1979年西方在太平洋深海做采矿实验，44年过去了，海底沉积物中的“食物”恢复了吗？

最新研究发现，采矿车留下的除了物理痕迹，沉积物中有机物的数量和品质在44年后也仍显著低于周边未扰动区域。

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出品 | 海潮天下

1979年3月15日~18日，一家名叫“海洋矿产公司”（OMCO）的跨国财团在太平洋4700米深度的海底搞了一个试验，用的船是“休斯·格洛马探险者号”，用钢管把采矿装置送到了海底。采矿车约长14米、宽9米、高4.5米，连接着一套约150吨的缓冲装置；缓冲装置位于采矿车上方约20米处，并通过带有电缆、液压管线和结核浆输送管的柔性连接装置与采矿车相连。采矿车靠两个直径约2米的阿基米德螺旋推进器在海底行进，用旋转耙齿收集多金属结核，再经传送带送入破碎机。破碎后的结核浆先输送至缓冲装置，随后经钢制立管提升到船上。试验期间，采矿车先大致向北行驶约1.85公里，随后绕行180度并向南返回，还进行了机动性测试。

（示意图，非真实）▲上图：1979年太平洋克拉里昂—克利珀顿区海洋矿产公司采矿试验的示意性复原。制图：AI（试验海域水深约4700米，未按真实尺寸绘制，仅供场景想象参考）

实际上，历史的车轮子倒回半个世纪前，1970年代就曾经有过一股“深海采矿热”，主要是源于企业对海底多金属结核商业价值的期待，结核含有镍、钴、铜、锰等金属，随着陆地矿产储量和未来供应受到关注，多个跨国财团（如肯尼科特联合集团、洛克希德领导的财团等）投入巨资，想要研发采集、提升和处理结核的设备，并在太平洋等海域进行海试。1970年，Deepsea Ventures曾在深海搞过一次试采、吸取了约6万个锰结核，然后其他一些有实力的公司也开始尝试。紧随其后，这股热潮也引发了国际海底资源由谁开发、收益如何分配、技术是否应共享等争议，是第三次联合国海洋法会议将国际海底资源制度纳入谈判议程的重要背景之一，并最终形成《公约》“人类共同继承财产”原则。到了1980年代初，金属价格走低、工程难题尚未解决，加上国际海域采矿规则存在不确定性，相关投资和试验才逐渐的降下温来。

（图片来源于另外一个论文）▲上图：OMCO试验区及其采集轨迹示意图。a，多波束测深地形图，叠加标注了根据影像判读的1979年采矿车辆轨迹，以及1978年用于采集结核的底栖拖橇轨迹；d为采矿车辆照片。b，采矿车辆作业产生的沉积物羽流沉降分布模型，并以黑线标出采矿车辆轨迹的中心位置；c，试验区在克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）的位置，红点为试验区，绿色区域为国际海底管理局划定的特别环境利益区，灰色区域为勘探合同区。所有地图均采用WGS 1984坐标基准。d为1979年采矿车辆位于“休斯·格洛玛·探索者号”船舶月池内的照片，比例尺为2米。图片来源：©Jones, D. O. B. et al. (2025), “Long-term impact and biological recovery in a deep-sea mining track,” Fig. 1

我们知道，数千米深处几乎没有阳光，海底生物难以依靠当地的光合作用获取能量。许多底栖生物以从上层海洋落下的有机颗粒为食；这些物质也随沉降过程参与海洋碳循环。颗粒的数量与组成，都会影响海底可获得的食物，以及能够在当地生活的生物。那么，当年的海底实验，几十年后的环境影响如何了呢？

2026年11月2日发表在《人类世科学》（Elementa: Science of the Anthropocene）期刊上的一个最新研究，聚焦太平洋克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）的那处1979的动过的旧采矿试验场。研究人员在约4800米深的海底采集沉积物，分别取自采集车留下的作业轨迹、邻近的沉积羽流影响区，以及约2公里外的对照区。

