■ 直击大洋34航次科考⑦ 

    非洲岛国毛里求斯以南1000多海里外的西南印度洋上，我国两艘深海科考船“大洋一号”“向阳红9号” 此刻相隔仅40多公里，正分别执行我国大洋34和35航次科考任务。他们此行的目标是联手探秘西南印度洋底的热液区。这在我国深海科考的历史上是从没有过的景象。

    “通俗地讲，‘大洋一号’将利用船上地球物理、地质、水文等多种设备进行面上考察，而‘向阳红9号’上搭载的‘蛟龙’号则利用其精准的特点进行点上突破。两者互为补充。”正在“大洋一号”上担任航段首席科学家的国家海洋局第二海洋研究所副研究员李怀明说。

    科考始于10年前

    这两天，关于我国载人潜水器“蛟龙”号首次在印度洋下潜的消息不断。这是“蛟龙”号首次对西南印度洋热液区开展深潜调查。但其实我国对这一区域的科学考察早在2005年就已启动。

    2005年4月至2006年1月，历时297天，航程43230海里，当时综合科考能力最强的“大洋一号”船完成了我国首次环球科考。这次科考中，我国科学家首次在印度洋发现了热液异常。此后，从2007年起，中国大洋调查航次在西南印度洋脊（海底山脉）开展了5个航次的海底热液活动调查，发现了10余处“证据确凿”的热液区。

    热液区在太平洋、大西洋也有发现，但我国为何将印度洋热液区作为研究重点？“西南印度洋热液区的硫化物属于‘超慢速洋脊成矿’的类型，与太平洋的‘快速成矿’相比，这里的硫化物潜力更大。”李怀明告诉记者。此外我国在这一区域已积累了一些研究基础。

    热液缘何受关注

    全世界对海底热液的研究开始于上世纪70年代。1979年，科学家在东太平洋洋底调查时惊人地发现位于海底的烟囱状黑色“岩石”建造，也就是我们现在所说的硫化物，硫化物顶端喷射出浓浓“黑烟”，异常壮观，因此又名“黑烟囱”。“黑烟囱”周围滋养着大量的热液生物，一些物种前所未见。

    后来研究表明，这些“黑烟囱”是新大洋地壳形成时产生，为板块运动和海底扩张所致。  

    科学家们认为地球向外释放热量有30%是通过“黑烟囱”释放的，这被视为具有革命性的发现。这些热液与周围冷海水混合，水中的金属硫化物沉淀到“黑烟囱”和附近的海底。这些富含铜、锌、铅、金和银等金属元素的硫化物与陆地上发现的火山成因块状硫化物资源具有紧密联系，这激起国际采矿界极大兴趣。2000年左右，一些国家开始将热液硫化物作为一种潜在的矿产资源进行调查。

    除此之外，李怀明介绍，热液区还给对大自然充满好奇、从事基础研究的科学家们提供了一个全新的窗口：“黑烟囱”周围有毒、高温、酸化的环境很像地球形成初期的环境，近些年的科学考察都在其周围发现了一些耐热耐酸的生物，在一些细菌中甚至发现了耐热、耐酸的基因。“热液区为人类认识地球结构和演化、海洋环境变化、生命起源等提供了一个全新的窗口。目前科学家对热液区的关注点包括硫化物成矿、生物多样性、极端环境基因及其利用等多个方面。”

    热液竞争悄然展开

    国际海底区域面积达2.517亿平方公里,占地球表面积的49%,是国家领土、专属经济区及大陆架以外的海底及其底土，不受任何国家管辖。随着深海调查技术的发展以及陆地矿产资源的日益消耗，对海底矿产资源的勘探开发成为各国竞相研究的目标。

    据国际知名的硫化物研究专家Hannington估算，全球海底多金属硫化物总含量达到10亿吨，铜和锌含量约3亿吨，与陆地上新生代块状多金属硫化物矿床发现的铜、锌含量相当。

    澳大利亚鹦鹉螺矿业公司（Nautilus Minerals）于2005年率先对巴布亚新几内亚专属经济区内的硫化物资源进行了商业探勘。截止到2011年12月，鹦鹉螺矿业已经获得汤加、斐济、所罗门群岛、新西兰和瓦努阿图等南太平洋岛国专属经济区内超过4.9万平方公里的硫化物勘探区，其中包括约2万平方公里的授权区和2.9万平方公里的申请区。

    海底硫化物资源的商业探勘在一定程度上推动了国际海底区域内硫化物资源调查的发展。2011年，国际海底管理局相继核准了中国关于西南印度洋脊和俄罗斯关于北大西洋脊的硫化物矿区申请。近年来，韩国、法国、德国和日本等国家也相继申请并获得了洋中脊硫化物勘探矿区。

    我国科学家在做什么

    在我国科学家前期考察研究的基础上，2011年，中国大洋协会与国际海底管理局签订合同，在西南印度洋国际海底区域获得1万平方公里具有专属勘探权的多金属硫化物资源矿区，为期15年。据介绍，这是自国际海底管理局通过《“区域”内多金属硫化物探矿和勘探规章》后接受和核准的第一份矿区申请。

    “第一个西南印度洋多金属硫化物勘探合同”意味着什么？“西南印度洋多金属硫化物合同区资源评价项目”负责人、国家海洋局第二海洋研究所海底科学实验室副主任陶春辉研究员曾对媒体这样介绍：“‘第一’意味着科考过程少有前人经验可循，科考任务更多的是在摸索中前行。”

    同时他们还必须面对海域面积大、时间紧等问题。根据合同规定，中国在合同区勘查8年后，应放弃50%的面积，10年后要放弃75%面积，只能保留25%的面积为专属开采区域。

    我国的硫化物探勘合同区位于西南印度洋脊中段。国际海底区域的洋中脊多远离陆地，地质构造复杂，热液活动类型多，影响因素多，针对洋中脊地区硫化物资源的勘探是一个全新的课题，无论科学界还是工业界都没有成熟的经验可供借鉴。1万平方公里虽然仅相当于一个天津市的面积，“但在10年内完成区域放弃，工作难度非常大。”陶春辉坦言，海底勘探工作不同于陆地勘探，进度取决于设备状况、海洋天气等未知因素。

    此外，根据合同我国除了获得相关海域专属勘探权外，还被要求对相关海域进行环境基线调查与研究，并履行培训发展中国家的科技人员等义务。

    1月12日，西南印度洋工作区天气晴好，“大洋一号”正在进行第二航段第5条热液异常测线调查，综合热液探测拖体正被长长的缆绳放入3000多米深的海底。而40多公里外的“蛟龙”号则在我国发现的首个热液区——龙旂热液区进行合同区内的第7次下潜。神秘的西南印度洋热液区，我们正慢慢地靠近你。

    （科技日报西南印度洋“大洋一号”1月12日电）

   1月11日，中国载人潜水器“蛟龙”号继续在西南印度洋龙旂热液区下潜，采集到大量热液区生物，包括49个贻贝、300多个螺、20多个茗荷和20多个多毛类动物等。

    左下图 “蛟龙”号载人潜水器采集到的海螺。

    中下图 “蛟龙”号载人潜水器采集到的贻贝。

    右下图 “蛟龙”号载人潜水器采集到的海底多毛类动物。新华社记者 张旭东摄