Lên mạng ngày 30/8/2011
THÁM HIỂM BIỂN SÂU
Phần 3: Tài nguyên kim loại đáy biển
Năm 1974, máy lặn biển sâu Alvin của Hoa Kỳ, Archimède và Cyane của Pháp thám hiểm đáy biển Rift Valley thuộc rặng Mid-Atlantic Ridge ở đáy Đại Tây Dương, gần quần đảo Azores, nơi đang có nhiều hỏa diệm sơn hoạt động dưới đáy biển. Hơn 5.200 bức ảnh được chụp, và các mẫu đá và bùn nham thạch được lấy và phân tích.
Năm 1977, một khám phá khá bất ngờ nhưng đầy thú vị là dưới đáy biển sâu trên 2,5 km có nhiều cột-nước-nóng (hydrothermal vents) đang phun, giống như ống khói (chimney), nước phun ra mang theo nhiều dung nham. Phân tích cho biết dung nham này có nhiều kim loại quí.
Tiếp theo là năm 1979 và 1980, một loạt thám hiểm đáy biển vùng đảo Galápagos, ngoài khơi nước Ecuador, các nhà khoa học Pháp, Ý, Mễ Tây Cơ và Hoa Kỳ khám phá nhiều cột-nước-nóng cao 9 m, đường kính 3,7 m, phun từ đáy biển, có nhiệt độ tới 300ºC, khối nước nóng có chứa nhiều kim loại hòa tan. Chính các cột-nước-nóng này kết tủa thành các trầm tích giàu kim loại như đồng, nickel, cadmium, chromium và uranium.
Cột-nước-nóng ở đáy đại dương
Trong vòng 25 năm qua, các nhà khoa học đã khám phá trên 100 cột-nước-nóng ở đáy biển. Các cột-nước-nóng này phân phối dọc theo rặng-ngầm-đáy-đại-dương (mid-ocean ridges), kế bên hay cách xa rặng ngầm vài chục cây số. Rặng-ngầm-đáy-đại-dương là đường rảnh nức của đáy biển do các lục địa tách rời xa nhau, mỗi năm khoảng 2,5 cm giữa 2 bờ Đại Tây Dương, khoảng 8-12 cm giữa 2 bờ Thái Bình Dương, vài mm ở Ấn Độ Dương. Đây là vùng địa chấn hoạt động, gây động đất và núi lửa. Rặng-ngầm-đáy-đại-dương dài tổng cộng 80.000 km, trong lúc tổng cộng chiều dài các rặng núi trên đất liền chỉ dài 49.700 km.
Nước biển thấm vào kẻ nức của rặng ngầm, bị đun nóng bởi nhiệt trong lòng trái đất, phun ra thành các cột-nước-nóng với áp xuất khỗng lồ, mang theo dung nham lỏng. Khi gặp nước biển lạnh hơn, dung nham kết tụ, chất cao dần thành các ống khói (chimney), hay đồi núi dưới đáy biển.
Rặng-ngầm-đáy-đại-dương
Rặng-ngầm-đáy-đại-dương trên thế giới
Thoạt tiên, khoáng chất anhydrous calcium sulfate (CaSO4), sulphide đồng, sắt và kẽm kết tụ thành cột ống khói vững chắc, mỗi ngày cột ống khói có thể dày thêm 30 cm, và có thể cao 60 m. Khí tới một độ cao nào đó, cột ống khói ngã xuống, và cột nước nóng tiếp tục tạo ống khói mới. Vì vậy, chung quanh cột nước nóng là mỏ quặng kim loại. Tháng 4/2007, khám phá một cột nước nóng ở đáy biển sâu ngoài khơi đảo Fiji chứa một khối lượng sắt khổng lồ.
