美麗的黑煙囪

毗鄰印度洋位于亞非之間的紅海素有奇海之稱。早在20世紀(jì)60年代，科學(xué)家們就在紅海海底發(fā)現(xiàn)了四座“煙囪”。這些“煙囪”又深又長，寬僅數(shù)米，科學(xué)家們稱之為“海底深洞”。從“深洞”里溢出的熱水溫度高達(dá)56 ℃。在“煙囪”附近還生活著一些奇異的生物群落。科學(xué)家還在位于紅海的阿特蘭蒂斯（Ⅱ）海淵的200米深海底，發(fā)現(xiàn)水溫為59.2 ℃、但鹽度卻達(dá)257的為大洋7倍的海底鹽泉。最令人捉摸不透的是有的地方海底水溫竟高達(dá)幾百攝氏度以上。

同樣神秘的“煙囪”也在大西洋多處發(fā)現(xiàn)。法國海洋開發(fā)研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)亞速爾群島（葡萄牙）水下2 500米深處的一個(gè)名叫彩虹的地方有大量的黑水涌上來。法國“諾蒂爾”號水下探測器和美國“阿爾文”號水下探測器聯(lián)合對此進(jìn)行了探測。據(jù)探測結(jié)果計(jì)算，這個(gè)地方大概長250米、寬60米，一共有30來個(gè)這種黑色“煙囪”群。這些“煙囪”噴口的溫度為360 ℃，高度大都為3～17米。為了確定這些“煙囪”噴射出的水流的準(zhǔn)確成分，潛水員們借助鈦制注射器抽取了樣品，因?yàn)橐仓挥锈伈拍軌蚪?jīng)受這么極端的條件。

當(dāng)潛艇駛?cè)脒@些“煙囪”地區(qū)時(shí)，一片五彩繽紛的海底“綠洲”會豁然出現(xiàn)在人們的眼簾：紅綠相見的明晃晃的大塊巖體，坐落在周圍熱泉噴涌的弧形山丘上，景致奇異，妙趣橫生。海底山丘上熱泉和冰冷刺骨的海水交匯，呈現(xiàn)酷似沙漠上空熱浪滾滾的夢幻般的奇觀。

“黑煙囪”的誕生地——大洋中脊

大洋底部重要的特征是巨大的“山脈”，它們蜿蜒曲折，時(shí)斷時(shí)續(xù)穿過四大洋。它起自北冰洋，縱貫大西洋中央，高出海底1～2千米，從北向南達(dá)1.2萬多千米，并且基本重復(fù)著大西洋的“S”形走向；然后向東北插到印度洋中部，又從印度洋中部向東南與南太平洋的洋脊相銜接，再轉(zhuǎn)向東北到太平洋東部沿岸為止，成為環(huán)球山系，總長度約7.5萬千米，約相對于地球周長的2倍。這條洋底大山，稱為洋中脊。洋脊的規(guī)模超過陸地最大山系。

科學(xué)家認(rèn)為，大洋中脊就是海底裂開的地方，深處的熔巖涌出，形成新的玄武巖洋殼。這種新生的玄武巖洋殼有許多斷裂和孔洞，海水可以從中滲透到地殼內(nèi)部，并從玄武巖漿中吸取熱量，同時(shí)還發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并把一部分物質(zhì)溶解到水中，其中主要有金、銀、銅、鐵、鉍、砷、鉑、鈀、石墨、金剛石和硫磺等，還有少量幾種氣體和含量甚微的液體元素（汞）。這些物質(zhì)從玄武巖中轉(zhuǎn)移到熱海水中。這樣的海水從裂口中噴出就形成了海底熱泉。

這種熱泉中含有許多礦物質(zhì)、金屬硫化物或氧化物，沉淀在熱泉噴口周圍，天長日久后便形成了一座座“煙囪”。

“黑煙囪”的形成之謎

令人驚奇的是，在360 ℃的高溫下，海水并不沸騰，這是因?yàn)楹５? 500米深處的壓力是海水表面的250倍。因此，這里水的沸點(diǎn)超過了400 ℃。這些水在離開“煙囪”之前是透明的，但是，離開“煙囪”之后，海水就變成黑色的。因?yàn)殡x開“煙囪”之后，水溫驟然下降，熱液中含有的豐富重金屬（白金、銀、銅、鋅、鉛、錳、鎳、鈷等）和大量的硫化鐵礦物質(zhì)便先后沉淀出來，從而影響海水的透明度。這些沉淀礦物，在“煙囪”周圍形成一系列紅、黃、棕、白、黑色的金屬小丘，在燈光的照耀下，五彩繽紛，光輝奪目。離“煙囪”稍遠(yuǎn)的一些地方，一堆堆形狀奇特的冷凝后的火山熔巖，在泛光燈下，朦朧若現(xiàn)，構(gòu)成一幅幅神奇的畫面。

“黑煙囪”為平頂?shù)膱A錐形，結(jié)構(gòu)幾乎完全對稱，“煙囪”壁是它的主體。整個(gè)“煙囪”壁由內(nèi)、外兩層組成，內(nèi)層為塊狀銅－鐵硫化物，周圍以硬石膏為主。根據(jù)硫同位素資料分析，當(dāng)“黑煙囪”的硬石膏發(fā)育到一定程度，就會使熱流液體不能廣泛地與海水混合。于是，銅－鐵硫化物開始逐漸生長成為“煙囪”的內(nèi)層。這時(shí)，“煙囪”既通過硬石膏的沉淀向內(nèi)生長，還通過硬石膏的增生和后來被硫化物取代而向外生長，最終形成幾十米高的頗為壯觀的海底“黑煙囪”。

編輯/蘇泳