是的,海底不仅有火山岩,而且深海火山活动形成的岩石及其相关过程,确实可以说是解开海洋生态系统奥秘的关键“密码”之一。
为什么海底有火山岩?
大洋中脊扩张中心: 这是地球上最庞大、最活跃的火山系统。地球板块在这里分离,下方的地幔物质上涌、减压熔融,形成岩浆。这些岩浆喷发或侵入冷却后,就形成了
玄武岩,构成了
洋壳的主体。可以说,整个海底地壳的绝大部分都是火山岩(主要是玄武岩)。
海底火山/海山: 除了大洋中脊,海底还散布着大量的孤立火山或火山链(海山)。它们可能位于板块内部(热点火山,如夏威夷群岛的水下部分),也可能位于俯冲带(岛弧火山的水下部分)。这些火山喷发形成的也是各种火山岩。
弧后盆地: 在俯冲带靠近大陆一侧,有时也会发生海底扩张,形成小型的扩张中心,同样喷发形成火山岩。
深海火山岩如何藏着“海洋生态的密码”?
深海火山岩及其活动过程,对海洋生态系统产生了根本性和驱动性的影响:
热液喷口生态系统的基石:
- 化学能来源: 海水沿着大洋中脊或火山区域的裂缝渗入海底火山岩深处,被岩浆房加热(可达400°C以上)。高温高压下,海水与岩石发生剧烈化学反应(水岩反应),岩石中的金属元素(如铁、锰、铜、锌)和还原性物质(如硫化氢、甲烷、氢气)被溶解到热液中。
- 化能合成作用: 富含化学物质的热液从海底喷口(黑烟囱、白烟囱)喷涌而出,与冰冷、富氧的海水混合。这里的特殊微生物(古菌和细菌)能够利用热液中的硫化氢、甲烷、氢气等作为能源,将海水中的二氧化碳合成有机物(化能合成)。
- 独特生物群落: 这些化能合成的微生物构成了整个热液喷口生态系统的基础。巨型管状蠕虫、贻贝、蛤类、虾类、螃蟹等生物要么直接以这些微生物为食,要么与它们共生,依赖它们提供的营养生存。这是地球上少数完全不依赖阳光、完全依靠地球内部化学能的生态系统,颠覆了我们对生命生存条件的认知。火山岩是这一切的物理载体和化学反应的参与者。
营养物质的重要来源:
- 岩石风化: 海底火山岩(玄武岩)在海水环境中会缓慢风化溶解,释放出铁、磷、硅等对海洋生物至关重要的微量营养元素。
- 促进初级生产力: 尤其是铁元素,在远离大陆的广袤大洋(高营养盐低叶绿素区域)是限制浮游植物(如硅藻)生长的关键因子。海底火山活动(包括热液喷发和岩石风化)被认为是向表层海洋输送铁的重要途径之一。铁的增加可以刺激浮游植物的光合作用,增加海洋的初级生产力,进而影响整个海洋食物网和全球碳循环。火山岩是海洋“肥料”的源头之一。
塑造海底地形与栖息地:
- 海山的形成: 海底火山喷发堆积形成海山。海山是深海中的“绿洲”,其复杂的地形改变了洋流,导致营养物质上涌(上升流),吸引了大量的浮游生物、鱼类、头足类、海洋哺乳动物等。海山周围通常具有极高的生物多样性和生物量。火山岩构筑了这些重要的生物栖息地。
- 提供附着基底: 坚硬的火山岩为珊瑚、海绵、苔藓虫等固着生物提供了理想的附着表面,形成了复杂的生物群落。
影响海水化学与全球循环:
- 海水与高温海底岩石的相互作用(水岩反应)是调节海水化学成分(如镁、钙、硫等元素的循环)的重要过程。
- 火山活动释放的二氧化碳会进入海水,影响海洋酸化和碳储存。
- 热液活动向海洋输入大量的金属元素,参与全球地球化学循环。
生命起源与演化的可能摇篮:
- 热液喷口的高温、富含化学物质和能量、具有矿物微孔(类似细胞膜)的环境,被认为是地球早期生命起源的潜在地点之一。研究这些环境有助于理解生命如何从无机世界诞生。
总结:
海底火山岩绝不仅仅是冰冷坚硬的石头。它们是:
- 地球内部能量和物质释放的窗口。
- 独特深海生态系统(热液喷口)赖以存在的物理和化学基础。
- 向海洋输送关键营养物质(尤其是铁)的重要渠道。
- 塑造复杂海底地形(海山),创造生物多样性热点。
- 参与调控海水化学组成和全球元素循环。
- 探索地球生命起源奥秘的重要场所。
因此,研究深海火山活动形成的岩石及其相关过程,就是在解读驱动海洋生态系统运转、影响全球生物地球化学循环的核心密码。这些岩石不仅记录了地球内部的动力,更孕育并维系着深海生命的奇迹,是连接地球深部过程与表层海洋生态的关键纽带。