海底古磁性條帶之謎

19世紀末，著名物理家居裏在自己的實驗室裏發現磁石的一個物理特性，就是當磁石加熱到一定溫度時，原來的磁性就會消失。後來，人們把這個溫度叫“居裏點”。在地球上，岩石在成岩過程中受到地磁場的磁化作用，獲得微弱磁性，並且被磁化的岩石的磁場與地磁場是一致的。這就是說，無論地磁場怎樣改換方向，隻要它的溫度不高於“居裏點”，岩石的磁性是不會改變的。根據這個道理，隻要測出岩石的磁性，自然能推測出當時的地磁方向。這就是在地學研究中人們常說的化石磁性。在此基礎之上，科學家利用化石磁性的原理，研究地球演化曆史的地磁場變化規律，這就是古地磁說。

為了尋找大陸漂移說的新證據，科學家把古地磁學引入海洋地質領域，並取得令人鼓舞的成績。

第二次世界大戰之後，科學家使用高靈敏度的磁力探測儀，在大西洋洋中脊上的海麵進行古地磁調查。之後，人們又使用磁力儀等儀器，以密集測線方式對太平洋進行古地磁測量。兩次調查的資料使人們驚奇地發現，在大洋底部存在著等磁力線條帶，而且呈南北向平行於大洋洋中脊中軸線的兩側，磁性正負相間。每條磁力線條帶長約數百千米，寬度在數十千米至上百千米之間不等。海底磁性條帶的發現，成為本世紀地學研究的一大奇跡。1963年，英國劍橋大學的一位年輕學者F．J．瓦因和他的老師D．H．馬修斯提出，如果“海底擴張”曾經發生過，那麽，大洋中脊上湧的熔岩，當它凝固後應當保留當時地球磁場的磁化方向。就是說在洋脊兩側的海底應該有磁化情況相同的磁性條帶存在。當地球磁場發生反轉時，磁性條帶的極性也應該發生反轉，磁性條帶的寬度可以作為兩次反轉時間的度量標準。這個大膽的假說，很快被證實了，人們在太平洋、大西洋、印度洋都找到了同樣對稱的磁性條帶。不僅如此，科學家還計算出在7600萬年中，地球曾發生過171次反轉現象。

研究還發現，地球磁場兩次反轉之間的時間最長周期約為300萬年，最短的周期約為5萬年，兩次反轉的平均周期約為42～48萬年。目前，地球的磁場方向己保留70萬年了，所以，人們預感到一個新的磁場變化可能正在向我們靠近。

對於海底磁性條帶的研究仍在繼續之中，許多問題仍找不到令人滿意的答案。例如，對於地球磁場為什麽要來回反轉這個最基本的問題，就無法解釋清楚。盡管科學家們提出過種種假說，但其真正的原因還是不清楚的。也就是說，地球發生磁場轉向的內在規律之謎，有待於科學家們去繼續探索。

★海底何來淡水

科學家們在海底發現有甘甜的淡水，而且數量驚人。例如，在希臘東南麵的愛琴海，海底有一處湧泉，一晝夜能流出100萬立方米淡水。

海底的淡水是從何處來的呢?各國科學家經過艱辛探索，提出了不少理論，主要有滲透理論、凝聚理論、岩漿理論、沉降理論等。

滲透理論認為，海底的淡水來自陸地。海洋每年有33萬立方公裏的海水被蒸騰，化為雨雪降到陸地上之後，一部分滲入地下，遇到不透水的岩層，便形成了蓄水層。如果這蓄水層靠近大海，淡水就有可能透過海岸流人海底的岩層中。凝聚理論認為，地麵上的淡水滲入海底隻能達到一定界限，但實際上在這一界限以下仍有淡水，顯然這些淡水不是來自陸地。海底的有些海水是那裏空氣中的水蒸汽凝聚而成的。岩漿理論認為，地球深處存在著放氣帶，那裏釋放出數量驚人的氣體，其中有大量的氧氣和氫氣，它們相互結合便形成了岩漿水。沉降理論則認為，地下水的起源與海底沉積物的沉積過積相聯係。海水中攜帶的大量泥沙，一層層地沉積在海底，下層的沉積物在重力的作用下，把水分擠出來；被擠壓的水又隨沉積物的下降，‘被帶入地層深處，形成了地下水。

