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热液硫化物海底的“黑烟囱”

热液硫化物

热液硫化物（Volcanogenicmassivesulphideoredeposits，

或作VMS）是一种含有铜、锌、铅、金、银等多种元素的重要矿产资

源，主要出现在大洋中脊和断裂活动带上。热液活动区生物群落奇异

的生命表现，改变了传统的极端环境下无生命存在的认识，丰富了深

海生物基因库，在工业、医药、环保等领域有广泛的应用前景。

热液硫化物-简介

“黑烟囱”

“热液硫化物”（Volcanogenicmassivesulphideoredeposits，

或作VMS）主要出现在2000米水深的大洋中脊和断裂活动带上，是

海水侵入海底裂缝，受地壳深处热源加热，溶解地壳内的多种金属化

合物，再从洋底喷出的烟雾状的喷发物冷凝而成的，被形象地称为：

“黑烟囱”。

热液硫化物是以下矿物之一大来源：铜、锌、铅、金与银矿，且

副产物（co-orby-products）有钴Co、锡Sn、Ba,、硫S、硒Se、

Mn、Cd、铟In、Bi、Te、镓Ga与锗Ge。据初步估算，仅红海中的

热液硫化物中就有铁2400万吨、铜106万吨、锌以及伴生的铅、银

和金290万吨。“热液硫化物”是日益受到国际关注的海底矿藏。

这些亿万年前生长在海底的“黑烟囱”不仅能喷“金”吐“银”、

形成海底矿藏，具有良好的开发远景。而且很可能和生命起源有关，

并具有巨大的生物医药价值。

热液硫化物-发现历史

英国科学家Revelle1952年第一次在论文中报道了包括沉积物热

传导的整个大洋热通量的测量结果，美国科学家Elder随后在1965年

认为洋中脊热通量测量只能通过洋壳和循环海水的对流冷却来解释。

正是他们的开创工作使人们逐渐意识到海底热液循环可以用于地球内

部热量散失的解释，而后逐步发现了相应的证据。

最早的证据源于1948年“信天翁”号在红海调查发现的海水温度

与盐度异常，但这一异常没有引起注意。到1963－1966年的印度洋

调查，途经红海，再次观测到海水的异常之后，这种现象才引起人们

的重视。随后，通过采水样和沉积物样，人们发现了含金属悬浮颗粒

的热液和含金属的沉积物。

1972—1973年间在大西洋洋中脊裂谷区发现近海底存在温度异

常后，1972年在TAG区又获得了低温热液矿物样品———氧化锰结

壳，给热液提供了直接的证据。直到1977年著名的“阿尔文”号深潜

器在东太平洋海隆－加拉帕哥斯洋脊区获得了第一批高温热液区的资

料后，人们才真正重新认识到海底热液活动的普遍性、特殊性和存在

的重要科学价值。

热液硫化物-形成原因

海水从地壳裂隙渗入地下，遇到熔岩被加热，热水溶解了周围岩

层中的金、银、铜、铁、锌、铅等金属后从地下喷出。这些金属经过

化学反应形成硫化物沉积在附近的海底，形成几千吨至上亿吨的块状

海底矿床。海底热液活动还形成像烟囱一样的奇特景观。在“烟囱”

周围，生活着耐高温高压的生物群落，它们独特的生物特征也有广阔

的应用前景。现时，发达国家都非常重视相关的研究。在红海2000多

米深的中央海槽里，当初海洋科学家发现了著名的“热卤水沉积物”，

即热液硫化物。

热液硫化物-矿产资源

热液硫化物形成的金属结核

热液热液硫硫化物在海底化物在海底形成形成的的黑烟囱黑烟囱喷出了炽热溶液，这些溶液富

含铜、铁、硫、锌，还有少量的铅、银、金、钴等金属和其他一些微

量元素。当这些热液与4摄氏度的海水混合后，原来无色透明的溶液

就成了黑色的金属硫化物溶液。

这些物质往上跑不了多高，就会像天女散花般地从烟柱顶端四散

落下，沉积于烟囱的周围，从而形成含量很高的矿物堆。这一过程历

经的时间很短，一般来说，从一个经的时间很短，一般来说，从一个黑烟囱黑烟囱开始喷发到最终开始喷发到最终死亡死亡只

要十几年到几十年，不过在这么短的时间里，它却可以累积造矿近百

吨。

与此相比，现在人类开采的石油、煤、铁等矿产，则经历了更长

的历史，大多要若干万年才能成矿。而的历史，大多要若干万年才能