海底黑烟囱
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可以保证不发生渗流
快速沉积埋藏或致密盖层
可以保持流体聚集成矿,以及不被氧化破坏
海洋地质学-海底黑烟囱
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第五章 科学意义
5.1 海底黑烟囱的海洋温差发电
传统的海洋温差发电系统
以海洋表层25℃的温水为热源,以600～1000m深处2～5℃的海洋 冷水为冷源 循环系统尺寸和功耗过大,热效率低
海底黑烟囱的海洋温差发电
海 洋 地 质 学 之
演讲者：XXX
目录页
Contents Page
简要概述
首次发现 分布概况
形成机制
科学意义
第一章 简要概述
由来
是指海底富含硫化物的高温热液活动区，因热液 喷出时形似“黑烟”而得名。
定义
喷溢海底热泉的出口，由于物理和化学条件的改 变，含有多种金属元素的矿物在海底沉淀下来， 尤其是喷溢口的周围连续沉淀，不断加高，形成 的一种烟囱状的地貌。
新生洋壳温度较高 , 海水沿新生洋壳冷却或扩展形成的裂隙向
下渗透 在地壳深部岩浆房附近加热升温后 , 淋滤并溶解硫和多种金属
元素 ( 铜、锌、铁、金 ) , 又沿着其他裂隙对流上升并喷发到海
底 利用矿液 (200 ～ 400 ℃ ) 与周围海水 (2 ℃ ) 成分及温度的巨大差
异 , 热液快速沉淀 , 形成粒度细小的硫化物和硫酸盐 , 表现为形成
白烟囱：热液温度为 100 ～ 320 ℃ , 以硫酸盐 ( 重晶石、硬石膏 ) 、 非晶质SiO2及闪锌矿为主;
低温喷口：热液温度低于100 ℃,主要为碳酸盐或非晶质SiO2
黑烟囱形成大量具有经济价值的矿产, 包括多种硫化物(黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等) 还有大量的硫酸盐(重晶石、硬石膏) 。
海洋地质学-海底黑烟囱
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第五章 科学意义
5.3 海底黑烟囱与生命起源
深海环境一直被认为是生命的禁区，但是，在世界各地深海底黑烟囱喷 口周围,发现繁荣的生物群落。 这里新发现的生物种类已经达到10 个门的500 多个种,它们一般以黑烟 囱喷口为中心向四周呈带状分布, 主要受水温的控制
在水温为60~ 110℃的区域，分布着多种古细菌和嗜热细菌 在水温为20~ 40℃的区域, 生活着大量多毛目蠕虫动物
[4] 冯军，李江海，陈征，牛向龙."海底黑烟囱"与生命起源述评[J].北京
大学学报( 自然科学版), 2004, 40(2):318-325. [5] 闫凯,刘洋,李富超.神秘的海底黑烟囱[J].科学世界, 2014(9):52-55.
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谢谢观看 请多指点
目前广泛认为生命最可能产生于黑烟囱周围 , 因为海底黑烟囱可以提供生 命起源所需的所有条件：
1.物质条件
热液喷口喷出CH4、H2、NH3、H2S、HCN和各种金属元素可以提供 化学演化所需的原料
2.能量条件
生命起源需要高的能量才能进行, 海底黑烟囱喷出的热液温度非常高， 足以支持生命起源各个阶段的能量需要
3.环境条件
水热喷口附近的温度、pH 值和化学成分的梯度变化形成的环境条件, 非常有利于生命的起源和演化。
4.安全条件
避免天体撞击地球所造成的有害影响
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参考文献
[1] 梁泽德，王树杰，袁鹏，陈存福.基于海底黑烟囱的海洋温差发电[J]. 可再能源, 2012, 30(7):41-45. [2] 牛向龙, 李江海, 冯军.海底硫化物黑烟囱典型结构构造及其成因意义 [J].高校地质学报, 2004, 10(74):535-544. [3] 李江海,牛向龙, 冯 军.海底黑烟囱的识别研究及其科学意义[J].地球 科学进展, 2004, 19(1):17-25.
