2025年大学《海洋技术》专业题库- 海底矿产资源勘探技术研究

2025年大学《海洋技术》专业题库——海底矿产资源勘探技术研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内。）1.下列哪一项不属于现代海底矿产资源的主要类型？A.多金属结核B.富钴结壳C.海底块状硫化物D.深海海底热液沉积物2.在海底矿产资源地球物理勘探中，主要用于获取高精度海底地形地貌、底质类型信息的技术是？A.海底磁力测量B.海底重力测量C.多波束测深系统D.海底侧扫声呐3.能够直接获取海底岩石或沉积物柱状样，用于进行年代测定和地球化学分析的取样工具是？A.拖网取样器B.瓶式取样器C.岩心取样钻机D.多金属结核采集机4.海底热液活动形成的块状硫化物矿床，其伴生矿物中通常富集较高品位的是？A.钴、镍B.锰、钛C.铜、铅、锌D.锰、铁5.《联合国海洋法公约》将国际海底区域（Area）的自然资源规定为？A.各缔约国专属所有B.非缔约国共有C.国际海底管理局（ISA）的托管财产D.首次勘探开发的国家专属6.下列哪项技术主要利用人工声源发射和接收反射/散射信号来探测海底地质结构和构造？A.海底磁力测量B.海底重力测量C.海底地震勘探D.海底电阻率测量7.能够提供大面积、高分辨率海底地形和底质信息，但无法有效穿透水体直接探测基底的地球物理方法是？A.多波束测深B.海底侧扫声呐C.海底地震反射剖面D.海底浅地层剖面8.在进行海底矿产资源综合评价时，通常需要将地球物理、地球化学、地质调查等多种数据进行？A.独立解译B.交叉验证与综合解释C.单一对比D.优先筛选9.与传统有缆取样相比，现代海底自主取样装备（AUV/ROV搭载）的主要优势在于？A.取样深度更深B.取样精度更高C.作业效率和灵活性强，可进行精细调查D.成本更低廉10.天然气水合物（可燃冰）作为一种潜在的海底能源，其主要赋存环境通常是？A.暖水浅海大陆架沉积物中B.寒冷深海海底沉积物中C.海底火山附近高温高压环境D.海水表层富营养区域二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题干横线上。）1.海底矿产资源勘探技术研究是海洋地质学、地球物理学、地球化学、海洋工程学等多学科交叉的综合性领域。2.海底多金属结核主要分布在太平洋、大西洋和印度洋的洋中脊附近区域，呈______状分布。3.海底重力测量通过测量地球重力场的微小变化，可以推断海底地壳的______和密度分布。4.海底磁力测量主要用于探测海底岩石的______，对于寻找具有磁异常的矿体或地质构造具有重要意义。5.海底侧扫声呐利用声波扫描海底，获取海底______和形态特征的图像信息。6.地球化学勘探方法通过分析海水和海底沉积物/岩石中的______含量及其分布规律，推断矿产资源的存在。7.海底矿产资源勘探开发活动必须遵守国际法和各国______的有关规定。8.综合运用多种地球物理方法（如多波束、磁力、重力）进行海底地形和地质构造的详细调查，是提高找矿成功率的基础。9.海底钻探是获取海底沉积物和岩石______信息，进行矿产成因和资源量评价的最直接、最可靠的手段。10.随着技术发展，海底矿产资源勘探正朝着更高精度、更高效率、更智能化和______的方向发展。三、名词解释（每题3分，共15分。请用简洁、准确的语言解释下列名词。）1.海底矿产资源2.多波束测深系统3.海底地震反射勘探4.地球化学勘探5.国际海底区域（Area）四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述海底矿产资源勘探中，地球物理方法和地球化学方法各自的主要作用和局限性。2.