海底黑烟囱是什么

海底黑烟囱

海底黑烟囱简介：海底黑烟囱指海底深处的喷泉，原理和火山喷泉类似，喷出来的热水就像烟囱一样，除了黑烟囱还有黄烟囱和白烟囱。

海底黑烟囱的发现：

法国的海洋科学考察船巴米罗亚号，在大西洋亚速尔群岛海域发现了一股股从洋底涌上来的巨大黑潮。经过科学家们的探测和化验，这一股股黑潮是从3000米深度的大洋底部冲上来的，里面含有一些地球上少有的稀有金属。

海底黑烟囱的探秘

为了解开这神秘海底黑烟囱的谜团，美国派出了世界最深的海洋探测器尔河文号，于1998年7月来到亚速尔群岛海域。

探测器下潜到1000米时，四周海水如同起了大雾一样，能见度很低。但下潜到2500米时，大雾逐渐消失，能看到四周游动的虾、贝类、海参。在强光的照耀下，他们突然看到一幅清晰的图景：四周是林立的烟囱，井井有条，就如同进入了一个大工厂区。那一股股黑潮就是从烟囱里冒出来的，像是污染物，却并不影响洋底生物的生存。两位海洋科学家还想进一步观察，谁知尔河文号却被一种神秘的力量急剧地托起上升。两小时后，他们浮出了水面。

科学家们对大西洋海底黑烟囱和飞速前进的潜艇进行了分析研究，有人认为，在大西洋底生存着类人的高智慧动物，但他们的科学技术、文明水平远远超过陆地上生存的人类，而海底黑烟囱正是他们的杰作。

喷溢海底热泉的出口，由于物理和化学条件的改变，含有多种金属元素的矿物在海底沉淀下来，尤其是喷溢口的周围连续沉淀，不断加高，形成了一种烟囱状的地貌，叫做黑烟囱。烟囱高低粗细各不相同，高的可以达到一百多米，矮的也有几米到几十米。烟囱的直径因喷溢口的大小而不同，小烟囱的口一般只有几十厘米，大烟囱的口可以达到几米。喷发剧烈的喷溢口四周的沉积物也多，往往形成了小丘，高度有的高达100多米。其实，在海水冲击的作用下，烟囱的高度很难无限升高。尤其那些长年不活动的喷溢口，烟囱往往经不住海水的冲击而垮塌。

那些冒烟的黑烟囱四周，有种类和数量都十分丰富的海洋生物。一般深海的温度只有0℃，而海底热泉活动频繁的黑烟囱附近水温却高达350℃到400℃。据推算，水深每增加10米，水压就会增大1个大气压，好比在水深4000米的海底，一个成年人身上要承受上百吨的压力。在这样恶劣的环境下，怎么可能还有生物呢？为了解开这个谜，科学家们进行了艰苦卓绝的探索。1980年，日本科学家乘坐考察船在太平洋加拉帕戈斯群岛附近考察，在一个海渊里90℃的热水中，发现了僵死的细菌。科学家们继续下潜探察细菌的来源，在2650米深处，发现了活动力极强的细菌。而这里的水温为250℃，水压为2700万帕斯卡。原来，那些90℃的热水中发现的僵死细菌，是被热水推到水深较浅的水域"冻死"的或者是忍受不了内部的压力"爆炸"而死的。

海底的黑烟囱冒出的不是烟，而是黑色液体，被称为深海热液。

深海热液俗称“黑烟囱”，是大陆板块与海洋板块之间的火山口，有200多米高，形状与烟囱几乎一模一样，其附近的温度高达400℃。深海热液又可以被称为“热液硫化物”。“热液硫化物”是日益受到国际关注的海底矿藏。

热液硫化物是以下矿物之一大来源：铜、锌、铅、金与银矿，且副产物（co-orby-procts）有钴Co、锡Sn、Ba、硫S、硒Se、Mn、Cd、铟In、Bi、Te、镓Ga与锗Ge。据初步估算，仅红海中的热液硫化物中就有铁2400万吨、铜106万吨、锌以及伴生的铅、银和金290万吨。

海底黑烟囱的发现及其研究是全球海洋地质调查近十年取得的最重要的科学成就。现代海底黑烟囱的研究始于1978年，当时，美国的阿尔文（Alrin）号载人潜艇在东太平洋洋中脊的轴部采得由黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿组成的硫化物。1979年又在同一地点约2610～1650米的海底熔岩上，发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的烟囱，约350℃的含矿热液从直径约15厘米的烟囱中喷出，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、闪锌矿和铜－铁硫化物组成。这些海底硫化物堆积形成直立的柱状圆丘，称为“黑烟囱”。