浓密的黑烟或白烟 最后沉淀堆积成硫化物和硫酸盐组成的硫化物丘体、黑烟囱
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第四章 形成机制
海洋地质学-海底黑烟囱
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第四章 形成机制
需要具备的条件:
合适的构造环境
具备浅层次的下伏岩浆侵入体热源或较高的地热梯度 地表形成伸展洼地,以保存硫化物堆积
沿一定的通道集中地快速喷发
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第二章 首次发现
海底黑烟囱的发现
- 1977年, - 美国的阿尔文号 - 东太平洋洋隆约的加拉帕格斯 裂谷 - 数十个喷着黑色和白色烟雾的 丘状体 - 富含硫化物的热液从直径约 15 cm的烟囱中喷出 - 这是首次发现的海底黑烟囱
阿尔文号
Alvin
海洋地质学-海底黑烟囱
海底黑烟囱出口处热流温度为200～400℃,形成了温度为0～400℃， 高100～300 m的温度渐变梯度流场 可以减小循环系统的尺寸和功耗,有效提高热力循环效率 对海洋温差发电系统是十分有利
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第五章 科学意义
5.2 海底黑烟囱形成的矿产资源
黑烟囱：热液温度为320～400 ℃,以硫化物为主;
在水温为2~15℃的区域, 生物种类繁多, 代表性动物是管状蠕虫
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第五章 科学意义
食物链源头的细菌类和古细菌类与其他动物 有2 种关系：
一是以硫化氢为营养大繁殖, 深海中小动物以它们为食物 二是与深海动物如蠕虫、贻贝 或蛤等共生。
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第五章 科学意义
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第三章 分布概况 截至2003年, 全世界发现了140 余处黑烟囱硫化物分布区 主要分布在： 离散型板块边缘( 洋中脊) 弧前、岛弧、弧后盆地环境
板内火山中心
陆地上的深水湖泊
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第三章 分布概况
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第四章 形成机制
海水及相关金属元素在大Βιβλιοθήκη Baidu地壳内的水—热循环
快速沉积埋藏或致密盖层
可以保持流体聚集成矿,以及不被氧化破坏
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5.1 海底黑烟囱的海洋温差发电
传统的海洋温差发电系统
以海洋表层25℃的温水为热源,以600～1000m深处2～5℃的海洋 冷水为冷源 循环系统尺寸和功耗过大,热效率低
海底黑烟囱的海洋温差发电
海 洋 地 质 学 之
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简要概述
首次发现 分布概况
形成机制
科学意义
第一章 简要概述
由来
是指海底富含硫化物的高温热液活动区，因热液 喷出时形似“黑烟”而得名。
定义
喷溢海底热泉的出口，由于物理和化学条件的改 变，含有多种金属元素的矿物在海底沉淀下来， 尤其是喷溢口的周围连续沉淀，不断加高，形成 的一种烟囱状的地貌。
新生洋壳温度较高 , 海水沿新生洋壳冷却或扩展形成的裂隙向
下渗透 在地壳深部岩浆房附近加热升温后 , 淋滤并溶解硫和多种金属
元素 ( 铜、锌、铁、金 ) , 又沿着其他裂隙对流上升并喷发到海
底 利用矿液 (200 ～ 400 ℃ ) 与周围海水 (2 ℃ ) 成分及温度的巨大差
异 , 热液快速沉淀 , 形成粒度细小的硫化物和硫酸盐 , 表现为形成
白烟囱：热液温度为 100 ～ 320 ℃ , 以硫酸盐 ( 重晶石、硬石膏 ) 、 非晶质SiO2及闪锌矿为主;
低温喷口：热液温度低于100 ℃,主要为碳酸盐或非晶质SiO2
黑烟囱形成大量具有经济价值的矿产, 包括多种硫化物(黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等) 还有大量的硫酸盐(重晶石、硬石膏) 。
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5.3 海底黑烟囱与生命起源
深海环境一直被认为是生命的禁区，但是，在世界各地深海底黑烟囱喷 口周围,发现繁荣的生物群落。 这里新发现的生物种类已经达到10 个门的500 多个种,它们一般以黑烟 囱喷口为中心向四周呈带状分布, 主要受水温的控制
在水温为60~ 110℃的区域，分布着多种古细菌和嗜热细菌 在水温为20~ 40℃的区域, 生活着大量多毛目蠕虫动物
[4] 冯军，李江海，陈征，牛向龙."海底黑烟囱"与生命起源述评[J].北京
大学学报( 自然科学版), 2004, 40(2):318-325. [5] 闫凯,刘洋,李富超.神秘的海底黑烟囱[J].科学世界, 2014(9):52-55.
