| 远古海底世界的模板（四） |
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发现14亿年前的海底黑烟囱
在正常的海底条件下，黑烟囱形成后，仅在海底存在几千至几万年。低温而氧化的海水与硬石膏和硫化物之间在化学上存在不平衡；将使黑烟囱发生退变溶解，仅下部的块状硫化物和网脉带保留于地层中。为此，地史时期块状硫化物黑烟囱构造很少保留。海底地质观察也表明，随着热液活动的减弱和停止，海底黑烟囱也将逐渐瓦解和消亡，海底黑烟囱不断发生溶解和坍塌，最终只是形成各种硫化物角砾堆积。因此黑烟囱仅是成矿过程中短时的地质现象，在地史时期的块状硫化物内因而很少保留良好的黑烟囱。目前已在乌拉尔、塞浦路斯、爱尔兰、澳大利亚等地发现了一些地史时期的黑烟囱构造，主要保留于块状硫化物内，并且规模较小，可能代表较下部层次（刚开始发育的）的黑烟囱构造，明显不同于现代海底大规模黑烟囱。
但是，寻找地史时期的黑烟囱残片记录，并对其开展相关科学研究，却具有重要意义。黑烟囱构造为海底环境形成的块状硫化物矿床的特征构造，记录了高温流体与冷却海水之间的混合、冷却，以及快速结晶形成硫化物及硫酸盐的过程，是研究地史时期成矿作用、古大洋环境及热液活动的重要样本。黑烟囱周围还可能保留极端环境下形成的生物化石，对于研究生命起源也具有重要价值。为了寻找到地史时期的黑烟囱残片，在查阅大量地质资料的基础上，我国北京大学地球与空间科学学院的研究组首先把目光聚焦在太行山与五台山交界区，并于2002年7月开展了密集的野外科学地质调查。太行山地区气象条件复杂多变、山高林密、交通不便，但研究组克服困难，采集了第一批金属硫化物的岩石标本300多块，并在其中发现了黑烟囱残片。8月份研究组再次对该区进行了3个星期的野外科学考察，详细调查了太行－五台山约60平方公里的高山地区，考察了20余处矿点及矿井，还进入1000多米的矿山巷道深处，先后采集了约500公斤的岩石样品。经过一段时间的室内研究工作，研究组确定找到了太行山地区25亿年前与海底黑烟囱有关的硫化物。
有了上述重大的发现，研究组开始把目光转向其他地区。根据以往的科学积累及现有的文献资料，华北大陆在地史时期也具有形成海底黑烟囱的地质环境，因此该地区也很快成了研究组野外考察的第二个地点。2002年11月，研究组来到河北兴隆县高板河地区进行野外地质考察。该地区的地层主要是长城系的灰岩地层，而高板河地区的硫铁矿、铅锌矿的开采历史已有数十年。硫铁矿、铅锌矿是黑烟囱周围主要的也是最重要的矿产，因此研究组一开始就瞄准了高板河地区的一些矿点。然而野外考察并非如想像中那样一帆风顺，研究组在几个矿点考察了很长时间，却根本没有发现有类似现代海底黑烟囱构造特征的硫铁矿矿石，也没有找到胶状结构、叠层状结构的硫铁矿。许多矿点因为深处大山内部，且由于矿井效益问题，早已废弃多年。研究组所到的许多矿井，摆在眼前的不是矿工们走后遗留的破旧工房，就是表面已经风化了的黄色硫铁矿，一副荒凉的景象。因此虽然采了一些标本，但大多标本因为表面风化的缘故，已无从判别其结构特征。
后来研究组打听到7号矿井正在开采硫铁矿，马上意识到那里可能会找到有用的标本。7号矿井位于安子岭乡北山，研究组到达矿井的时候，矿井里正往外运送新采的矿石，先前开采出的硫铁矿堆成了一座小山。由于新出的硫铁矿石保留了新鲜的截面，其上纹理、结构清晰可见，经过在矿堆里的一番寻找，研究组找到了许多胶状和叠层状结构的硫铁矿矿石，还找到了一些类似黑烟囱构造的丘体。 |
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