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海底古磁性条带之谜（第1页）

海底古磁性条带之谜

19世纪末，著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点”。在地球上，岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用，获得微弱磁性，并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说，无论地磁场怎样改换方向，只要它的温度不高于“居里点”，岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理，只要测出岩石的磁性，自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上，科学家利用化石磁性的原理，研究地球演化历史的地磁场变化规律，这就是古地磁说。

为了寻找大陆漂移说的新证据，科学家把古地磁学引入海洋地质领域，并取得令人鼓舞的成绩。

第二次世界大战之后，科学家使用高灵敏度的磁力探测仪，在大西洋洋中脊上的海面进行古地磁调查。之后，人们又使用磁力仪等仪器，以密集测线方式对太平洋进行古地磁测量。两次调查的资料使人们惊奇地发现，在大洋底部存在着等磁力线条带，而且呈南北向平行于大洋洋中脊中轴线的两侧，磁性正负相间。每条磁力线条带长约数百千米，宽度在数十千米至上百千米之间不等。海底磁性条带的发现，成为本世纪地学研究的一大奇迹。1963年，英国剑桥大学的一位年轻学者F．J．瓦因和他的老师D．H．马修斯提出，如果“海底扩张”曾经发生过，那么，大洋中脊上涌的熔岩，当它凝固后应当保留当时地球磁场的磁化方向。就是说在洋脊两侧的海底应该有磁化情况相同的磁性条带存在。当地球磁场发生反转时，磁性条带的极性也应该发生反转，磁性条带的宽度可以作为两次反转时间的度量标准。这个大胆的假说，很快被证实了，人们在太平洋、大西洋、印度洋都找到了同样对称的磁性条带。不仅如此，科学家还计算出在7600万年中，地球曾发生过171次反转现象。

研究还发现，地球磁场两次反转之间的时间最长周期约为300万年，最短的周期约为5万年，两次反转的平均周期约为42～48万年。目前，地球的磁场方向己保留70万年了，所以，人们预感到一个新的磁场变化可能正在向我们靠近。

对于海底磁性条带的研究仍在继续之中，许多问题仍找不到令人满意的答案。例如，对于地球磁场为什么要来回反转这个最基本的问题，就无法解释清楚。尽管科学家们提出过种种假说，但其真正的原因还是不清楚的。也就是说，地球发生磁场转向的内在规律之谜，有待于科学家们去继续探索。

★海底何来淡水

科学家们在海底发现有甘甜的淡水，而且数量惊人。例如，在希腊东南面的爱琴海，海底有一处涌泉，一昼夜能流出100万立方米淡水。

海底的淡水是从何处来的呢?各国科学家经过艰辛探索，提出了不少理论，主要有渗透理论、凝聚理论、岩浆理论、沉降理论等。

渗透理论认为，海底的淡水来自陆地。海洋每年有33万立方公里的海水被蒸腾，化为雨雪降到陆地上之后，一部分渗入地下，遇到不透水的岩层，便形成了蓄水层。如果这蓄水层靠近大海，淡水就有可能透过海岸流人海底的岩层中。凝聚理论认为，地面上的淡水渗入海底只能达到一定界限，但实际上在这一界限以下仍有淡水，显然这些淡水不是来自陆地。海底的有些海水是那里空气中的水蒸汽凝聚而成的。岩浆理论认为，地球深处存在着放气带，那里释放出数量惊人的气体，其中有大量的氧气和氢气，它们相互结合便形成了岩浆水。沉降理论则认为，地下水的起源与海底沉积物的沉积过积相联系。海水中携带的大量泥沙，一层层地沉积在海底，下层的沉积物在重力的作用下，把水分挤出来；被挤压的水又随沉积物的下降，‘被带入地层深处，形成了地下水。