Cột ống khói đen (black smokers). Ở đáy biển thật sâu, trên 2,000 m, các cột-nước-nóng phun khói màu đen vì chứa nhiều dung nham. Đó là các thành phần đặc chứa lưu huỳnh kim loại và các sulfides kim loại. Vì gần trung tâm trái đất, cột-nước-nóng có nhiệt độ rất cao, hòa tan nhiều khoáng chất trong lòng trái đất, nhất là sulfides. Khi tiếp xúc với nước biển, chúng kết tụ tạo thành cột ống khói chung quanh cột nước. Các sulfides này chứa đồng (Cu), kẽm (Zn), chì (Pb) là chính. Ngoài ra, còn vàng (Au), bạc (Ag), cobalt (Co), (Sn), barium (Ba), lưu huỳnh (S), selenium (Se), mangan (Mn), cadmium (Cd), indium (In), bismuth (Bi), tellurium (Te), gallium (Ga) và germanium (Ge).
Ngày nay, khám phá thêm có những cột-ống-khói-đen ở độ sâu từ 2.000 m đến 6.000 m. Cột ống khói đen ở giữa Greenland và Norway mang tên Loki’s Castle gồm 5 nhóm cột được khám phá năm 2008. Cột-ống-khói-đen tìm thấy ở Vực Cayman sâu 5.000 m.
Cột-nước-nóng chạy dọc Rặng-ngầm-Thái-Bình-Dương phần đông là cột-ống-khói đen , vì cho khối lượng khỗng lồ trầm tích hỏa sơn chứa quặng sulfide kim loại quí, vì vậy được chú ý nghiên cứu nhiều.
Cột ống khói trắng (White smokers) chứa kim loại nhẹ hơn, như barium, calcium và silicon.
ĐÁY BIỂN PHONG PHÚ KHOÁNG CHẤT
Tháng 2-3/1978, máy lặn Cyane khám phá vùng quặng mỏ sulfides kẻm, đồng và sắt phẩm chất cao, quặng chứa 29% kẻm và 6% đồng, tại Rặng-Ngầm-Đông Thái Bình Dương ở độ sâu 2.620m, ngoài khơi Tân Tây Lan. Khối mỏ quặng dày 20-30m, rộng 20-30 m và dài 600-700 m. Khám phá kỳ thú này tạo sự hào hứng cho việc tìm kiếm mỏ kim loại dưới đáy biển tại nơi có nhiều núi lửa đang hoạt động hiện nay hay trong quá khứ.
Năm 2005, công ty tìm kiếm khoáng sản Neptune Resources NL khám phá một mỏ giàu kim loại ở đáy biển vùng Kermadec thuộc Tân Tây Lan, giàu chì, kẽm và đồng và một số kim loại hiếm quí khác.
Tháng 4/2007, cũng dưới đáy biển sâu ngoài khơi Costa Rica khám phá một vùng ống khói giàu kim loại quí, mang tên Medusa. Tiếp theo là vùng đầy cột-nước-nóng mang tên Ashadze ở độ sâu 4.200 m, dài 110 km, được tìm thấy giửa Đại Tây Dương do cơ quan không gian NASA Hoa Kỳ khám phá.
Vì vậy, tìm kiếm những mỏ kim loại ở đáy biển tại những nơi có cột-nước-nóng đều có nhiều hy vọng thành công. Cũng cần biết là vòng-đai-núi-lửa (ring of fire) là nơi núi lửa đang hoạt động, cũng như những nơi nào thường động đất, đều có nhiều cột-nước-nóng hay núi lửa phun ở đáy biển. Vùng biển Nhật Bản, New Zealand vì vậy được thám hiểm nhiều để tìm mỏ kim loại.
Phân phối núi lửa (chấm đỏ) tạo thành vòng đai núi lửa Thái Bình Dương
Tại New Zealand, năm 2008 công ty Neptune Minerals khám phá vô số cột-nước-nóng ở vùng biển mang tên Kermadec Volcanic Arc , Bắc New Zealand. Trong vùng này, khám phá 3 nơi có tiềm năng lớn mỏ kim loại là Kermadec, Monowai và Colville.
Tại Nhật Bản, Công Ty Neptune Minerals năm 1988 khám phá một vùng đáy biển từ Kyushu đến Taiwan, dài 1800 km, rộng 600 m, chứa nhiều quặng kim loại.
Năm 2003, khảo sát đáy biển giữa Nhật và quần đảo Marianas, nơi có rất nhiều cột-nước-nóng, khám phá nhiều núi chứa sulfides kim loại tập trung trong một vùng 700 m x 500 m, ở độ sâu 900 m. Ngoài ra cũng tìm thấy nhiều núi ở đáy biển mang các tên Myojin, Myojinsho Knolls, Suiyo và Kaikata, tất cả đều chứa nhiều kim loại.
