地?zé)豳Y源開發(fā)利用
海底地?zé)崮軌蛐纬捎泄I(yè)價(jià)值的礦床嗎?
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-11-04 16:41:29瀏覽次數(shù):1665
陸地上的地?zé)?/a>,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(lán)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圍,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?zé)?/a>?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?zé)岬能|體,自然在海洋中也會(huì)有展露??茖W(xué)家認(rèn)為,陸地上地殼的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)是地?zé)?/a>更發(fā)育的地區(qū)。1977年,世界上著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(hào)潛水器,在大洋中的加拉帕戈斯裂谷直接觀察到熱泉的存在,其溫度高達(dá)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,人們稱之為“白煙囪”。
之后的深海大洋科學(xué)考察,不斷發(fā)現(xiàn)海底洋底存在著大量的地?zé)?/a>活動(dòng)區(qū)。目前,人類至少發(fā)現(xiàn)了490個(gè)地?zé)峄顒?dòng)區(qū),將來的發(fā)現(xiàn)肯定會(huì)與日俱增。這些地?zé)峄顒?dòng)區(qū)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(xiàn)代構(gòu)造比較活躍、巖漿活動(dòng)比較強(qiáng)烈的洋底。
海底地?zé)峄顒?dòng)的地區(qū),常形成熱泉,向冰冷又黑暗的海水噴出熱液。據(jù)統(tǒng)計(jì),大部分海底熱液溫度可達(dá)300℃,其周圍形成特殊的生態(tài)群落。日常情況下,生命很難在溫度超過50℃的環(huán)境中生存。但溫度高達(dá)300多度的海底熱泉周圍,竟奇跡般地生活著血紅色的長達(dá)3米的無口、無肛門、無腸道的管狀蠕蟲,不可思議地橫行著沒有眼睛的巨蟹,橫臥著碗口大小的血液也是紅色的肥蛤!
煙囪冒煙過后,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。
在完全沒有光合作用進(jìn)行的環(huán)境中,熱泉周圍的特別生物群落引起科學(xué)家的關(guān)注。為什么會(huì)出現(xiàn)異樣的動(dòng)物呢?它們靠什么維持生命?經(jīng)過科學(xué)家的調(diào)查,熱液活動(dòng)區(qū)附近水中的營養(yǎng)鹽極為豐富,是一般海底的300倍,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般生物生存水域的養(yǎng)分。這些豐富的營養(yǎng)鹽,有沒有可能形成有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床?
1948年,瑞典“信天翁”號(hào)調(diào)查船首次發(fā)現(xiàn)紅海海底存在含金屬的泥。美國科學(xué)調(diào)查船在1965年觀察到紅海含金屬泥的海底區(qū)域是熱液活動(dòng)區(qū)。至今,海洋地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為,海底熱液活動(dòng)可形成兩類礦床: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(xiàn)及其可能具有的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值引起當(dāng)時(shí)海洋強(qiáng)國的興趣,各國紛紛派出調(diào)查船進(jìn)行礦床普查。1964年,英國“發(fā)現(xiàn)”號(hào)、西德“流星”號(hào)、美國“阿特蘭蒂斯Ⅱ”號(hào)等百舸爭(zhēng)流一般地集中在紅海,開始大規(guī)模尋找金屬軟泥礦床,先后在中央裂谷帶發(fā)現(xiàn)24個(gè)熱液活動(dòng)區(qū),并含有高濃度的金屬,當(dāng)時(shí)稱為“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(jì)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290萬噸、銅106萬噸、銀4 500萬噸、金45萬噸,資源總量超過5 000萬噸,是當(dāng)今世界上已發(fā)現(xiàn)的最有經(jīng)濟(jì)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(xiàn)了金屬軟泥。深海鉆探的巖心中,也發(fā)現(xiàn)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(xiàn),如陸地上西藏羊八井熱海中的硅華、鈣華。
據(jù)研究,熱液及塊狀硫化物礦床形成的機(jī)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(gòu)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(xì)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”來形象地稱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(shù)百米、高數(shù)十米的上細(xì)下粗的立柱或立錐。每個(gè)黑煙囪通??尚纬蓴?shù)百萬噸的礦床。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(cè)算其金屬硫化物的儲(chǔ)量達(dá)到150萬噸,價(jià)值為數(shù)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。前三者呈線狀分布,它們所控制的熱液活動(dòng)區(qū)自然相伴而來。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)育的熱泉長為7千米,寬不過200~300米,在這狹長條帶內(nèi)存在有25個(gè)噴口,各噴口周圍聳立高1~5米的黑煙囪。
海底熱液礦床有著“海底金銀寶庫”的美譽(yù),這可能是因?yàn)楹5谉嵋旱V床不同于結(jié)核、結(jié)殼。首先,單個(gè)海底熱液礦床分布的區(qū)域面積較小,儲(chǔ)量較大,呈塊狀或厚層狀堆積,不像結(jié)核、結(jié)殼那樣如薄紙狀分布,如開采同等數(shù)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(guī)律,如果發(fā)現(xiàn)一處,則可以順藤摸瓜,沿構(gòu)造線找到其余的礦床。再者,海底熱液礦床的量較大,全球海洋中已發(fā)現(xiàn)熱液礦床超過432處,其資源量較大,如在加帕戈?duì)査购X發(fā)現(xiàn)的塊狀硫化物礦床,位于水深2 500米左右,呈長100米、寬200米、高35米的長方體,含鐵35%,銅10%,儲(chǔ)量達(dá)2 500萬噸,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(xiàn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。