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【科普档案馆】深海里的秘密(上):海底“黑烟囱”

时间:2022-04-28 09:21:55来源:学苑创造杂志

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人们热爱大海的宽广美丽,对海洋也有着越来越深入的探索,但是海底世界仍旧披着一层神秘的外纱。

你能想象吗?在深海的海底也能看到像化工厂那样冒着滚滚浓烟的“烟囱”,不过这可不是人工修建的哟,那它是怎么形成的呢?



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海底“黑烟囱”


 如果你潜到大海2000米至3000米的地方,恰好这里地壳张裂或者很薄弱,你就极有可能会看到这样的景象:“地面”上矗立着很多冒着滚滚黑烟的管子,仿佛是一个重工业基地。这些管子高矮不一,有的只有几米高,有的却有100多米高,不过形状却很相似,都是上细下粗的圆筒状,因此有人称它们为“黑烟囱”。



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        这些黑烟囱实际上是深海热液喷口,分布在地壳张裂或薄弱的地方,如大洋中脊的裂谷、海底断裂带和海底火山附近等。

       为什么只有在海底地壳张裂或者很薄弱的地方,才能看到这些黑烟囱呢?

        这滚滚的黑烟又是从哪里来的呢?

       这是因为海底的地壳特别薄,中间还有很多断裂带或者裂缝,有些裂缝最深可达几公里。冰冷的海水顺着裂缝向下渗透到地壳的内部,在那里和地壳内汹涌炽热的岩浆相遇后,冰冷的海水被加热,同时与地壳中的玄武岩发生了化学反应。玄武岩中的铁、锰、铜、锌等元素溶于滚烫的海水中,形成了一种富含硫化物和金属物质,并且温度最高能达到400℃的热液。这些热液不断地向上流动,最终从裂缝中喷发出来。

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       刚喷出来的热液是澄清的溶液,但当这些温度高达320℃到400℃的热液,与冰冷的海水(约为2℃)相遇后便会迅速冷却,同时析出黄铜矿、黄铁矿、硫酸镁等物质,原来无色透明的溶液立刻变成了黑色的烟柱,这些烟柱都是金属硫化物的微粒。在海水的压力下,这些微粒没能往上跑多高,就像天女散花似的从烟柱顶端四散落下,堆积在海底形成矿物堆。日积月累,矿物堆越堆越高,便形成了咱们看到的黑色烟囱。

我们知道,陆地上的石油、煤、铁等矿物,都需要经过若干万年的时间才能形成。而黑烟囱喷出来的热液里含有丰富的铜、铁、硫、锌等金属物质,还有少量的铅、银、金等金属物质和其他一些微量元素。

更重要的是,一个黑烟囱从开始喷发到最终“死亡”,一般只要十几年到几十年的时间。也就是说,在短短几十年的时间里,一个黑烟囱可以累计造矿近百吨。而且这种矿几乎没有土、石等杂质,都是各种金属含量很高的化合物,只要稍微加以分解处理,就可以被人们利用了。海底黑烟囱真可以称得上是一个理想中的宝藏。


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“向阳红01”船在南大西洋获取海底热液“烟囱体”


亲爱的“造粉”们,下面请你来猜一猜,在深海2000米到3000米的地方,海水温度低、压强大,看不到一点儿阳光,并且这里的黑烟囱还日夜不息地喷涌着热液,在这样一种看似恶劣的环境中,有没有生物在这里定居呢?

答案咱们下期揭晓。


本文选自《学苑创造》A版2021年4月刊

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