什么是深海采矿？瞄准稀有金属的海底矿产资源开发及其对深海生态系统的不可逆影响

什么是深海采矿——沉睡在海底的4种矿产资源

深海采矿（deep-sea mining／深海海底矿产资源开发）是指从深海海底采集矿产资源的产业活动。首先需要了解的是，截至2026年，商业性深海采矿在世界任何地方都尚未开始。目前进行的仅限于资源量勘探和采矿技术的实证试验，而"是否允许正式开采"的规则制定本身正处于国际谈判之中。

采矿的过程大致是这样的：以锰结核为例，配备履带的大型集矿机器人在水深约5,000米的海底行驶，吸入结核，再通过数千米长的提升管道（立管）将其输送到海面上的母船。在船上将矿石与泥沙分离，矿石由运输船运往陆地，不需要的泥水则重新排回海中——这是与陆地矿山完全不同的巨型海洋工程。海底热液矿床需要能粉碎坚硬矿体的挖掘机，富钴结壳则需要将壳层从基岩上剥离的技术。

目标是4种类型的资源

深海矿产资源虽然统称如此，实际上分为性质各异的4种类型。它们所含的金属、存在的位置、开采的方法都完全不同。

锰结核被认为是以鲨鱼牙齿或岩石碎片等为核心，海水和沉积物中的金属缓慢沉积而成。其生长速度为每一百万年几毫米——直径10厘米的结核，是耗费数百万年至一千万年以上时间长成的"深海年轮"。而海底热液矿床则是渗入海底之下的海水被岩浆加热成数百摄氏度的热液，从岩石中溶出金属并在喷口周围沉淀而形成的。热液喷口周围发育着名为化学合成生态系统的独特生物群落，矿床与生态系统实际上重叠在同一位置——这正是它的棘手之处。

其中，全球开发竞争的主战场是分布在太平洋公海的锰结核。结核同时含有电动汽车电池的主要材料镍和钴，因此也被称为"海底的电池矿石"。另一方面，在日本的专属经济区（EEZ）内，海底热液矿床、富钴结壳以及稀土泥的调查与技术开发正在推进。

为什么深海现在成为目标——电动化浪潮与稀有金属争夺战

脱碳竟讽刺性地推动了深海开发

深海采矿迅速升温的最大原因是向脱碳社会转型带来的稀有金属需求激增。电动汽车的锂离子电池需要镍和钴，风力发电机和电动汽车电机的强力磁铁需要稀土。国际能源署（IEA）多次预测，随着清洁能源技术的普及，这些关键矿物的需求在今后数十年将大幅增长。为阻止气候变化而生的技术，却讽刺性地给未经触碰的深海施加了开发压力。

陆地矿山也存在问题。全球钴供应的大部分依赖刚果民主共和国这一个国家，童工等人权问题和政局不稳长期受到指责。矿石品位（金属含有率）的下降，以及矿山开发导致的森林破坏和水质污染也十分严重。"与其挖陆地，不如挖海底"——这一主张已成为深海采矿推进派的代表性论据。

最有力候选地：克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）

锰结核在世界上最密集的地带，是位于夏威夷东南方太平洋公海的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ: Clarion-Clipperton Zone）。这片被两条断裂带夹住的约600万平方公里——相当于日本国土面积约16倍——的广阔深海平原上，富含镍和钴的结核高密度分布。

公海的深海海底不属于任何特定国家，《联合国海洋法公约》将其定位为"人类的共同继承财产"。统一管理这些资源的是后文将介绍的国际海底管理局（ISA），与ISA签订合同的21家承包者正在全球推进共计30项勘探（锰结核19项、海底热液矿床7项、富钴结壳4项）。日本的深海资源开发株式会社（DORD）也是在CCZ拥有勘探矿区的承包者之一。

ISA在批准勘探的同时，针对CCZ制定了区域环境管理计划（REMP），设定了为保护生物多样性而排除在开采对象之外的保护区（特别环境利益区）网络。不过，这些保护区是否真正能代表预定开采区域的生态系统、面积和布局是否充分，科学家之间仍在继续讨论。

• 需求侧的压力：随着电动汽车和可再生能源的普及，镍、钴、稀土需求预计激增
• 供给侧的问题：陆地矿山品位下降、资源集中于特定国家、人权与环境问题
• 技术的成熟：可在水深6,000米工作的集矿机器人和提升系统已进入实证阶段
• 安全保障：各国希望自主掌握关键矿物供应链的考量

