海，“”都是有几个“牛”点的：
　　“操控”牛。万步炎团队在装备的操作软件上，花了很大的功夫。现在，“”整机自动控制水平较高，基本上可以做到傻瓜式操作。这样一来，对操作工人的技能培训要求就很低了。
　　“体重”牛。整机的重量仅为8.3吨，而国外超过50米深度的，重量都在10吨以上，而节省的重量意味着“”具备更大的发展潜力。
　　“功能”牛。“”不仅可以用来钻孔取芯，即钻取岩心送到实验室检测，还可以岩石的电阻率、孔隙率，以及给孔内周边岩石拍照等。，其结果较取芯送实验室测试更为准确。“”不仅可钻硬岩还可以用来钻取稀软的海底沉积物。
　　“效率”牛。万步炎感到最为自豪的，是团队完全自主研发的“绳索取芯”关键技术。同样打60米孔，以前需要4—5天时间，现在可缩短为20多小时，大大提高了作业效率。
　　“价格”牛。一旦“”海试通过，这样的国产化装备，价格就可以比进口设备降低一半至2/3。
　　在800米到2000多米深度的海底层，它的深度压力，最适合天然气水合物形成与水的结合体——海洋矿产资源开采热点物质“可燃冰”。
　　不难想象，特殊的海水深度与压力，让可燃冰有了“冰”的状态。可燃冰一旦离开了这个海水深度，就会变成气体而不以“冰”态存在了。因此普通的深海是无法取样这样的物质的。唯一的办法，就是保持同等压力的状态下，将可燃冰取出。这就需要“保压取芯勘探系统”的研制。
　　这种装备的研制，正是万步炎想要做的一个突破性工作。3月，他计划申请的“十三五”国家重点研发计划优先启动的重点研发任务“保压取芯勘探系统研制与应用示范”，通过了湖南科技大学的专家组论证。万步炎团队拟研制具保压取芯能力的海底系统，预计最大钻进深度能力将达到220米，可充分满足可燃冰勘探需求。
　　万步炎介绍，迄今为止，世界上最先进的海底的最大钻孔深度能力仅为200米，而海底的保压取芯能力在世界范围内也没有完全成功。如果能够研制成功，将这种海底保压系统应用于我国南海或东海可燃冰取样，无疑是我国可燃冰勘探的巨大成就与进展，将有力推动我国可燃冰勘探事业与技术发展。
　　“我们至少需要两个突破，一个是从60米到220米的钻孔深度的突破，一个是海底保压取芯技术的突破。”万步炎微笑背后，透着满满的自信。
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“海牛”钻机为古海洋研究提供深海样本
10:58&&凤凰视频
[责任编辑：魏涛]
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　　昨天（14日），我国自主研发的&海底60米多用途钻机&在南海完成深海试验返回福建厦门港。
　　这次试验成功实现了在水深大于3000米的深海海底，对海床进行60米钻探，我国也成为世界上第四个掌握这一技术的国家。而这个钻机还有一个特别的名字&&&海牛&。
　　静卧在科考船甲板上的&海牛&，腰围10米，体重8吨，如果站直了有6米高。这么一个大家伙，要挑战水深大于3000米的海底，在这样的深度，一个指甲盖大小的面积就要承受300公斤的压力，相当于四个成年人的体重。&海牛&在制造时，就经过了严格的抗压试验，能到达海底5000米的压力设计标准。
"海牛"海底钻探 接钻杆比国外快
　　在进入水里之后，&海牛&要潜到水深大于3000米的深海海底，在那里，&海牛&要靠它的三条&腿&，行走在地形复杂的海底。
　　&海牛&的武器是身上的24根钻杆，每根两米五长。像左轮手枪的子弹一样排列在圆盘之上。圆盘旋转，机械手取杆上膛，钻进岩层。然后再接入下一根钻杆。
　　&海牛&接卸钻杆的速度非常快，大概需要两分五十多秒，远远快于国外的钻机。
&三头牛&适应各种海底地形
　　钻头相当于是&海牛&的&犄角&，由金刚石和硬质合金制成。海底的岩层有的硬，有的软。&海牛&的&犄角&随时有可能被卡住。好在，&海牛&可不是&独角兽&，而是名副其实的&三头牛&。
　　技术人员设计了三种类型的钻头。一种是专门针对硬岩地层的钻头；一种是沉积物软岩地层的钻头。还有一种是根据需要，全面钻进不取岩芯的钻头。
海试成功 为海底矿藏绘"藏宝图"
　　&海牛&在深海刨底犁地整整十个小时之后，终于触到了海底以下近60米的深度，取出了底质样本。经过随船专家组的确认，由湖南科技大学、中国科学院海洋研究所和广州海洋地质调查局共同研制开发的&海底60米多用途钻机&深海试验成功。
　　这次海试成功，也标志着我们国家自主具备了深水海底取样的能力。这项技术的运用将极大地提高、推进我国加快深海海洋地质科学以及岩土工程领域技术的提高。
&海牛&面对四项挑战
　　深海钻探看似简单，可世界上能在深海海床钻探50米以上的国家并不多。
挑战一：给海牛&瘦身&
　　第一个挑战在设计阶段就摆在了科研人员面前，那就是&海牛&的体重问题。一般来说，钻机的钻进能力越强，重量也越大。可是在海上，如果钻机太重，很多船舶和绞车都难以承受。科研人员通过长达四年的轻量化设计，成功帮助&海牛&&瘦身&。
　　相对于国外同样钻进能力的钻机而言，&海牛&的重量要轻了百分之二十到三十。
挑战二：三千米深海远距离"遥控"
　　第二个挑战就是要隔着三千多米的海水远距离控制&海牛&。在深海试验中，&海牛&第一次下水就闹起了脾气，在海底不受控制。科研人员只好收回&海牛&，连夜排除故障。
　　连接海牛的光纤被称为&脐带&，科考船发出的指令都通过&脐带&远距离传送到海底，指挥&海牛&身上一百多个传感器进行动作。
挑战三："突然袭击"的暗流大浪
　　经过一天的排查和调整，海牛再一次下水。&海牛&面对的第三个挑战在风浪。海上作业可能会遇到海底暗流和海面大浪，科考船随时可能被甩开几米甚至几十米远，拉扯到正在海底钻探的&海牛&。为此，科研人员在下水前，给海牛的&脐带&绑上了15个黄色的浮球。
挑战四：传统取芯耗时长风险大
　　&海牛&面对的第四个挑战是时间。深海钻探最主要的目的是取出海底的岩石样本。传统的取芯技术，要将已经钻入地底的钻杆拔出，拆卸之后取出岩芯，再全部重新装回去，继续钻进。钻进六十米深度，大约需要五天时间。在深海，作业时间越长，可能遇到的危险和问题也就越多。&海牛&则采取了更为先进的&绳索取芯&技术，这种方式比传统&钻杆取芯&方式节省约80%的时间。
"海牛"带回深海样本有助解读海洋
　　&海牛&出水，科研人员从它的背上卸下一根根包含着底质样本的小管子。里面藏着从海底地层不同深度取出来的&珍宝&。除了矿藏的信息，还给科研人员带来各种关于大海本身的&密码&。
　　&海牛&的本事大，但是操作起来却比较简单。现在的操控程序实现了&一键操作&功能，点一个按钮，可以实现整个一大段步骤的连续性操作。
　　此外，海牛的整体造价相对较低。和进口同类设备相比要便宜一半甚至三分之二。这也为我国未来大范围进行海底勘探提供了条件。下一步，科研人员还将根据深海试验的数据，对&海牛&的功能做进一步改进。
编辑：王智渊
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