Năm 2007, Công ty này khám phá một vùng đáy biển của Nhật mang tên Sunrise rộng 400 m x 300 m, dày 30 m chứa toàn quặng kim loại.
Tháng 4/2008, khảo sát vòng cung núi lửa Izu Back-Arc, cũng tìm thấy nhiều mỏ kim loại.
Tại Papua New Guinea, tháng 10/2007 Công Ty Neptune Minerals tìm thấy mỏ vàng với khối lượng lớn tại vùng đảo Tabar Island và Conical Seamount phía nam đảo Lihir Island. Tương tự, nhiều mỏ kim loại được tìm thấy ở đáy biển Bismarck Sea phía bắc Papua New Guinea.
Tại Vanuata, tháng 1/2008, tìm thấy nhiềm mỏ Sulfides kim loại ở đáy biển trong vòng cung núi lửa New Hebrides Arc.
Tại Marianas, trên vòng cung núi lửa Izu-Bonin Arc chạy từ Nhật đến quần đảo Marianas được Hoa Kỳ và Nhật khảo sát nhiều trong vòng 20 năm qua. Tường trình các cuộc nghiên cứu năm 2003, 2004 và 2006 cho thấy khám phá nhiều mỏ kim loại.
Trên vòng đai núi lửa Đông Thái Bình Dương chạy từ Marianas, qua Phi Luật Tân, đến các đảo thuộc Micronesia, và Palau cũng được khảo sát và cho biết có nhiều mỏ kim loại với tiềm năng rất lớn.
Hiện nay chỉ mới 2% đáy biển sâu được khảo sát. Việc thám hiểm khảo sát đáy biển với các máy lặn tối tân, không người lái, có thể lặn sâu hơn chắc chắn sẽ khám phá thêm nhiều mỏ quặng kim loại trong tương lai gần.
CÒN BIỂN ĐÔNG THÌ SAO?
Biển Đông là một biển nửa kín, có diện tích khoảng 3,5 triệu km vuông, trải rộng từ vĩ độ 3ºN đến vĩ độ 26 ºN và từ kinh độ 100 º đến 121 º E. Ngoài Việt Nam, Biển Đông được bao bọc bởi tám nước khác là Trung Quốc, Philippin, Indonesia, Bruney, Malaysia, Singapore, Thái Lan và Campuchia. Hiện nay ở Biển Đông các quốc gia chú trọng tìm và khai thác mỏ dầu và khí đốt.
Biển Đông được coi là một trong năm bồn trũng chứa dầu khí lớn nhất thế giới. Các khu vực thềm lục địa có tiềm năng dầu khí cao là các bồn trũng Bruney - Saba, Sarawak, Malay, Pattani Thái, Nam Côn Sơn, Mekong, Sông Hồng, cửa sông Châu Giang.
Thep Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ (US Department of Energy) ước tính trữ lượng dầu hỏa ở Biển Đông là 7 tỉ thùng barrels (barrel = 42 US gallons = 158,98 lít), với khả năng sản xuất hàng ngày 2,5 triệu thùng. Trữ lượng khí đốt khoảng 266 nghìn tỷ feet khối. Trung quốc ước lượng Biển Đông có trữ lượng dầu hỏa là 213 tỉ thùng, trong đó chỉ riêng Trường Sa (Spratly) có trữ lượng 105 tỉ thùng. Các khu vực có tiềm năng dầu khí còn lại chưa khai thác là khu vực thềm lục địa ngoài cửa Vịnh Bắc Bộ và bờ biển miền Trung, khu vực thềm lục địa Tư Chính.
Theo tường trình của Trung quốc thì tính đến giữa năm 2010, Trung quốc đã khám phá 280 mỏ dầu và hơn 200 mỏ dầu và khí đốt ở Biển Đông, ở độ sâu từ 500 m đến 2.000 m. Chẳng hạn, cuối năm 2010, Trung quốc tìm thấy mỏ khí đốt ở vịnh Qiongdongnan, phía nam Hải Nam, ở độ sâu gần 1.400 m.
