12月23日，“蛟龍”號載人潛水器在西南印度洋下潛，這是中國載人潛水器首次下潛到西南印度洋海底熱液區作業。什么是海底熱液區？海底熱液區有何價值？海底熱液區有生物嗎？

■王自堃 梁菲

海底熱液區

　　海底熱液活動是指海水從地殼裂隙滲入地下，被熔巖（巖漿）加熱后，從地下噴出的過程。迄今為止，人類已發現數百個海底熱液區。2007年，我國科研人員首次在西南印度洋發現了新的海底熱液區。截至目前，我國已發現幾十個熱液區。
　　2011年，中國大洋礦產資源研究開發協會與國際海底管理局簽訂國際海底多金屬硫化物礦區勘探合同，合同期為15年。合同區位于西南印度洋洋脊，面積1萬平方公里，限定在長度990公里、寬度290公里的長方形范圍內。這是中國獲得的第二塊具有專屬勘探權和商業開采優先權的國際海底合同礦區。
　　今年5月，“大洋一號”科學考察船完成了對我國西南印度洋合同區的首個勘探航次?？瓶缄爢T在合同區新發現了11個海底熱液區，在大洋中脊發現的海底熱液區達到44個，其中合同區海底熱液區發現總數達到18個。
　　2014年~2015年，“蛟龍”號試驗性應用航次第二、三航段將在西南印度洋進行為期120天的科考?！膀札垺碧柕?7次下潛通過近底觀測與取樣作業，確認了大范圍的海底熱液區，觀測到熱液噴溢口，初步判斷為玄武巖基底熱液區，并通過溫度探頭探測到熱液口溫度，通過熱液保壓取樣器取到熱液流體，拍攝到大量熱液區海底視像資料。

海底熱液區的 礦藏

　　熱液活動區猶如一個熱泉口，熱液噴口溫度高達350℃~400℃，周圍巖層中的金、銀、銅、鋅、鉛等金屬也會隨之噴出，并經過化學反應形成硫化物沉積在附近的海底，形成煙囪狀黑色巖石構造，俗稱“黑煙囪”。熱液硫化物富含銅、鋅、鉛等金屬，特別是富含貴金屬（金、銀），具有很高的經濟價值，近年來引起了國際采礦業的興趣，是日益受到國際社會關注的一種海底礦藏。
　　熱液硫化物多數礦點分布于東太平洋、東南太平洋和東北太平洋。大西洋中脊和印度洋中脊的已知硫化物礦點較少，主要原因是在這些地區內進行的勘探活動有限。全世界共有6萬公里的海脊，經過勘察的只有5%左右。
　　“蛟龍”號此次赴我國西南印度洋多金屬硫化物資源勘探區進行科學考察，是“蛟龍”號科考史上距離最遠、航行時間最長、搭載設備最多的一次。此次科考將逐步完善與勘察熱液區配套的作業規程。

