最近,我国在冲绳海槽首次观察到“黑烟囱”。“黑烟囱”的发现及其研究是全球海洋地质调查近几十年来取得的重要科学成就。
现代海底“黑烟囱”的研究,始于20世纪的70年代末,当时,美国的“阿尔温”号潜艇内的考察人员在东太平洋中脊的轴部约2610-1650米的海底熔岩上,发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的烟囱,从直径约15厘米的烟囱喷溢口中喷出约350摄氏度的含矿热液,与周围的海水混合后,很快产生沉淀变为黑烟,沉淀物主要由磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜一铁硫化物组成。这些海底硫化物堆积喷溢口周围,不断增高,形成状如烟囱的海底地貌,被称为“黑烟囱”。
“黑烟囱”的高矮也不一样,高的可达100多米,矮的也有几米到几十米。烟囱的直径因喷溢口的大小而不同,小烟囱的直径一般只有几十厘米,大烟囱的口径可以达到几米。喷发剧烈的喷溢口四周的堆积物也多,往往形成小丘,高度有的可达100多米。其实在海水冲击的作用下,“烟囱”的高度很难升高,尤其是那些长年不活动的喷溢口,“烟囱”往往又经不起海水的冲击而垮塌。
海底“黑烟囱”的形成与海水及相关金属元素在大洋地壳内热循环有关。由于新生的大洋地壳温度较高,海水沿裂隙向下渗透可达几公里,在地壳深部加热升温,溶解了周围岩石中多种金属元素后,又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。由于矿液与海水成分及温度差异,形成浓密的黑烟,冷却后在海底及其浅部通道内堆积了硫化物颗粒,形成金、铜、锌、铅、汞、锰、银等多种具有重要经济价值的金属矿床。
目前,世界各大洋的地质调查都发现了黑烟囱的存在,并主要集中在新生的大洋地壳上。