| 单词 | 海底热液活动和热液硫化物 |
| 释义 | 【海底热液活动和热液硫化物】 拼译：submarine hydrothermal activity and hyrothermal sulfide 人类认识自然是无穷的。就海底资源而言，大洋锰结核的研究不过百余年，海底热液矿产资源的探索虽然尚可追溯到几十年前，但真正的海底热液矿产资源的调查也不过是最近10余年的事情。 1944年瑞典科学考察船“信天翁”号首先在红海了现了盐度和温度都偏高的海水。1965年美国“发现者”号在红海发现了高热卤水，次年又在红海的Atlantic Ⅱ海渊发现了热液金属软泥(Miller等，1968)，从此揭开了人类研究现代海底热液矿产资源的新篇章。1972年美国学者Rona确认大西洋中脊26°N处有热液活动，1976年伍兹霍尔和斯克里普斯海洋研究所在东太平洋和加拉帕戈斯断裂带发现海底热液溢口，1978年美法联合用法国Cyana号深潜器，在东太平洋海隆21°N首次发现海底热液硫化物，1979年美国“阿尔文”号再度下潜，发现了“黑烟囱”。自此之后，美、法、前联邦德国、日、加、澳大利亚和前苏联等国科学家相继加入了地学界这场最新发现的大角逐。至此，调查研究的范围已扩大至全球大洋构造活动带，并陆续在大西洋中脊、汤加－斐济海盆中的Lau海盆、印度洋中脊、加利福尼亚湾扩张中心、胡安－德富卡断裂带，以及夏威夷构造带、马里亚纳海槽和冲绳海槽等百余处发现了海底热液活动和热液硫化物。可以说，海底热液硫化物的发现是集地球物理、海底构造、岩石学、海洋沉积学、地球化学及矿床学诸学科的世人最注目的成果之一。随着板块学说的日臻完善和古海洋学资料的积累，各国科学家经过十余载的不懈努力，到80年代初，已对海底热液活动发生的构造部位有了比较清晰的认识。可以说，迄今为止人们所发现的百余处海底热液硫化物，皆是由海底热液溶解的高温水溶液所产生的矿物学堆积。海底热液溶解作用则是火山热源驱使热水在海底扩张中心对流循环而产生。海底扩张中心由大洋海脊－断裂带系统组成，它们环绕地球5万多公里，并通过所有主要的海盆。在板块构造体系中，扩张中心是一种离散板块边界。它们以每年数厘米的半扩张速率连续形成新的海底，这片新海底成了深层热液通道和产生硫化物的温床。在红海，扩张中心呈一条断裂带出现；在大西洋和印度洋呈洋中脊形式；在太平洋，以环太平洋地震带，间有火山、岛弧或转换断层构成；在东太平洋呈东太平洋海隆、加拉帕戈斯断裂带等构造出现。不难设想，随着调查研究的日益深入和新技术的应用，新的海底溢口和海底热液硫化物将会有更多的发现，老溢口将随着地球热点在板块俯冲消亡带中的相对位移而逐渐消亡，新的溢口也将在新的热点和扩张脊或断裂带中出现，带来了新的热液硫化物。这种情况将鼓励着人们不断地进行探索和不断地收到效益。从观测到的众多的海底热液溢口的温度变化可以将其分为3种类型。第1种为高温型，即黑烟囱类型溢口，是迄今所观测到的海底热液温度最高、活度最大的溢口。由于喷出口水中含有硫化物沉淀而变为黑色烟雾状而得名于“黑烟囱”，其溢口温度至少350℃以上，但流出速度较小，一般为1～5cm／s。如东太平洋海隆20°50′～20°57′N，109°01′～109°07′W范围内，水深2620～2700m处，喷口水温度可达380℃±30℃；加拉帕戈斯断裂带0°45′N，85°50′W处，水深在2600m的热液喷口温度可达350～400℃。第2种为中温类型，即白烟囱类溢口。流体中因含白色沉淀物而变得浑浊，其流速为每秒十几厘米，自各种形态的海底烟囱流出的温度低者100℃，最高者不超过300℃。伊豆－小笠原断裂带，26°42′N，141°05′E 900m水深处，热液溢口温度293℃；下加里福尼亚北部Agua Blanca断裂，水深25～30m处，热液水温102℃。在白烟囱溢口附近的水层中，可形成CH4或3He的羽状流。第3种类型为低温型溢口，温度一般为10～20℃，具有清澈透明到稍有混浊的热液流体，它们以每秒数厘米的慢速度从溢口缓缓流出。如东太平洋海隆21°47′N东北部热泉，温度5～20℃，加拉帕戈斯断裂带0°47′N，86°05′～15′W，水深200～250m的轴部溢口，水温7～12℃。关于热液烟囱物的形成机制，因涉及内外营力和多种作用因素，目前尚处于不成熟的模式阶段。