20世纪60~70年代是海洋地理大发现的年代,以赫斯的“海底扩张理论”和勒皮雄的“板块构造理论”为代表,崭新的地球观由此形成。然而,在这轰轰烈烈的海洋地理大发现中,却看不到中国学者的身影。1980年之后,中国的远洋科学考察团才开始出现在世界大洋上,其中最“抢眼”的要属“大洋一号”远洋调查船了。2006年1月22日,“大洋一号”结束了为期297天,行程44230海里,横跨三大洋的环球航行。而2007年伊始,它又将开始新的旅程。让我们走近“大洋一号”,沿着这艘远洋科学考察船曾经走过的航迹,寻找深海探宝的秘密。
平顶海山:大洋深处的奇观
2005年4月2日,“大洋一号”驶出青岛港,驶向黄海,驶向太平洋。它将沿东太平洋海隆、大西洋中脊、印度洋中脊的海山之巅航行,不仅将全世界储量最大的海底矿产资源——多金属硫化物、钻结壳纳入研究范围,还开启深海热泉生物群落生命现象的研究。这既是地学研究的前沿,也是生命科学研究的前沿。
按照计划,“大洋一号”会在太平洋上的岛国密克罗西亚首都波纳佩补给休整,然后向东进入美国夏威夷海域。在这之间,它在东北太平洋上有选择地对几处深海平顶海山进行调查。平顶海山一种奇特的深海海底构造,发现这一奇观的是美国著名地质学家赫斯。从海底高高拔起,像火山锥一样,山顶却像被快刀削过一样,平坦而整齐。这种奇特的山体,在太平洋深海,不是一座,也不是几十座,而是数百座。
在太平洋底部的这些山体,与一般的海丘、海峰完全不同。它平坦的顶部的直径在5海里左右,把周围山脚也计算在内,形成了约8至10海里的高台。山腰最陡的地方,倾斜约达32°,再向下形成缓坡,呈现阶梯状。这可以说是所有平顶海山共同的外貌特征。海底平顶山在世界三大洋中都有发现,大部分深度在1000至3000米之间。按照赫斯的见解,海底平顶山曾是古代的火山岛。从采集来的玄武岩岩石标本看,这种山与大洋火山有相同的形态、构造和物质成分。这足以说明,平顶山是海洋火山家族的成员。深海平顶山的形成,一直是海洋地质学饶有趣味的重大课题。
热液硫化物:沉睡海底的矿床
“大洋一号”到达墨西哥阿卡普尔科港时,太平洋上第一阶段的任务算是完成了。接下来是沿着东太平洋海隆向南航行,对热液多金属硫化物展开作业调查。其实,海底热液硫化物的发现时间并不长,国际上对热液硫化物的研究也刚起步不久,对它的成因、发育等物理化学方面的认识还在讨论中。然而,人们的共识是,热液硫化物可能是未来人类储量最大的多金属海底矿床。
1977年10月,美国的海洋地质学家乘深潜器“阿尔文号”,在东太平洋加拉帕戈斯海底进行实地考察,亲眼目睹耸立于大洋底部的像黑烟囱似的温泉喷口,突突地向外喷吐着一股接一股的烟气;热液温度高达300℃至400℃。让人难以理解的是,在热泉附近浮游着各种各样前所未见的奇异动物,有血红色的管状蠕虫,有大得出奇的蛤和白蟹,还有一些叫不上名的动物。大量的硫化物呈软泥状随着热泉气体涌出,堆积在黑烟囱的四周。科学家把它们拿到实验室进行分析,发现软泥状的热液硫化物除了含有大量的硫之外,还富含铁、锰、铜、锌、钙和硅等数十种元素。
随着深入的考察,科学家发现,大量的海底黑烟囱热泉多分布于海隆裂谷的中心区域,在东太平洋海隆的断裂带,就发现一条长达6千米,宽0.5千米的扩张中心区,排列着近30多个温泉喷口。虽然目前对大洋中脊中央裂谷带的考察范围有限,但从已经探测到的深海热泉硫化物矿床数量和质量看,足以令人兴奋,完全达到工业开采的标准和规模。人们曾做过这样的推断,仅东太平洋海隆长达1万余千米,它的深海裂谷区内的热液硫化物蕴藏量和潜在开发前景是难以用数字表达的。而且,它还不断地“增长”。相比之下,陆地的矿床只是一次性资源,而热液硫化物矿床,像一座巨大无比的矿石生产“工厂”,不分昼夜地制造新的矿床。
大洋中脊:神秘的“地球之门”
“大洋一号”完成东太平洋热液硫化物调查后,通过巴拿马运河,进入大西洋中脊特定海域。大西洋中脊是人们最先发现的海底山系,时间是在上个世纪初。顾名思义,洋中脊就是大洋中间的巨大“脊梁”。后来发现,世界各大洋都存在着类似的海底山脉。印度洋、北冰洋的海底山脉均处在大洋中部,因此也叫洋中脊;而太平洋的海底山脉明显偏于太平洋东侧,因此叫东太平洋海隆。