“蛟龙”再探“大糦”海底热液区

　　当地时间3月9日和11日，“蛟龙”号载人潜水器在西北印度洋“大糦”热液区分别开展了中国大洋38航次的第5次下潜和第6次下潜。“蛟龙”号利用携带的岩屑取样器，在“大糦”热液区取得了热液蚀变玄武岩及火山玻璃样品，将有助于揭示其演化历史和海底热液硫化物成矿间的关系。

　　“蛟龙”号采集的样品

　　“蛟龙”号拍摄的热液区

　　海底热液区

　　海底热液区主要分布在海底洋中脊，所谓的洋中脊是指大洋板块的分离部位，那里的岩石圈地壳最薄弱。海底热液区的“黑烟囱”，也就是我们所说的多金属硫化物富含铜、铁、锌，还有少量的铅、银、金等金属元素，在热液循环过程中地球深部的大量信息被带到海底，使得海底热液活动成为研究地球深部难得的观测窗口。1977年，美国“阿尔文”号深潜器在太平洋东部的洋底发现了第一个海底热液区。而我国发现的第一个海底热液区——“龙旂”热液区位于西南印度洋，是2007年发现的，迄今我国在印度洋、大西洋和东太平洋已陆续发现了几十个热液区。

　　全球海底热液分布图（红点是热液区）

　　独特的海底热液区

　　海底热液区是一个高温、高压、低氧、无光的环境，是地球上最极端的环境之一。俗话说“万物生长靠太阳”，大多数生态系统的能量输入都来自太阳能，只有植物等生产者利用太阳能进行光合作用合成有机物后，生态系统中的消费者才能通过对生产者的食用来间接地利用太阳能。

　　没有阳光，大多数生产者就不能正常合成有机物，整个生态系统也就不能维持正常运作。但海底热液区是一个例外，有研究证实在其附近可以存在着一个不依赖于光合作用的生态系统。这个生态系统的生产者（一般是硫化细菌等微生物）不依赖阳光，通过氧化硫化氢、氧化甲烷、或将低价金属离子转化为高价离子等途径来产生能量和有机物，而生态系统中的其他生物以这些细菌为食，形成了一个完全不依赖“光合作用”而是靠“化能合成”的生态系统。

　　另外，地球早期环境是无氧的还原状态（含有氢气、一氧化碳、甲烷等还原性气体），主要依靠化能自养型微生物来完成能量转化过程，晚些时候才出现了光合作用微生物，例如现在的地球就是由放氧的光合作用生物来维持的氧化状态（含有氧气等）。热液区这种极端环境下的生物可能代表地球早期的生命形式，研究海底热液区的生态系统，就如同在和几千万年前、几亿年前的微生物进行对话。

　　海底热液区分布在洋中脊，那里地壳最薄弱，多火山多地震，岩石破碎强烈，地幔柱容易突破地壳形成岩浆活动，在冷海水不断渗入、热海水不断排出的过程中，洋底玄武岩中的铜、铁、锌等金属元素溶于热海水，成为富含金属的热液而喷出，经过化学反应形成多金属硫化物沉积在附近的海底，不断堆积成“黑烟囱”，从而形成了热液矿床。

　　这种与海底热液区伴生的多金属硫化物，被认为是继多金属结核（又称锰结核）、富钴结壳之后又一可开采的海底矿产。2000年以后，很多国家开始将热液多金属硫化物作为一种潜在的矿产资源进行调查，全球海底多金属硫化物总含量据估计可达10亿吨，铜和锌含量约3亿吨。