不管哪一種理論更符合實際，但在海底有藏量豐富的淡水，這是不爭的事實。科學家們設想，有朝一日在海上建成淡水廠，用鑽機像鑽石油一樣鑽淡水。人們期待這一日盡快到來。

★海底黑煙囪成因探秘

70年代以來工業化生產一直保持迅猛發展勢頭，能源消耗連年遞增，發達國家高聳人雲的大煙囪日以繼夜地噴湧著濃重的煙塵。對陸地有限的自然資源連續多年大規模機械化采掘和源源不斷地燃燒已使其貯量日趨枯竭，為此世界各國紛紛將人類未來資源的希望傾注於海洋，並開始了海底探礦尋寶的熱潮。自1977年10月美國伍茲霍爾海洋研究所所屬深海潛艇“阿爾文”號在加拉帕戈斯群島海域率先發現海底熱泉生態區以來，海洋學家又先後在墨西哥西部沿海以北的北緯10°海底和北緯21°的胡安·德富卡海隆下勘察到大規模熱泉區並分別進行過數次綜合考察。胡安·德富卡海底熱泉區中擁有多處噴湧升騰礦物質的黑煙囪。這些奇異的自然景觀引起了科學家極大的興趣和關注，他們近期的科學考察又獲得新的收獲和重要的發現。

地質構造活動的產物距西雅圖以西300英裏處太平洋海下，胡安·德富卡板塊不斷與太平洋板塊碰撞，因此造成沿胡安·德富卡海隆海底地層出現坼裂和擴張，地球內部源源不絕噴湧而出的熔岩冷卻固著成新的海底地殼並將古老的海床置於其下並取而代之。海水在地心引力作用下傾瀉深入地裂中，同時形成海底環流將熔岩中大量的熱能和礦物質攜帶和釋放出來。當熾熱的海水再度噴射到裂縫上冰冷的海水中，其中的礦物質被溶解並形成一縷縷漆黑的煙霧。礦物質遇冷收縮最終沉積成煙囪狀堆積物，地裂中熱液順煙道噴湧而出形成景致奇異、妙趣橫生的海底熱泉。

加利福尼亞州蒙特雷水族生物研究所海洋地質學家德布拉·斯特克斯確悉，海底黑煙囪的構築絕非僅僅是地質構造活動的結果。其中神奇莫測的熱泉生物建築師的艱辛勞作也功不可沒，不容忽視在熱泉口周圍擁聚生息著種類繁多的蠕蟲，其中管足蠕蟲可長到18英寸，它們獨具特色的生存行為特別引人注目。斯特克斯和助手特裏·庫克發現這些底棲生物在營造煙囪中起著至關重要的作用。

奇妙的海底建築師為查明黑煙囪礦物成分，斯特克斯從3座黑煙囪內采集了18英寸長的岩心，經潛心研究後才揭示了其中奧秘。他們發現岩心上布滿了含有硫酸鋇亦稱重晶石的凹陷管狀深孔，研究人員確認這些管狀孔穴係蠕蟲長期生存行為的結果。鑒於熱泉口旁蠕蟲遍布，因此尚難斷定究竟哪些蠕蟲擅長打洞築巢。

從管洞外形來看極有可能是活躍喜遷居的管足蠕蟲長期挖掘作業的產物。解剖分析表明，管足蠕蟲內髒中的細菌可從熱液所含亞硫酸氫鹽中獲取氫原子維持生命，細菌還可把海水中的氫、氧和碳有機地轉化生成碳水化合物，為蠕蟲提供生存所需的食物。這種化學反應的結果遺留下硫元素，蠕蟲排泄的硫又促使海水中的鋇和硫酸發生催化反應。常此以往蠕蟲死後便在熔岩中遺留下管狀重晶石穴坑。

斯特克斯推測一座座海底煙囪演化生成過程可能在蠕蟲聚集熱泉口周圍就早已開始了，胡安·德富卡海隆下蠕蟲建築師精心創造的自然奇觀令人歎為觀止。它們開鑿的洞穴息息相通猶如礁岩迷宮，從而使熱液將礦物質源源不斷地輸送上來並堆集煙道。當黑煙囪在熱泉周圍落成後，熔岩上深邃的管狀洞口穴就成為礦物熱液外流的通道從而形成海底黑煙熱泉奇觀，直到通道自身被礦物結晶體堵塞才告停息。從多處海底熱泉采樣分析來看，礦產資源豐饒種類繁多品位極高。據悉美國科學家正加緊研製大型深海考察潛艇並準備對深海熱泉進行全麵研究，同時向國際社會發出呼籲：要求設立深海熱泉自然保護區。