综述：超越深海平原：海山及周边多金属结核的深海采矿

《Frontiers in Marine Science》：Beyond the plains: deep-sea mining of polymetallic nodules on and around seamounts

本文系统评述了深海采矿（DSM）从传统深海平原向海山区域拓展的趋势，指出现行基于单一资源-生境框架（如国际海底管理局（ISA）划分的结核、结壳、硫化物三类）的管理体系存在局限。作者强调海山生态系统的敏感性（如高生产力、生物多样性、水文复杂性）与结核开采的新风险（羽流扩散、生态连通性破坏、人类健康威胁），呼吁建立整合性管理策略（如区域环境管理计划（REMP））以应对多矿物重叠分布的实际挑战。

　　

1 引言

深海作为地球最未被充分探索的环境，正日益成为矿产资源开采的关注焦点。国际海底管理局（ISA）作为联合国海洋法公约（UNCLOS）下成立的自治机构，负责管理国家管辖范围以外区域（ABNJ）的深海采矿活动，并保护海底作为人类共同遗产。ISA将深海采矿分为三类，每类与一种独特的生境相关联：深海平原上的多金属结核、海山上的富钴铁锰结壳以及热液喷口区的多金属硫化物。

尽管已有大量研究识别出跨资源类型的通用影响路径（如基质移除、羽流释放、底栖生物破坏），但深海实际是一个动态、相互关联的四维环境。当前基于三种资源-生境框架的管理模式（图示为分离分布）简化了生境重叠的复杂性，可能无法有效指导可持续开发。

2 DSM环境管理现状

ISA主导的努力在深海采矿治理和监管发展方面最为广泛。目前，ISA已发布三套针对特定矿产资源的勘探法规，并正在制定开发条例草案。根据草案，深海采矿在相关区域环境管理计划（REMP）通过前不得进行。REMP旨在通过基于区域的管理工具平衡资源开发与环境保护。

然而，现有REMP制定研讨会遵循资源-生境分离框架，当多种矿物共存于同一区域时，讨论被区隔化。目前仅克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）的结核REMP生效，其他区域（如北大西洋中脊、印度洋、西北太平洋）的REMP仍在制定中，且均未采纳ISA理事会于2025年7月通过的标准化程序。

在国家管辖范围内（如专属经济区EEZ），各国管理标准不一。日本、美国、库克群岛等正朝着深海采矿迈进并制定环境管理计划，但均从三类采矿类型出发进行规划。尽管深海平原结核（尤其是CCZ）长期主导DSM叙事和标准制定，但勘探活动正扩展到其他区域和生境，包括海山。

3 海山及周边的结核

3.1 全球分布

越来越多的研究报道了海山及海山状特征上及其周围的结核产出。结核发现于从周围平原到海峰的表层和埋藏沉积物中。印度洋、大西洋、太平洋等多地记录显示结核与结壳空间重叠（甚至与热液硫化物共存），全球分布模型进一步证实了这种重叠。

结核与结壳的区分在形成和成分上也存在模糊性。海山提供结壳形成的硬质基底，也提供结核形成的核芯（如岩石碎片、生物骨骼）。一些结核完全为水成成因，与结壳具有相似金属成分和沉淀机制，且结壳可形成结核状形态，二者常被统称为“结核”。

3.2 西北太平洋ISA区域案例

西北太平洋拥有高密度的海山、岛屿和马里亚纳海沟等地质构造。该区域海山是地球上最古老的海壳（超过1.72亿年），也是最深、最高、最大、最密集的海山群之一，满足生态或生物重要区域（EBSA）标准。

结核广泛分布于海山群内的软质沉积物中，深度可达6130米，覆盖可跨越100公里的群岛裙边。结核也见于海山斜坡和山顶（浅至1500米）。该区域还拥有全球最厚、最广泛的结壳（“主要结壳区”的一部分）。ISA已在该区域颁发4个结壳和1个结核勘探合同，合同区和保留区（统称“区块”）在地理上交错，集中在海山周围，多数在同一地貌上共存（如Vogt Guyot海山的结核与结壳田野共存）。

结核区块（总面积15万平方公里）集中于麦哲伦和马库斯-威克海山群，与海山裙边、山麓和低坡重叠；而结壳区块（总面积1.5万平方公里）环绕几乎所有最浅海山峰顶。这些区块间的区域处于海山复合体的大规模环流影响范围内（如100公里中尺度涡旋）。相比之下，塞班海盆、皮加费塔海盆和西北太平洋海盆等深海平原区域虽占大部分面积，但结核记录少，采矿兴趣低。