简述从获取原始地球物理数据到解释地质构造或矿体存在的主要步骤。3.简述进行海底矿产资源勘探时，需要考虑的主要环境因素及其影响。4.简述《联合国海洋法公约》对国际海底区域资源勘探开发的主要规定。五、论述题（10分。请就下列问题进行较为深入的论述。）结合当前技术发展趋势，论述如何提高深海海底矿产资源勘探的成功率和效率，并探讨在勘探开发过程中应如何兼顾环境保护。试卷答案---------------------------------------------------一、选择题1.D*解析思路：多金属结核、富钴结壳、海底块状硫化物是公认的主要深海海底矿产资源类型。深海海底热液沉积物虽然也是深海环境下的沉积物，但其形成与热液活动直接相关，常与块状硫化物伴生，有时也富集某些金属，但传统上与前三者并列作为主要“矿产”类型略有不同，题干问的是“主要类型”，D选项相对前三个更偏重于一种特定的沉积过程及其产物。2.C*解析思路：多波束测深系统通过发射扇形声波束并接收回波，能够精确测得海底深度，绘制高精度的海底地形图，并能根据回波强度推断底质类型。侧扫声呐主要获取底质图像，地震勘探探测基底层，磁力和重力主要用于探测地质构造和异常。3.C*解析思路：瓶式取样器获取的是表层或近表层样品。拖网取样器适用于获取较大面积或一定厚度的底质样品。岩心取样钻机能够钻取柱状岩心，按深度顺序保留沉积层序或岩层结构，是获取连续地质剖面和进行年代测定、地球化学分析的最理想工具。多金属结核采集机专门用于收集海底表面的结核。4.A*解析思路：海底块状硫化物矿床是海底热液活动的重要产物，其中常富集钴、镍、铜、锌等金属，但特别高品位的是钴和镍，其含量远超普通沉积物。5.C*解析思路：《联合国海洋法公约》规定，国际海底区域及其资源是“人类共同继承的遗产”，由国际海底管理局（ISA）代表全人类进行管理，任何国家不得将其据为己有。这确立了该区域资源的公共属性。6.C*解析思路：海底地震勘探通过在船上或海底部署震源（如空气枪）发射强烈的声波脉冲，这些声波传入海底深处，遇到不同界面的反射或散射，部分能量返回被检波器（水听器）接收，通过记录和分析反射波到达的时间和强度，可以绘制地震剖面，揭示地壳结构、断层、褶皱以及潜在的矿体位置。7.B*解析思路：海底侧扫声呐利用声波自下而上扫描海底，将回波强度转换为图像，直观显示海底地形地貌和覆盖物（底质）的类型、分布。但其探测深度有限，主要反映表层沉积物情况，无法直接穿透到较深的地层或基岩。8.B*解析思路：海底资源勘探是一个系统工程，单一方法提供的信息往往是有限的。综合评价需要将来自不同方法（如物理场、化学场、地质结构、取样分析）的数据进行相互印证、补充和整合，形成一个完整、可靠的地质认识和资源评价结论。9.C*解析思路：传统有缆取样（如ROV）受缆长限制，作业范围和效率有限，且难以进行长时间、大范围的精细调查。现代海底自主取样装备（AUV或ROV）无需缆绳束缚，可在广阔海域自主航行、精确定位和作业，效率高，灵活性强，可搭载多种先进传感器和取样工具，进行立体、精细的勘察和采样。10.B*解析思路：天然气水合物（可燃冰）主要是在低温（接近冰点）、高压（水深越大压力越大）的环境下，由水分子和甲烷分子形成的类冰状结晶物质，稳定赋存于深海或陆缘海的海底沉积物孔隙中。二、填空题1.等深*解析思路：多金属结核因其密度略大于周围沉积物，且多在海底一定深度范围内形成，常呈大致平行于等深线的层状或带状分布。2.密度*解析思路：重力异常与海底下方地壳的密度异常有关。通过测量重力场的相对变化，可以推断地壳厚度、岩浆活动、盐丘、沉积盆地等与密度相关的地质构造和特征。3.磁性*解析思路：海底地壳主要由玄武岩构成，其磁性受形成时的古地磁场影响。