海底地熱能夠形成有工業(yè)價(jià)值的礦床嗎？

  陸地上的地熱，給人難以忘懷的印象。西藏羊八井的熱海，一柱柱白色的熱氣向湛藍的天空升騰，地下的白色霧氣與天上的白云交相輝映，一汪汪出露的熱水噴泉的周?chē)?，形成的硅華、鈣華如一座座城堡，讓人浮想聯(lián)翩。海水之下，洋底之中，是否也有地熱？是否也形成熱水的噴泉？是否也有硅華、鈣華形成的神秘城堡？

  其實(shí)，地球是一個(gè)整體?；钌牡厍蚰軌蛟陉懙厣险孤蹲约簻責岬能|體，自然在海洋中也會(huì )有展露?？茖W(xué)家認為，陸地上地殼的厚度遠遠大于海洋，況且海洋中一些地帶的地殼是最薄的，離熾熱的地幔很近，應是地熱更發(fā)育的地區。1977年，世界上著(zhù)名的伍茲霍爾海洋研究所的R.巴拉德等科學(xué)家乘坐“阿爾文”號潛水器，在大洋中的加拉帕戈斯裂谷直接觀(guān)察到熱泉的存在，其溫度高達380℃，熱水剛噴出之時(shí)清澈透明，與冰冷的海水相混，便激起混濁的白色水柱，人們稱(chēng)之為“白煙囪”。

  之后的深海大洋科學(xué)考察，不斷發(fā)現海底洋底存在著(zhù)大量的地熱活動(dòng)區。目前，人類(lèi)至少發(fā)現了490個(gè)地熱活動(dòng)區，將來(lái)的發(fā)現肯定會(huì )與日俱增。這些地熱活動(dòng)區主要分布在北緯40°和南緯40。之間的大洋中脊和海底火山帶等現代構造比較活躍、巖漿活動(dòng)比較強烈的洋底。

  海底地熱活動(dòng)的地區，常形成熱泉，向冰冷又黑暗的海水噴出熱液。據統計，大部分海底熱液溫度可達300℃，其周?chē)纬商厥獾纳鷳B(tài)群落。日常情況下，生命很難在溫度超過(guò)50℃的環(huán)境中生存。但溫度高達300多度的海底熱泉周?chē)?，竟奇跡般地生活著(zhù)血紅色的長(cháng)達3米的無(wú)口、無(wú)肛門(mén)、無(wú)腸道的管狀蠕蟲(chóng)，不可思議地橫行著(zhù)沒(méi)有眼睛的巨蟹，橫臥著(zhù)碗口大小的血液也是紅色的肥蛤！

  煙囪冒煙過(guò)后，留下了高聳的堆積物，往往富含金屬礦物，形成具有工業(yè)價(jià)值的金屬礦床。

  在完全沒(méi)有光合作用進(jìn)行的環(huán)境中，熱泉周?chē)奶貏e生物群落引起科學(xué)家的關(guān)注。為什么會(huì )出現異樣的動(dòng)物呢？它們靠什么維持生命？經(jīng)過(guò)科學(xué)家的調查，熱液活動(dòng)區附近水中的營(yíng)養鹽極為豐富，是一般海底的300倍，遠遠高于一般生物生存水域的養分。這些豐富的營(yíng)養鹽，有沒(méi)有可能形成有經(jīng)濟價(jià)值的礦床？

  1948年，瑞典“信天翁”號調查船首次發(fā)現紅海海底存在含金屬的泥。美國科學(xué)調查船在1965年觀(guān)察到紅海含金屬泥的海底區域是熱液活動(dòng)區。至今，海洋地質(zhì)學(xué)家認為，海底熱液活動(dòng)可形成兩類(lèi)礦床：一是金屬軟泥，二是塊狀硫化物礦床。

  紅海金屬軟泥的發(fā)現及其可能具有的巨大經(jīng)濟價(jià)值引起當時(shí)海洋強國的興趣，各國紛紛派出調查船進(jìn)行礦床普查。1964年，英國“發(fā)現”號、西德“流星”號、美國“阿特蘭蒂斯Ⅱ”號等百舸爭流一般地集中在紅海，開(kāi)始大規模尋找金屬軟泥礦床，先后在中央裂谷帶發(fā)現24個(gè)熱液活動(dòng)區，并含有高濃度的金屬，當時(shí)稱(chēng)為“熱鹵水池”。其中，被命名為“阿特蘭蒂斯Ⅱ”海淵的金屬軟泥最具經(jīng)濟價(jià)值，其上部10米厚的軟泥中富含鐵、錳、鋅、銅、鎳、鉆、鉻、銀、金、鉬、釩、鋇、鍶等金屬元素，約含鋅290萬(wàn)噸、銅106萬(wàn)噸、銀4 500萬(wàn)噸、金45萬(wàn)噸，資源總量超過(guò)5 000萬(wàn)噸，是當今世界上已發(fā)現的最有經(jīng)濟價(jià)值的熱液礦藏。

