海底“炼金炉”

波澜壮阔的海洋，汹涌澎湃，喧腾不息，但掩盖不住它所隐藏的无数秘密。随着科学的发展，人们逐渐对“海底龙宫”的构造有了一些了解。人们认为，海底蕴藏的无数矿物宝藏，是由一个海底“炼金炉”炼就的。这个“炼金炉”就像太上老君的炼丹炉一样，几百万年如一日地“炼制”着各种金属。这个“炼金炉”把分散到地壳或地幔中的各种金属集中起来，炼制富集，再喷送到海底适当部位，“浇铸”在岩石中。“浇铸”了金属的岩石又被“传送带”不断向两侧输送，就像工厂自动输送产品那样。这近乎“神话”般的

一切到底是怎么一回事呢？

原来这是海底扩张造成的结果。

大家可知道，我们居住的亚洲大陆正在向东南方向移动，澳大利亚却又向北运动。各大洋也在变化着。太平洋在逐渐缩小，到 1 亿多年后就会变成像地中海一样的陆间海；大西洋却在逐渐变大，将会变成像太平洋一样的大洋。这么说似乎有点“危言耸听”，但这确实是海洋地质学上的新发现。

本世纪 20 年代，德国人魏格纳在分析美洲和非洲的地图时，一眼发现了两个大陆可以像七巧板一样拼合起来。这个发现引起了他的极大兴趣，以后便致力于这项研究，不但发现两边的煤层能连起来，而且发现两块大陆的古生物化石也相同。从大地测量学方面的证据来看，也证明这些大陆原来是连在一起的一整块完整的古大陆。约在 Z～3 亿年前出现了裂缝，后来就裂开成几块，并漂移到现在的位置，这就是有名的大陆漂移说。这个学说一提出，就遭到许多人的反对，被认为是无稽之谈，就再也没人注意了。到了 60 年代，地质学发生了深刻的变革，海洋地质学家经过反复考察研究，证实了魏格纳的理论是有根据的。于是“大陆漂移论”这一学说成立了。

近年来，人们又对各大洋进行了大量的地球物理调查，积累了丰富的资料。人们根据这些调查成果提出了一种“海底扩张说”来解释海底的成因。这种学说认为，在大洋中脊区不断涌出岩浆，凝结后变成新地壳，并把老地壳向两侧推开。大洋中脊在世界各大洋中连绵 6 万多公里，脊的中央有深达千米的断裂谷，就像陡峻的河谷一样。这里的地壳很薄，断裂很容易伸入到地幔区。地幔内部又经常发生热对流，热流上升时使某一部分的地幔物质熔融成为岩浆，岩浆沿断裂上升后固结成岩石。固结了的岩石又重新张开，下面岩流再涌出，这样周而复始连续不断地形成新洋底。新的洋底推动较老的洋底向两侧移动，使洋底也向两侧不断增大。

按这样不断扩张，海洋的面积是不是会不断增大呢？其实不是这样的。海底不仅可以在某一地带生长，而且可以在另一地带消亡。老的洋底地壳在海沟地带不断向下俯冲到地幔中，并在那里重新熔融与地幔物质混合而消失掉。这样一面生长一面消亡，就产生了新的洋底。因此，地球的年龄虽约有45 亿年，大陆上已知的最古老岩石也约产生在 40 亿年以前，而海洋中至今

未发现过比 2 亿年更老的岩石。以此推论，大约 2 亿年，顶多 3 亿年，海洋地壳就有可能全部更新一次。

地壳板块十分像冰块，到了春暖花开季节已经开裂的浮冰源源不断地流向下游。这时，在狭窄地段，你就会看到这些冰块会互相碰撞和冲挤，有时两块互不相让向上翘起。这种景观与地壳极块运动十分相像。

地壳板块是由 70～100 公里厚的岩石圈组成的。板块的边界都是地震、火山及地壳运动活跃的地带。有人把全世界分为六大板块，然后又细分为大大小小几十个次一级的板块。

板块下面的软流圈相当于河水，软流圈的物质处在高温和高压下而具有塑性，所以板块“浮”在软流圈上，就像冰块浮在水上一样。如果冰块厚一些，高出水面及沉在水中的部分也就多一些，反之就少一些。与此类似，大陆高出海面越多，它的地壳厚度也越大，由于洋底低于海面，所以这里的地壳就薄。

