海洋到底是怎样形成的？

    “大海啊，大海，生我养我的地方……”正如歌中所唱的那样，地球上的生命就是从这里发源的。而且，从单纯的数量角度来说，地球上的生物大部分也是生活在海洋里的。我们知道，地球分为岩石圈、水圈和大气圈，在这三层物质的中间，有着两层生物圈，生活着各种各样的生命。在陆地上，生物局限于距离地表几米到几十米的范围内（只有鸟类和飞机可以暂时离开地面）；而在海洋中，生物却可以长久地占据深达11千米的领域，有些地方可能更深一些。说起大洋底部时，人们通常会说：“我们对它的了解程度还不如月球。”那么，海洋究竟是什么样的呢？

    有人说自从有了地球也就有了海洋；有人说是海洋哺育了地球；还有人说海洋很年轻……那么，海洋到底是怎样形成的？

    关于海洋起源，来自世界上各个地方的科学假说也是多种多样的。因为人类是继地球和海洋诞生之后才出现的，所以不可能目睹海洋形成的奇观，因此，对海洋的起源问题只能以已经掌握的科学知识来进行推测。1879年，著名生物进化论创立者达尔文的儿子G.达尔文提出了一种形成大洋的“月球分出说”。这种假说认为，在地球刚刚形成的时候，它的自转速度比现在要快得多。由于太阳的引力作用和地球的高速自转，使部分地块脱离了地球，被甩出的地块在地球引力的作用下，绕着地球不停地旋转，后来便成为我们夜晚常能看到的月亮。月球被甩出后，在地球上留下了一个大窟窿，逐渐演变成今天的太平洋。但是，这种假说后来遭到了许多科学家的反对。

    有人计算过，若使地球上的物体飞离，其自转速度应是目前地球自转速度的17倍，也就是说一天只有1小时25分钟，这显然是令人难以置信的。还有的人认为，若月球从地球上飞出，则月球的运行轨道应在地球赤道的上空，而事实上却不是这样。此后，法国学者G.狄摩切尔又提出了新的太平洋成因假说——“陨星说”。他认为，太平洋是由另一颗地球的卫星（其直径比月球大两倍）坠落地面造成的。这颗卫星冲开了大陆的硅铝层外壳而形成巨大的陨石谷，它还可能深入地球内核，引起地球的强烈膨胀与收缩，其结果不仅形成了太平洋，而且又使其他陆壳也破裂张开，形成了大西洋等大洋。随着宇航科学的发展，这个学说的研究又重新兴盛起来了。然而，人们还是特别怀疑偶然的碰撞是否能形成占地球表面积1/3的巨大太平洋盆地。因为，就目前人类的发现来说，无论是地球上还是月球上的陨石坑，其规模都是很小的。

    大陆漂移说认为，地球上现有的大陆在距今2亿年前是彼此连在一起的，从而组成了一块原始大陆，或称为联合古陆。联合古陆的周围是一片汪洋大海，叫做泛大洋。在距今1.8亿年前，联合大陆开始分裂，漂移成南北两大块，南块叫冈瓦纳古陆，包括南美洲、非洲、印巴次大陆、南极洲和澳洲；北块叫劳亚古陆，包括欧亚大陆和北美洲。以后，又经过上亿年的沧桑之变，到了距今约6500万年前，联合古陆又进一步分裂和漂移，从而形成了亚洲、非洲、欧洲、大洋洲、南美洲、北美洲和南极洲；而泛大洋则完全解体，形成了太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。

    世界各地的科学家们为了能够更合理地解释大陆漂移现象，一直在坚持不懈地探索新的科学依据。1961年，美国科学家赫斯和迪兹提出了“海底扩张说”。海底扩张说认为，洋底新地壳有一个不断形成的过程，地幔里的物质不断从大洋中脊上的裂谷里涌出，冷凝和充填在中脊的断裂处，从而形成新的洋底。新海底不断扩张，把年老的海底向两侧排挤，当被挤到海沟区时，它们便沉入地幔。据计算，海底扩张速度每年有几厘米，最快的每年可达16厘米。这样，就使得海底每隔3亿至4亿年便要更新一次。这一海底扩张的过程被深海钻探资料所证实，还可以从洋脊两侧岩石的磁性上得到证明。

    直到20世纪60年代后期，在“漂移”和“扩张”这两大理论基础上，一种崭新的科学假说诞生了，从此，海洋起源的研究进入了一个全新的时期。1968年，法国学者勒比雄提出了“板块构造说”。这种学说认为，全球岩石圈不是整体一块，而是被一些构造活动带所分割，分成的一些不连续的块体称为板块。勒比雄将全球分为六大板块，即亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块（印度洋板块）和南极洲板块。这些板块很像漂浮在地幔上的木筏，游游荡荡，存在着种种形态的漂移关系。地壳的活动就是这几个板块相互作用引起的，在板块相互交接的地带，地壳活动比较明显，常常会形成地震和火山爆发等现象。这些板块还在不断地进行相对的水平运动，当大洋板块向大陆板块运动时，板块的边沿便向下俯冲进入地幔；地幔把俯冲进来的地壳加温、加压和熔化，再运向大洋海岭的底部，然后再上升出来。这恰恰与“海底扩张说”相吻合，在地幔的相对运动中大陆确实被“漂移”了，经过很久很久的一段时间，才形成了今天地球上海陆分布的面貌。

    当大陆漂移、海底扩张和板块构造这三种理论有机地结合起来，一个新的、完整的全球构造学说的轮廓就清晰起来了，我们所讨论的海洋起源问题，也就有了一个比较清晰的眉目。然而，人类的历史才只有300多万年，与地球相比，这段历史显然只是一段极短暂的时光。对于海陆起源的问题，上述种种学说都有它不能解释的问题。所以，这个问题至今仍旧不能说已经得到了最终的解答。

    海水下面的海底

    在辽阔的海洋上，分布着几个大陆板块和许许多多的美丽海岛。海岛形态各异、大小不一，宛如一颗颗璀璨的珍珠镶嵌在波光粼粼的大海之上。这些岛屿小的不足1平方千米，大的却有几百万平方千米。世界上的岛屿有5万多个，总面积达997万平方千米，约占地球总面积的1/15。

    那么，地球表面70%以上的部分被海水覆盖，海水下面的海底是什么样子呢？是不是和陆地一样，有山脉、平原、盆地等不同的地形呢？答案是肯定的。海底有高耸的海山、起伏的海丘、绵长的海岭、深邃的海沟，也有坦荡的海底平原。

