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第十二讲海洋技术的发展.ppt

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第十二讲海洋技术的发展.ppt
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海洋技术,同济大学物理系,P.2/37,一、海洋:巨大的资源宝库,地球上,陆地面积占总面积的29%,而海洋面积占到71%。,最早出现的是原核生物,后来发展到真核生物。,海洋是生命是的摇篮:  地球上最早的生物出现在海洋(30亿年前生命诞生)  目前地球上80%的生物资源在海洋中,5.7亿年前,海洋中开始出现各种动植物。大约1.3亿年后,各种动植物开始向陆地迁移,开始了陆上?植物的进化。,P.3/37,今天地球上的生物种类 动物: 100万种 植物: 40万种 微生物: 10万种 海洋生物: 20万余种,在不破坏生物平衡的 条件下,海洋每年可 提供30亿吨水产品, 能够养活300亿人口。 在海洋水产品中,人们吃得最多的是鱼类。全世界有鱼类2万多种,中国海域约有2000种。,海洋 巨大的资源宝库,P.4/37,巨大的海洋资源宝库:  巨量的多金属结核, 其中锰含量约2000亿吨  海底磷矿、硫化矿、砂矿  海水中含有大量化学元素,可提取的元素包括铀、氘、氚等80余种  海洋的潮汐能、海浪能、海流能、海水热能等可再生能源的理论储量约为1500亿千瓦,其中可开发利用的约70多亿千瓦,相当于目前发电总量的十几倍;,海洋 巨大的资源宝库,P.5/37,海洋 巨大的资源宝库,含30多种金属元素: 锰25%, 铁14%, 镍1.9%,铜0.5% ,钴0.4%,大洋底的宝藏之一----锰结核,结构: 团块----以岩石碎屑,动、 植物残骸的细小颗粒,鲨鱼牙齿等为核心,呈同心圆一层一层成的,像一块切开的葱头。由此被命名为“锰结核”,又称它为多金属团块。大小尺寸变化从几微米到几十厘米,重量最大的有几十公斤。,生存: 海洋2000-6000米水深海底的表层,4000-6000米水深海底的品质最佳。 总储量: 估计在30000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广,储量占一半以上,大约17000亿吨。锰结核密集的地方,每平方米面积上有100多公斤。 生长速度: 平均每千年长1毫米,每年增加1000万吨。,P.6/37,问题: 锰在海水中的含量并不算多,但什么却会在蒙结核中独占鳌头呢? 锰结核的成因?,锰结核的物质资源, 大致有四方面:  来自陆地,大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素,其中一部分被海流带到大洋沉淀;  来自火山,岩浆喷发产生的大量气体与海水相互作用时,从熔岩搬走一定量的铁、锰,使海水中铁、锰越来越富集;  来自生物,浮游生物体内富集微量金属,它们死亡后,尸体分解,金属元素也就进入海水;  来自宇宙,有关资料表明,宇宙每年要向地球降落2000-5000吨宇宙尘埃,它们富含金属元素,分解后也进入海水。,海洋 巨大的资源宝库,P.7/37,最具开发利用价值的海岸带砂和砾石:,,海岸带砂和砾石由各种途径进入海洋的泥沙和尘埃中包含有各种不同的元素。不同成分的尘埃颗粒,密度、比重不同,粒径大小 不同,扁、圆形状也有差异。 这些特征各异的矿物碎屑, 在波浪、海流作用下,分别 聚集沉积在一起,就形成了 海滨砂矿床。,海洋 巨大的资源宝库,P.8/37,我国海滨砂矿资源分布 示意图,海滨砂矿大宗应用:建筑用砂和砾石。70年代以来,世界每年开采海滨建筑用砂和砾石的价值,也在2亿美元以上。,海洋 巨大的资源宝库,P.9/37,较为稀少而价值甚高的海滨砂矿:金红石、钻石、独居石、石榴石、钛铁砂、铌铁砂、钽铁砂、磁铁砂、铬铁砂、锡砂、磷钇砂、金砂、铂砂、琥珀砂、金刚砂、石英砂等等。,金红石,99个面的钻石,双面橘红色钙铝石榴石,海洋 巨大的资源宝库,P.10/37,大海就像一个粉碎机和分选机,日夜不停地加工制造富含各种金属和非金属的细砂,并把它们按种类聚集在一起,形成可供人类开发利用的矿体。,台湾蓝宝篮玉髓,海洋 巨大的资源宝库,P.11/37,除海上通道之外,人们正在开拓新的利用领域,包括建设海上城市、海上机场、海下桥梁、海底隧道、海底隧道等,以期拓展人类生存的空间。,海洋空间正引起人们越来越大的兴趣:,海水本身也是一种重要资源,它不仅可以通过脱水处理变成淡水,还可以直接用于工业冷却、印染、清洁、消防,甚至将来有可能用于农业灌溉。,从现代海洋技术的发展来看,目前主要集中在海洋探测技术和海洋资源开发技术两部分。,海洋 巨大的资源宝库,P.12/37,二、海洋探测技术,人类用科学方法大规模、系统地对世界海洋进行考察大约有50年左右。,海洋探测技术主要方面:  在海洋表面进行调查的科学考察船、自动浮标站  在水下进行探测的各种潜水器  在空中进行监测的飞机、卫星,P.13/37,海洋探测技术,1. 科学考察船 海洋科学考察船的任务:调查海洋、研究海洋 它调查的主要内容有海面与高空气象、海洋水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、海水物理性质与海
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