深海里住着谁——九成是"无名生物"

"又黑又冷的深海海底，应该没什么像样的生物吧"——人们曾经这样认为。但调查越深入，越证明事实恰恰相反。2023年，包括英国自然历史博物馆在内的研究团队在学术期刊Current Biology上发表的研究显示，对CCZ迄今确认的生物物种记录进行统计后，数量达到5,578个物种，其中约88〜92%是连学名都没有的未描述物种（实际上的新物种）。人类正打算开采一个连里面住着什么都还不知道的地方。

锰结核是生物的"公寓"

作为开采目标的锰结核本身，其实就是生态系统的基础。在满是泥沙的深海平原上，结核是为数不多的"坚硬立足点"。海绵、海葵、海鳃等固着性生物附着其上，小型甲壳类和鱼类又被吸引聚集而来。2016年，研究人员报告了因通体白色而被昵称为"卡斯珀"的章鱼，在附着于结核的海绵柄上产卵并守护的情景。采光结核，就意味着将它们的产卵场所和家园连根夺走。

结核周围的泥沙中同样充满生命。在CCZ的调查中发现最多的，是线形动物（线虫）、多毛类（沙蚕的同类）、端足类等小型生物。在泥沙表面，体长可达数十厘米的半透明海参缓缓爬行摄食有机物，拥有玻璃纤维骨骼的玻璃海绵静静地过滤海水。虽然每平方米的个体数量比浅海少，但物种多样性极高——这就是最新深海研究描绘的CCZ的样貌。

热液喷口的特有物种

在设想开发海底热液矿床的热液喷口周围，扩展着不依靠阳光、而由化学能支撑的独特生态系统（详见热液喷口生态系统的文章）。身披铁鳞的腹足类鳞角腹足蜗牛（俗称鳞脚蜗牛）仅栖息于印度洋屈指可数的几处热液区，2019年，主要因深海采矿的威胁而被列入IUCN红色名录的濒危物种（EN）。它是第一种因深海采矿风险而被评估为受威胁的动物。

深海生物总体上具有生长缓慢、寿命长、繁殖机会少的特征（另见深海生物适应策略的文章）。也就是说，种群一旦遭受打击，恢复将极其耗时——可以说这是最容易受采矿影响的生态系统类型。

无法消失的伤痕——DISCOL实验揭示的"不会恢复的深海"

"就算开采了，时间一长海底不就恢复了吗？"——对这个问题最重要的答案，就在南美秘鲁近海的深海中。1989年，德国研究团队在水深约4,000米的秘鲁海盆进行了名为DISCOL实验的大规模扰动实验。他们用犁状装置反复耕犁约11平方公里的海底，以长期观测锰结核开采会对海底造成怎样的影响。

26年后，伤痕依然清晰

2015年，欧洲研究项目时隔26年重访现场，犁过的车辙宛如昨天刚刚刻下一般，清晰地留在海底。根据2020年发表在Science Advances期刊上的分析，车辙内海底微生物的细胞数量仍减少约一半，分解有机物等微生物功能（生物地球化学功能）在部分区域降至最多四分之一。研究团队估计，微生物功能完全恢复需要50年以上。

肉眼可见的大型生物也一样。2019年Scientific Reports期刊的研究发现，扰动发生26年后，以结核为立足点的海绵、海葵等固着动物群落仍未恢复到对照区的水平。在结核本身被夺走的地方，考虑到结核每一百万年几毫米的生长速度，恢复在人类的时间尺度上实际上是不可能的。

更不能忘记的是，DISCOL终究只是一个约11平方公里的"小型"实验。设想中的商业开采，一家承包者一年就计划从数百平方公里规模的海底回收结核，影响面积将达到DISCOL的数十倍至数百倍。连实验都留下如此伤痕，商业规模的开采又会留下什么——众多海洋科学家敲响警钟的理由正在于此。

深海海底微生物承担的物质循环功能，在扰动发生26年后仍未完全恢复。据我们估计，其完全恢复至少需要50年。

—— 摘译自 Vonnahme et al.（2020）Science Advances 的结论

为什么深海的恢复如此缓慢

• 低温、低营养：水温1〜4℃，作为食物的有机物只有从海面沉降下来的极少量，一切生命活动都如慢动作般进行
• 生物的特性：生长缓慢、寿命长、繁殖率低，种群恢复需要数十年至数百年的时间
• 立足点的丧失：结核和烟囱这些"构造物"本身作为资源被运走，栖息环境在物理上消失
• 对扰动毫无免疫：深海平原是以数千年为单位保持稳定的环境，其生态系统根本不具备应对大规模扰动的能力

