1977年10月，美国伍兹霍尔海洋研究所所属的深海潜水器“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。这个海底热泉生态区位于东太平洋，水深2，500米。这里也是地球上地壳最薄的地方。热泉生态区热液的喷出速度高达每秒数米。热液喷出后，遇到了冷的海水而迅速降温，所带出的矿物质结晶而形成筒状，由于含硫化物较多而呈黑色，高度可达10米，如同黑烟囱耸立于洋底。这些黑烟囱迅速生长，又很快倒下，形成一片金属硫化物矿床。
黑烟囱
后来，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·德富卡发现了海底中耸立着许多黑色的“烟囱”，并为此取名“黑烟囱”。海洋地质学家仔细研究了洋底热液喷出口，他们发现，这些喷出口实际上是洋底的间歇喷泉。炽热的热泉从洋底裂缝里流出来，虽然温度很高，但不会沸腾，这是因为在2，000多米水深的海底，其压力相当于200多个大气压，如此高的压力下，热液是不会沸腾的。热液喷出后很快冷却，热液中含有的大量矿物质，包括锌、铜、铁、硫黄混合物和硅等，散落在海床上，越积越厚，最后形成烟囱状的山峰。这种人间罕见的奇异景观引起了科学家们极大的兴趣。
“黑烟囱”含有大量金属硫化物
科学家以距西雅图以西480千米太平洋海底的“黑烟囱”为例，对“黑烟囱”的成因进一步作了解释。科学家们认为，由于胡安·德富卡板块不断地与太平洋板块碰撞，令海底地层出现裂缝，继而产生了裂缝扩张，于是地球内部的热液喷涌而出，这些热液冷却后又形成了新的海底地壳。海水在地心引力作用下倾泻而出深入地裂中，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。当从地裂中涌出的炽热的海水再度遇上冰冷的海水中时，便形成了一缕缕漆黑的烟雾。矿物质遇冷收缩，最终沉积成烟囱状堆积物，这就是海底“黑烟囱”的成因。
“黑烟囱”含有大量金属硫化物，在已发现的30多处矿床中，仅属于美国的加拉帕戈斯裂谷中的硫化物的储量就达2，500万吨，其开采价值达39亿美元。从多处海底热泉采样分析来看，这些硫化物含有的矿物元素种类繁多且品位极高。发生这种热液喷出现象海域的平均深度为2，225米。热液矿藏又称为海底金属泥。海底热液矿藏中含有大量金属的硫化物，这些发现引起了世界各国的关注，而红海的重金属泥则是迄今世界上已发现的最有经济价值的热液沉积矿床。
多金属硫化物矿床是数千年来在海底热泉附近积聚而成的。海底热液位于海底活火山山脉各处，而这些火山山脉蔓延全球所有的海洋盆地。多金属硫化物矿床还在与火山列岛毗连的地点形成，例如太平洋西部边界沿线的列岛。
另一类新发现的海洋矿物资源是富钴结壳。这种矿壳沉积于水下死火山侧面，历时数百万年才形成，其矿物质来自海水中熔化的金属，而这些金属则是由海水和海底热泉提供的。
热泉使金属硫化物沉积集中，同时又使各种金属散布海洋，促进了富钴结壳的积聚。
“黑烟囱”与生命起源
自古以来，人类曾千百次地问自己，我们来自何方?最早，人们认为生命是神创造的奇迹，甚至有些人认为生命是从岩石缝中钻出来或来自其他的天体。
黑烟囱是海底热喷口
前苏联科学家奥巴林提出了生命起源之说。奥巴林认为，生命来自海洋。生命首先从无机物开始，继而变成简单的有机物，再从简单的有机物变成更为复杂的有机物。海洋中有水、氢和氨等，它们相互作用形成了醇类、简单的糖类和氨基酸等物质，这是一个从无机物变成有机物的过程。后来又形成了氨基酸联结起来的蛋白质和淀粉等大分子的碳水化合物，继而，这些有机化合物的水滴从周围分离出来，再不断地从周围汲取各种物质，使这些水滴的内部逐步复杂化，而且逐步变大，大到一定程度再分裂增多，从而一步步进化为生命。总之，奥巴林的学说有三点是值得人们注意的：第一是生命来自海洋；第二是生命是从非生命的无机物逐步演变成有机物，进而成为更复杂的有机物；第三是生命的出现和演变经历了几十亿年漫长的历程。
海底黑烟囱
确切地说，生命源自海洋中的无机物，而且唯有在海洋的环境条件下，生命才能形成。现在大多数科学家依然确信生命源自海洋，大海是人类生命真正的故乡。为此，研究海洋中的无机物对确认生命的起源意义重大。
美国影片《泰坦尼克号》向人类复现了一次举世闻名的大海难。影片生动地再现了冰海沉船的悲壮景象，同时描述了一对恋人动人的爱情故事，这部影片的导演就是詹姆斯·卡梅隆。
不久前，詹姆斯·卡梅隆突发奇想，要乘深潜器进入海底拍摄千古奇观，探索生命的起源。卡梅隆一行对海底“黑烟囱”进行了深入的调查，发现黑烟是海底火山喷射出来的。卡梅隆等人认为，要探索人类生命的起源，就必须从这些物质开始。卡梅隆将其深海所见拍摄成一部纪录片。我们期待着卡梅隆等人的研究结果，也许人类可以在海底找到生命起源的奥秘，彻底地解开生命起源之谜。
黑暗生物圈的发现令世人震惊，人们不禁要问，那里根本没有阳光，它们又是怎么生存的?原来，这些生物与陆地上靠光合作用形成的生物相反，陆地上光合成的生物是从阳光中获得生存能量的，而黑暗生物圈的生物是从化学物质中获得生存能量的。热泉提供了来自地球内部的化学能量，生物就可以借助这些能量生长。世界上确有大量的生物在没有阳光的世界里繁衍生息，它们不是靠光合作用，而是靠化学合成。这种新的观点令人们对生命的认识发生了革命。詹姆斯·卡梅隆在他的纪录片《深海异类》中说：“这种聚会在下面的黑暗中已进行了几十亿年，与我们毫无关系，即使太阳明天消失，它们也不在意。”
也许人们还会问，海底火山旁的喷口和裂缝处的热液中含有大量的硫化氢，陆地上的大多数生物如果吸入硫化氢必将中毒身亡，那么那些海底生物为什么不会中毒呢?这个问题经过一些海洋生物学家的研究发现，那些海底生物与陆地生物不同，它们的体内具有一些特殊的结构和代谢形式，足以消除硫化氢的毒性。
研究海底热泉附近的生物群颇为重要。因为第一，这些生物具有工业和医药价值，它们将成为新型化合物的来源；第二，这些微生物中，也许包括原始的生命形式，这将有助于揭开人类生命起源的奥秘。
现在，越来越多的海洋生物学家确信，海底热喷口也许是在我们这个星球上研究生命起源最好的实验室。
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