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目前广泛认为生命最可能产生于黑烟囱周围 , 因为海底黑烟囱可以提供生 命起源所需的所有条件：
1.物质条件
热液喷口喷出CH4、H2、NH3、H2S、HCN和各种金属元素可以提供 化学演化所需的原料
2.能量条件
生命起源需要高的能量才能进行, 海底黑烟囱喷出的热液温度非常高， 足以支持生命起源各个阶段的能量需要
3.环境条件
水热喷口附近的温度、pH 值和化学成分的梯度变化形成的环境条件, 非常有利于生命的起源和演化。
4.安全条件
避免天体撞击地球所造成的有害影响
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参考文献
[1] 梁泽德，王树杰，袁鹏，陈存福.基于海底黑烟囱的海洋温差发电[J]. 可再能源, 2012, 30(7):41-45. [2] 牛向龙, 李江海, 冯军.海底硫化物黑烟囱典型结构构造及其成因意义 [J].高校地质学报, 2004, 10(74):535-544. [3] 李江海,牛向龙, 冯 军.海底黑烟囱的识别研究及其科学意义[J].地球 科学进展, 2004, 19(1):17-25.
浓密的黑烟或白烟 最后沉淀堆积成硫化物和硫酸盐组成的硫化物丘体、黑烟囱
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需要具备的条件:
合适的构造环境
具备浅层次的下伏岩浆侵入体热源或较高的地热梯度 地表形成伸展洼地,以保存硫化物堆积
沿一定的通道集中地快速喷发
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第二章 首次发现
海底黑烟囱的发现
- 1977年, - 美国的阿尔文号 - 东太平洋洋隆约的加拉帕格斯 裂谷 - 数十个喷着黑色和白色烟雾的 丘状体 - 富含硫化物的热液从直径约 15 cm的烟囱中喷出 - 这是首次发现的海底黑烟囱
阿尔文号
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海洋地质学-海底黑烟囱
海底黑烟囱出口处热流温度为200～400℃,形成了温度为0～400℃， 高100～300 m的温度渐变梯度流场 可以减小循环系统的尺寸和功耗,有效提高热力循环效率 对海洋温差发电系统是十分有利
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5.2 海底黑烟囱形成的矿产资源
黑烟囱：热液温度为320～400 ℃,以硫化物为主;
在水温为2~15℃的区域, 生物种类繁多, 代表性动物是管状蠕虫
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第五章 科学意义
食物链源头的细菌类和古细菌类与其他动物 有2 种关系：
一是以硫化氢为营养大繁殖, 深海中小动物以它们为食物 二是与深海动物如蠕虫、贻贝 或蛤等共生。
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第三章 分布概况 截至2003年, 全世界发现了140 余处黑烟囱硫化物分布区 主要分布在： 离散型板块边缘( 洋中脊) 弧前、岛弧、弧后盆地环境
板内火山中心
陆地上的深水湖泊
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海水及相关金属元素在大Βιβλιοθήκη Baidu地壳内的水—热循环