浑浊之云"沉积物羽流"——影响扩散到开采点之外

深海采矿的环境影响，并不仅限于机械直接破坏海底的范围。专家尤其担忧的，是沉积物羽流（sediment plume）——伴随采矿产生的"浑浊之云"。

羽流有两种

1. 海底羽流：集矿机在海底行驶吸取结核时，卷起表层泥沙而产生。在海底附近漂浮并向四周扩散
2. 排水羽流：将吸上来的结核运到船上后，把分选中产生的多余泥水重新排入海中而产生。根据排放深度不同，中层水域的生态系统也可能受到影响

当"浑浊"进入清澈的深海

深海本来是极其清澈而宁静的世界。如果大量悬浮颗粒被散布其中，海绵、双壳贝等通过过滤海水摄食的生物，其过滤器官可能发生堵塞。此外，深海中许多生物依靠发光进行交流，浑浊可能夺走它们的"视野"。被卷起的沉积物重新沉降，还可能掩埋周边海底的生物。泥沙中所含的重金属溶出并进入食物链的风险，也正在研究之中。

除了浑浊，还有噪音与灯光的问题。集矿机的运转声和提升泵的振动，将在寂静的深海中24小时不间断地回响。有研究人员担心这会影响利用深海的大型动物，例如依靠声音交流的鲸类。作业使用的强力照明，对于一生从未见过阳光的深海生物来说也是未知的压力。深海采矿的影响不仅是"泥沙"，还可能通过声、光、振动等多重途径波及生态系统。

羽流会扩散到多远，取决于海流、颗粒粗细、排放方式等条件，差异很大，目前还没有确切答案。数值模型和现场实验提示，浑浊的影响可能波及开采区块之外数公里至数十公里的范围，"只要限定开采地点就能限定影响"——事实证明并非如此简单。

国际规则尚未出台——ISA谈判、暂停运动与美国的单边行动

根据《联合国海洋法公约》，公海深海海底资源被定位为"人类的共同继承财产"，由总部设在牙买加的国际海底管理局（ISA: International Seabed Authority）统一管理勘探与开发。ISA迄今批准了勘探合同，但允许商业开采所需的规章——通称采矿规章（Mining Code）——因环境标准和利益分配等方面的对立，至今仍未完成。

ISA的决策过程交织着发展中国家与发达国家、希望推进开采的国家与持谨慎态度国家的复杂考量。一方面有瑙鲁、汤加等作为担保国支持承包企业的太平洋岛国，另一方面同属太平洋的帕劳、斐济、瓦努阿图等国却在主导暂停运动——就连"海洋民族"内部立场也截然对立。对于生计依赖海洋的岛国来说，开采既可能成为宝贵的收入来源，也可能成为威胁渔业与文化的风险。

导火索："两年规则"

打破僵局的是太平洋岛国瑙鲁。2021年6月，瑙鲁依据公约条款发出了要求"在两年内完成采矿规章"的通告（即所谓的两年规则）。由此产生了即使规章未完成、开采申请的审查也可能启动的局面，令国际社会震动。然而2023年7月的期限过后规章仍未成形，谈判逐年愈发艰难。

2025年谈判再度破裂，支持暂停的国家增至约40个

2025年7月在金斯敦举行的ISA第30届会议上，围绕环境标准、监督体制、利益分配等的分歧依然无法弥合，采矿规章未获通过，谈判延续到2026年。另一方面，主张在获得充分科学认知之前不应开始开采的暂停（moratorium）支持国增加到约40个。除法国、德国、英国等主要国家外，部分太平洋岛国以及金融机构和企业也纷纷发声响应。

谈判的争论点不仅是环境问题。深海海底既然是"人类的共同继承财产"，开采获得的利益就必须公平地分配给包括发展中国家在内的国际社会。然而，权利金（开采费）的水平与分配方法、发生环境损害时的赔偿责任机制、监督与检查体制等，待决事项堆积如山。"哪怕确定一个环境标准数值，作为依据的科学数据都不够"——这就是谈判旷日持久的根本原因。

