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海底“黑烟囱”成因之谜

最近,在印度洋执行我国首次环球大洋科学考察任务的“大洋一号”科学考察船获得重大发现,在印度洋底起获一块完整的热液硫化物烟囱体和热液活动区生物样本。

自1977年10月美国伍兹霍尔海洋研究所所属深海潜艇“阿尔文”号在加拉帕戈斯群岛海域率先发现海底热泉生态区以来,海洋学家又先后在墨西哥西部沿海以北的北纬10°海底和北纬21°的胡安·德富卡海隆下勘察到大规模热泉区并分别进行过数次综合考察。胡安·德富卡海底热泉区中拥有多处喷涌升腾矿物质的“黑烟囱”。这些奇异的自然景观引起了科学家极大的兴趣和关注,在他们不间断的努力下,不断获得新的收获和重要发现。

地质构造活动的产物

距西雅图以西480公里处太平洋海下,胡安·德富卡板块不断与太平洋板块碰撞,因此造成沿胡安·德富卡海隆海底地层出现坼裂和扩张,地球内部源源不绝喷涌而出的熔岩,冷却固着成新的海底地壳,并将古老的海床置于其下并取而代之。海水在地心引力作用下倾泻深入地裂中,同时形成海底环流,将熔岩中大量的热能和矿物质携带和释放出来。当炽热的海水再度喷射到裂缝上冰冷的海水中,其中的矿物质被溶解并形成一缕缕漆黑的烟雾。矿物质遇冷收缩最终沉积成烟囱状堆积物,地裂中热液顺烟道喷涌而出形成景致奇异、妙趣横生的海底热泉。

美加利福尼亚州蒙特雷水族生物研究所海洋地质学家德布拉·斯特克斯认为,海底“黑烟囱”的构筑绝非仅仅是地质构造活动的结果。其中神奇莫测的热泉生物建筑师的艰辛劳作也功不可没,不容忽视在热泉口周围拥聚生息着种类繁多的蠕虫,其中管足蠕虫可长到46厘米,它们独具特色的生存行为特别引人注目。斯特克斯和助手特里·库克发现这些底栖生物在营造烟囱中起着至关重要的作用。

奇妙的海底“建筑师”

为查明“黑烟囱”矿物成分,斯特克斯从3座“黑烟囱”内采集了46厘米长的岩心,经潜心研究后才揭示了其中奥秘。他们发现,岩心上布满了含有硫酸钡亦称重晶石的凹陷管状深孔,并确认这些管状孔穴系蠕虫长期生存行为的结果。鉴于热泉口旁蠕虫遍布,因此尚难断定究竟哪些蠕虫擅长打洞筑巢。但从管洞外形来看极有可能是活跃喜迁居的管足蠕虫长期挖掘作业的产物。解剖分析表明,管足蠕虫内脏中的细菌可从热液所含亚硫酸氢盐中获取氢原子维持生命,细菌还可把海水中的氢、氧和碳有机地转化生成碳水化合物,为蠕虫提供生存所需的食物。这种化学反应的结果遗留下硫元素,蠕虫排泄的硫又促使海水中的钡和硫酸发生催化反应。常此以往,蠕虫死后便在熔岩中遗留下管状重晶石穴坑。

斯特克斯推测,一座座海底烟囱演化生成过程可能在蠕虫聚集热泉口周围就早已开始了,胡安·德富卡海隆下蠕虫“建筑师”精心创造的自然奇观令人叹为观止。它们开凿的洞穴息息相通,犹如礁岩迷宫,从而使热液将矿物质源源不断地输送上来并堆集烟道。当“黑烟囱”在热泉周围落成后,熔岩上深邃的管状洞口穴就成为矿物热液外流的通道,从而形成海底黑烟热泉奇观,直到通道自身被矿物结晶体堵塞才告停息。从多处海底热泉采样分析来看,矿产资源丰饶,种类繁多,品位极高。

据悉,美国科学家正加紧研制大型深海考察潜艇,并准备对深海热泉进行全面研究,同时向国际社会发出呼吁:要求设立深海热泉自然保护区。








 
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