“黑烟囱”是耸立在海底的硫化堆积物，呈上细下粗的圆筒状，因形似烟囱状，所以被科学家形象地称为“黑烟囱”。这些“黑烟囱”不仅能喷“金”吐“银”，形成海底矿藏，具有良好的开发远景。而且很可能和生命起源有关，并具有巨大的生物医药价值。
“阿尔文”号的发现
自1974年以来，不少国家对太平洋的加拉帕戈斯海岭及其附近海底进行调查，先后发现了不少地热丘。这些地热丘大小不一，一般高10米，直径25米左右。每个地热丘都有一个地下热水的喷出点。有些科学家认为，地热丘就是这些海底喷泉的凝析物形成的。海底热喷泉的温度可能达到300℃。
1978年春天，“格洛玛·挑战者”号在马里亚纳海沟西侧的海底进行钻探，从采集到的海底沉积物岩芯中所发现的矿物分析，是由200～300℃的高温热水形成的，这结果与加拉帕戈斯海岭上的地热丘形成情况相符。
1979年4月，“阿尔文”号来到东太平洋海岭。它按照常规下潜，也按照常规在海下调查。在水下探照灯的光柱下，海水晶莹碧透，各种趋光性的生物围聚在“阿尔文”号的四周。突然，“阿尔文”号里的科学家罗伯特·巴拉德听到一阵海水搅动的声音，他往观察窗外一看，大吃一惊，一股炽热混浊的黑色流体从洋底的岩石间喷涌而出。
“阿尔文”号立即对这“黑烟囱”进行考察。发现涌出的流体其实是滚烫的富含矿物质的水，四周的海水异常温暖。尤其使人惊异的是，在高温热水喷出口的附近，生活着一个由多种奇特生物组成的生物群，最引人注目的是一大丛密集在一起的管状蠕虫，有的长达4～5米，在水中不停地摆动。此外，还可以看到红色的蛤，没有眼睛的蟹和状似蒲公英的水母。显然，这个生物种群所依赖的不是太阳热，而是地热。
在以后的一个月里，“阿尔文”号不断地下潜到这一片深达2700米的海底进行考察。科学家们终于清楚地看到：海底耸立着几个大“烟囱”，一股股“黑烟”或“白烟”不断从“烟囱”里冒出来。海底“烟囱”与海底火山爆发不同，后者是来源于地球深处的地幔物质硅酸盐熔浆的喷发，而前者却是过热含矿水溶液的溢流。
▲海底矿床示意图
“阿尔文”号这一年采集到的大量标本和样品，使海洋地质学家了解到许多海底的新现象。而“阿尔文”号建立这个新功付出的代价是微乎其微的：只是观察窗的有机玻璃被高温的海底“烟囱”水烘软变形而已。
通过这次大西洋海底中脊调查，人类第一次发现了海底金属热液矿床，还在海底裂谷中看到了海底火山喷溢的情景。从海底裂缝中淌出滚烫的熔岩。一遇到冷海水便骤然凝固。这些凝固的熔岩，有的像蘑菇，有的像管凤琴，有的像棉纱卷，也有的像挤出的牙膏，千姿百态，使参加探险的人们大开了眼界，也使人类增进了对海洋的了解。
喷“金”吐“银”的“黑烟囱”
▲海底的“黑烟囱”
“热液硫化物”主要出现在2000米水深的大洋中脊和断裂活动带上，是一种含有铜、锌、铅、金、银等多种元素的重要矿产资源。对于它的生成，海洋科学家们经过实地考察后认为：“热液硫化物”是海水侵入海底裂缝，受地壳深处热源加热，溶解地壳内的多种金属化合物，再从洋底喷出的烟雾状的喷发物冷凝而成的。被形象地称为：“黑烟囱”。它们的直径从数厘米到两米，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千米，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。
热水生物
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，拉开了进军大洋海底多金属硫化物领域的序幕。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”。此前，这不仅进一步了解了大洋深处海底热液多金属硫化物的分布情况和资源状况，也为地球科学从理论上有一个新的质的飞跃做了铺垫。
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来合成生命物质而生存。
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。
▲海底的生物
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℃、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。科学家们为此提出，生命莫非就是起源于这些“黑烟囱”的周围？
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。这个发现也同样令人们兴奋。
同时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。
前景无限的“海底图画”
▲海底火山地貌
与此相比，现在人类开采的石油、煤、铁等矿产，则经历了更长的历史，大多要若干万年才能成矿。而“黑烟囱”通过化学作用来造矿，就大大地缩短了成矿的时间。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4万千米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。
现代海底“黑烟囱”及其硫化物矿产的发现，是全球海洋地质调查近10年中取得的最重要的科学成就之一。近些年来，海底热液活动及其多金属硫化物、生物资源之所以为国际社会常年关注，成为国际科学前沿的课题，主要是基于其科学意义和资源潜力。人类经过20多年不懈的调查研究，对大洋底多金属硫化物的了解还只是初步的。两组数据可以说明这一点，一是60000千米长的洋中脊，人类只对其中的5%有相应的了解；二是截止目前为止，人类在全球发现的海底热液硫化物分布区不超过200处。很显然，许多海域还有待于人类更深入的工作。
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