  金屬軟泥的發(fā)育并不限于紅海。目前，在東太平洋的巴烏海盆等地就發(fā)現了金屬軟泥。深海鉆探的巖心中，也發(fā)現太平洋和大西洋存在多次生成的金屬軟泥。只是大洋中的金屬軟泥很少含有金、銀等貴金屬元素，一般只有鐵、錳、銅、鈷、鎳等。

  海底熱液活動(dòng)形成的另一類(lèi)礦床為塊狀硫化物礦床，主要生成于大洋中脊軸部的裂谷帶，它一般與活動(dòng)熱液噴口或古熱液噴口相伴生，呈小丘、煙囪和錐形體狀成群出現，如陸地上西藏羊八井熱海中的硅華、鈣華。

  據研究，熱液及塊狀硫化物礦床形成的機理為：含金屬量極低的海水沿裂谷帶張性斷裂或裂隙向下滲透，被新生火山巖質(zhì)洋殼加熱，溫度逐漸升高，進(jìn)入巖石中的高溫海水從玄武巖中淋濾出大量的各種金屬元素，形成高溫、高濃度、高密度的高壓地下水，它受到地質(zhì)構造的控制而噴出或溢出海底，即與低溫的海水相遇，熱液的溫度驟然降低，溶解度隨之降低，極細粒的黃鐵礦、黃銅礦、鉛鋅礦、閃鋅礦等硫化物，鈣、鎂硫酸鹽的快速沉淀，在熱泉附近堆積，形成柱狀或錐狀的硫化物礦床。由于硫化物較黑，堆積物如“煙囪”，因此用“黑煙囪”來(lái)形象地稱(chēng)海底熱液體系及形成的硫化物礦床。

  黑煙囪的壽命很短，但一般可堆積大量的金屬。一個(gè)黑煙囪從生到死，只有十幾年到幾十年。黑煙囪的活動(dòng)偃旗息鼓后，沉淀物就會(huì )堆積起直徑數百米、高數十米的上細下粗的立柱或立錐。每個(gè)黑煙囪通?？尚纬蓴蛋偃f(wàn)噸的礦床。如北太平洋海脊中有一個(gè)已死亡的黑煙囪，形成直徑200米、高為10米的沉淀物堆積體，經(jīng)測算其金屬硫化物的儲量達到150萬(wàn)噸，價(jià)值為數億美元。

  全球海洋之中，黑煙囪總體呈條帶狀分布，可分為大洋中脊型、島弧—邊緣海型、活動(dòng)斷裂型和熱點(diǎn)型。前三者呈線(xiàn)狀分布，它們所控制的熱液活動(dòng)區自然相伴而來(lái)。如屬大洋中脊型的東太平洋海隆熱液礦床僅在北緯21°的一處，發(fā)育的熱泉長(cháng)為7千米，寬不過(guò)200～300米，在這狹長(cháng)條帶內存在有25個(gè)噴口，各噴口周?chē)柫⒏?～5米的黑煙囪。

  海底熱液礦床有著(zhù)“海底金銀寶庫”的美譽(yù)，這可能是因為海底熱液礦床不同于結核、結殼。首先，單個(gè)海底熱液礦床分布的區域面積較小，儲量較大，呈塊狀或厚層狀堆積，不像結核、結殼那樣如薄紙狀分布，如開(kāi)采同等數量的礦產(chǎn)，則工藝迥然不同。其次，海底熱液礦床分布較有規律，如果發(fā)現一處，則可以順藤摸瓜，沿構造線(xiàn)找到其余的礦床。再者，海底熱液礦床的量較大，全球海洋中已發(fā)現熱液礦床超過(guò)432處，其資源量較大，如在加帕戈爾斯海嶺發(fā)現的塊狀硫化物礦床，位于水深2 500米左右，呈長(cháng)100米、寬200米、高35米的長(cháng)方體，含鐵35%，銅10%，儲量達2 500萬(wàn)噸，簡(jiǎn)直就是一座精礦的倉庫。因此，海底熱液礦床具有較易實(shí)現的經(jīng)濟價(jià)值。