    大陆架

    《国际海洋法》给大陆架的定义是：大陆架是指邻接一国海岸但在领海以外的一定区域的海床和底土。沿岸国有权为勘探和开发自然资源的目的对其大陆架行使主权权利。

    大陆架又叫“陆棚”或“大陆浅滩”，是指环绕大陆的浅海地带。在地理学意义上，大陆架指从海岸起在海水下向外延伸的一个地势平缓的海底地区的海床及底土，在大陆架范围内海水深度一般不超出200米；海床的坡度很小，大陆架是大陆向海洋的自然延伸，通常被认为是陆地的一部分。

    大陆架有丰富的矿藏和海洋资源，目前已发现的有石油、煤、天然气、铜、铁等20多种矿产，其中已探明的石油储量占整个地球石油储量的1/3。大陆架的浅海区是海洋植物和海洋动物生长发育的良好场所，全世界的海洋渔场大部分分布在大陆架海区。还有海底森林和多种藻类植物，它们可以用来加工食品，制药和作为工业原料，这些资源的所有权属于沿海国家。

    大陆坡

    大陆坡是指向海一侧，从大陆架外缘较陡地下降到深海底的斜坡。它广泛分布于所有大陆架周缘，为全球性地形单元。大陆坡可以分为上下两界，上界水深多在100米至200米之间；下界往往是渐变的，在1500米至3500米水深处，也有的下延到更深处。大陆坡宽度为20千米至100千米以上，世界上的大陆坡总面积约2870万平方千米，占全球面积的5.6%。

    由于河流径流和海洋作用，大陆坡沉积物中含有丰富的有机质，沉积层深厚的地方具有良好的油气远景。锰结核、磷灰石、海绿石等矿产也分布在大陆坡上。此外，世界上一些重要的渔场，也往往形成在大陆坡海域。

    大陆隆

    大陆隆，也叫大陆裙，是位于大陆坡与深海平原之间的巨大海洋地质沉积体。大陆隆靠近大陆坡的地方较陡，接近深海平原的部分较缓，平均坡度为0.5—1度，水深在1500—5000米之间。大陆隆主要分布在大西洋、印度洋、北冰洋边缘和南极洲周围。在太平洋西部边缘海的向陆一侧也有大陆隆，但在太平洋周围的海沟附近缺失大陆隆。大陆隆的沉积物主要来自大陆的黏土及砂砾，厚度约在2000米以上。

    大洋盆地

    四周较浅而中部较深、面积较大的大洋底称为大洋盆地，简称“洋盆”。

    大洋盆地一般位于大洋中脊与大陆边缘之间，它的一侧与大洋中脊平缓的坡麓相接，另一侧与大陆隆或海沟相邻。

    大洋盆地是大洋的主体，大多面积辽阔，深度2500—6000米不等。世界大洋的大洋盆地总面积占海洋总面积的45%。海盆底部发育深海平原、深海丘陵等地形。

    海沟与海槽

    海沟是位于海洋中的两壁较陡、狭长的、水深大于5000米的沟槽，是大洋海底的一些最深的地方，最大水深达到10000多米。

    海沟多分布在大洋边缘，而且与大陆边缘相对平行。地球上主要的海沟都分布在太平洋周围地区。世界大洋约有30条海沟，其中主要的有17条，属于太平洋的就有14条。环太平洋的地震带也都位于海沟附近。地球上最深、也是最知名的海沟是马里亚纳海沟，位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧，深度大约11033米。1951年，英国“挑战者”Ⅱ号在太平洋关岛附近发现了它。

    小于海沟，宽度较大，两坡或其中一坡较缓的长条状海底洼地，叫做海槽。

    大洋中脊

    大洋中脊又名中洋脊，是隆起于大洋底的中部，并贯穿整个世界大洋，为地球上最长、最宽的环球性洋中山系。在太平洋的部分，其位置偏东，称东太平洋海隆；在大西洋的中脊则呈“S”形，与两岸近于平行，向北延伸至北冰洋中；在印度洋的中脊分三支，呈“入”字形。三大洋的中脊在南半球互相连接，总长达8万千米，面积约1.2亿千米，占世界海洋总面积的1/3。大洋中脊的少数山峰露出于海面形成岛屿，如冰岛、亚速尔群岛等。

    大洋中脊是现代地壳最活动的地带，经常发生火山活动、岩浆上升和海中地震，水平断裂广布。根据海底扩张和板块构造学说，大洋中脊是洋底扩张的中心和新地壳产生的地带。熔融岩浆沿脊轴不断上升，凝固成新洋壳，并不断向两侧扩张推移，扩张的速度为每年向两边各扩张1厘米至5厘米。

    海洋到底有多深？

    当人类文明尚未进入现代社会之前，对海洋深度直接观测的情况是怎样的呢？现有最古老的文字纪录大约是在公元前100年，希腊哲学家波西多留斯曾在撒丁岛海岸以外的地方测量过地中海的深度，测到的深度据说大约是2千米。然而，直到18世纪，科学家们为了研究海中生物，才开始对海洋的深度进行系统的研究。在18世纪70年代，丹麦生物学家O.F.弥勒发明了一种水底采样器，可以用来从海面下几米深的地方取出生物标本。

    19世纪30年代，英国生物学家小福布斯使用水底采样器取得了显著成功，他从北海和不列颠群岛周围的其他海域中取出了海中生物。此后，1914年，他随一艘海军军舰前往东地中海，在那里从410米的深处采到了一条海星。植物只能生长于海水的最上层，因为阳光只能穿透大约70米深的海水。动物说到底必须依靠植物才能生存，因此，小福布斯认为，动物是不能在能找到植物的水深以下长久存活的。实际上，他认为深度410米大概是海中生物生存的极限，这个极限以下的海洋是贫瘠的，不可能有任何生物存在。然而，正当小福布斯做出这种判断的时候，英国探险家J.C.罗斯在南极洲海岸探险时，从730米深的海水中捞出了生物，远深于小福布斯的极限。但是，南极洲太远了，所以大多数生物学家还是接受了小福布斯的判断。

    当决定横越大西洋海底铺设一条电报电缆时，海底才第一次成为人类实际关心的事情（而不再只是少数科学家出于一种好奇心）。1850年，莫里在美国金融家菲尔德的坚决支持下，为铺设海底电缆而绘制了一张大西洋海底地形图。15年后，经过许多挫折和失败，大西洋海底电缆终于铺设成功。这项工程的成功，标志着人类开始对海底进行系统的考察，这一切应该感谢莫里。莫里的探测表明，大西洋中间的水域比两边的浅。为了纪念这条电缆，莫里把中央浅的区域命名为“电报海台”。

