大洋中脊和俯冲带，是地球深部通向表层系统的窗口，也是多少亿年来地球内部能量向外释放的通道。将对地观测系统直接放到海底这些通道口上，就是为揭示深部与表层的相互作用铺路架桥；而海底的“热液”活动，正是这种相互作用的重要表现。

　　海底“黑烟囱” 一天可长30厘米

　　海底的水密度最大，因此深海的水温总是向下变冷。但是1977年，美国“Alvin”号深潜器在东太平洋下潜时，却吃惊地发现水温越来越高：原来这里的洋中脊有海底热液口，有大于300℃富含硫化物的高温热液如“黑烟”状喷出，冷却后形成“黑烟囱”耸立海底。这次发现打开了人们的眼界：原来海底是“漏”的！

　　沿着全世界大洋中脊，分布着一些地球深部的窗口，海水下渗到海底以下两、三千米和岩浆相互作用，将金属元素带上形成富含硫化物的黑色热液从海底喷出。更为有趣的是热液区以硫细菌为基础、以管状蠕虫为代表的动物群,它们依靠地球内源能量即地热的支持，在深海黑暗和高温的环境下，通过化学合成生产有机质，构成“黑暗食物链”。以后的调查，又在各大洋的洋中脊分别发现了不同类型的“烟囱“和热液动物群。”原来在深海的海底，沿着地球深部的“窗口”，有着另一个奇特的世界：这里的“黑烟囱”一天可以长30厘米，但长得快、倒得也快；热液生物也生长神速，那里的蛤类有一尺大，管状蠕虫可以有3米长。对这些全新的成矿过程、全新的生物群，我们完全缺乏了解。

　　科学家们很快又发现：海底的“黑暗食物链”和特殊矿物的形成，并不以热液为限。在大陆坡上段的海底下面，分布着一种奇怪的矿物叫做天然气水合物，或者“可燃冰”。这是甲烷分子锁在冰的晶格里，在温度低于7℃、压力大于50个大气压下保持稳定，而一旦升温或者减压，就会融化而释出164倍体积的甲烷。

　　有人估计，全球“可燃冰”中的碳可能相当所有矿物燃料，包括石油、天然气和煤的总和，是新世纪潜在的能源，也是包括我国在内许多国家海上优先勘探的对象。“可燃冰”的甲烷缓慢释出时，这出口就成为海底的“冷泉”，形成碳酸盐结壳，产生不靠光合作用的“冷泉生物群”，其中包括依靠硫细菌的管状蠕虫，是和热液口一样的“黑暗食物链”。

　　其实，深海海底还会有其他种类的液体析出、有其他类型的“黑暗生物链”形成。比如在大洋中脊的侧翼，会有40℃-90℃的热液流出形成碳酸盐的“烟囱”和特殊的低温热液生物，依靠的是橄榄岩变为蛇绿岩时放出的能量。

　　总之，大洋底下还有“大洋”。洋底有不同成因、不同温度的液体流出，在那里形成着许多矿物，有的就是我们寻找的矿床；也形成了完全陌生的生物世界,有待我们去认识。而这种认识只能到海底去取得，在海底的平台上去观测。

　　深海地下水 流速至少每年30米

　　无论热液还是冷泉，无论海底的矿物还是生物群的形成，基础都是微生物的活动。处在“黑暗食物链”底层的，是利用地热进行化学合成的硫细菌。上面说到热液口3米长的管状蠕虫，就是一无口腔、二无肛门，全靠有一肚子硫细菌共生，提供营养的。

　　实际上，更多的微生物生活在海底之下的岩层中，构成所谓的“深部生物圈”。这些原核生物个体极为细小，却有极大的数量，有人估计其生物量相当全球地表生物总量的1/10，占全球微生物总量的2/3。它们早已埋在地下，有的已经享有数百万年以上的高寿，是地球上真正的“寿星”。不过面对“水深火热”的环境，在暗无天日的岩石狭窄孔隙中长期“休眠”，其生活质量恐怕不值得羡慕。只有一旦岩浆活动带来热量与挥发物，才会突然活跃起来重返“青春”，甚至从热液口喷出，造成海底微生物的“雪花”奇观。因此也只有在海底火山口附近设站长期观测，才能捕获这类事件。

　　东太平洋胡安·德富卡中脊就是经常发生岩浆沿岩脉上升、发生喷涌引起微生物勃发的地方。十多年来大洋钻探多次在这里钻井观测地下水,1996年2-3月其南端再次勃发时，在喷涌水样中发现了海水中没有见过的特殊微生物，证明那些是海底下的微生物。

　　胡安·德富卡海底钻井的观测，还发现海底地下水的水压力和水温，明显地随着海面的潮汐周期性地升降，而且各井之间的水位也相互连通。可见深海下面的地下水，宛如地下的“海洋”，其中的水也照样流动，流速至少每年30米。从洋中脊到俯冲带，大洋地下都有水流在岩层中流动，都存在着“洋底下的海洋”。这里是“深部生物圈”生活的天地，也是海底以上“黑暗食物链”的根基。