多金屬硫化物 分布狀況、開發現狀與前景

　　多金屬硫化物是由富含鐵、銅、鉛、鋅等金屬的熱液在海底沉積而成，在西南印度洋分布較廣泛。20世紀80年代中期，科學家在西南太平洋又發現了一些硫化物礦床，位置是在大洋邊緣，大陸和火山島弧之間的海底、海盆和海脊形成的地方。這些發現引發了人類對西太平洋和西南太平洋邊緣海盆的大規?？碧?。后來，科考工作者在澳大利亞東部的勞海盆、北斐濟海盆和日本西南的沖繩海槽又發現了其他礦床。1991年，科學家在新喀里多尼亞北部的馬努斯海盆等地發現大量與長石火山活動有關的碌化物礦床，在伍德拉克海盆附近也發現了熱液礦床，其海底擴張延伸到巴布亞新幾內亞以東的大陸地殼。目前，全球已知的100多個熱液礦化點，至少25處有高溫黑煙囪噴口。
　　科學家在對海底硫化物做了近1300項化學分析比較后發現，位于不同的火山和構造環境的礦床有不同的金屬比例。與缺少沉積物的洋中脊樣品相比，在玄武巖至安山巖環境生成的塊狀硫化物（573個樣品）中平均含量較高的金屬有鋅（17%）、鉛（0.4%）和鋇（13%），鐵含量不高。大陸地殼后弧裂谷的多金屬硫化物（40個樣品）的含鐵量也很低，但通常富含鋅（20%）和鉛（12%），含銀量高（1.1%，或2304克/噸）。
　　海底最大的已知硫化物礦床為紅海的阿特蘭蒂斯II海淵，比東太平洋海隆的第一個黑煙囪早發現十多年。阿特蘭蒂斯II海淵的礦化物主要是金屬軟泥，不是塊狀硫化物。對面積40平方公里的礦床所作的詳細評價顯示，礦床有9400萬噸的貧鉛銀礦石，其中含鋅2%、銅0.5%、銀39克/噸和金0.5克/噸，貴金屬的總含量約為銀4000噸和金50噸。在2000米深處試驗采礦證明，該礦床可以成功開采。
　　海底勘探需要多用途科研船，使用先進技術，例如深海測繪設備、載人潛水器或遙控船只、攝影和錄像系統以及采樣和鉆探裝置。海底塊狀硫化物的開采可能集中于小塊海底區域，并主要限于表層（剝采）和淺次表層（挖采），以便回收海底的硫化物丘和煙囪場以及其下的網狀脈區中的交代礦體。
　　目前，全世界的學術機構和政府機構正在對多金屬硫化物礦床及其有關的生態系統進行科學研究。

生活在熱液區的生物

　　深海底生物物種豐富,熱液噴口周圍活躍著許多的生物群落，包括管狀蠕蟲、貽貝、蛤、蝦以及廣泛存在的微生物?？茖W家在這些有多樣化生物群落的熱液噴口區，已發現約500種前所未知的動物物種。
　　熱液噴口區的生物在高壓、劇變的溫度梯度和高濃度的有毒物質包圍下，形成了極為獨特的生物結構、代謝機制，體內產生了特殊的生物活性物質，例如嗜堿、耐壓、嗜熱、嗜冷、抗毒的各種極端酶。這些特殊的生物活性物質功能各異，是深海底生物資源中最具應用價值的部分?？梢灶A料，深海底生物資源在工業、醫藥、環保等領域都將有廣泛的應用。目前，國際上深海生物基因資源的應用已經帶來數十億美元的經濟價值。
　　“蛟龍”號本次下潛獲取貽貝、螺、?？?、茗荷、蟹及多毛類、珊瑚等大量熱液區及附近區域生物，為該熱液區生物群落的研究提供了全新資料，同時對認識全球熱液生物的地理分布具有重要意義。

大洋第35航次第二、三航段任務及目標

　　“向陽紅09”船于2014年11月25日搭載“蛟龍”號赴西南印度洋中國大洋協會多金屬硫化物勘探合同區開展資源、生物多樣性考察和環境調查與評價工作，預計2015年3月19日返回青島，共計120天?！膀札垺碧枌绦袃蓚€航段任務，每個航段計劃下潛10次（機動1次），共計20次。
　　大洋第35航次第二、三航段的主要任務為：圍繞西南印度洋合同區，開展熱液噴口區海底微地形地貌調查、地質和熱液噴口流體取樣作業、熱液羽狀流調查、熱液區原位環境參數測量、熱液區生物視像調查、微生物和巨型底棲生物取樣、熱液生物卵取樣、生物基因資源勘探研究等工作。
　　兩個航段目標為：利用“蛟龍”號載人潛水器在西南印度洋脊等海域開展下潛作業，發揮“蛟龍”號近底高精度取樣和測量的獨特技術優勢，以多金屬硫化物資源調查為主，兼顧生物、環境等基礎科學調查，為我國大洋資源評估和深?？茖W研究提供第一手資料和樣品；進一步提高“蛟龍”號技術性能和作業能力，完善作業規程，培養鍛煉業務化運行所需的工程保障隊伍和科學家隊伍；進一步探索大型深海裝備的開放、共享等管理應用機制。