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熱水噴出孔(ねっすいふんしゅつこう、英hydrothermal vent)は地熱で熱せられた水が噴出する割れ目である。熱水噴出孔がよく見られる場所は、火山活動が活発なところ、発散的プレート境界、海盆、ホットスポットである。

熱水噴出孔は地球ではふんだんにみられるが、その理由は地質学的活動が活発であることと、表面に水が大量にあることである。陸上にある熱水噴出孔には温泉・噴気孔・間欠泉があるが、これらについては各項目を参照するとして、ここではおもに深海熱水噴出孔について述べる。

深海によく見られる熱水噴出孔周辺は、生物活動が活発であり、噴出する液体中に溶解した各種の化学物質を目当てにした複雑な生物社会が成立している。有機物合成をする古細菌類が食物連鎖の最底辺を支え、そのほかにジャイアントチューブワーム・二枚貝・エビなどがみられる。

地球外では木星の衛星エウロパでも熱水噴出孔の活動が活発であるとみられているほか、過去には火星面にも存在したと考えられているhttp://www.space.com/missionlaunches/missions/mars_society_conference_010515-1.html。

◆ 熱水噴出孔の海中探査

1949年に紅海中部の海底を調査したところ特異な熱水床の存在が報告された。1960年代になると60°Cの塩類を含む水とこれに関係する金属を含む泥の存在が確認された。熱い水溶液は活発な海底下のリフトから噴出していた。塩分濃度が高すぎて生物の生息は無理な環境であったDegens, Egon T. (ed.), 1969, Hot Brines and Recent Heavy Metal Deposits in the Red Sea, 600 pp, Springer-Verlag。この塩水と泥が貴金属や卑金属の供給源でありうるか現在調査中である。

海中の熱水噴出孔の一種であるブラックスモーカーは東太平洋海嶺の支脈にあたるガラパゴスリフトのある海域で、海水温を調査中の海洋地質学者のグループが1976年に発見した。計測温度とその他の証拠から、地質学者はこの発見は熱水噴出孔からの噴出水であると結論付けるに十分な情報を得た。1977年、リフトに戻った地質学者はウッズホール海洋研究所の潜水艇アルビン号を使って数々の熱水噴出孔を目視確認した。同年、Peter Lonsdaleは熱水噴出孔に関する初の論文を発表した。

2005年にはある鉱物資源調査会社が、ケルマディック島弧で3万5,000km²の調査を許可され、熱水噴出孔により形成された鉛・亜鉛・銅の硫化物の新しい鉱脈たりうる海底硫黄鉱床を探査した。2007年4月には中米コスタリカ沖合の太平洋における新しい熱水噴出孔海域(ギリシア神話の怪物 メドゥーサ にちなんで命名された)の発見が発表された。

◆ 物理的特徴

深海熱水噴出孔がよくみられるのは中央海嶺沿いである。ここは2つのプレートの境界域でマントルプリュームが上昇するところである。

海底の熱水噴出孔から噴出する水は、断層や透水性の堆積層からしみ込んで火山性の地熱構造で熱せられた海水が多いが、マグマの上昇に伴って放出されたマグマ水も一部含む。

陸上では噴気孔や間欠泉に回る水の多くが降水と地下水であり、これらは地表から地熱を受ける深さまでしみ込んだものであるが、一部には変成水、堆積層中で塩類を溶解した水、マグマから放出されたマグマ水を含む。

熱水噴出孔から噴出する水温は400°Cにも達するが、熱水噴出孔がある深海の水温は2°Cくらいである。深海の高い水圧によりこの高温でも水は液体のままで沸騰しない。水深3,000mで407°Cの水は超臨界状態である 。塩分濃度が上昇すると、臨界点は高くなる。

熱水噴出孔によってはチムニー(煙突)とよばれる円柱状の構造物を形成することがある。超高温の熱水に溶解している鉱物が0°Cに近い海水と接触すると、接触面で化学反応が進み生成物が析出・沈殿してこのようなチムニーができる。そのようなチムニーの例としては、オレゴン州の沖合にある高さ40mで折れてしまった通称『ゴジラ』がよく知られる。なかには高さ60mに達するものもある 。

熱水チムニーの生成には、鉱物と硬石膏の沈殿が伴う。また銅・鉄・亜鉛の硫化物がチムニーの境界面で析出して沈殿し、長い間には透水性が低下する。チムニーが一日30cmずつ成長したという記録もある。

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