    1860年，英国船“斗牛狗”号继续对海底进行考察并扩大了莫里考察的范围。船上的英国物理学家沃利克用海底采样器从大约2300米的深海中捞出13条海星。很明显，这些活蹦乱跳的海星不是死后沉到海底的。沃利克立即报告了这一情况，并认为即使没有植物，动物也可以在寒冷漆黑的深海中生存，但是生物学家仍不愿意相信这种可能性。1868年，苏格兰生物学家C.W.汤姆森乘坐一艘叫“闪电”号的船到深海去打捞，结果从深海中捞出了各种动物，于是争议结束了，小福布斯关于海中生物生存下限的说法被推翻了。

    1872年12月7日C.W.汤姆森乘坐“挑战”者号出海，在海上航行了3年半，航行距离合计12.6万千米。为了测量海洋的深度，“挑战者”号采用了人们长期使用的方法，将长6.4千米缆索的一端系上一个重物，再把缆索放入海中直接到达海底，当时除此以外没有更好的方法。“挑战者”号就这样在370个地方测量了海洋的深度。遗憾的是，这种方法既费力又不精确。

    1922年，当利用声波的回声测深法被发明出来时，对海底考察的历史终于发生了革命性的改变。

    第一艘使用声呐的船——“流星”号是德国的海洋调查船。1922年，这艘船对大西洋进行了调查。到1925年时，人们已经清楚地知道，海底绝不是毫无特征与平坦的。莫里的“电报海台”也不是一种平缓起伏的高地和低地，实际上它是一条山脉，比陆地上的任何山脉都长而崎岖。这一山脉在整个大西洋洋底蜿蜒，其最高的一些山峰突出海面，形成像亚速尔群岛、阿森松岛以及特里斯坦·达库尼亚群岛那样的岛屿，人们称之为大西洋中脊。

    随着时间的推移，人们陆续发现了其他更加惊人的事实。夏威夷岛是一条水下山脉的顶部，从山脉的海底测量约高达10000米，比喜马拉雅山脉的最高峰还要高，因此，完全可以把夏威夷称为地球上最高的山。在海洋底部还有许多平顶火山锥，称之为海峰或海底平顶山。海底平顶山的名称是为了纪念瑞士血统的美国地理学家几岳而用他的名字命名的。1848年，在他移居美国时把地理学带到了美国。第二次世界大战期间，美国地质学家H.H.赫斯首先发现了海峰，他接连测定出19座海峰的位置。

    据目前所知，在海底至少有1万座海峰，大部分在太平洋。1964年，在威克岛正南发现了一座海峰，高达4300米。另外，在浩瀚海洋的底部还密密麻麻地分布着数不清的大大小小的海沟，世界上最深的海沟——马里亚纳海沟，深达1.1万多米，即使是世界最高峰珠穆朗玛峰放在其中，也绝不会露出海面。海沟都位于各个群岛的边缘，总面积约占全部海底面积的1%。这看起来似乎不多，但实际上却相当于美国面积的一半，海沟的含水量是陆地上全部河、湖总含水量的15倍。

    除海沟外，海底还密密麻麻地分布着大大小小的海底峡谷。有时海底峡谷长达几千千米，看上去像是河道。有些海底峡谷似乎确实是陆上河流的延伸，有一条峡谷明显地从哈得孙河延伸到大西洋。20世纪60年代，对印度洋进行了海洋调查，结果仅在孟加拉湾就找到了至少20多条这样的大沟槽。于是有人认为，这些海底峡谷曾经是陆地上的河床，当时印度洋的水面比现在低。但是，到现在为止，有些水下河道仍然处在海平面以下，似乎完全不可能曾经高出过海面。后来，许多海洋学家，尤其是尤因和希曾，提出了另外一种理论。他们认为，海底峡谷是由浊流挖成的。这种浊流是一种沿着近海大陆坡发生的、每小时96千米、雪崩塌式、充满泥沙的水流。

    另外，在地壳中还发现由很深的裂隙出现的断层，断层的一盘岩石紧贴在另一盘岩石上，定期地进行滑动，从而造成地震。这些断层也出现在板块的边界上或板块边界的分支上。在所有这样一些断层中，最有名的是圣安德烈斯断层，它从旧金山到洛杉矶沿着整个加利福尼亚州海岸延伸，是美洲板块和太平洋板块之间边界的一部分。

    海水是清澈透明的吗？

    海水并非都是清澈透明的。有些地方的海水十分清澈，阳光可以穿过很深的距离；另外一些地方，海水比较混浊，阳光只能照射很短的距离。为了表示不同海域的海水能见程度，科学家引进了透明度的概念，顾名思义，透明度就是表示海水透明程度的一个量，它是衡量海水光学性质的一个简单而又重要的参数。

    海水的透明度是怎样测量的呢？要测量海水的透明度首先必须准备一个白色圆盘，圆盘的直径为30厘米，什么材料都可以，但要保证它能沉入水中，这种圆盘通常被称为透明度盘。再在圆盘上面系上一根长绳子，并在绳子上做好长度标记。然后就可以把圆盘小心地放入水中，并让它缓慢地向下沉，千万要注意保持圆盘与水面平行。始终注意观察沉入水中的白色圆盘，当它刚好看不见时，记下圆盘在水中的深度，这就是该处海水的透明度，也叫能见度深度。

    早在1804年，美国海军就发明了这种测量透明度的方法。当年，美国海军士兵在一艘名叫“总统”号的巡洋舰上，把一只白色瓷盘系在测深用的绳索上，沉入水中，直到44米深处这只白瓷盘才看不见了。这恐怕就是最早的透明度测量纪录了。

    用透明度盘测量海水透明度虽然简便、直观，但也有不少缺点，往往会受一些客观和主观因素影响，比如受海面反射光的影响，受观测者眼睛高度的影响，还与眼睛的近视程度有关等，因此，测量结果不可能十分准确。而且透明度盘只能测出垂直方向上的透明度，不能测出水平方向上的透明度，测量结果不够完整。

    为了更准确、更全面地测定海水的透明度，科学家研究设计了一种专门的仪器。该仪器内装有先进的光电管、集成电路，甚至微型计算机，可以得到海水透明度更准确的数据。它还可以测量太阳光从海面穿透海水的光通量，得到水下照明度的测量结果。如果在仪器中安装一个自带的光源，还可以测出光线通过一定厚度水层的光能量，经过计算就可以得到海水本身的透明度值了。当然，这种仪器不仅能测量海水的垂直透明度，还能测出它的水平透明度。除了一些简单的测量外，现在广泛使用的都是这种光电测量的方法。