不管哪一种理论更符合实际，但在海底有藏量丰富的淡水，这是不争的事实。科学家们设想，有朝一日在海上建成淡水厂，用钻机像钻石油一样钻淡水。人们期待这一日尽快到来。

★海底黑烟囱成因探秘

70年代以来工业化生产一直保持迅猛发展势头，能源消耗连年递增，发达国家高耸人云的大烟囱日以继夜地喷涌着浓重的烟尘。对陆地有限的自然资源连续多年大规模机械化采掘和源源不断地燃烧已使其贮量日趋枯竭，为此世界各国纷纷将人类未来资源的希望倾注于海洋，并开始了海底探矿寻宝的热潮。自1977年10月美国伍兹霍尔海洋研究所所属深海潜艇“阿尔文”号在加拉帕戈斯群岛海域率先发现海底热泉生态区以来，海洋学家又先后在墨西哥西部沿海以北的北纬10°海底和北纬21°的胡安·德富卡海隆下勘察到大规模热泉区并分别进行过数次综合考察。胡安·德富卡海底热泉区中拥有多处喷涌升腾矿物质的黑烟囱。这些奇异的自然景观引起了科学家极大的兴趣和关注，他们近期的科学考察又获得新的收获和重要的发现。

地质构造活动的产物距西雅图以西300英里处太平洋海下，胡安·德富卡板块不断与太平洋板块碰撞，因此造成沿胡安·德富卡海隆海底地层出现坼裂和扩张，地球内部源源不绝喷涌而出的熔岩冷却固着成新的海底地壳并将古老的海床置于其下并取而代之。海水在地心引力作用下倾泻深入地裂中，同时形成海底环流将熔岩中大量的热能和矿物质携带和释放出来。当炽热的海水再度喷射到裂缝上冰冷的海水中，其中的矿物质被溶解并形成一缕缕漆黑的烟雾。矿物质遇冷收缩最终沉积成烟囱状堆积物，地裂中热液顺烟道喷涌而出形成景致奇异、妙趣横生的海底热泉。

加利福尼亚州蒙特雷水族生物研究所海洋地质学家德布拉·斯特克斯确悉，海底黑烟囱的构筑绝非仅仅是地质构造活动的结果。其中神奇莫测的热泉生物建筑师的艰辛劳作也功不可没，不容忽视在热泉口周围拥聚生息着种类繁多的蠕虫，其中管足蠕虫可长到18英寸，它们独具特色的生存行为特别引人注目。斯特克斯和助手特里·库克发现这些底栖生物在营造烟囱中起着至关重要的作用。

奇妙的海底建筑师为查明黑烟囱矿物成分，斯特克斯从3座黑烟囱内采集了18英寸长的岩心，经潜心研究后才揭示了其中奥秘。他们发现岩心上布满了含有硫酸钡亦称重晶石的凹陷管状深孔，研究人员确认这些管状孔穴系蠕虫长期生存行为的结果。鉴于热泉口旁蠕虫遍布，因此尚难断定究竟哪些蠕虫擅长打洞筑巢。

从管洞外形来看极有可能是活跃喜迁居的管足蠕虫长期挖掘作业的产物。解剖分析表明，管足蠕虫内脏中的细菌可从热液所含亚硫酸氢盐中获取氢原子维持生命，细菌还可把海水中的氢、氧和碳有机地转化生成碳水化合物，为蠕虫提供生存所需的食物。这种化学反应的结果遗留下硫元素，蠕虫排泄的硫又促使海水中的钡和硫酸发生催化反应。常此以往蠕虫死后便在熔岩中遗留下管状重晶石穴坑。

斯特克斯推测一座座海底烟囱演化生成过程可能在蠕虫聚集热泉口周围就早已开始了，胡安·德富卡海隆下蠕虫建筑师精心创造的自然奇观令人叹为观止。它们开凿的洞穴息息相通犹如礁岩迷宫，从而使热液将矿物质源源不断地输送上来并堆集烟道。当黑烟囱在热泉周围落成后，熔岩上深邃的管状洞口穴就成为矿物热液外流的通道从而形成海底黑烟热泉奇观，直到通道自身被矿物结晶体堵塞才告停息。从多处海底热泉采样分析来看，矿产资源丰饶种类繁多品位极高。据悉美国科学家正加紧研制大型深海考察潜艇并准备对深海热泉进行全面研究，同时向国际社会发出呼吁：要求设立深海热泉自然保护区。