4 讨论：海山环境考量与潜在监管缺口

4.1 重新定义海山采矿

在狭窄的资源-生境框架下，海山采矿曾因结壳开采的技术和环境挑战被视为遥远。然而，许多海山地貌（如裙边、阶地、平顶山）坡度平缓、有沉积物覆盖且富含结核，使得结核开采可规避结壳开采的技术壁垒。

目前，海山及岛屿附近的结核深海采矿进展快于其他形式。例如，中国、日本、美国等计划在ABNJ和EEZ内进行试验或商业规模结核开采（如西北太平洋的Magoshichi-no-Hoshi海山、南鸟岛周边、美属萨摩亚附近）。这表明结核采矿正在绕过长期制约海山区域DSM的技术障碍，但环境问题未解。

4.2 海山结核采矿被忽视的环境风险

4.2.1 海山流体动力学与羽流扩散相关风险

海山显著改变局地和区域海洋条件，产生复杂流场（如涡旋、上升流、地形 Steering、泰勒柱），可能放大采矿羽流（含结核碎屑、细颗粒沉积物、潜在毒素）的扩散范围（如通过100公里宽的中尺度涡旋实现跨边界输送）。海山间还可能存在海底流体输运通道。这些过程难以量化，但对预测羽流影响和划定海山生态系统功能范围至关重要。

4.2.2 对海山生态和生物重要区域的风险

矿物沉积物是栖息地的结构组成部分。海山支持沿深度梯度和水平空间的高底栖物种周转率，是生物热点，拥有长寿、脆弱的栖息地构建物种（如冷水珊瑚和海绵）。结核田、热液喷口等共存特征进一步增加生物多样性。海山通过影响生产力和营养循环，其生态影响超越物理边界，涉及周围底栖、水层甚至表层生态系统（如金枪鱼、鲨鱼、鲸类），具有高度的生态连通性。

海山提供重要生态系统服务（如支持渔业、调节气候过程），但对扰动（如底拖网、污染、气候变化）高度脆弱。尽管许多海山已被指定为EBSA或脆弱海洋生态系统（VME），但其生物多样性富集的特点也可能使其易受损害（如涡旋将有害物质输送到山顶群落）。局部损害可能导致区域甚至全球海洋生物多样性的不成比例的巨大和级联影响。

4.2.3 对人类的风险

海山常与岛国地质相连，邻近陆地增加了DSM影响人类和沿海生态系统的可能性。主要风险途径包括羽流污染的海产品（如金枪鱼）。金枪鱼聚集于海山周围，其饵料生物在垂直迁移中可能接触采矿羽流，导致毒素生物累积。依赖渔业（如美属萨摩亚以金枪鱼为主要产业）的岛国已关注DSM威胁，但相关EEZ内的开发提案仍在推进。

4.3 受限的保护选项：以西北太平洋ISA区域为例

REMP制定中的关键环节是提出特别环境利益区（APEIs），以保护与采矿区相似的生境。但APEIs不能设在已有区块或100公里缓冲区内，且西北太平洋的海山大部分已被划入结核或结壳区块，导致超过70%的大型浅海山无法被指定为APEIs，使实现30%保护目标或更高标准（如100%海山保护）极具挑战。

有限的选项导致提议的APEIs形状不规则，甚至分割单个海山，可能削弱保护效果。相比之下，在缺乏结核和海山的深海平原（如塞班海盆）提议了大型方形APEIs，但这些区域不能代表目标结核-海山栖息地。

5 结论

深海采矿即将从深海平原扩展到海山及周边的结核开采，尤其在西北太平洋。现有ISA法规、标准、指南和REMPs（及国家对应方案）的草案未充分解决海山结核采矿的环境影响。考虑到在ABNJ需适用预防原则，现有框架（无论是针对结核、结壳还是二者组合）是否足够，或是否需要新方法，值得质疑。被忽视的海山相关风险可能威胁生物多样性、生态系统功能和人类健康。建议未来REMPs明确纳入评估区域内所有相关生境中多种矿产资源邻近性、重叠性和累积影响的方案，采取更全面、区域化的方法，超越结核仅存在于深海平原的狭隘框架，对现有DSM管理流程进行批判性评估。