    大海中有没有淡水区

    海水的味道又苦又咸，不能直接饮用，这是因为海水中含有许多溶解盐类，目前已知的物质有80余种，其中11种含量较大，而其他的含量都很小。

    科学家们发现，不同海域的海水所含溶解盐的多少是不一样的。为了比较这种差别，人们引进了盐度的概念。所谓盐度就是海水中含盐量的浓度，它标志着海水含盐的多少，通常用每千克海水中所含盐的克数来表示（克/千克）。

    盐度是海水的重要物理性质之一，它不仅会影响海水的压力、浮力等参数，甚至声波、电磁波等在海水中的传播情况也会受其影响。

    在很多年以前，海洋学家们就已经对海水中的物质进行了全面研究。他们发现不同海域的盐度相差很大，但就其平均值来说，世界海洋的平均盐度约为35。如果将范围再缩小一点来看，你就会发现世界各大洋盐度平均值也不相同，其中大西洋最高，为34.90；印度洋次之，为34.76；太平洋最低，为34.62。

    海洋的平均盐度是35，这是一个什么样的概念呢？就是每千克海水中含有35克盐。你可千万别小看这35克，其实海洋中所含的盐的总量足以覆盖地球表面所有的大陆，而且厚度高达150米。可见海水的盐度虽然不高，但总量却十分惊人。

    所谓密度就是指单位体积内所含物质的质量。众所周知，淡水的密度是1克/立方厘米，那么海水的密度是多少呢？测量表明，海水的密度通常在1.01000克/立方厘米至1.03000克/立方厘米之间。海水的密度之所以要比淡水的密度大一些，主要原因是海水中含有许多溶解盐类。

    科学家们还发现，在温度降低、盐度增加或压力加大的情况下，海水的密度就增加。换句话说，海水的密度随盐度、温度、压力的变化而变化。为了比较不同海水的密度，我们通常所说的海水密度都是指在15摄氏度、一个标准大气压条件下的密度，并将这一条件下的密度称为标准密度。

    古希腊科学家阿基米德早就发现，浸在液体里的物体所受到的浮力等于它所排开液体的重量。我们不妨假设一下，如果有一艘轮船从长江口进入大海会有什么情况发生呢？很明显，无论是在长江还是在大海，同一艘轮船所需要的浮力都是一样的，都等于它的重量，不同的是需要排开液体的体积不同。由于海水的密度稍大于淡水的密度，所以只要排开较少体积的海水就能获得同样的浮力，也就是说，轮船从长江进入大海时船体会略微上浮一些。

    虽然不同海域海水的温度、盐度和压力都可以有很大的差别，但是，海水的密度随时间和空间的变化都很微小，我们甚至可以近似地认为海水的密度处处相等。

    既然这样，科学家们为什么还要精确地测定海水的密度呢？事实上，只要海水的密度有微小的差异，就足以使海水产生运动，甚至形成强大的海流。因此，要研究海水的运动规律，就必须精确地测定海水的密度。正是因为海水的密度变化甚微，所以测量时必须准确到小数点后的5位数字，否则就可能无法比较两地海水密度的差别了。

    在密度变化较大的近岸水域，通常利用液体比重计来直接测定表面海水的密度。对表面以下的海水，能不能也用这样的方法来测量呢？

    事实上，如果采用将深处的海水取出，再进行直接测定的办法，那么，由于温度和压力条件的改变，测量结果必然存在很大的误差。因此，在需要高精度确定海水密度的大洋中，密度不是通过直接测量来获得的，而是通过测量温度、盐度和深度（压力）等参数，再根据一定的公式进行计算而得到的。这种方法虽然复杂繁琐，但是准确可靠。

    略知常识的人都知道，海水都是又苦又涩又咸的。在海面上航行，即使渴极，也不能饮用海水。那么，在茫茫大海中，有没有淡水呢？

    答案是，有的。哥伦布在第三次横渡大西洋时，曾在委内瑞拉的奥里诺科河口附近的海面上，发现了一块淡水区。在美国佛罗里达半岛以东海面上，也有一块直径约30米的淡水区。看上去它的颜色和周围海水不大一样，仿佛是深蓝色的软缎上镶了一块圆圆的绿宝石。摸一摸，它的水温和周围的海水也不一样，掬上一捧尝尝，一点儿也不咸。在中国闽南的漳浦县古雷半岛东面，有一个盛产紫菜的小岛叫菜屿。距菜屿约500米的海面上也有一处奇异的淡水区，叫“玉带泉”。在广袤的大海中，四周海水皆咸，而唯独此处是淡水，过往的船只都到这里补充淡水，以解燃眉之急。

    那么大海中为什么会有淡水区呢？这些淡水又是从何而来的呢？

    原来，濒临海洋的陆地表面渗入雨水后，如果地下的透水岩层或裂隙向海里倾斜，而且海底岩层又有不透水层，那么渗入地下的水就会形成一个河流。在重力的作用下，这条河流就流入海底的地层下面。一旦遇到出口，地下水就会像泉水一样喷涌而出。就这样，泉水在海中日夜喷涌，在风力流的影响下，从泉眼斜着上升到海面，从而形成了奇特的海中淡水河。

    除了海底喷泉能产生淡水河之外，在流入海洋的大江大河的入海口，由于水量巨大，往往也能形成类似的淡水河。

    20世纪80年代末，苏联科学家在太平洋一个水域发现大片海底淡水。这种海底淡水不是海底泉水喷涌出的，也不是大河河口的延伸。科学家认为，这是降水积聚引起密度升高而造成的离子渗透现象。

    海底岩石中有水汽，沉到海底的降水中也有水汽。当沉入海底的降水团在水压作用下密度升高被压入海底岩石层时，水汽会产生异常高压，海底仿佛处于沸腾状态，淡化了的蒸汽水就会从海底不断渗透出来，形成海底淡水河。

    离水面越近的地方就能看得越远吗？

    我们知道，在水下离水面越近的地方光线就越好，那么，在水下是不是离水面越近的地方能见度就越高，看得就越远呢？

    事实上，答案并不像我们想象得那么简单。曾经在法国布勒斯特港西南方向沉没的“伊吉普特”号船上工作过的意大利潜水员报告称：在20米深以内能见度比较低。然而，随着深度逐渐增加，能见度又慢慢地好起来。沉没的船只到达120米深处时，光线虽然很微弱，但是能见度却能达到2米左右。

    为什么会有这种“反常”的现象呢？其实产生这种现象的原因很简单，主要是因为靠近海面的表层海水中常有许多悬浮物，如浮游生物、微生物等。这些浮游生物就像空气中的沙尘暴一样，对光线有很强的散射作用，会明显地降低海水的能见度。这些浮游生物和微生物都喜欢生活在温暖的海洋表面，正是它们严重地影响了海洋表层的能见度。随着深度的增加，水温逐渐下降，这些生物越来越少，海水变得更加清澈透明，所以能见度又会慢慢增加。但如果深度进一步增加，海水又会因为缺少阳光而变得一团漆黑。可见，在一定的深度范围内，海洋深处的能见度有时确实会高于表层的能见度。