不同时期、不同流向的熔岩流具有不同的剩磁，形成磁异常带。磁力测量正是利用这一原理来识别和追踪海底断裂、火山活动带以及寻找具有特殊磁性的矿体。4.图像*解析思路：侧扫声呐的工作原理类似于声呐摄影，通过声波成像技术，将海底表面的声波反射强度转换成二维图像，从而“看到”海底的形态和覆盖物特征。5.元素*解析思路：地球化学勘探的核心是通过分析元素。分析海水中溶解元素的浓度、比值，以及海底沉积物/岩石中常量元素、微量元素的含量、分布和地球化学特征，来寻找与矿产形成相关的地球化学异常，推断矿产资源的存在、分布和类型。6.法律*解析思路：任何国家在管辖海域进行资源勘探开发活动，都必须遵守所在国的法律法规。同时，在专属经济区、大陆架以及国际海底区域，还必须遵守国际法及相关条约的规定。7.综合运用多种地球物理方法（如多波束、磁力、重力）进行海底地形和地质构造的详细调查，是提高找矿成功率的基础。*解析思路：详细的区域地质背景调查是成功找矿的前提。高精度的海底地形图（多波束）、断裂构造和岩浆活动信息（磁力、重力）以及覆盖层下的基底层结构（地震）是寻找和圈定有利成矿远景区的基础。8.勘探*解析思路：勘探开发是一个整体概念，从寻找有利区域（勘探）到进行实际开采（开发）都需要科学规划和管理。题目描述的是勘探阶段的目标和必要性。9.直接*解析思路：与间接探测方法相比，钻探能够直接获取目标层位（无论是沉积物还是基岩）的原状样品，提供最直接、未经扰动或改造的地质信息。10.可持续利用*解析思路：随着技术进步，勘探效率提高，人类对深海资源的需求增加。同时，环境保护意识增强，要求勘探开发活动必须考虑环境影响，实现资源的可持续利用，即经济发展与环境保护相协调。三、名词解释1.海底矿产资源：指赋存于海底（包括大陆架、大陆坡、海山、洋中脊等）及其底土中的，具有经济价值、可被人类开采利用的天然矿物或能源资源，主要包括多金属结核、富钴结壳、海底块状硫化物、天然气水合物以及海底沉积物中的贵金属、稀有金属元素等。2.多波束测深系统：一种先进的海底地形测量系统，通过船载发射器向海底发射多个（数十个至数百个）扇形声波束，同时接收各波束的回声，精确计算声波往返时间，从而快速、大面积、高精度地获取海底深度信息，并同时绘制海底地形图。3.海底地震反射勘探：利用人工震源在海底激发声波，声波传入海底深处，遇到不同地质界面（如沉积层与基岩界面、断层、盐丘等）发生反射，部分反射波返回海面被接收器（检波器）记录。通过分析记录到的反射波的时间、振幅、频率等特征，绘制地震剖面图，以探测和解释海底地壳结构、沉积盆地、断裂构造以及潜在的油气、矿产等信息。4.地球化学勘探：指通过分析海水中溶解物质的化学成分（元素、离子、分子等）、海底沉积物/岩石的化学成分（常量、微量元素、同位素等）及其分布、迁移规律，寻找与矿产形成相关的地球化学异常，从而推断矿产资源存在、分布和类型的一种勘探方法。5.国际海底区域（Area）：根据联合国《海洋法公约》定义，指最深处不超过六千米的国际海底及其底土，不包括已经发现的岛屿及其周围海域、大陆架、专属经济区、大陆架以及国家拥有主权权利或管辖权的其他区域。该区域及其资源被视为“人类共同继承的遗产”，由国际海底管理局（ISA）代表全人类进行管理。四、简答题1.地球物理方法主要利用物理场（如声波、重力、磁力）与海底地质体相互作用产生的响应来探测地下结构和异常。优点是探测范围广、效率高、成本相对较低，尤其适用于快速获取大面积地质背景信息（如地形、构造）。但缺点是受浅层介质影响大，对非导电性矿物（如某些金属硫化物）效果可能不佳，解释往往具有一定多解性，需要与其他方法结合。地球化学方法主要通过分析元素、同位素等化学成分及其分布异常来指示矿产的存在。