海底热泉的发现过程

1977年，美国“阿尔文”号深潜器再次对位于太平洋东部的附近洋底进行考察。这个由13个大岛及数百个小岛组成的群岛，全是由火山喷发的熔岩堆积而成的，形成时间不到200万年，其中大部分都只有100万年左右，从海上看，各岛都耸立着一座座高大的火山堆，有的还不时发出低沉的轰鸣声。踏上一些岛后，还会看到地上布满了黝黑色的玄武岩。整个加拉帕戈斯群岛共有大小火山口2000多个，并且相当规律地排列在纵横交错的断裂纹上，大约每隔35千米一个。
这些群岛上如此众多的火山，早就引起了地质学家和海洋科学家的注意。后来他们才知道：原来这些岛屿正好位于东太平洋洋隆中大裂谷的附近，这里因太平洋板块的移动而被撕裂成许多巨大的裂谷和许多小断裂，地球深部地幔柱的炽热岩浆和上地幔对流活动从裂谷和断裂处不断地向上喷涌岩浆，形成了座座火山，散布在太平洋上，构成加拉帕戈斯群岛，并且发现了最为壮出的海底热泉。 海底热泉是地壳活动在海底反映出来的现象。它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。
大西洋、印度洋和太平洋都存在大洋中脊，它高出洋底约3000米，是地壳下岩浆不断喷涌出来形成的。洋脊中都有大裂谷，岩浆从这里喷出来，并形成新洋壳。两块大洋地壳从这里张裂并向相反方向缓慢移动。在洋中脊里的大裂谷往往有很多热泉，热泉的水温在300℃左右。大西洋的大洋中脊裂谷底，其热泉水温度最高可达400℃。在海底断裂带也有热泉，有火山活动的海洋底部，也往往有热泉分布。除大洋中脊有火山活动外，在大陆边缘，受洋壳板块俯冲挤压形成山脉的同时，往往有火山喷发，在它的附近海底也会有热泉分布。
海底热泉是一个非常奇异的现象：蒸汽腾腾，烟雾缭绕，烟囱林立，好象重工业基地一样。而且在“烟囱林”中有大量生物围绕着烟囱生存。烟囱里冒出的烟的颜色大不相同。有的烟呈黑色，有的烟是白色的，还有清淡如暮霭的轻烟。 经分析发现“烟囱”喷出的物质中含有大量的硫磺铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜、铁的硫化物等物质，对硫磺铁矿的液体进行测定表明，其外壁由石膏、硬石膏、硫酸镁组成，而与热水接触的内壁，则为粗大的结晶黄铜矿和黄铁矿。最外层富含重晶石、非晶质二氧化硅。“烟囱”底部有黑色细粒沉淀物，其中含有闪锌矿、硫磺铁矿、黄铁矿及铅锌矿和硫等。在其周围的水样中氦-3和氢锰的含量较高。
海底热泉并不只是这一处。科学家们在太平洋、印度洋、大西洋的中脊和红海等地相继发现了许多正在活动的和已经死亡的“烟囱”。海底热泉为什么出现在大洋中脊呢？原来，洋中脊是多火山多地震区，岩石破碎强烈，海水能通过破碎带向下渗透，渗入的冷海水受热后，以热泉形式从海底泄出。在冷海水不断渗入、热海水不断排出的循环过程中，洋底玄武岩中铁、锰、铜、锌等元素溶于热海水中，成为富含金属元素的热液而喷涌出来。由于洋中脊是大洋板块的分离部位，那里的岩石圈地壳最薄弱，因此又是地幔柱最好的突破口。热泉水带上来的物质多金属硫化物或氧化物，它们沉淀在热泉喷口周围，形成具有经济价值的“热液矿床”。
海底热泉的发现与研究，打破了人们对深海大洋的传统看法，在认识海洋、开发海洋方面提出了一系列新的问题。在地质学方面，海底热泉是人们能够看到的海水在洋壳里不断循环的现象。