    我国的海域包括渤海、黄海、东海和南海四个部分。据海洋工作者实际测量，这些海域的海水透明度各不相同。总体来说，从北向南，透明度越来越高。渤海是我国的内海，由于有机物比较多，生物繁殖茂盛，再加上沿岸江河泥沙的影响，海水透明度比较低，只有3米至5米。黄海地区的海水透明度略高于渤海，为3米至15米。东海地区可以达到25米至30米。位于最南端的南海海域其海水透明度大都在30米以上，海水十分清澈透明。

    其实，海水透明度不仅是海洋光学中的重要参数，也是反映海洋污染程度的重要指标。通过长期定时、定点的测量，人们就可以掌握海洋污染的第一手资料，为最终消除海洋污染提供科学依据。

    海水也有进化史？

    拿原始海水和古代海水相比，就像人类的祖先类人猿和现代人之间那样有天渊之别。不但数量不同，而且有本质的差异。据估计，原始海洋中的海水，仅有目前海水的1/10左右。以后逐渐积累，不断增多，才慢慢变成现在这个样子。这要从原始海洋的形成说起。

    当初，太阳星云逐渐收缩，中心部分形成太阳，边缘部分就逐渐形成了包括地球在内的九大行星。“混沌初开”，地球刚刚分化出来的地球结构松散，质量不大，所以引力是很小的。它就像一个浮肿病人，表面看来膀大腰圆，实质虚弱无力，只好任凭周围的气体在太阳辐射的驱赶下自由离去。地球上第一代大气就这样逃之夭夭了。

    水在任何温度下都会蒸发，这时地球上即使有水，也一定蒸发成气态的形式。当然会被第一代大气裹挟而去。可以断言，在这个阶段地球上是没有液态水的。

    重力和地热是使地球原始物质分层聚居的功臣。大体过程是这样：在重力的作用下，地球的体积逐渐缩小，地球内部的温度不断增高。有些物质慢慢变软熔化。较重的物质缓慢下降，较轻的物质徐徐上升。这样，像铁、镍等最重的物质聚集在中心形成地核，最轻的物质浮在地球的表层，形成坚硬的地壳。地核和地壳之间则是地幔。

    由于地球体积缩小，它的质量大大增加，使引力也显著增长。地球内部因温度升高而产生的气体，就会被地球抓住不放，这就形成了原始的大气圈。与此同时，隐藏在各种固体物质中的结晶水再也隐藏不住了，离析出来变成水蒸气。随着地热的增高，地球内部的水蒸气及其他气体越来越多，终于胀破坚实的地壳，喷了出来，这就是火山爆发。喷到空中的水蒸气立即结成浓云，化做倾盆大雨落到地面上，聚集在低洼处。地球上的液态水——原始海洋就这样诞生了。

    因为地球内部的结晶水，不是一下子都变成水汽冒了出来，而是随着地球内部的温度不断升高，才有越来越多的结晶水变成水汽，通过火山爆发跑了出来。所以海水有个由少到多的发展过程，而且这个过程一直延续到今天。现代火山喷发的气体中，总是含有一定数量的水汽，这是一个有力的证据。

    原始海水不但数量少，而且质量和现在的海水也不一样。原始海水基本上是淡水，现在的海水是咸水。大洋里的海水含盐量大约是千分之三十五。近岸海水因受河流注入淡水的影响，含盐量较少，大约是千分之三十。在干燥少雨地区的红海，含盐量高达千分之四十二。

    海盆盐分的溶解，海底火山的爆发，陆地上的盐分成年累月地输入海洋，加上海水不断蒸发，海水含盐量也就不断地增加。在生命起源的那个时期，海水可能还是淡的。到了无脊椎动物大量出现时期，大约距现在五六亿年以前，海水可算是半咸的，含盐量大约是千分之十四左右。以后，海水的盐分逐渐增多，才达到现在的含盐程度。

    太平洋若干亿年后将消失？

    全球百分之八十的地震都集中在太平洋周围的海沟以及它附近的大陆和群岛区。这些地震每年释放出的能量，足可以举起整座喜马拉雅山，或者说，可以与爆炸十万颗原子弹相比拟。并且，陆地上的大多数火山也集中在环绕太平洋的周围地带，所以这一带有“火环”之称。

    太平洋周缘火山、地震的肇事者，就是海底地壳沿着海沟的俯冲作用。地球物理学家还算出了各条海沟的海底俯冲速度，它们大多在每年7厘米至8厘米左右，千岛海沟、日本海沟、菲律宾海沟等就仿佛像无底的陷阱，西北太平洋海底正以每年近10厘米的速度钻入其中，于是，这些海沟两侧的地块渐渐聚合靠拢。比如上海与太平洋中的夏威夷群岛之间的距离就一直在缩短，夏威夷群岛正随着太平洋海底向西偏北方向移动。夏威夷群岛的檀香山，如今是游览胜地，何等的繁华，但在几千万年后，檀香山连同整个夏威夷群岛都将葬身于日本海沟，而被拖进“地狱”之中。

    太平洋周缘的海沟，好似一张张吞吃海底的大口。若干亿年后，整个太平洋洋底都可能会被地球这头怪兽所吞没。浩瀚无际的太平洋闭合消逝了，中国有可能与美国碰撞相遇，在两国之间将会升起一座像喜马拉雅山那样高峻的山岳。一亿多年前，印度与西藏之间就曾隔着一个辽阔的古地中海，大约四千万年前，古地中海合拢了，印度与西藏碰撞在一起，就拱起了一座喜马拉雅山。

    从“伤口”里长出来的大西洋

    从1968年开始，美国的“格罗玛·挑战者”号钻井船创造了奇迹。它伸下长长的钻杆，在穿过数千米的海水层后，再钻进洋底千余米，在世界大洋的许多地方取出海底岩石样品。结果发现，海底火山的年龄在裂谷处最为年轻，有的还是在最近几千年来生长出来的，随着远离中央裂谷，火山岩的年龄向两侧逐渐变老，展现出一幅规律的对称的图景。沉睡千万年的海底岩石样品，成了海底生长和扩张理论默默的见证人。