但是，近10年来各国学者在对红海热液多金属软泥的产状研究、对塞浦路斯块状硫化物矿床成因机制与东太平洋海隆热液硫化物的对比研究，以及对加拉帕戈斯断裂带硫化物的研究后，至今已提出了多种模式。一般认为，海底热液硫化物是热液水溶离洋底玄武岩、在热液溢口附近产生的矿物学沉淀。这期间，重要的是海水沿扩张裂隙下渗，并受到深部热力加温，形成了酸性的、具有强溶蚀能力的高温热水，在对流循环的上涌过程中溶离出玄武岩中大量的金属元素，并以热液或蒸汽状态喷入海水中。在高温体系内，岩石中的硫酸盐被还原成H2S或HS－，促使Cu、Zn等硫化物在热液通道及喷口内迅速沉淀堆积，形成了块状热液多金属硫化物。如此说来，块状硫化物是在高温、酸性的原始热液溶液直接从玄武岩裂隙溢口喷入正常海水沉淀堆积形成的。此类热液硫化物是已发现的最多的类型，它以快速扩张的东太平洋海隆轴部热液区最为典型。另外在胡安－德富卡(Juan de Fuca)海脊、加里福尼亚湾的多金属硫化物及土丘沉淀物、巴布亚新几内亚热液烟囱物(Both，1986)，以及东印度洋海脊喷出物，都是此类块状热液硫化物堆积的实例。这类烟囱也是含Cu、Zu、Fe、Ag等金属和贵金属最富的热液产物，有的已大大超过工业品位而构成可能的多金属块状硫化物矿床，因此是最具矿产意义和工业价值的海底热液烟囱种类。热液烟囱物的矿物成分随海区的构造部位和烟囱物的具体部位的不同而有明显的差别。黑烟囱的温度高(350℃以上)，沉淀物大都为结晶的Cu－Fe硫化物，主要矿物有黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、白铁矿、磁黄铁矿、纤锌矿和斑铜矿等；白烟囱发生的温度稍低，沉淀物大都以蛋白石、石膏和重晶石为主；与低温热液溢口有关的沉淀物，一般可见热液成因的粘土矿物绿脱石和蒙脱石等。另外，在黑烟囱的不同部位，沉淀的矿物也有差异。热液溢口周围先析出的矿物是硬石膏，它们皆沉淀于烟囱通道的外壁，在海水的降温作用影响下，同时也沉淀了磁黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿微粒。烟囱通道的内壁，由于热液温度高、呈酸性环境，不断沉淀Cu－Fe硫化物。当今世界关于海底热液硫化物的研究，已向人们展示了它在大洋底矿产资源家族中的潜在地位，它是人类对于现代海洋演化和成岩成矿作用的最新认识。大洋盆地已不再是单纯的被动接受陆上侵蚀作用的盆地，它包含着许多活跃的作用过程和平衡体系。海底扩张中心所发生的热液喷出作用，因其有可能形成具有重要经济价值的新型海底矿产资源，将成为今后海洋科学中人们关注的焦点。1988年美国国家海洋和大气局特此制定了研究全球性海底热液变化的战略规划，其主要理论依据是海底热液喷出物在控制全球大洋中化学元素的收支平衡起着的主导作用。由此可见，人们所面临着的既是一个涉及全球观的成岩成矿作用的重大理论问题，又是人类将由此获得新型矿产资源的现实问题。【参考文献】：1 Miller A R,et al. Geoch. Cosmoch. Acta, 1966,30:341～ 3592 CYAMEX Scientific Team. Nature, 1979,277:523～5283 Lonsdale P. EOS Trans Amer Geophys Union ,1980,61: 9954 Rise Project Group. Science, 1980,207:1421 ～ 14335 Malahoff A. Marine Technology Society Journal, 1982.16: 39 ～ 456 Scott S D. Proceedings OCEANS, 83, San Francisco.1983,818 - 8247 Both R,et al. EOS, 1986,27:4898 UrabeT.etal. Marine Geology, 1987,74:295～2999 吴世迎，陈穗田，张德玉，等．中国科学B辑．1991，(2)∶198～20410 吴世迎主编．马里亚纳海槽海底热液烟囱和菲律宾海沉积物．北京：海洋出版社，1991，30～66(国家海洋局第一海洋研究所吴世迎研究员撰；李从先审) |
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