第四种是空气提升式。这种方式的原理并不复杂：往吸砂管内泵入高压空气，使空气气泡、矿砂和海水三者混合成比重较小的混合物；此时吸管外部的海水压力大大超过吸砂管内的压力，在内外压力差的作用下，就将混合物压送到船舱里。这四种海洋砂矿开采的基本形式，目前已经被世界上许多国家所采用。连续链斗式采矿系统的基本原理是，采矿船通过绞车滑轮使固定在长15000米尼龙绳链上的铲斗，在海底循环翻转，铲斗出水后将采集的矿石卸到船上。链斗式采矿戽斗是固定在高强度的聚丙二醇脂材料编成的绳上，每隔25～50米安装一个，每个戽斗大约可采到1.5～2吨矿石。这种采矿法是由日本科学家发明的。1970年8月在塔希堤岛以北400千米、水深4000米处进行了试验，并获得了成功。1970年～1972年，法国的一家财团在连续铲斗采矿技术理论研究的基础上，进行了10米水深的大型水池试验，并取得了经验，随后进行了海上试采，日产矿石达数百吨。连续铲斗采矿技术系统，操纵简单，制造成本低，但是，由于铲斗易空载运转，采矿效率较底，残留矿石也较多；同时，因为采用了聚丙二醇酯材料做绳链，受强度和张力的限制，不可能做到长期连续采矿作业。尽管如此，这种方法毕竟使开采海底矿产成为现实。它是很重要的一项技术，受到各国重视。
液压（气压）提升采矿系统是由高压气泵、采矿管、集矿装置等部分构成。其基本工作原理是，向采矿管内注入压缩空气，使管内外产生压力差，在这种压力差的作用下，将矿石提升到采矿船上，采矿工作时，高压气泵不是安放在水中，而是装在船上，当船上开动高压气泵时，气泵产生的高压空气通过输气管道从采矿管的深、中、浅三个部分导入，在采矿管中产生高速上升的固体、气体、液体三相混合流，将经过集矿装置的筛滤系统选择过的锰结核矿石，提升到采矿船内。其提升效率为30％～50％。这种采矿系统已于1970年试验成功。在5000米的水深处，能达到日产300吨锰结核的采矿能力。日本工业科学技术厅利用9年时间，投资200亿日元，研究成功用液压和气压提升技术的锰结核采矿系统。该系统由四部分组成，牵引式集矿机、液压泵、气压泵和采矿管构成的提升系统、机械操作系统和测量控制系统，使用深度为5000米。20世纪90年代正式交付使用。目前，有些滨海砂矿床已经开发。我国南部沿海发现储量丰富的独居石、金红石和锆石砂矿床，工业价值很大。在纳米比亚的斯克尔顿海岸外的砂矿中，每年可采集金刚石20万克拉，世界上现已有30多个国家对20多种海底砂矿进行了勘探和开采，每年从海底开采的砂砾有8000万吨之多。
4.深海奇珍——锰结核
在洋底矿产里，当今最引人注目的是深海奇珍——锰结核，锰结核内至少含有30多种有用的金属如锰、铁、镍、铜、钛等，且含量丰富。锰结核储存在5000米左右的深海海底表层。锰结核跟海底石油几乎有着同等的声誉，被人们誉为“21世纪的资源”。
锰结核是一种深海海底自生的锰矿产。主要成分为锰和铁的氧化物和氢氧化物，含铜、镍、钛等多种金属元素，广泛分布于太平洋、印度洋和大西洋水深4000～6000米的海底，一般呈球状或椭球状，或块状，直径1～20厘米。世界洋底的锰结核总量达3万多亿吨，其中太平洋底最多，约为1.7万亿吨。含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨和钛58亿吨。这些储量相当于目前陆地矿产锰储量的400多倍，镍的1000多倍，铜的88倍和钛的5000多倍。若以每年消耗锰2400万吨计，可供使用7万年以上；含铜88亿吨，以世界年消耗量400万吨计，可供全世界用2200年；含钛约50亿吨，以世界每年消耗5万吨计，可供使用10万年；含镍达150亿吨，以每年消耗60万吨计，可供全世界用2.5万年。更重要的是这种鹅卵状的黑色物质还在不断生长。太平洋底的锰结核，以每年1000万吨左右的速度生长。如果仅用每年从太平洋底新生出来的锰结核中提取金属的话，其中铜可供全世界用3年，钛可用4年，镍可以用1年。20世纪70年代，随着勘探技术和开发技术的进展，国际上出现锰结核开发“热”。主要从勘探、采掘、冶炼和环境保护四方面加强研究。
锰结核“貌不惊人”，是一种球状或者块状的锰和铁的结核块，它们小的像豌豆，大的像马铃薯，一般直径为0.5～25厘米，也有小于1毫米或大于1米的；1955年从菲律宾海沟中采到一颗850千克重的大结核，以后又在夏威夷西南部水深3800米的洋底发现了一颗2000千克重的巨型结核。切开来看，层层相叠，是同心结构，很像洋葱头。核心几乎都包着粘土块、碎岩石块、火山弹、生物碎屑等异物，这些异物被暗褐色的沉积物质层层围绕包裹，最后形成外表乌黑、大小不一的矿石。
