黑烟囱

海底“黑烟囱”是指富含硫化物的高温热液活动区，因热液喷出时形似“黑烟”而得名。海底热液活动区被视为海洋科学近几十年来最为重要的科学发现之一。有科学家预测，生命的起源很可能是从海底“黑烟囱”开始的。

1、形成过程

“黑烟囱”呈上细下粗的圆筒状，它们的直径从数厘米到2米，高度从数厘米到50米不等。位于海底的“黑烟囱”堆积群及其堆积物有点像教堂或庙宇建筑的复杂尖顶，规模较大的堆积物可以达到体育馆体积大小的百万吨以上。

专家们认为,海底“黑烟囱”的形成过程很复杂，它与矿液和海水成分、温度间存在的差异有关。由于新生大洋地壳或海底裂谷地壳的温度较高，海水沿裂隙向下渗透可达几公里，在地壳深部加热升温后，淋滤并溶解岩石中的多种金属元素，又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。它们刚喷出时为澄清的溶液，与周围的海水混合后，很快变成“黑烟”并在海底及其浅部通道内堆积成硫化物。

目前，科学家已经在各大洋的150多处地方发现了“黑烟囱”区，它们主要集中于新生大洋的地壳上，如大洋中脊和弧后盆地扩张中心的位置。2003年“大洋一号”开展了我国首次专门的海底热液硫化物调查。经过长期不懈的“追踪”，终于发现了完整的古海底“黑烟囱”，它们的地质年龄初步判断为14.3亿“岁”。

2、生态环境

生命科学的突破口在这些炽热的“黑烟囱”的周围活跃着一个崭新的生物群落———热水生物，比如长达三米而无消化器官、全靠硫细菌提供营养的蠕虫，加上特殊的瓣鳃类、螃蟹之类，说明地球上不仅有人们所习惯的，在常温和有光的环境下通过光合作用生产有机质“有光食物链”，还存在着依靠地球内源能量即地热支持，在深海黑暗和高温高压的环境下，通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”。从而构成了繁荣的深海生物圈。换言之，因为处在海洋深处，阳光无法照射到那里，它们不能依靠光合作用来合成生命物质，只能通过自身的化学反应类合成生命物质来生存。

在这里，海水的水温高达350℃，生物生活在既无氧也无光的高温高压环境下，并依靠氧化大量有毒有害的硫化物获得生命的能量。这种生存环境，很类似地球早期环境的极端高温环境：热泉水温高达350℃，周围水温为2摄氏度、水深两三千米，缺氧，遍布还原性的有毒气体和金属离子。一些生物基因组的研究也发现，这些生物非常原始，接近所有生命的共同祖先。

另外，海底“黑烟囱”周围生物的多样性和生物密度也可与热带雨林相媲美，目前新发现的生物种类已经达到了10个门类500多个种属。科学家们已对生存在深海高温下的细菌进行开发、利用，着手提取新型的生物酶，进行新医药和洗涤剂的实验。

矿产资源宝库这些“黑烟囱”不但为大量深海生物生存提供了生存环境，它们还能在短时间内为人类提供所需要的宝贵矿物。

3、矿物资源

“黑烟囱”喷出了炽热溶液，这些溶液富含铜、铁、硫、锌，还有少量的铅、银、金、钴等金属和其他一些微量元素。当这些热液与4℃的海水混合后，原来无色透明的溶液就成了黑色的金属硫化物溶液。

这些物质往上跑不了多高，就会像天女散花般地从烟柱顶端四散落下，沉积于烟囱的周围，从而形成含量很高的矿物堆。这一过程历经的时间很短，一般来说，从一个“黑烟囱”开始喷发到最终“死亡”，只要十几年到几十年，不过在这么短的时间里，它却可以累积造矿近百吨。而且这种矿，基本没有土、石等杂质，都是些含量很高的多种金属的化合物，稍加分解处理，就可以利用。

科学家为我们描述了这样一幅非常生动形象的“海底图画”：全球大洋底长达4万公里的大洋中脊首尾相接，其上不断有浓密的黑烟(热液)喷发，形成了无数的金属硫化物“黑烟囱”，然后它们又不断地生长坍塌，形成了海底矿床；在海底火山口处有钴结壳；广袤的海底盆地也大量地分布着许多金属结核。

4、科学考察

1977年，美国“阿尔文号”深潜器潜到了加拉巴戈斯群岛深海，在那里测得深层海水高达8摄氏度，同时海底出现白色的巨型蛤类。

1979年，“阿尔文号”又重新来到这里，并且还带了很多生物学家一同前往。正是这次的研究，揭开了“深海热液生物群”的神秘面纱。

2009年10月中国自主研制的水下机器人“海龙2号”在东太平洋海隆海底发现罕见巨大“黑烟囱”并成功取样，中国“大洋一号”科考船于10月23日使用“海龙2号”太平洋赤道附近洋中脊扩张中心，找到高26米、直径约4.5米的巨大“黑烟囱”，并获约7公斤“黑烟囱”喷口的硫化物样品。

2014年4月8日下午，国家重大科技基础设施、国内最先进科考船——“科学”号海洋科学考察船在青岛中苑码头启航，执行中科院的科考任务，寻找海底“黑烟囱”。