    陆地上最高龄的岩石已经有38亿岁了，可是，大西洋两缘最老的洋底岩石年龄却不超过1.6亿年。尽管大西洋差不多有十个中国那么大，但在距今1.6亿年前，大西洋是根本不存在的。科学家们已经证实，美洲、欧洲、非洲等从前是紧密相连的同一块陆地。后来，这块超级大陆仿佛受到致命的一击而遭重创，它的身子被划破了，在美洲和非洲之间裂开了一道长长的伤口。这道伤口初生之时，其情景颇似今天的东非大裂谷。以后，这道伤口逐渐“恶化”，变得越来越宽，越来越深，超级大陆终于被肢解，西面的美洲和东面的欧洲、非洲从此离别而各奔前程了。咆哮着的海水涌进了美洲和欧非陆块间的裂口，一个崭新的狭窄海洋就此诞生出来。它便是今日大西洋的前身，或者说是一个幼年的大西洋。

    原先位于超级大陆上的那条伤口变成了幼年大西洋的洋底裂谷。幼年的大西洋沿着中央裂谷不断地分裂并长出新的海底，老的海底被推向两边。大西洋渐渐地长大了，从一个狭窄的幼年洋扩张展宽成今日浩瀚辽阔的成年大洋。两边的美洲和欧洲非洲被扩张着的大西洋越推越远，到今天已相距数千公里之遥。可见，洋底裂谷不但是源源吐出新海底的地方，实际上也是大陆漂移的发源地。大西洋当中的这道伤口并没有痊愈，它至今仍在不停地溃破分裂着……

    海底裂缝中的神奇世界

    海底，存在着大裂谷。

    海底的裂谷一般顺大洋中央的海底山脉脊顶延伸，就好似鬼斧神凿，把庞大的海底山脉当顶劈开，劈出了一道一两公里深的大裂口。科学家们被地球表面上这条神秘的伤口深深地吸引住了。

    从1972年开始，就有人乘坐特制的深潜艇，一直沉落到海底裂谷当中。在探照灯的照射下，呈现在科学家眼前的，是一个生机勃勃的世界。这里有五光十色的鱼虾；有美丽的海绵和珊瑚；有直径一尺长的蛤；有其大无比的海蟹；有一种奇妙的红虫子正蜷缩在自己造的软管里向外探头探脑，有一些眼睛长在长柄顶端的怪物从窗前匆匆穿过……在几千米深的海水里，通常生物是相当稀少的，这里却得天独厚，别有一番天地。

    为什么在这里会如此繁盛？是否海底裂谷从地底输送出了更多的地球内热和营养物质，还是别有原因？

    裂谷底布满了奇形怪状的岩石，有的像蘑菇盖，有的像蜷伏的狮虎，还有的像倾泻的瀑布。有时，谷壁上突兀的弼岩挡住了潜艇的去路。一根根神异的石柱，拔地而起，恍似古时宫殿的断柱残垣。其实，这许多嶙峋怪石，都是不久前从海底下喷涌出来的岩浆以及含金属的热泉凝结成的。在谷底还有无数深不可测的裂隙，一个个张着黑洞洞的骇人大口。有一次，“阿基米德”号深潜艇不慎陷身于一条裂缝中，它被卡在岩壁中动弹不得，险些儿不能生还。最后，驾驶员操纵潜艇外用来采集岩石样品的机械手，用它猛撑坚硬的岩壁，才使潜艇脱离了虎口。还有一次，“阿尔文”号潜水器在太平洋加拉帕戈斯群岛附近的洋底考察时，人们突然感到，潜水器仿佛被一口无形的巨手擒住了，它身不由己地被向上顶托着，还感到潜水器开始发热。

    原来，从3000米深的海底裂隙中冒出了一股灼热的喷泉。1979年，人们潜入加利福尼亚以外的海底，竟见到几十股滚烫的泉水从海底裂口中涌出，有如翻滚着的乌云。测试水温时，水下温度计都被熔化了，估计水温可达300摄氏度以上。要不是海底深处受到上覆水层的巨大压力，这里的海水早就沸腾不已了。

    海底有神秘的城市？

    在秘鲁沿岸的水下2000米深处，人们发现了雕刻的石柱和巨大的建筑。1968年以来，人们不断地在比米尼岛一带发现巨大的石头建筑群静卧在大洋底下，像是街道、码头、倒塌的城墙、门洞……令人吃惊的是，它们的模样，与秘鲁的史前遗迹斯通亨吉石柱和蒂林特巨石墙十分相像。今天虽然已经无法考证这些东西始于何年，但是根据一些长在这些建筑上红树根的化石，表明它们至少已经有12000年的历史。这些海底建筑结构严密，气势雄伟，石砌的街道宽阔平坦，路面由一些长方形或正多边形的石块排列成各种图案。

    1967年，美国的“阿吕米诺”号潜水艇在佛罗里达、佐治亚、南卡罗林群岛沿岸执行任务时，曾发现一条海底马路。“阿吕米诺”号装上两个特殊的轮子之后，就能像汽车奔驰在乎坦的马路上一样前进。

    1974年，苏联的一艘“勇士”号科学考察船，在直布罗陀海峡的外侧的大西洋海底，成功地拍摄了八张海底照片。从照片中可以清楚地看出，除了腐烂的海草外，有海底山脉、古代城堡的墙壁和石头阶梯……这些照片足以证明，这里曾经是陆地，并且有人类居住过。

    最近，法国和美国两国科学家在百慕大“死三角”海域西部，发现了一座巨大的海底金字塔。它的底边长300米，高200米，其塔尖距海面100米。据研究，这座金字塔比埃及的金字塔还要古老。

    所有这一切均表明，曾经有过一个古代大陆以及文明社会詖埋葬在大洋底下。然而这就产生了一个疑问：12000年前，难道人类文明就如此发达了吗？这至今是一个未解之谜。

    令人困惑的深海沉积物

    在我国，大约有1/7的土地是石灰岩。石灰岩经过漫长岁月弱酸性水的溶蚀，从而形成熔岩地貌（旧称喀斯特地貌），其最壮观的有我国广西桂林的峰林以及云南路南的石林。

    据说，90%的石灰岩是由海洋中的有孔虫、放射虫、硅藻等浮游生物的遗骸（石灰质硬壳）沉积而成的。不过，其沉积速度相当慢，1000年只沉积10毫米左右。桂林峰林的石灰岩层厚达3000米至5000米，其沉积时间大约花掉2亿年。其后，由于地壳变动慢慢隆起成陆地，又经过大自然千百万年的“雕刻”，从而形成了当今的奇峰异洞。