Tại vùng biển và thềm lục địa Việt Nam đã xác định nhiều bể trầm tích có triển vọng dầu khí, trong đó các bể trầm tích Cửu Long và Nam Côn Sơn được đánh giá có triển vọng dầu khí lớn nhất, điều kiện khai thác tương đối thuận lợi. Tổng trữ lượng dự báo địa chất về dầu khí của toàn thềm lục địa Việt Nam đạt xấp xỉ 10 tỷ tấn dầu qui đổi, trữ lượng khai thác khoảng 2 tỷ tấn và trữ lượng dự báo của khí khoảng 1.000 tỷ mét khối.
Việt Nam hiện nay chú trọng vào khảo sát và tiềm kiếm mỏ dầu hỏa ở Biển Đông nhưng gặp nhiều khó khăn do Trung Quốc ngăn cản, vì Trung quốc tham vọng muốn chiếm cứ phần lớn Biển Đông thuộc Việt Nam, như Hoàng Sa và Trường Sa và một số lảnh thổ khác trong khu vực “Đường lưởi bò” do Trung Quốc tự công bố thuộc chủ quyền lảnh thổ của họ.
Theo tường trình của Việt Nam năm 2004 nhan đề “Chiến lược phát triễn kinh tế biển của Việt Nam tới năm 2020 - Vietnam’s Strategy to Develop Sea Economy by 2020” thì trữ lượng dầu hỏa trên thềm lục địa Việt Nam là 10 tỉ tấn dầu thô, trữ lượng khai thác 2 tỉ tấn (ton =tấn dầu thô= 907 kg), và khoảng 1.000 tỉ m3 khí đốt (gas).
Theo một báo cáo nghiên cứu dầu hỏa ở vùng đáy biển sâu 200 m ở Miền Nam Việt Nam trong năm 2006, vùng có tiềm năng tài nguyên thiên nhiên nhất gồm Tri Tôn, phía Tây của quần đảo Hoàng Sa, vùng phía bắc và đông của Nam Côn Sơn, và tây bắc Tư Chính.
Vùng biển phía đông Phú Khánh (Phú Yên và Khánh Hòa), phía đông của Hoàng Sa, Trường Sa, tây nam và nam Tu Chinh – Vũng May cũng là vùng giàu tài nguyên dầu hỏa.
Tháng 6/2010, chính phủ Việt Nam phê chuẩn chương trình nghiên cứu và khảo sát tiềm năng methane lỏng (dầu khí đóng băng =methane hydrate) trong vùng biển và thềm lục địa Việt Nam.
Theo Đà Nẵng Báo ngày 6/6/2011, các chuyên gia Liên Xô cho biết vùng biển Hoàng Sa và Trường Sa giàu methane lỏng, một loại nhiên liệu sạch và có giá trị hơn dầu hỏa.
Liên doanh dầu khí Việt - Nga (Vietsovpetro) cho biết ngày 23/8/2011, giếng khoan thăm dò dầu khí MT-1X tại cấu tạo Mèo Trắng đã cho dòng dầu tự phun với lưu lượng 250m3/ngày từ độ sâu khoảng 3.350 mét ở tầng Mioxen. Mèo Trắng là cấu tạo độc lập trong lô 09-1, nằm ở phía Tây Nam mỏ Bạch Hổ. Giếng MT-1X đã được khoan vào móng đến độ sâu 5.150 mét.
Theo GS/TS Trần Nghi, Biển Đông còn giàu đồng, vàng, chì, kẽm, mangan ở đáy biển, nhưng Việt Nam chưa có ý định khai thác.
Chắc chắn là Việt Nam giàu titanium. Hiện tại, titanium được khai thác bằng cách đào và sàng các đụn cát dọc bờ biển khắp vùng duyên hải dọc miền Trung, phá hủy rừng phi lao (cây dương) bảo vệ chống cát bay vào đồng ruộng vốn nghèo nàn. Theo Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, chỉ khu vực từ Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Thuận đến Ninh Thuận , qua thăm dò cho thấy tổng tài nguyên titanium đạt hơn 600 triệu tấn, riêng tỉnh Bình Thuận là 558 triệu tấn (chiếm 89 %). Dưới đáy biển chắc còn giàu titanium hơn.