人们对于锰结核的认识已有逾百年的历史。早在1872年就发现了锰结核。直至20世纪60年代，锰结核受到重视，现在已有好几个国家正在进行勘探。
在广阔的深海洋底，锰结核的分布相当惊人。它们并不被沉积物完全覆盖，而是深埋在海底的软泥中，有时密度很高，每平方米可达100多个，重约10～60千克。世界各大洋底都有锰结核分布，估计总储量达3万亿吨。日本《海洋科学》1976年估计仅太平洋底锰结核的储量可达16600亿吨，可供全世界开采千年以上。
至今锰结核仍在不断生长。太平洋里的锰结核，就正以每年1000万吨的速度增长。有人估计，一个直径10厘米的锰结核，需要经历5万到500万年的时间才能生成。但是，根据目前的消耗水平，太平洋里一年沉积的锰、铜、镍、钴就可以供全世界使用好几年！由于锰结核是一种具有再生能力的“自生矿物”，所以它的确是一座取之不尽、用之不竭的“活”矿库。
一般认为，锰结核的金属元素主要来自于海底火山喷发。当那些富含各种金属的气体和液体被火山喷射出来后，随着海水的运动扩散到附近的各个海域。此外，一些金属元素还可能来自海底岩石的分解，来自于海水对水下岩石所含金属的摄取，也可能来自河流输入的陆源物质等。这些来源各异的金属物质原先都以溶解状态掺和在海水之中，当海水中的软泥质沉下海底的时候，这些金属物质有的受软泥质的吸附而一起沉落，也有的以化学沉淀的方式直接析出，并凝结在海底原有的硬物上面，被裹上层层金属外膜，天长日久就形成了一个个结核。
从大洋底部400～6000米深处把锰结核开采上来，当然是一项技术性很强、投资巨大的艰难工程。这一带水深压力大、光线暗、温度低。但锰结核散落在柔软的海洋表面，可以直接捞取。因此，在开采前要进行周密调查，选择富集区进行开采。目前已经试验了抽吸式、索斗式、潜艇式、推土机式等好几种深海采矿法。抽吸式采取在浮筒内充以高压空气的方法，将长长的吸管从采矿船上放下去，真空抽吸器把锰结核矿吸上来，经管道输入采矿船。索斗式用连续索斗船，将长达1万多米的尼龙绳每隔一定距离挂一个挖斗，船只缓缓开动；绳索连续运转，挖斗也就不断地捞取矿石。潜艇式采矿潜艇直接沉到洋底，利用机铂手在洋底采集锰结核。推土机式将输通管与洋底推土机式采矿器相连，用空气或液压泵将锰结核块报送到采矿船上。深海采矿目前尚处于试验研究阶段，还需要人们不断努力去寻求更便捷的开采途径。
锰结核是大自然赐予人类的宝贵财富，随着科学技术的发展，人类大规模开发锰结核资源的时代即将到来。
5.海底乌金——石油
大陆架浅海生活着许许多多的海洋生物，其中有居住在海底的珊瑚、石灰藻、软体动物等；有漂浮在水里的孢球虫、翼足类、放射虫和硅藻等生物。仅在大洋表面100米厚的水层中，浮游生物在一年内就能产生600亿吨有机质，这些正是生成石油的原材料。勘探表明，如今的大陆架，在地质时期的中生代的白垩纪（距今1.4亿年～8000万年）和新生代第三纪（距今8000万年）就已初步形成。
目前已探明的石油资源也多分布在中、新生代的湖盆和大陆架上，这与当时这些地方有着丰富的成油生物有关。当这些海洋生物死亡之后遗体便和江河带来的大量泥沙一起沉积埋藏到海底形成“有机淤泥”。这些地层经过多次海陆沧桑变化，有机淤泥越埋越深，最后与外界空气隔绝了，加之地层深度的温度、压力作用，厌氧细菌便在这种条件下把有机质转变成油。不过这还只是一些分散的油桶。由于地层的压力，分散的油滴被挤到有孔隙的岩层中（如砂岩、石灰岩），然后，地下水浮托着油滴向着上穹岩层的顶部汇集。这上穹的岩层就像一个倒覆的大脑盆，把汇集的油保存起来，于是就形成石油的大仓库，地质学称做“储油构造”。
石油的用处很大，可以提炼煤油、汽油、柴油和重油。煤油可以用来点灯，烧煤油炉；汽油则是飞机、汽车不可缺少的燃料；柴油能发动抽水机、拖拉机、轮船、军舰；重油可制成机器的润滑油。石油被提炼后剩下的渣滓叫沥青，可用来铺马路。石油也是极为重要的化学工业原料，可以用来制造合成塑料、合成纤维等近千种产品。石油被人们形象地喻为：成色最高的金子和“黑色金子”。
海底蕴藏的最大财富是油气资源。近40多年来海上石油勘探工作查明，世界油气资源最主要分布在水深300米以内的浅海大陆架区域。据估计，海底石油的储藏量，约占世界石油总储量的1／3，约3250亿吨；也有人认为海底石油比陆上的石油储量还高，至少各占一半。