    浮游生物遗骸的沉积速度虽然极慢，但它对古气候的研究却非常有用。因为从深海钻探得到的岩芯中的浮游生物的化石中，能够反映出从海底诞生时直到现在的地球的气候变化。而其中的某些信息，给古地磁的研究提供了珍贵的信息。即从沉积物中发现在过去的4000万年之间，地球磁极至少发生过140多次的逆转（地球南北磁极互换，其原因是个谜）。

    近些年来，在古生物学家的研究中，发现“生物事件”（某一生物群的突然灭绝或出现）与地球磁极的逆转有着不可思议的关系。例如，已经证实有孔虫在过去的450万年间，灭绝8种，其中7种是在靠近地球磁极逆转期间发生的。同样的现象也在放射虫中被发现。那么，地球磁极逆转和生物事件有什么关系呢？

    目前最有力的假说认为是不断降落到地球上的宇宙射线量的增加所导致的。一般认为，在磁极发生逆转时，地磁强度变成接近零的状态下，包围地球的磁屏蔽层，磁圈变得极弱，来自宇宙空间的射线不断大量降落在洋面上，从而使大量的浮游生物灭绝。由于90%的海洋生物生活栖息在浅海，如果浮游生物消失，把它们当食物的其他生物也无法生存而消失，从而引起食物链的大变异。

    浮游生物还与地球温暖化有微妙的关系，即浮游生物能起到固定二氧化碳的作用。因为二氧化碳与氧化钙能形成石灰石，所以地球上约90%的二氧化碳被作为石灰石固定下来。如果浮游生物全部死亡，那固定二氧化碳的系统可能崩溃，大气中的二氧化碳浓度将上升，从而引起地球的温暖化。

    现在，已经发现地球磁场有逐年不断变弱的倾向——2000年前是现在的1.5倍。如果照此下去，大约1300年后，地球磁场有消失的可能性。可是，我们人类的诞生只是3万年至4万年的事，对磁场的消失没有经验，不知道它对人类及生物会带来什么影响。但在深海长眠的沉积物中，也许记录着这样的信息吧！

    海洋微地震之谜

    一种能在地震仪中接收到的暴发性干扰，就是海洋微地震。

    这种暴发性干扰是由大量周期约为0—2秒的微小的地壳震动波群所组成的。微地震的一个明显特点是它常常伴随附近海洋风暴的出现而爆发。它所包含的波动频率则恰好是它所伴随的风暴激起的波浪频率的2倍，这就是所谓的“信频现象”。

    此外，人们还观察到，当风暴由大陆吹向海洋时，这种微地震常能持续很久；反之，当由海洋吹向大陆时，一旦风暴登陆，它就很快减弱以致消失。

    至于海洋微地震究竟是怎样产生的，人们曾作过许多猜测。有人认为这是海浪冲击海岸的结果，也有人想用波浪起伏施加在海底的压力发生变化来解释，但这些说法都不能解释前面说的信频现象。

    地球物理学家斯科特、海洋学家迈克和流体力学家朗吉等人，在对微地震进行研究的过程中，经过复杂的计算发现，两列相同频率沿几乎相反方向行进的波浪相撞时，的确能产生一种向水中各个方向辐射的微弱声波。

    它不是通常的驻波，也不随深度而衰减，而且它的频率很接近波浪频率的2倍。计算结果还表明，由于风暴会在广阔的洋面上掀起波涛，其中含有许多相反方向的波动成分。由所有这些成分相互作用所产生的合成声波的能量相当可观，足以激起微地震。

    这种理论被称为非线性相互作用，它虽然能解释许多重要的现象，可是却不能解释为什么当风暴登陆后，海上波涛依然存在而微地震却很快平息的现象。因此，海洋微地震的发生依然是一个未解之谜。

    大洋锰结核矿成因之谜

    海底锰结核是由英国人首先发现的。由于锰结核矿大量存在于世界各大洋之中，是海洋中最有价值的矿产，所以进入20世纪70年代后，世界上许多有条件的海洋国家，投以巨资，对大洋锰结核矿进行调查，研究其开发的可能性。

    尽管人们已经花了大量的人力和物力去研究海底的锰结核矿，然而大洋锰结核的成因之谜，仍未解开。科学家提出了种种成因假说，但是，每种假说都有其不够完善的地方。

    关于锰结核成因问题的研究，主要是围绕着三个问题进行：什么是锰结核构成元素供给源？锰结核的沉积地点是怎样形成的？锰结核的生长机理是什么？

    关于锰结核的金属供应源的问题，科学家提出四种假想：一是大陆或岛屿上岩石风化后分解出了金属离子，被风或是河流带入海洋；二是海底火山、海底风化和水溶液可以为锰结核提供所需的金属元素；三是海水本身是盐类溶液，它可能是最重要的金属元素供应源；四是宇宙尘埃等太空物质也能形成锰结核的元素供给源，尽管它的数量不大。

    这些元素通过各种渠道和不同的搬运方式，来到具备形成锰结核的“核”上，经过漫长的岁月，最后形成大小不等的锰结核。

    在研究这些金属元素的搬运方式上，科学家们没有多大的争议，大家都赞成是通过海水溶解后来到锰结核的“核”上的。

    然而，科学家对锰结核的生长机理，却存在着较大的分歧。围绕着锰结核的生长机理，人们提出了种种的理论模式，概括起来主要有如下三种：

    第一种为自生化学沉积假说，或者叫做接触氧化和沉淀说。这种观点认为，当海底的ph值增高时，氢氧化铁便会围绕一个核心进行沉淀，氢氧化铁的沉淀物可吸附锰离子，并且产生催化作用，促使二氧化锰不断生成。这种解释虽给人以启发，但是它仍有不完备的地方。

    第二种假说是生物成因说。这种理论的根据是，用扫描电子显微镜观察锰结核的表面和内部细微构造时，发现结核的表面有很多由底栖微生物形成的空管和微窟窿，当其形成管子时，摄取了大量的微结核于壳内。

    第三种假说是火山活动说。这种理论认为，火山爆发喷发出大量气体，在气体从熔岩中析出的过程中，伴随着大量的锰、铁、铜及其他微量金属。这些微量金属进入海水中后，沉淀出铁的含水氧化物，使锰和其他金属经过氧化富集、沉淀，形成锰结核矿。对于这种假说，有人提出：很多非火山活动海域内，也发现了大量的锰结核，这又该做何种解释呢？