黑烟囱

海底黑烟囱的形成主要与海水及相关金属元素在大洋地壳内热循环有关。由于新生的大洋地壳温度较高，海水沿裂隙向下渗透可达几公里，在地壳深部加热升温，溶解了周围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及温度的差异，形成浓密的黑烟，冷却后在海底及其浅部通道内堆积了硫化物的颗粒，形成金、铜、锌、铅、汞、锰、银等多种具有重要经济价值的金属矿产。目前，世界各大洋的地质调查都发现了黑烟囱的存在，并主要集中于新生的大洋地壳上。

研究生命起源和大洋演化的指路灯

黑烟囱与含矿液体的运移通道共同组成了金属硫化物的成矿环境，并可以在地层中保留下来，成为研究当时古大洋环境的重要样本。

黑烟囱

同时，大量的海底调查研究发现，在海底黑烟囱周围广泛存在着古细菌，这些古细菌极端嗜热，可以生存于350℃的高温热水及2000－3000米的深水环境中，为古老生命的孑遗。黑烟囱喷出的矿液温度可高达350℃，并含有CH4、CN等有机分子，为非生物有机合成，如此环境可以满足各类化学反应，有利于原始生命的生存。科学研究表明只有地球早期的环境才与此类似，科学家们为此提出了原始生命起源于海底黑烟囱周围的理论，认为地球早期水热环境和嗜热微生物可能非常普遍，地球早期的生命可能就是嗜热微生物。

黑烟囱

世界各地在对不同时代古大洋地质记录（蛇绿岩）进行广泛的调查时，先后在日本、德国、美国、加拿大等地找到了古海底黑烟囱的残片及相关块状硫化物。但是，大多数硫化物的时代很少大于6亿年，老于25亿年古海底黑烟囱记录还不多见，尽管在加拿大和澳大利亚发现了26亿－27亿年前的金属硫化物矿产，但尚无海底黑烟囱残片的报道。为此寻找古老的黑烟囱残片具有重要的科学价值。

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海底岩石中散布着肉眼不易察觉的缝隙，当海水顺着缝隙向海底深部渗漏时，会与周围岩石发生化学反应。同时位于海底深部的岩浆房，使海水变成高温的热液流体。当高温的热液从海底喷发而出时，与温度低的海水不期而遇，混合造就了海底“黑烟”。

漆黑的海底终年不见阳光，是一个冰冷的世界。怎么会有高温热流液体形成“黑烟”这种奇特现象呢？

问题的答案你一定想不到，“黑烟”其实是由冰冷的海水变化而来的！这是怎么回事呢？原来，海底岩石并非完全密不透水，其中散布着我们肉眼不易察觉的缝隙。当海水顺着这些缝隙向海底深部渗漏时，会与周围岩石发生化学反应。反应过程中，一些物质从海水中脱离出来，而一些来自岩石的物质则渗入到海水中。与此同时，位于海底深部的岩浆房（1200℃），就像一只巨大的火炉，不断烘烤着这些下渗的海水，使它们逐渐变成高温的热液流体。当这些高温的热液流体返身而上，从海底喷发而出时，与温度只有2℃的海水不期而遇，剧烈的混合造就了浓烟滚滚的热液喷发奇观！

那么，耸立在海底的“黑烟囱”又是如何形成的呢？其实，这也要归功于热液喷发过程中热液与海水的混合作用。由于高温热液与低温海水的混合，使热液的温度骤然降低，大量的硫化物矿物得以从热液流体中析出沉淀，在海底形成下粗上细、形态大小各异的“黑烟囱”。有的“黑烟囱”只有几厘米高，有的“黑烟囱”却高达10多米，足有几层楼那么高。一些“黑烟囱”的生长速度非常快，在18个月内能长高9米。这些主要由金属硫化物矿物组成的“黑烟囱”，富含铜、铁、铅、锌等多种金属元素。一些“黑烟囱”还含有金、银等贵重金属，简直就是一座会“喷金吐银”的宝库！

海底如此宽阔广袤，是不是遍地都是这样的宝库呢？科学家经过勘察发现，“黑烟囱”并非在海底随处可见，它们主要分布在大洋中脊和弧后盆地等海底火山活动区。这是因为，在海底火山活动区下方通常存在着高温的岩浆房，能有效地加热下渗的海水，使它们转变成高温的热液。目前，在全球大洋中脊和弧后盆地已经发现的海底热液活动点多达300多处。据初步估算，全球大洋中脊海底可能分布着1000多个热液活动点。

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