洋中脊热液活动伴生的硫化物富含Cu、Zn、Au、Co等元素，是重要的潜在矿产资源。非活动热液区通常已经历了相对较长的活动期，硫化物堆积时间长，因此常具有较大的资源量，且由于其通常不发育底栖生物群落，开采的环境效应相对较小，因而是当前国际海底硫化物资源研究与探测的关注焦点。目前国际上主要采用羽状流法（浊度、温度、pH、Eh等指标）探测洋中脊热液区(Baker, 2017)。但是，非活动热液区不发育羽状流，无法采用该方法探测，其他方法（如拖曳式自然电位法等）探测距离则相对有限(Baker et al., 2016, 2017)，难以有效发现非活动热液区。因此，非活动热液区的探测是当前洋中脊热液探测与研究领域的国际难题。目前，在全球洋中脊已经证实的热液区中，仅有不到10%是非活动的热液区(Beaulieu and Szafraski, 2020)。国际洋中脊组织（Interridge）将非活动热液区的探测作为其“第三个十年计划”的主要研究方向之一。
自然资源部海底科学重点实验室“西南印度洋多金属硫化物合同区资源评价”课题组的廖时理副研究员与国内外研究者合作，以西南印度洋中脊27-30脊段为研究对象，开展了基于沉积物地球化学的非活动热液区识别研究。通过对研究区典型构造性、火山型热液区的沉积物地球化学分析，发现该区两类热液区的热液来源元素Cu、Zn等的扩散距离具有显著的差异，并提出洋中脊轴部地形、底流条件、羽状流的氧化还原环境等是制约成矿元素扩散距离的主要因素。在此基础上，提出了联合应用成矿元素Cu、Zn、Fe的扩散距离预测热液区的数量和可能产出位置的方法，并应用该方法在研究区识别出15处潜在的热液区，其中14处位于离轴区域，11 处为非活动热液区。将上述结果与区内已经确认的热液区、热液羽状流异常等对比发现，研究区所有已知的6处热液区均与本次研究识别的潜在热液区吻合，表明本研究新识别出9处潜在热液区，其中包括7处非活动热液区。这些离轴热液区分布在距离洋中脊轴部两侧约2.8 ~ 18.1 km的范围内，其中约60%受拆离断层的控制，约30%受E型断裂控制。
图1 研究区典型热液区成矿元素的扩散距离
图2 沉积物地球化学识别的潜在热液区的空间分布特征
这一结果表明研究区洋中脊轴部40km范围内的非活动热液区发育的频率至少是活动热液区的2倍，且E型断裂也是研究区热液活动发育的主要控制因素。根据本研究更新的洋中脊硫化物数量-规模估计模型，估算出超慢速扩张西南印度洋中脊潜在的硫化物资源量可能高达550-820Mt。上述结果显著改变了当前对超慢速扩张洋中脊赋存的硫化物资源量的估计，并为全球海洋的物质循环和物质通量研究提供了新的资料。
上述成果最近发表在国际期刊Earth and Planetary Science Letters。本研究得到了国家重点研发计划（2022YFE0140200, 2022YFC3104700），国家自然科学基金（42127807, 42376216）和大洋十三五专项(DY135-S1-1-02, 08)等项目的资助。
论文引用：
Liao S L, Tao C H*, Dias Á A, Liu J, Su X, Lv S H, Jamieson J W, Zhou J P, Deng X M, Liang J, Yang W F, Li W, Yang X H. Sediment geochemistry reveals abundant off-axis hydrothermal fields on the ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge. Earth and Planetary Science Letters, 2024, 643: 118916.
