近年来在海洋学中最振奋人心的进展是发现了太平洋中不同位置的深洋热泉，并进行了系统取样。在2000 ~ 3000米深的火山口地段发现了不同寻常的生命形式和地质构造。第一次发现是1976年在加拉帕戈斯群岛海面中探测到的，接着在墨西哥海面中发现了另外的火山口，最近又在华盛顿和俄勒冈州海面以及西北太平洋中发现了这种火山口。

本文将给读者反映这种研究的最新科学成就，包括海洋学各分支——生物学、化学、地质学、地球物理学、物理海洋学和海洋工程。实际上，通过这些研究，海洋科学家的海洋概念正在迅速发生变化。

开拓这种研究的三位先驱者是伍兹霍尔海洋研究所的地质学家罗伯特 · 巴拉德（Robert Ballard）、巴黎大学的地球物理学家让 · 弗朗谢托（Jean Francheteau）和加利福尼亚斯克里普斯海洋学研究所的地质学家彼得 · 朗斯代尔（Peter Lonsdale）。这三位科学家乘潜水器阿尔文《Alvin》和赛内《Cyana》号下潜到火山口位置。想要考察火山口的其他科学家依靠他们的专业知识选择适宜的下潜位置，需要第一张调查位置的准确地形图，这是用Seabeam多波束声呐基阵绘制的。这种声呐基阵是由美国海军研制的一种高尖端系统的商用型号。所得的高低不平的水下地形图可与陆地上所用的地形图媲美。然后采用声导航地球物理水下系统垂行水下地形的摄影测绘，这是一种无人驾驶的像滑板状的运载器，这种运载器被拖到海底地形的上方。根据那次操作控制，部署了一艘潜水器考察有关的火山口位置。

在最初发现的加拉帕戈斯群岛扩张中心的热泉场中，科学家们发现热泉场是生物体的“绿洲”，大部分生物体大小适中，并且是白色的，甚至活动性的热泉被奶油色的Galatheid蟹的“晕圈”所包围。这些生物体的高能见度有助于科学家探索热液活动性。

在过去的五年中考察计划取得了进展。现在我们知道，这些热泉可能沿着板块分界面通过火山活动产生新的海底，正如在北纬21°的东太平洋海隆中那样，_在板块分界处陆地正以每年6厘米的速度分离。在发现加拉帕戈斯群岛水温较低的（比周围温度高20℃）火山口后不久，弗朗谢托在海隆顶上偶然发现熄灭了的“烟囱”群，这林立的烟囱中含有锌、铁和铜的硫化物矿物沉积层。

根据对加拉帕戈斯群岛热泉的海水化学研究，并考虑了所发现的化合物，我们得出的结论是：在海脊系的某处温度一定达到350℃左右。正如《Alvin》号观测到的，海洋地壳的高渗透性质给我们留下很深的印象。我们不认为富矿溶液能够到达未被冷水稀释的海底，然而，弗朗谢托的发现证实这的确发生了。

1979年在对北纬21°的继续考察过程中，巴拉德和弗朗谢托乘《Alvin》号下潜，发现了像烟囱状结构的“黑色冒烟体”，从“冒烟体”中不断涌出含铁、铜和锌的温度为350℃的溶液。在同一年晚些候仓促安排的几次下潜中，作者和其他科学家设法对这类体系进行一些初步的取样。化学试验证实了我们从加拉帕戈斯群岛热泉预计的高温范围。此外，注意到了这类泉水中的金属浓度，因为成矿溶液的类型决定了产生块状硫化物沉积物，这种沉积物在陆地上是作为基本金属的主要来源开采的。1981年11月的几次下潜使我们对冒烟体和低温火山口作了细致的取样。

黑色冒烟体的发现掀起了考察活动的蓬勃开展。一项美国和法国联合考察计划随后确定了东太平洋海隆的若干热液活动区域。这项工作以《Cyana》号最近在北纬12°作了一系列的下潜而达到高潮。发现那里的冒烟体几乎沿着18公里脊顶连绵不断地活动。在所有情况下出口处的温度约在350°C左右，烟囱林立，含矿沉积物比比皆是。

在照片上可以看到东太平洋海隆上北纬21°的黑色冒烟体，冒出的350℃的水是清澈透明的均匀的溶液，但与冷海水相混时便激起烟雾弥漫的碱性水柱，并产生了十分细的铁、铜和锌的硫化物颗粒。一只蟹在烟囱边爬行。