这么多的海底石油（气）是怎样生成的呢？为什么海底石油会集中在浅海大陆架地区呢？石油（天然气）是由地质时期的低等生物遗骸沉积在古代的湖泊或海洋中先变成有机质，又经过复杂的地质作用而生成的。它的形成必须具备两个条件：①必须有足够的有机物质；②要有形成石油和保存石油的地质条件。
石油是一种流动的棕褐色带粘性的液体。既然它有流动聚集的本领，广阔无垠的海底，哪里又是石油的“家”呢？排列成层的岩层，经过漫长岁月的地壳运动，发生了弯曲、褶皱或断裂，有些地方形成一个个馒头状隆起的鼓包。其中一些相对较年轻的地层往往就是石油“安家落户”的好场所，地质人员称之为“储油构造”。
人类在与大自然长期斗争的过程中，终于逐步掌握了用磁力法、重力法、电法、人工地展法等多种方法来找寻海底石油。而人工地震法是其中最有效的手段之一。由于不同密度的地层分界对于弹性波会产生反射和折射（犹如人在山谷里或空房子里大声喊叫时产生回声差不多），根据这种弹性波的传播时间和速度人们可以确定发生反射和折射的地层界面的埋藏深度和形状。人工地震法就是人为地制造弹性波并通过仪器把反射回来的弹性波记录下来。海上的人工地震源可用炸药、气体或电火花等爆炸产生，爆炸点距离船和海面均有一定的距离。当爆炸震源产生的弹性波，遇到地层反射界面被反射回来时，由拖在船尾电缆上的检波器所接受。检波器是一种机电转换装置，它能将弹性波的机械震动转变成微弱的电流讯号。这种形式就和我们平常打电话的话筒原理一样，说话时话筒薄片振动变成电流再传到对方。这种电流讯号由电缆输送到船上的记录仪器，经过放大器放大后记录到照相纸或磁带上。把得到的地震记录进行技术处理和分析，就可以得到反映地层形状和深度的剖面图和平面团，为我们分析、判断某海域蕴藏油气资源提供有一定价值的资料。
近年来，石油勘探的应用技术有很大的发展，如从摄影记录进步到模拟磁带和数字磁带；从炸药到非炸药震源等。英国最近研制出了非常灵敏的荧光传感器，能够使飞机在几百英尺的海面高空上辨认厚度只有二万分之一的油膜，从而指示出可能蕴藏石油的位置。日本则已研制并推广使用专门寻找海底油气储区的深海探测器。随着人们生产实践和科技的进步，海底油气宝库会更多地展现在人类面前。开采海底油气来源必须依靠海上钻井。它应具备两个条件：一是把钻井及附属设备支托在海面上；二是要在钻机和海底井口之间形成一个引入钻头和导出冲洗液的通孔。所以，到目前为止，大陆架钻井费用要比陆上高3～5倍，勘探费用要高出3～4倍，尽管如此，全世界用于海洋石油勘探的费用仍以每年18％的比例增长。把钻井及附属设备支托在海面上的是海上钻井装置。其中安装钻井及附属设备并提供工作场地的部分叫平台，平台有两层或更高的支撑面，像船似的。海上常用的钻井装置有以下几种：①固定式，把木桩或钢管打入海底，上端高出水面，架设平台。一般用于水深20～30米的浅水区。②整体升降式，总高度超过工作地区水深。上为平台，下为浮箱，中连管柱。钻进前，往浮箱内注水，使整个装置下降，坐到海底。钻进完毕，将浮箱内水抽出，整个装置又升起。一般用在水深20～30米的浅海区域。③桩脚升降式，平台可浮在水上，周围安着两个以上的桩脚。桩脚高于工作水深10～20米，并且可以升降。钻井前桩脚下降支于海底。并把平台撑离海面，免受海浪拍击。钻进完毕，先使平台降到水面，再把桩拔起。适用于水深50～60米内海域。④半潜式，与整体升降式相似。在浅水区可坐在海底工作，也可漂浮在30～200米深的海区使用，故称“半潜式”。⑤船式，平台呈船形浮在水面，用描绳固定位置。一般在水深200米以内海域工作。近几年来，先进的钻井船已采用声学、电子及机械设备，自动测量和调整船位，使之保持在井口附近的水面上。
以上五种钻井装置，除固定式的以外，其他四种都可在打完一口井后转移到新的井位，叫做“移动式海上钻井装置”。
总之，进行海上钻井的机械设备比陆上钻井更为复杂精密。钻井以后，就得采油，国际上多半使用固定采油平台。现在，人们又设计了一种更加经济、可靠的海底采油装置，把设备全都置于海珠江口、莺歌海及北部湾等地打出10多口高产油井，并对各大含油气盆地进行了统一勘查。尤其值得一提的是至1990年6月中国在珠江盆地随后打了51口井，其中17口喷出了石油，6个油田已投产。至1992年中国已有海上油井120余口，获工业油流的井有30余口。
