深海底热液矿床与生物群落

　　自70年代起，一些国家的海洋调查就先后在大西洋中脊、太平洋海隆和印度洋中脊等几十处海域发现了海底热液活动及其硫化物矿床，此后许多国家相继开展海底热液矿床的探测。美国科学家Bischoff博士等3人乘《Alvin》号在东太平洋海隆（北纬21°左右）进行海底热泉考察，首次意外地发现，在水深2500～2700米海底的现代热液喷溢口周围存在许多长柱状、短柱状的“黑烟囱”或“白烟囱”。

　　这些“烟囱”是海底热液嗌口喷出大量含多金属硫化物岩浆，经海水冷却形成的沉淀物一柱状“烟囱”。它们一般高几米至几十米、直径几十厘米至几米，高者达百米、宽者有十几米，有的甚至形成小丘。由于“烟囱”的沉淀物中含有工业价值的矿物，特别是黑“烟囱”类多金属块状硫化矿物，普遍含大量Cu、Pb、En、Fe、Co、Ni外，还富含Au、Ag、Pf等贵金属。因此，有人称黑“烟囱”为“海底金库”。科学家还发现，这类“烟囱”沉淀物烧积成矿速率快，形成时间短，硫化物每5天就能堆积40厘米厚。据估算，在东太平洋厄瓜多尔附近的加拉帕戈斯断裂带中，砷化物矿床形成的时间只有100年，因而有科学家称这些海底是现代“热液矿床制造厂”。

　　更令人不可思议的是，喷溢口的温度高达300～350℃，在“烟囱”的周围都存活着长管虫、蠕虫、蛤类、贻贝类，还有蟹类、水母、藤壶等特殊的生物群落。有人将这样五彩缤纷、生机勃勃的海底生物世界称为海底“生命绿洲”。1980年日本深潜器在太平洋加拉帕戈斯群岛附近考察发现，在一处深渊90℃热水中有僵死的生物细菌。当下潜到2650米深处，那里水温250℃、266个大气压，海底喷溢热液中含有毒性的硫化氢H2S，但那里却存活着一大群微生物细菌。热液砷化物矿床和深海生物群落被认为是海底发现锰结核（壳）资源以来又一重大的新发现。

　　80年代以来，美、英、德、法、日和前苏联等国单独或联合开展了大规模的海底热泉及生物群调查，其范围也从加拉帕戈斯断裂带扩展到东太平洋海隆，东北太平洋、西太平洋海域、大西洋中脊和印度洋中脊。美国《托马斯·华盛顿》号科学考察船，在西太平洋马里亚纳海沟10335米深处，发现端足类甲壳动物，这是迄今为止发现的“地球最深处”的生物。此外，海洋科学家还在世界三大洋5000～6000米的深海底火山或大洋中脊两侧的热泉附近，普遍发现巨蛤、白蟹、水母、海蛇和蠕虫等生物群。1988～1989年，中国与德国科学家联合进行海洋考察，在西太平洋的马里亚纳海槽3700米深处，发现高约2米、直径50～70厘米似枯树桩一样的东西，经取样化学分析和矿物鉴定确认，这些残留物就是海底热液活动形成的“烟囱”，长柱状物经过漫长时间底流的冲刷作用，变成矮小的似木桩形的残留物。它们日前已停止喷发活动或处于休眠状态。

　　二十多年深海底热液矿床和生物群落调查研究表明，其主要产出在太平洋和大西洋，其中以太平洋的露点最多。据不完全统计，规模较大的有近20处。太平洋有加拉帕戈斯断裂带、东太平洋海隆、瓜伊马斯海盆、胡安·德雷卡区、马里亚纳海槽区、日本海沟区、日本鹿岛海山区、斐济北部海盆、劳海盆、冲绳海槽等；大西洋有：大西洋中脊、墨西哥湾佛罗里达、劳海扇区、路易斯安娜陆坡区等。经初步评价金属资源量具有工业价值的有：

　　·红海热液硫化物矿床，约1亿t；阿特兰蒂斯Ⅱ海渊多金属软泥矿区（约60Km2），其金属资源量分别为：Fe3000万t、En250万t、Cu50万t、Ag9000t。

　　 ·加拉帕戈斯热液硫化物矿床（长1000m×宽200m×高35m），金属含量Fe30－40％、Cu5－10％、En10－15％，还含有Ag、Ch、Pb、V、Sn等。储量约2500万t。

　　 ·太平洋TAG热液硫化物矿床储量约500万t，东太平洋海隆“勘查者海岭”块状硫化物矿床储量150－200万t；北胡安·德富卡海岭热液硫化物矿床储量近1000万t。

　　 ·日本伊豆·小笠原海域环形海底火山的热液活动，含有大量黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿；中国东海冲绳海槽发现有七、八处正在活动的热液硫化物喷出口。1988年6月，日本与西德联合调查，在冲绳海槽发现了大规模的热液矿床，估计1吨矿石中含Au14g、Ag11Kg、Cu、Pb各4％，En24%，是当时含金属品位最富的热液矿床。

　　 ·近年在南太平洋巴布亚新几内亚BismArok海域的Manus和New IreLand海盆发现了金属品位相当高的热液硫化物矿床，Cu10%、Zn26％、Ag200g/t、Au15g/t，是迄今已知深海底发现含贵金属品位最高的热液矿床。

　　 ·1999年2月，美国和日本科学家宣称，他们在位于东京以南400Km海域的一座海底破火山口发现一个相当丰富的“金银矿”。该硫化物矿体位于水深1210～1360m的破火山口底部，体积为度400m、宽400m、高30m。其中Cu和Ag的含量尤为丰富。

　　在世界大洋海底能生成热液矿的地方很多，我国南海海盆中有三条扩张脊，还有西沙海槽、中沙海槽，都具有生成海底热液矿的地质条件，是探查这类矿藏的良好场所。

　　海底现场调查发现，喷泉周转生物群落与海底热液喷口休戚相关。群落的不同生物种类的分布主要受水温控制，它们一般围绕喷溢口中心呈环带状分布。在离喷口不远水温60～120℃处，是大量的细菌和古细菌微生物；水温20～50℃间，生活着大量的蠕虫动物；水2～15℃间各种生物门类都有，主要是管状蠕虫、双壳类和蛤类。科学家推测，海底喷溢口周围大量细菌微生物体内细胞有一种特殊的“嗜热基因”，可为其它生物的生存提供丰富的营养饵料。因此，有人夸张地说：“地球生命起源于‘黑烟囱’”。它不仅为人类提供可开发利用的矿产和生物资源，而且还有探索生命起源的科学研究价值。

（莫杰）