与这项工作平行进行的其他研究人员帮助我们扩大了有关热泉分布的知识。美国国家海洋大气署的一个机构国家海洋调查局的首席科学家阿历克斯 · 马拉霍夫（Alex Malahoff），在最初加拉帕戈斯群岛发现的同一海脊块段找到了一片巨大的已不再活动的硫化物沉积物。要是在陆地上这种矿体肯定会开采的。美国地质调查局的科学家在离俄勒冈海岸500公里以内的胡安德富加海脊发现了大规模的活动性硫化物沉积的证据。

然而，最激动人心的发现大概是在不同地质环境中的加里福尼亚湾，也就是称作科尔特兹海的地方。在那里东太平洋海隆活动断裂了下加利福尼亚半岛，使其脱离了大陆。扩张中心已被河流沉积物所埋藏，那里不是熔岩湖和公海中典型的枕状玄武岩，而是喷发形成了熔岩贯入沉积堆积中，从而构成岩脉和海底山脊。由于沉积物呈相当大的块状，在其内部发生热液对流，据报道这个海域中有很大的热流。彼得 · 朗斯代尔（Peter Lonsdale）采用侧扫描声呐系统在扩张轴线上发现了大“山岗”，声呐系统放在斯克里普斯海洋学研究所的深海拖船上，他还回收到了大量的硫化物样品，这些样品令人惊讶的是竟被油所饱和！由于高温一个活塞芯的塑料衬里被熔化在深10米的沉积层中。在扩张轴线上进行深海钻探计划的钻孔中发现了贯穿热玄武岩海底山脊的活动性热液的活动证据。

1982年1月朗斯代尔组织了一次海湾的瓜伊马斯盆地的航行，取得了惊人的结果。长数百米高几十米的山岗上布满了形状颇像日本宝塔的“庞大的建筑群”，喷发口的水温高达315°C。《Alvin》号的试验人员拍摄的像“教堂”那样的照片上，布满了密密麻麻的管栖蠕虫，这种血红色的蠕虫从白色塑料管似的管状物中伸出，生长高度可达2米左右。表面上看来这些蠕虫生活在难受的接近于热火山口的水中。与过去看到过的截然不同的巨型细菌的吸盘覆盖了周围沉积物的表面。在某些场合下仿佛处在闷煮蠕虫的过程中。那里有黑珊瑚丛林，简直与冬季栽成树篱的一排灌木一模一样；还有大红蟹和白色的大章鱼。在喷发口的水中油处在非互溶相中。在硫化物烟囱中可看到一些石蜡晶体，而焦油到处都有。这个海湾是生物活性十分高的海域，我们看到了蔚为奇观的生物荧光显示。大量浮游生物碳中的一部分进入沉积物，目前高温可“断裂”有机分子以形成碳氢化合物，这种碳氢化合物被热液循环所净化。显然在这类热泉周围的食物链利用了这些碳氢化合物，在瓜伊马斯盆地中的生物数量和品种无疑要比在裸玄武岩中已经观测过的任何地方都要大得多。

发现的第一个脊顶热泉是红海卤水，红海翼是用蒸发盐即海盐堆积起来的，当红海在中新世干涸时便沉淀出海盐来。卤水尽管是热的，但还是足够重的。因为溶解盐的浓度十分高，在海底形成了盐池，卤冰的扩散速度极慢，使重金属沉淀而被热泉带到下面，形成了一种很富的矿床。在加利福尼亚湾沉积物本身就起陷阱作用，整个柱状沉积物发生矿化，形成一个巨大的矿床，根据在日本开采的一个众所周知的例子称这种矿床为Besshi型。

与朗斯代尔一起合作的有拉芝特 · 道赫尔蒂地质观测所（属美国哥伦比亚大学）的罗格 · 安德森（Roger Anderson）以及东京大学的科学家。他们的工作推测，在西太平洋的马里亚纳群岛弧和南本州海脊之间的海域中于马里亚纳群岛的扩张中心上也会发生类似的情况，在这种，场合轴线被火山沉积物所埋藏。由于今年三月发现了甲烷卷流，一支由斯克里斯普海洋学研究所和东京大学组成的联合考察队发现了第一个已知离开海脊的火山口的证据，这个火山口位于扩张中心以东的马里亚纳海槽中。东京大学的吉雄堀部（Yoshio Horlbe）率领了这支考察队。