如前所说，该区域于1979年由海洋矿产公司进行试采。而这个最新研究的样品是在2023年采集的，因而研究得以观察试验结束约44年后海底沉积物的状况。

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那场实验过去44年后，一支英国团队回到现场，在履带内、履带外约10米处的羽流沉降区，以及约2公里外的对照区分别取样。

这项工作的第一作者是利物浦大学的Rachel M. Jeffreys，合作者包括同校的Louisa Norman、Sabena J. Blackburn，以及英国自然环境研究理事会资助的SMARTEX项目团队成员。研究船是2023年2月~3月间执行的RRS James Cook号JC241航次。取样方式因站位而异——对照区用大型箱式取样器获取完整岩芯，履带区和羽流区则由遥控潜水器ISIS携带推管取样器定点插入，以保证取样位置的可追溯性。岩芯按5毫米、10毫米、20毫米的间隔分层切片，覆盖表层到12厘米深度。

▲上图：试验采矿航迹区、羽流区与对照区巨型箱式取样器和推管取样器的布设位置。（a）航迹区，海洋矿产公司（OMCO）曾于1979年3月在此进行试验采矿；羽流区距采集器航迹约10米。（b）对照区，距航迹区约2公里。遥控潜水器（ROV，黑点）用于在精确位置采集推管岩芯。整个区域的地形由船载设备测量，采样区大部分区域另以更高分辨率由ROV测量；图中将ROV测得的地形叠加于船载地形之上（采用相同色阶）。论文出处：©Jeffreys, R. M. et al.（2026）

该研究团队测量了沉积物中的有机碳和氮，并分析稳定同位素与脂质生物标志物，以刻画有机物的数量和组成。

结果显示，采矿轨迹内的有机物数量和质量整体偏低，空间差异也比周边区域更大；轨迹内外的颗粒粒径分布仍有差异。研究人员发现，有机物指标与粒径分布相关，提示沉积物颗粒组成的改变有可能跟有机物特征相连。

不同来源、成分的有机颗粒，对底栖生物而言并非完全等价。因此，即使沉积物中仍有有机物，数量下降、组成改变或分布变得不均一，都可能改变当地生物可利用的食物条件。

研究还发现，有孔虫、异形虫（xenophyophores）和大型底栖动物的密度与有机物质量相关。有机物质量较高的对照区和羽流区，相关动物密度也较高。这是空间上的关联，虽说不能单凭这一结果断定有机物变化是动物密度差异的唯一原因；但它支持了食物条件可能参与塑造底栖群落的解释。

这项研究提供了一个重要的长期观测窗口。CCZ的沉积速率约为每千年0.2厘米，44年自然沉积的厚度不到0.1毫米，远不足以把1979年的扰动痕迹埋起来，这也是履带痕迹至今可见、有机物差异没有被新沉降物质稀释掉的原因。1979年那次小规模试采留下的沉积物差异，在四十多年后的如今仍能被测量到。当然了，它并不等于对所有深海采矿方式、所有海域或商业规模作业的直接预测。毕竟，不同设备、作业强度、地形和沉积环境都可能造成不同影响；单个历史试验场也难以代表整个CCZ。

随着近年来国际海底管理局审议商业采矿规则，该研究提供了一个新的角度，把沉积物中有机物的数量与品质纳入环境影响评估的视野。过去讨论深海采矿的环境代价，焦点多集中在动物群落受损、羽流扩散和重金属释放上，底栖生物吃什么、食物质量如何变化，很少被单独拿出来测量。这篇论文的数据说明，一次持续4天的试验采矿，可以在44年后仍然留下可测量的有机物品质差异，而CCZ的自然沉积速率约为每千年0.2厘米，靠自然沉降把这一差异覆盖掉需要的时间远超任何监管周期。鉴往知来，对规则制定者来说，这意味着采矿后的监测除了“数”动物，还要看食物基础；采集器的设计、履带足迹的大小，也会直接影响扰动持续多久。

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资讯源 | Jeffreys, R. M. et al. 

文 | 珞珈筱筱

编辑 | 海潮君

排版 | LXY