奇特的“黑煙囪”

1、奇特的“黑煙囪”自古以來，人類就對(duì)美麗而神秘的大海充滿幻想，渴望了解它的秘密。直到 21世紀(jì)，探索海洋的道路仍在繼續(xù)。海洋是生命的搖籃，所有生命的祖先都誕生在海洋之中。地球表面70%是 海洋，海洋的總面積比陸地要大1倍多，從海面到幾千米深的海底，生活著各種 生物。在很多人看來，大海里不外乎有各種各樣的魚，有點(diǎn)咸咸的水。其實(shí)，這 個(gè)現(xiàn)象說明了人們對(duì)海洋的了解僅僅局限于眼睛看到的，而更多眼睛看不到的， 確是值得我們?nèi)ヌ剿鞯摹ＣＣ４蠛?，神秘?zé)o限。下面我就介紹海洋中的其中一種神奇現(xiàn)象奇特的“黑煙鹵。“黑煙囪”是聳立在海底的硫化堆積物，呈上細(xì)下粗的圓筒狀，因形似煙囪狀， 所以被科學(xué)家形象地稱為“黑煙囪。

2、它們的直徑從數(shù)厘米到2米，高度從數(shù)厘米到 50米不等。位于海底的“黑煙囪”堆積群及其堆積物有點(diǎn)像教堂或廟宇建筑的復(fù)雜 尖頂，規(guī)模較大的堆積物可以達(dá)到體育館體積大小的百萬噸以上。專家們認(rèn)為，海底“黑煙囪”的形成過程很復(fù)雜，它與礦液和海水成分、溫度 間存在的差異有關(guān)。由于新生大洋地殼或海底裂谷地殼的溫度較高，海水沿裂隙 向下滲透可達(dá)幾公里，在地殼深部加熱升溫后，淋濾并溶解巖石中的多種金屬元 素，又沿著裂隙對(duì)流上升并噴發(fā)在海底。它們剛噴出時(shí)為澄清的溶液，與周圍的 海水混合后，很快變成“黑煙”并在海底及其淺部通道內(nèi)堆積成硫化物。目前科學(xué)家已經(jīng)在各大洋的150多處地方發(fā)現(xiàn)了“黑煙囪”區(qū)，它們主要集中 于

3、新生大洋的地殼上，如大洋中脊和弧后盆地?cái)U(kuò)張中心的位置上。2003年“大洋 一號(hào)”開展了我國首次專門的海底熱液硫化物調(diào)查工作，拉開了進(jìn)軍大洋海底多 金屬硫化物領(lǐng)域的序幕。經(jīng)過長期不懈的“追蹤”，終于發(fā)現(xiàn)了完整的古海底“黑煙 囪”，它們的地質(zhì)年齡初步判斷為14.3億“歲。這不僅進(jìn)一步了解了大洋深處海底 熱液多金屬硫化物的分布情況和資源狀況，也為地球科學(xué)從理論上有一個(gè)新的質(zhì) 的飛躍做了鋪墊。在這些熾熱的“黑煙囪”的周圍活躍著一個(gè)嶄新的生物群落熱水生物，比 如長達(dá)三米而無消化器官，全靠硫細(xì)菌提供營養(yǎng)的蠕蟲，加上特殊的瓣鰓類、螃 蟹類，說明地球上不僅有人們所習(xí)慣的，在常溫和有光的環(huán)境下通過光合作用生 產(chǎn)

4、有機(jī)質(zhì)“有光食物鏈”，還存在著依靠地球內(nèi)源能量即地?zé)嶂С郑谏詈：诎岛?高溫高壓的環(huán)境下，通過化合作用生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)的“黑暗食物鏈。從而構(gòu)成了繁榮 的深海生物圈。換言之，因?yàn)樘幵诤Ｑ笊钐?，陽光無法照射到那里，它們不能依 靠光合作用來合成生命物質(zhì)，只能通過自身的化學(xué)反應(yīng)類合成生命物質(zhì)來生存。在這里，海水的水溫高達(dá)350攝氏度，生物生活在既無氧也無光的高溫高壓 環(huán)境下，并依靠氧化大量有毒有害的硫化物獲得生命的能量。這種生存環(huán)境，很 類似地球早期環(huán)境的極端高溫環(huán)境：熱泉水溫高達(dá)350攝氏度，周圍水溫為2攝 氏度、水深兩三千米，缺氧，遍布還原性的有毒氣體和金屬離子。一些生物基因組的研究也發(fā)現(xiàn)，這些生物非常

5、原始，接近所有生命的共同祖 先。科學(xué)家們?yōu)榇颂岢?，生命莫非就是起源于這些“黑煙囪，的周圍？另外，海底 “黑煙囪”周圍生物的多樣性和生物密度也可與熱帶雨林相媲美，目前新發(fā)現(xiàn)的生 物種類已經(jīng)達(dá)到了 10個(gè)門類500多個(gè)種屬。這個(gè)發(fā)現(xiàn)也同樣令人們興奮。同時(shí)科 學(xué)家們已對(duì)生存在深海高溫下的細(xì)菌進(jìn)行開發(fā)、利用，著手提取新型的生物酶， 進(jìn)行新醫(yī)藥和洗滌劑的實(shí)驗(yàn)。這些“黑煙囪”不但為大量深海生物生存提供了生存環(huán)境，它們還能在短時(shí)間 內(nèi)為人類提供所需要的寶貴礦物。“黑煙囪”噴出了熾熱溶液，這些溶液富含銅、鐵、硫、鋅，還有少量的鉛、 銀、金、鉆等金屬和其他一些微量元素。當(dāng)這些熱液與4攝氏度的海水混合后， 原來無

6、色透明的溶液就成了黑色的金屬硫化物溶液。這些物質(zhì)往上跑不了多高，就會(huì)像天女散花般地從煙柱頂端四散落下，沉積 于煙囪的周圍，從而形成含量很高的礦物堆。這一過程歷經(jīng)的時(shí)間很短，一般來 說，從一個(gè)“黑煙囪”開始噴發(fā)到最終“死亡”，只要十幾年到幾十年，不過在這么短 的時(shí)間里，它卻可以累積造礦近百噸。與此相比，現(xiàn)在人類開采的石油、煤、鐵等礦產(chǎn)，則經(jīng)歷了更長的歷史，大 多要若干萬年才能成礦。而“黑煙囪”通過化學(xué)作用來造礦，就大大地縮短了成礦 的時(shí)間。而且這種礦，基本沒有土、石等雜質(zhì)，都是些含量很高的多種金屬的化 合物，稍加分解處理，就可以利用?？茖W(xué)家為我們描述了這樣一幅非常生動(dòng)形象的“海底圖畫，:全球大洋底長達(dá)4 萬公里的大洋中脊首尾相接，其上不斷有濃密的黑煙（熱液）噴發(fā)，形成了無數(shù)的金屬硫化物“黑煙囪”，然后它們又不斷地生長坍塌，形成了海底礦床；在海底 火山口處有鉆結(jié)殼；廣袤的海底盆地也大量地分布著許多金屬結(jié)核?，F(xiàn)代海底“黑煙囪”及其硫化物礦產(chǎn)的發(fā)現(xiàn)，是全球海洋地質(zhì)調(diào)查近10年中取 得的最重要的科學(xué)成就之一。近些年來，海底熱液活動(dòng)及其多金屬硫化物、生物 資源之所以為國際社會(huì)常年關(guān)注，成為國際科學(xué)前沿的課題，主要是基于其科學(xué) 意義和資源潛力。人類經(jīng)過二十多年不懈的調(diào)查研究，對(duì)大洋底多金屬硫化物的 了解還