    “粘”住船只的死水区

    古代的航海家和探险家把大海中能牢牢“粘”住船只的水叫“死水”。挪威著名探险家南森就遇到过一次海水“粘”船事件。

    1893年，挪威著名探险家南森驾驶“弗雷姆”号开始了艰难的北极之行。8月29日，当船行驶到俄国喀拉海的太梅尔半岛沿岸时，突然不动了。船被海水“粘”住了！

    顿时，船员们一片混乱，不知所措。毕竟是探险家，南森却没有一丝惊慌的表情，他拿出测量仪器，对这里的水深、水质以及分层的温度和盐度，一一作了测定。

    不一会儿，海上刮起了风，“弗雷姆”号风满帆张，又开始移动。船员们欢呼雀跃，庆幸自己死里逃生。此时的南森仍在琢磨着，他发现，当船停在“死水”区不能挪动一步时，那里的海水是分层的，靠近海面是一层不深的淡水，下面才是咸咸的海水。他想，船被海水“粘”住的原因可能在此。

    1896年8月15日，南森经历了千辛万苦之后，终于回到了挪威，他没有陶醉在一片恭维声中，而是请来了海洋学家埃克曼，共同探索“死水”的奥秘。最后，终于弄清了其中的道理。

    原来，从上到下的海水密度是各不相同的。而且，密度的变化通常也不是渐进的，而是呈现出一种阶梯式的、跳跃式的状态，把海水分成一层一层的。

    一般说来，温度高的海水密度小，温度低的海水密度大；盐度低的海水密度小，盐度高的海水密度大。如果一个海域里有两种密度的海水同时存在，那么，密度小的海水就会聚集在密度大的海水上面，使海水分层分布。这上下层之间形成一个屏障，叫“密度跃层”。

    “密度跃层”的厚度一般在几米以上，乃至于100多米不等。如果有某种外力（如月亮、太阳的引潮力，风、海流的摩擦力等）作用于“密度跃层”，那么，“密度跃层”就会产生波浪。这种波浪处于海平面以下，人的肉眼完全看不见，因此，我们把它叫做“内波”。

    在海岸附近，江河入海口处，常常形成“冲淡水”，盐度和密度显著降低，它们的下面如果是密度大、盐度高的海水，就会形成“密度跃层”。夏季，寒冷地区的海面浮冰融化，含盐低的水层浮动在高盐高密度的海水之上时，也会形成“密度跃层”。南森遇到的就是后一种情况。

    一旦上层水的厚度等于船只的吃水深度时，如果船的航速比较低，螺旋桨的搅动就会在“密度跃层”上产生内波。如果内波的运动方向同船航行方向相反，内波的阻力就会使船速减低，船就像被海水“粘”住似的寸步难行。后来，是风的推力超过了内波的“粘”力，才使南森的船脱险。

    海底“烟囱”

    20世纪80年代，一些科学工作者在格拉普高斯海岭及东太平洋海隆进行考察。他们乘坐深潜器潜到海底，当打开探照灯时，通过潜望镜及海底电视，他们看到一幅神奇的画面：在一片生机盎然的绿洲上，生长着海葵一类的植物，还有各种动物，长达5米的鲜红色蠕虫、西瓜一般大的海蚌、菜盆似的蜘蛛、手掌大小的沙蚕等。它们自由自在地游弋着，还不时地以惊诧的目光瞅瞅它们从未见过的人类，科学家称这个美丽奇妙的世界为“海底玫瑰园”。

    科学家们还发现，在离“海底玫瑰园”稍远的地方，有一个个粗大“烟囱”正在“咕嘟咕嘟”地冒烟，“烟囱”直径约为2米至6米，热水在其中上下不停地翻腾着，还不时喷射出五光十色的乳状液体。在“烟囱”的周围，凝结着一堆堆冷却了的火山熔岩，形状如同一束束巨大的花束，姿态万千。

    在如此深邃的“暗无天日”的海底，为什么会有这么丰富多彩的生物世界呢？

    经过测量，科考工作者发现这一块海域的海水深达2600—3000米，“烟囱”喷出的热泉水温高达350—400摄氏度，这里不仅含有丰富的金属物质，而且还含有硫磺等气体。由于硫磺的存在，导致了硫磺细菌的繁殖。正是这些硫磺细菌的繁殖，加上海底“烟囱”里独特金属物质的存在，造就了这个地方奇特的生物群落。

    那么，这海底“烟囱”究竟是怎么一回事呢？它是这一块海域所独存的吗？

    1977年，英国地质学家乘坐“阿尔文号”深潜器，首次观察到太平洋格拉普高斯海岭正在喷溢的海底“烟囱”。1979年，美国的生物学家、地质学家和化学家们再一次乘坐“阿尔文号”深潜器，对东太平洋海隆及格拉普高斯海岭进行了长时间的考察，同时还拍摄了电视纪录片。他们在第二年夏天继续考察时，又发现了许多新的含矿热泉水及气体的喷溢区。这些水下的温泉、海底火山喷发的喷孔里溢出的热泉水温度高达56摄氏度，丰富的铁、铜、锌、锰、铪、金等金属物质随着热泉水喷出海底之后，在“烟囱”周围沉积下来，形成矿泥。这些物质是人类潜在的矿物资源，也是地质学家们期待研究的对象。

    其实早在20世纪60年代中期，在东亚和西亚大陆之间的红海海底，就发现了多处类似“烟囱”的“热洞”。目前，人们已在红海海底找到四处“热洞”。红海的鱼类有15%是其他海洋里所没有的。以往，人们总是以海水的盐分、温度较高和气候干燥等原因来解释红海海域特有的海洋生物群存在的现象。现在看来，红海特殊生物群落存在的一个重要原因应该是大量特有金属物质的供应以及海底“烟囱”的存在。

    在很长时间内，地质学家们对矿产的形成和地壳运动有着不同的看法。其中的一种解释是把地壳先划分成大大小小不同的板块，熔融物质在地壳以下很深的地方，沿着一定方向从海底喷溢出来，为板块运动提供动力，致使海底急剧扩张，并且形成不同的矿产。海底“烟囱”的发现是对这种观点的一个直接证据，这个发现对生命科学的研究也具有重大价值。在深邃的海底，在没有阳光和光合作用的情况下，存在如此五光十色、充满魅力的生物世界，实在令人不敢相信。生活在这里的海底动物的食物是一些与地球上最早期的生命形式较为接近的菌类，这为研究生命起源提供了新的研究方向。

    以前我们所熟悉的生态系统“万物生长靠太阳”是以光合作用为主体的。食物链的基础是植物，在浅海里则是表层藻类。它们利用光合作用，把无机物、二氧化碳和水合成最初的碳水化合物，来供养万物。

    在黑烟囱区域，生活着一些独特的微生物，它们吸收温泉的热能，把海底喷发出来的硫化氢等有毒化合物转化为养分。其他生物则直接或间接以这些微生物作为食物来源，形成了完整的食物链。在这里，化能合成代替了光合作用，从而让人们对生命基础有了突破性的认识。

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