| 远古海底世界的模板（一） |
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海洋，地球资源的大宝藏，在陆地资源日益枯竭的今天，将越来越成为人类未来生产和生活的依靠。从海洋中引发的许多问题和思考，还促进了科学理论和技术的不断向前发展，如板块构造理论，就是在对海洋的研究中不断完善和发展起来的。自20世纪中期以来，大规模的海洋调查如大洋钻探计划的开展，深海观测技术如深潜器的应用，使得人类对海洋的研究无论从深度还是广度上，都得到了长足的进步。现代海底黑烟囱及其热液矿藏的发现，就是全球海洋地质调查近十年中取得的最重要的科学成就。
海底黑烟囱的发现
现代海底黑烟囱的研究开始于1977年，美国的阿尔文(Alrin)号载人深潜器上的地质学家在东太平洋洋中脊(北纬21°)地区发现了深海的生物世界，1978年又在洋中脊的轴部首次采得了由黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿组成的硫化物。1979年又在同一地点约1650～2610米深的海底熔岩上，发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的烟筒，以及附近由铜、铁、锌的硫化物堆积形成的丘体。约200℃～400℃的含矿热液从直径约15厘米的烟囱中喷出，与周围的低温海水（约2℃）混合后，很快产生沉淀变为“黑烟”，“黑烟”主要由极细粒灰色黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿颗粒组成。这些海底硫化物堆积形成直立的柱状圆丘，称为“黑烟囱”；而喷发“白烟”（由极细粒的二氧化硅、氧化钡、黄铁矿组成）的柱状圆丘，被称为“白烟囱”。此外还有一些泥烟囱等低温喷口，热液温度低于100℃，主要为碳酸盐或非晶质二氧化硅。
黑烟囱活动时间从几年至几百年，熄灭后将被海水溶蚀，并在重力作用下倒塌，在海底可以堆积形成大小如体育馆规模的硫化物角砾，而在丘体内部和地下将持续发生热液渗流和交代成矿作用。黑烟囱下伏丘体的寿命可达2万至5万年，随后被深海沉积或玄武岩埋藏覆盖或被海水氧化而消亡。
此外，在黑烟囱周围还发现了极端环境下生存的独特生物群落，它们区别于陆地和浅海已知的生命活动生态体系，主要由一些嗜热硫细菌，以及多毛类管状蠕虫、双壳类、腕足类、腹足类等无脊椎动物组成，形成了独特的“深海绿洲”。新发现的这些生物群落，是研究生命起源的理想环境。同时这些极端环境下的生物资源，还具有巨大的生物医学价值，人类可以从中提取高温酶，对于制药具有重大的意义。
海底黑烟囱周围的物理、化学、生物等环境，与地史时期（古生代）的海洋环境有着惊人的相似之处，可以说，现代的海底黑烟囱环境，就是远古水下世界的模板。对现代海底黑烟囱的研究极大地推动了对海底矿产资源的勘察，也加深了人们对陆地上金属硫化物成矿过程和机制的认识。现代海底黑烟囱还对全球气候变化、海水化学成分演化、大洋热平衡产生重要影响。神奇而富有魅力的海底黑烟囱，将随着科学技术的发展而逐步成为21世纪地球科学研究的重心。 |
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