◎ 包益敏 楚大振 王诚志

　　海平面2000米以下有一些热烈喷发的大“烟囱”，这样的海底“烟囱”通常被称为“深海热泉”或“海底热液系统”，常见于地球构造板块的薄弱地带。

　　“黑烟囱”的发现

　　1977年，阿尔文号在东太平洋加拉帕戈斯附近海区下潜时，发现低温热液，并在热液区发现大量高等海洋生物，包括管状蠕虫、双壳类生物、螃蟹等，这些生物形成了极为特殊的深海生态系统。

　　1979年，阿尔文号再次下潜到东太平洋中隆处时，发现一些冒黑烟的特殊地质结构，喷出物的热液温度达到了350摄氏度。研究人员将这种地质结构命名为热液喷口，由于海底热液口的喷出物颜色大多偏黑色，且沉积物不断累积增高形似烟囱，因而又被称作“黑烟囱”。

　　自1977年，人类第一次发现深海热泉后，近几年我国的“蛟龙”号也多次在深海热泉附近采集样本用于科学研究。

　　“黑烟囱”的形成

　　形成“黑烟囱”的根本原因是大洋地壳板块张裂，冰冷的海水沿裂隙向下渗透可达几公里，在洋壳深部加热升温达到400摄氏度左右时，就会与周围的岩石发生水岩反应，使得海水溶解周围岩石中多种金属元素的成分发生巨大变化，此时的液体被称为热液。

　　热液随后又沿着裂隙对流上升，最终喷出洋壳顶部重新注入海水，高温热液与海水混合，快速沉淀如硬石膏矿类的硫酸盐或硫化物，喷发的黑烟物质也主要沉积在喷口附近，由于喷出时周围环境的温度骤降，导致大量包含金、铜、锌、铅、汞、锰、银等各种金属硫化物的析出，形成了所谓的“黑烟”，实际上，“黑烟囱”只是热液喷口沉积的形式之一。

　　“黑烟囱”的价值

　　“黑烟囱”中的热液活动将大量金属元素从地壳深处带出，在海底形成铜、锌、铅、钴等金属硫化物以及金、银等贵金属高品质矿床，具有极高的经济价值。洋底“黑烟囱”向地球大洋输送热量和地球化学通量，对地球环境的形成具有很大影响。

　　由于缺乏食物来源，深海环境一直被认为是生命的禁区。然而，在世界各地海底热液系统中发现了繁荣的生物群落，其中绝大部分物种是热液环境中所独有的。热液生态系统的初级生产者是热液喷口周围种类繁多的细菌和古细菌，它们从无机化合物中获取能量，形成独特的食物链，区别于浅海和陆地上依靠光合作用的食物链。

　　海底热液系统与早期地球环境类似，并且具备生命起源所必需的物质、环境、能量等条件，有科学家推测地球生命的最初起源很可能就是从“黑烟囱”开始的，因此对“黑烟囱”及周围生物的研究将有助于我们揭开生命起源的秘密。

　　（作者单位：中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心）