美国的单边路线——新的火种

2025年4月24日，美国总统特朗普签署了加快深海矿物勘探与开发许可的行政命令。由于美国未批准《联合国海洋法公约》、置身于ISA框架之外，美国主张可以依据本国法律（《深海海底硬矿物资源法》）独自许可在公海的开采。随后，加拿大企业金属公司（The Metals Company，TMC）的美国子公司向美国国家海洋和大气管理局（NOAA）申请了在CCZ的商业开采许可。这提出了一个根本性问题——"人类的共同继承财产"可以凭一国的许可开采吗？——并招致国际社会的强烈反弹。

日本的动向——世界首创的试验与南鸟岛稀土泥

对于资源匮乏的日本来说，沉睡在广阔专属经济区（EEZ）中的海洋矿产资源一直被定位为"国产资源"的王牌。承担开发核心任务的，是能源与金属矿物资源机构（JOGMEC）。

不断创造世界首次的日本技术试验

日本在深海采矿的核心技术领域处于世界领先集团。2017年，经济产业省与JOGMEC在冲绳近海的海底热液矿床成功完成了挖掘矿石并从水深约1,600米连续提升到船上的世界首次中试。2020年，又在南鸟岛近海的拓洋第5海山（水深约900米）成功完成了世界首次富钴结壳挖掘试验。另一方面，经济产业省与JOGMEC于2023年汇总的海底热液矿床开发综合评价报告显示，资源量掌握、采矿技术、经济性、环境影响评价等方面都仍存在课题，距离商业化还有相当距离。

南鸟岛稀土泥——2026年世界首次提泥试验

如今最受瞩目的，是日本最东端南鸟岛近海的稀土泥。东京大学等的调查表明，在EEZ内水深5,000〜6,000米的海底，分布着高浓度含有高科技产品不可或缺的稀土的泥层。目前稀土生产大半由中国掌握，每当出现出口管制，日本制造业就会受到冲击。据估算，南鸟岛近海的泥层中，部分品种的稀土储量相当于全球数百年的需求量，从经济安全保障的角度出发，开发正作为国家战略加速推进。2026年1月起，深部探测船"地球号"开始试验，同年2月成功完成了从水深约6,000米海底连续吸取稀土泥的世界首次提泥试验。试验中还使用小型深海探测器对周边环境进行了监测。

EEZ内的开发不属于国际海底管理局的管辖范围，日本可以自主决定推进。正因如此，能否自行确保环境影响评价的严格性将受到考验。如何建立深海环境的长期监测体制、允许影响到什么程度——能否以与采矿技术同等的热情推进环境规则建设，将成为对日本的试金石。

有不开采的选择吗——回收利用、替代技术与我们能做的事

"脱碳需要稀有金属，所以只能开采深海"——真的是这样吗？事实上，从需求和供给两侧，"不开采深海也能应对"的选项正在迅速成长。围绕深海采矿的讨论容易被看作"环境还是经济"的二选一，但实际上它也是"要等科学认知到什么程度才做判断"这一时间轴上的问题。

城市矿山与循环经济

用完的智能手机和电动汽车电池中，浓缩着钴、镍、锂等金属。从这座"城市矿山"回收金属的循环利用技术逐年进步，能从废旧电池中回收大部分主要金属的工艺正在世界各地走向实用化。如果延长产品使用寿命、让资源循环起来的循环经济全面铺开，对新开采的依赖就能相应减少。

向"无钴电池"的技术转型

需求侧也在行动。在电动汽车电池领域，不使用钴和镍的磷酸铁锂（LFP）电池正在全球扩大应用，电池的材料构成本身正在改变。钠离子电池等下一代技术的开发也在推进，"没有深海结核就无法实现电动化转型"这一前提，正因技术进步而开始动摇。

企业与消费者的表态

宝马、沃尔沃、谷歌、三星SDI等企业支持暂停深海采矿，并宣布暂不在产品中使用深海来源的矿物。金融机构中也出现了控制对深海采矿投融资的动向。企业作出这种表态的背后，既有对环境风险的担忧，也有消费者和投资者的目光。换句话说，我们每个人的选择，都是对深海未来的一张"选票"。

最重要的是——去"了解"深海

在深海采矿的讨论中，只有一点是所有人意见一致的，那就是"我们对深海的了解还远远不够"。地球表面约一半是水深超过3,000米的海底，但拥有详细地形图的海底只是一部分，生物调查更是少之又少。对深海研究的投入，既是科学判断开采是非的基础，也是寻找矿物之外的"资源"——新药候选物质、生命起源线索——的探索。先了解，再动手——能否守住这个顺序，正是当下面临的考验。