NHU CẦU KHAI THÁC KIM LOẠI Ở ĐÁY BIỂN
Như vậy, đáy biển chứa rất nhiều dầu hỏa, khí đốt và khoáng sản, nhất là kim loại quí mà nền công nghiệp hiện đại đang cần. Chẳng hạn gallium, indium, selenium, tellurium, silicon tinh chất được xử dụng để sản xuất tấm quang điện mặt trời (photovoltaic panels). Để sản xuất bình điện có công xuất cao cho xe hơi chạy điện, cần phải có kẻm, vanadium, lithium và một số kim loại hiếm khác. Bộ phận điện hóa (Fuel cells) biến nhiên liệu (như xăng, xăng sinh học) thành điện cần platinum. Kim loại neodymium chế tạo nam châm cực mạnh cho phong điện (wind generators, windmills). Các kim loại quí này rất hiếm. Trung quốc là nước sản xuất nhiều, nhưng không xuất cảng, vì dùng cho công nghiệp Trung Quốc. Trung quốc cấm xuất cảng một số kim loại quí. Chỉ có Chile và Argentina cung cấp cho Âu Mỹ nhiều lithium, cobalt và mangan.
Nước Nhật, vốn nghèo khoáng sản lại cần nhiều kim loại cho công nghiệp, trước khó khăn tìm mua nguyên liệu kim loại nước ngoài, nên phải đầu tư nhiều vào việc khảo sát tìm mỏ kim loại dưới đáy biển sâu. Vì vậy không ngạc nhiên, Nhật đã phát triển nhiều loại máy lặn, như Shinkai lặn sâu 6.500 m, máy lặn tự động không người lái có thể lặn tới 11.000 m như Kaiko. Trung quốc cũng thiết kế được máy lăn sâu tới 7.000 m như Hai Ji, Jiaolong, He xie.
Để khoan giếng dầu và khí đốt, Công Ty Shell có dàn khoan lớn nhất thế giới, nặng 600.000 tấn, dài trên 800 m, tương đương với 6 hàng không mẫu hạm ghép kề nhau, hoạt động ngoài khơi Úc Đại Lợi để khai thác khí methane ở biển sâu vùng Prelude.
Vào ngày 23/5/2011, Trung quốc hạ thủy giàn khoan dầu lớn và hiện đại nhất của họ tại Thượng Hải. Đó là giàn khoan Dầu khí Hải Dương 981 (CNOOC 981), nặng 31.000 tấn và có boong lớn như một sân banh, có thể hoạt động ở vùng biển sâu 3.000 mét. Nó sẽ giúp nâng cao năng lực khai thác của Trung Quốc, vốn lâu nay chỉ có giàn khoan hoạt động được ở các vùng biển sâu 500 mét.
KHAI THÁC QUẶNG MỎ KIM LOẠI Ở ĐÁY BIỂN
Từ lâu đời, con người biết khai thác muối, đá, sạn, cát xây dựng, cát quí làm thủy tinh từ biển cạn.
Trong thập niên 1950s, công ty Diamonds khai thác kim cương, vàng, bạc, quặng mangan ở biển cạn. Con người khám phá thấy có nhiều mỏ mangan ở đáy biển hơn trên đất liền, nhưng khó khai thác hơn vì chưa có kỹ thuật thích ứng. Để khai thác kim cương, dùng máy xúc, xáng thổi, đưa khối bùn, cát lên ghe tàu, rồi sàng sẩy lấy kim cương. Công tác đào, xới, múc, xáng chỉ thực hiện ở biển cạn, và việc đưa bùn cát lên mặt nước cũng không phải dễ dàng.
Trong thập niên 1960s và 1970s, khám phá thấy nhiều quặng mangan chứa kẽm, đồng và cobalt, nhất là vùng biển Papua New Guinea. Tuy nhiên việc khai thác không được kinh tế vì chưa có kỹ thuật mới. May mắn là cơ quan Tình Báo CIA Mỹ thành công vớt tiềm thủy đỉnh K-129 của Liên Xô khi dùng tàu Glomar Explorer thiết kế có những thiết bị dùng để vớt tàu bị đấm. Nhờ kết quả thú vị này thúc đẩy nghiên cứu kỹ thuật khai thác quặng mỏ kim loại ở đáy biển sâu.