那么，冰块靠水流推动，地壳上的岩石板块靠什么推动呢？

举例说，烧开水时，锅底变热的水向上升起，表层较冷的水在两侧下降，

这是流体的热对流。岩石板块下面也有这样的热对流。由于地下放射性元素的加热，使地幔内各部分的温度和密度不一样，而可能发生像烧开水那样的热对流。当热流向上遇到冷地壳时，就向两侧散开向水平流动，也就带动着海洋地壳板块向两侧移动。当漂移到与另一板块相遇时，就会发生碰撞，一个板块插在另一板块下，俯冲到软流圈，它的物质熔化后又回到地幔中。这样在地壳下就好像有一条传送带，地幔物质不断从洋中脊涌出，由传送带—

—板块带到与另一板块连接处——海沟，潜没到另一大陆板块之下再返回地幔。有时海洋地壳还会驮载着大陆一起漂移。

前面已经讲到太平洋底存有金属矿藏，这些金属是从哪里来的呢？地幔的热流上升处就相当于“炼金炉”，不停地“炼制”着各种金属。

两个板块的接缝处，即各大洋的洋中脊处是热对流时热流上升的区域，相当于煮开水的中心区，或两根传送带向相反方向传送的起始点，是地壳中最脆弱最活跃的地区。在这两块向着相反方向漂移的板块边界的洋中脊下面，有一个高温区，能将地幔岩石熔融。这熔融的部分就好像“炼金炉”，有人在使劲拉着“风箱”，炉下高温使炉内物质沸腾翻滚。这些熔融物质—

—岩浆，通过“炼金炉”的炉嘴——洋中脊涌出，由于压力很大，既可把原来的洋底向两侧挤开，又可把“炉嘴”顶得鼓起来，因而它高出两侧洋底几公里。这些高热岩浆物质的主要成份是硅酸盐，另外也含有一些重金属，如铜、锌、铅、镍、铬等。岩浆在逐渐冷却的过程中，就会发生像炼铁时铁水和铁渣分离一样的现象。硅酸盐和金属元素也会分离开来。有时，岩浆和主体——硅酸盐本身也要发生基性、中性、酸性等不同成份的分异作用，分别冷却、结晶成各种岩石，同时也有不同种类的金属与之相伴随。一般说来，分异作用进行得越充分，产生的岩石种类就越多，与各种岩石同时分异出来的矿产数量和种类也越多。洋中脊所进行的分异作用，比陆地上已经了解到的分异作用要简单得多，不充分得多。洋底岩浆分异可以产生很多矿产，如铬、镍、铜等。在美国纽约东南约 560 公里处的大洋底，经深海钻探发现有

3．8 厘米厚的纯铜矿脉；印度洋东经 90 度海脊上也发现过纯铜矿脉。可见，如果能够形成这类矿产，那么，这类矿产都在洋中脊两侧成直线状连续或间断分布。

洋底“炼金炉”还发生着另一种洋底造矿作用。“炼金炉”可把岩浆中的金属集中起来，形成一些含金属的热气或热水，像“喷雾”一样，从“炼金炉”炉嘴里喷出来。这些“喷雾”与周围海底的沉积物反应，生成铁的氧化矿物、金属硫化矿物。这些矿产都可给“传送带”向两侧输送，在洋底广阔区域中分布。洋底“炼金炉”的存在，正是为什么太平洋能够出现东太平洋海隆成矿带的原因。

大洋中脊有造矿的“炼金炉”，大洋盆地的其他部分也同样有“炼金炉”。这个“炼金炉”的规模和产品数量甚至比洋中脊“炼金炉”还要大。

大洋盆地“炼金炉”熔炼出岩浆后，岩浆沿大陆板块中的裂缝上升喷到地表，就可以在大陆边缘形成带状分布的火山，即岛弧。这时岩浆带上来的很多金属就可以在火山中沉淀下来，形成各种矿产。比较著名的例子是位于太平洋东缘岛弧上的日本“黑矿”。

在日本的北海道西部和本州北部广泛分布着中新世（2500～1200 万年前）的成层火山岩。这种岩石中可产出著名的黑矿矿体。黑矿石有 3 种类型：硅酸盐矿石、黄矿石和黑矿石。这三种矿石都能提炼出铁、铜等金属物。

“炼金炉”熔炼出的岩浆冷凝后成为岩石，岩石中富含多种矿物，如铜、镍、钛、钨、锡、铌、钼以及许多稀有金属的矿产。

海洋中蕴含了大量的矿物，但开采的难度很大，随着科学技术的进步，这些宝藏逐渐被人们开采利用。