我国在世界上首次发现完整的古海底“黑烟囱” |
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【 中国青年报】中外科学家将合作探索地球早期生命起源
我国科学家经过长期不懈的野外“追踪”，终于在世界上首次发现完整的古海底“黑烟囱”，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，而且很可能和生命起源有关。
这一成果以封面文章的方式近日刊登在《岩石学报》上。这一杂志是惟一入选美国《科学论文索引》（SCI）期刊源的中文地质学刊物。
现代海底黑烟囱及其硫化物矿产的发现，是全球海洋地质调查近10年中取得的最重要的科学成就之一，因其和海底成矿、生命起源等重大问题有关而成为国际科学前沿。但因现代“黑烟囱”分布在海底，仅有美、德、法、加、日等少数国家有能力开展研究。科学家于是将目光投向了陆地上的“黑烟囱”化石，但迄今仅在俄罗斯、爱尔兰发现3亿至4亿年前的“黑烟囱”残片。
继两年前发现古老大洋地壳残片后，去年，北京大学李江海课题小组首先在山西五台山地区发现了古海底“黑烟囱”残片，当年10月又在河北兴隆发现了保存完整的古老“黑烟囱”，初步判断其地质年龄约有14.3亿“岁”。
在李江海教授的办公室，记者看到上百块“黑烟囱”硫化物的矿石标本，其切割面闪烁着金属般的光泽。一块高20厘米、宽10厘米的矿石内，竟保存了6个完整的圆锥状“黑烟囱”和多个“黑烟囱”倒塌而成的残片。
专家描述道：14亿多年前，华北地区仍是一片汪洋大海，河北兴隆一带正处于大陆裂谷最深的海底上。在海水循环加热后，这些两到三厘米高的“黑烟囱”成为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等地壳内部矿物质喷涌而出的通道，“黑烟囱”周围聚集了蓬勃的微生物群落。
“显微镜下，可见从通道中央向外壁有四五个矿物层，烟囱顶部多被数毫米厚黄铁矿充填，表明‘烟囱’被埋藏时已经熄灭。随着地壳运动造成的海陆变迁，这些‘黑烟囱’辗转出现在今天的华北古大陆上。”李江海说，通过对比上百个现代海底“黑烟囱”资料和初步的矿物成分鉴定，课题组确定这些矿石就是古海底“黑烟囱”。
目前，课题组正和英、美等国科学家合作，围绕“黑烟囱”开展微生物化石研究，探索极端条件下的生命活动，以进一步探索地球早期生命起源。
新闻资料
海底“黑烟囱”：20世纪海洋科学最重大发现之一
科学家1979年在数千米深的海底首次发现了“黑烟囱”，随后又发现在“黑烟囱”附近生活着大量热水生物。这已成为20世纪海洋科学领域最重大发现之一。
1979年，继前一年采集到硫化物后，美国的“阿尔文”号载人深潜器在2610米至1650米的东太平洋海底熔岩上，发现数十个冒着黑色和白色烟雾的“烟囱”，附近出现大规模的硫化物堆积丘体。从直径约15厘米的“烟囱”中，约350摄氏度的含矿热液以每秒几米的速度喷出。矿液刚喷出时为澄清溶液，与周围海水混合后，很快产生沉淀变为“黑烟”，沉淀物主要由磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿及其他铜铁硫化物组成。这些海底硫化物堆积形成直立的柱体及圆丘，被形象地称为“黑烟囱”。
科学家随后在各大洋发现了许多“黑烟囱”，它们主要集中于新生大洋地壳上，如洋中脊和弧后盆地扩张中心的位置上。
“黑烟囱”是如何形成的呢？专家指出，由于新生大洋地壳或海底裂谷地壳的温度较高，海水沿裂隙向下渗透可达几公里，在地壳深部加热升温后，淋滤并溶解岩石中多种金属元素后，又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。由于矿液与海水成分、温度的差异，形成浓密的黑烟，海底及其浅部通道内则堆积这些硫化物的颗粒沉积。它们在海底形成具有重要经济价值的多金属（铁、铜、锌、铅、汞、钡、锰、银等）矿产，成为新世纪人类潜在的矿产资源。有意思的是，科学家还在一些“黑烟囱”上发现了原生的自然金颗粒和天然水银。
大量海底调查发现，“黑烟囱”周围广泛存在古细菌，它们极端嗜热，可直接生存于80—120摄氏度的环境中。这种细菌最初发现于美国黄石公园的高温热泉中。它们在现在海底生存的环境，类似地球早期环境的极端高温环境中。
基因组测序发现，这些“黑烟囱”周围的古细菌非常原始，处于生命树源头的位置上。科学家因此提出原始生命起源于海底“黑烟囱”周围的理论，认为地球早期的生命可能就是嗜热微生物。正因为如此，寻找古老的海底“黑烟囱”，将可能为生命演化提供重要的科学证据。
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