优点是能直接反映成矿元素富集信息，对于寻找特定元素矿产（如多金属结核中的Mn、Fe、Co、Ni）或指示地球化学环境具有独特作用。缺点是探测深度有限（主要反映表层沉积物），样品采集和分析成本可能较高，且元素分布受多种因素影响，需谨慎解释其找矿意义。2.主要步骤包括：①数据采集：使用相应的地球物理仪器（如多波束、地震检波器、磁力仪、重力仪）在海上进行观测，获取原始数据。②数据预处理：对原始数据进行质量控制、去噪、校正（如速度校正、潮汐校正、仪器校正）等操作，消除干扰，提高数据质量。③数据处理：根据所采集的物理量（如声波旅行时、振幅、频率、重力异常值、磁异常值）进行一系列计算和转换，得到有意义的地质信息，如声呐成像图、地震剖面、重力异常图、磁异常图等。④数据解释：综合分析处理后的各种图件和参数，结合区域地质资料，运用地质学和地球物理学原理，对海底地质构造、地层分布、界面深度、岩性、是否存在异常体（如矿体、构造）等进行推断和解释，圈定有利找矿区域。3.进行海底矿产资源勘探时，需要考虑的主要环境因素及其影响包括：①海况条件：风浪、海流、潮汐、海雾等直接影响船舶作业、设备布放与回收、数据采集的稳定性与效率，恶劣海况可能导致作业中断甚至危险。②水深：决定了可用的勘探方法和装备类型，不同水深区域（浅海、深海）适用的技术差异很大。③海底地形地貌：海山、海沟、盆地等复杂地形影响声波传播、水流模式，是矿产分布的背景，也影响勘探路线规划和作业难度。④水文条件：海流、潮汐不仅影响海况，还可能对海底沉积物的搬运、再分布产生影响，影响矿产的分布和赋存状态。⑤海底生物：某些生物可能影响取样器的正常工作或数据的准确性，生物活动也可能参与部分沉积物的形成。⑥极端环境：如深海的高压、低温环境对设备材料的性能和人员的生存提出特殊要求。⑦环境保护法规：勘探活动必须遵守严格的环保规定，避免对脆弱的海底生态系统造成破坏，如噪音污染、物理扰动、污染物排放等。4.《联合国海洋法公约》对国际海底区域资源勘探开发的主要规定包括：①资源归属：“人类共同继承的遗产”，不属于任何国家，由国际海底管理局（ISA）管理。②勘探权：任何国家均有权申请参与国际海底区域的资源勘探，但需向ISA提交勘探计划。ISA负责审查批准，并分配勘探合同区。③合同制度：与获得勘探合同的缔约国签订勘探合同，规定双方的权利和义务。④财产制度：勘探期间发现的资源，在成为可供开采的矿藏前，为国际海底管理局所有。⑤分配制度：勘探成功后，部分资源（主要是富钴结壳）由缔约国按合同比例分享，部分上缴给国际海底管理局，用于维持和发展ISA的运作及“和平利用海洋”基金。⑥管理与监督：ISA对国际海底区域的资源勘探活动进行管理、监督和协调，确保其符合国际法规定，并促进资源的和平利用和公平分配。五、论述题结合当前技术发展趋势，论述如何提高深海海底矿产资源勘探的成功率和效率，并探讨在勘探开发过程中应如何兼顾环境保护。提高深海海底矿产资源勘探的成功率和效率，并兼顾环境保护，是当前深海资源开发面临的关键挑战。可以从以下几个方面着手：首先，技术创新与融合是提升核心能力的关键。一方面，发展更高精度、更高分辨率的探测技术至关重要。例如，利用先进的声学成像技术（如高分辨率侧扫声呐、浅地层剖面、多波束测深）获取更精细的海底地质结构信息；发展新型地球物理方法，如高精度磁力梯度测量、电法/电磁法测量，以探测不同类型矿体。另一方面，推动多学科技术融合，实现“一站式”调查。将地球物理、地球化学、地质取样、生物调查等多种手段集成在同一个调查平台上（如AUV/ROV系统），可以一次性获取更全面的数据，减少重复作业，提高信息综合利用效率。此外，人工智能（AI）和大数据分析技术的应用，能够处理海量的勘探数据，识别复杂的地质