Vì giá cả kim loại quí gia tăng trong thập niên 2000-2010, và càng ngày càng khan hiếm, nên các công ty khoáng sản lớn nhắm vào khai thác kim loại quí ở đáy đại dương. Đó là 2 công ty Nautilus Minerals (Canada) và Neptune Minerals (Mỹ & Anh).Tuy nhiên, kỹ thuật khai thác quặng mỏ ở đáy biển khó khăn hơn trên đất liền, vì thợ mỏ không thể làm việc trong nước dưới áp xuất cao. Vì vậy, cần phải có kỹ thuật mới.
Công Ty Nautilus dùng kỹ thuật mới để khai thác mỏ Solwarra ở vùng biển quần đảo Bismarck, còn Neptune bắt đầu ở lô Rumble II West thuộc quần đảo Kermadec. Năm 2006, Nautilus thành công đem lên mặt biển 10 tấn quặng, xử dụng máy xắn múc (drum cutter) gắn trên máy-lặn-điều-khiển-từ-xa (ROV), còn Neptune năm 2007 thành công dùng máy hút (suction pump) gắn trên máy-lặn-điều-khiển-từ-xa (ROV).
Một kỹ thuật khác được cầu chứng mang tên “The Marshall hydrothermal recovery system” để khai tắc quặng mỏ cột-ống-khói ở đáy biển sâu. Từ một tàu mẹ hay dàn khoan nỗi, thả ống xuống đáy biển để hút bùn và mảnh vụn được phá vỡ trước, rồi bơm lên mặt, bột quặng được làm khô, rồi trích ra kim loại.
Khoa học kỹ thuật tiến bộ nhanh, việc khai thác kim loại quí ở biển thật sâu sẽ trở nên thương mại trong tương lai, tương tự như đầu hỏa hiện nay được thai thác ở biển sâu trên 6.000 m, và sẽ còn sâu hơn nữa.
KẾT LUẬN
Khoa học, kỹ thuật mang lại cho một phần nhân loại phồn vinh, con người được sống với đầy đủ tiện nghi vật chất, nhất là ở các cường quốc. Mặc dầu tài nguyên là tài sản chung của nhân loại, nhưng ở các nước nhược tiểu, độc tài, mặc dầu trong đất, dưới biển thuộc lảnh thổ họ rất giàu tài nguyên, nhưng đa số dân chúng vẫn triền miên trong nghèo đói, không hưởng được phần tài nguyên thiên phú đáng lẻ họ được hưởng chung.
Chiến tranh có thể bùng nỗ bất cứ lúc nào vì tranh chấp tài nguyên.
Con người đã phá hoại môi sinh trên mặt đất, nay bắt đầu phá hoại môi trường biển. Việc khuấy động đáy biển sẽ làm nước biển vẩn đục, ảnh hưởng đến quang-tổng-hợp của tảo và phiêu sinh, các sinh vật này sẽ chứa nhiều kim loại nặng độc trong cơ thể. Và trong dây chuyền thực phẩm, con người rồi sẽ gánh lấy hậu quả tai hại cho sức khỏe.
Đáy biến và đại dương chính là nơi điều hòa khí hậu trên trái đất, hiện tượng hâm nóng toàn cầu sẽ biến chuyển ra sao khi môi trường biển bị ô nhiểm?
Con người trong quá khứ đã “phá sơn lâm”, nay bắt đầu “đâm hà bá” mà chưa thực hiện các biện pháp bảo vệ thiên nhiên. Mẹ Thiên Nhiên chắc chắn sẽ trừng phạt bằng những động đất, sóng thần (tsunami), núi lữa, phong ba bảo táp, lụt lội, khí hậu đổi thay khũng khiếp, v.v. Và con người, dầu sống trong tiện nghi vật chất, vẫn triền miên không có hạnh phúc thật sự, sống trong lo sợ, chiến tranh và thiên tai dồn dập.
Reading (Anh quốc), 8/2011
Trần-Đăng Hồng