注意力也开始集中到慢扩张的海脊上，例如中大西洋海脊。到目前为止所有发现均在总扩张速度至少为6厘米/年的轴线上，中大西洋海脊的扩张速度小于2厘米/年。若干年前拉芒特 · 道赫尔蒂地质观测所的布鲁斯 · 希曾（Bruce Heezen）报告了他在乘海军研究用核潜艇号下潜时，在雷克雅纳斯脊顶上发现了一些大蛤，可惜当时没有把蛤与热泉之间关联起来。国家海洋大气署的彼得 · 罗纳（Peter Rona）断定在北纬27°的中大西洋海脊本身看来就有热液活动，虽然这个位置处在北大西洋“不能进入的极点”，但离任一港口的距离只有1200海里，天气也有利于下潜。我们计划在1982年夏季由一支国家海洋大气署——伍兹霍尔海洋研究所联合考察队对该区域进行考察。

目前正在理解这些初步的不断涌现的发现。已经到了该对这些发现作出判断和制订下一步研究计划的时候了。从迄今收集到的证据推测，在敞开的海脊上热泉化学是十分均匀的。如果两个反应物即拉斑玄武岩和海水的组成是均匀的，则这一点是并不奇怪的。当然在埋藏的海脊中情况就完全不同了，而与沉积物化学有关，因为沉积物也参与了热液反应。现在需要的是详细地了解反应过程本身。

在最简单的情况下，可通过与固相平衡的方法预计待测定矿物的溶解浓度，我们知道溶解的硅石就是这种情况，固相即为石英。但是，目前可得到的热力学数据不足以解释其它可能的溶液——矿物对的情况。因为我们知道可能的溶液范围，未来的实验工作能够正确地集中在这个特定的问题上。动力学肯定是关键所在。在对流液体的敞开或流动体系中，起决定作用的是反应速度而不是反应平衡。这是一个颇为复杂的实验研究领域，因为反应方式、流速、温度、压力和其它因素都必须予以说明，要做到这一点将需要大量的有关这些体系的地质学和水文学资料。

人们只能在蛇绿岩中直接看到海洋地壳，蛇绿岩为海底的巨大板块，在碰撞过程中被推向大陆。虽然对这种板块的研究表明，海水的渗透速度可超过5公里，甚至可达到地幔，但是迄今的研究不能充分地提供进行十分精确的动力学研究所需的参数。深海钻探计划取得的最新成果可能对这方面工作有所帮助，该计划是向海洋地壳钻探深井，但是只能在比较老的地壳上即高温反应区的外面钻井。因此，得到的岩芯对于获得玄武岩跟海水的相互作用的整个历史，即包括高温和低温相的历史将是极为有价值的。

已经作了把考察计划扩大到其它海脊系的打算，只是受到财力和后勤供应的限制。目前由于受到深度的限制，取消了断裂带的考察计划。地震数据指出，在海底10公里以下的断裂带有一定的活动性。假设水可渗透到很深的深度，脆性破裂只发生在500°C以下的温度中，一旦能获得进行超深潜的潜艇时，这类超深位热泉将是振奋人心的研究目标。

看来在扩张中心的热流活动对海水化学发生了重大的影响，但是，有关化学流的准确大小却有相当大的误差，靠从新发现的海脊系中积累更多的数据并不会显著地减少这种误差。我们能取到的样品只占目前活动区域中极微小的一部分。在可预见的未来一段时间里对一给定海脊系的化学流估算不会比猜测好多少。需要进行一次综合测量，这种测量的起点是研究深水流线中的水柱异常，这种深水经过轴线的重要块段：例如在中南太平洋，在那里中等深度处的旋转循流有一股朝东的支流，该支流在朝西越过大洋之前沿东太平洋海隆顶至少流动1000公里，一股展现清晰的氦卷流刻划出这种流动。原则上，这种水团化学能够告诉我们沿着海隆的重要块段的热液循环中的加入和脱离的整个过程。但是，在这种情况能够充分地用于科学之前需要分析化学作出重大的努力。

在不到五年的时间内，研究工作就确立了脊顶热液活动为海底扩张过程的一个整体部分，在过去的四年中每次考察航行都取得了成功。海洋科学已经发生了变化，看到了在形成过程中的两种主要的矿床类型，这对于陆地上的考察开采有很大的启迪。海洋仍然有它的奥秘！

[Oceanus，1982年25，（2），22]