1933年3月3日凌晨，日本三陆海啸发生时，人们看到了更奇异的海火。波浪涌进时，浪头底下出现三四个像草帽般的圆形发光物，横排着前进，色泽青紫，光亮可以使人看到随波逐流的破船碎块。
海火是怎样产生的呢？一般认为是水里会发光的生物受到扰动而发光所致。如拉丁美洲大巴哈马岛的“火湖”由于繁殖着大量会发光的甲藻，每当夜晚，便会看到随着船桨的摆动，激起万点“火光”。现在已知会发光的生物种类还有许多细菌和放射性虫、水螅、水母、鞭毛虫，以及一些甲壳类、多毛类等小动物。因此，人们推测，当海水受到地震或海啸的剧烈震荡时，便会刺激这些生物，使其发出异常的光亮。
然而，另一些研究者对此持有异议。他们提出，在狂风大浪的夜晚，海水也同样受到激烈的扰动，为什么却没有刺激这些发光生物，使之产生海火？他们认为海火是一种与地面上的“地光”相类似的发光现象。
不久前，美国学者对圆柱形的花岗岩、玄武岩、煤、大理石等多种岩石试样进行破裂试验。结果发现，当压力足够大时，这些样品便会爆炸性地碎裂，并在几毫秒内释放出一股电子流，激发周围的气体分子发出微弱的光亮。在实验中，他们还注意到，如果把样品放在水中，则碎裂时产生的电子流，也能使水面发出亮光。
不过，在海啸发生时，不像地震那样会发生大量的岩石爆裂（当然地震海啸除外）。那么，海火又是怎样产生的呢？
一些人认为，海火作为一种复杂的自然现象，很可能有着多种的成因机制，生物发光和岩石爆裂发光只是其中的两种可能机制。由不同机制产生的海火，有着什么不同的特征，目前尚是未解的谜题。
■ 大洋锰结核矿成因之谜
海底锰结核是由英国人首先发现的。由于锰结核矿大量存在于世界各大洋之中，是海洋中最有价值的矿产，所以进入20世纪70年代后，世界上许多有条件的海洋国家，投以巨资，对大洋锰结核矿进行调查，研究其开发的可能性。
尽管人们已经花了大量的人力和物力去研究海底锰结核，然而大洋锰结核的成因之谜，仍未解开。科学家提出了种种成因假说，但是，每种假说都有其不够完善的地方。
关于锰结核成因问题的研究，主要是围绕着三个问题进行：什么是锰结核构成元素供给源？锰结核的沉积地点是怎样形成的？锰结核的生长机理是什么？
关于锰结核的金属供应源问题，科学家提出四种方式：一是大陆或岛屿上岩石风化后分解出了金属离子，被风或是河流带入海洋。二是海底火山、海底风化和水溶液可以为锰结核提供所需的金属元素。三是海水本身是盐类溶液，它可能是最重要的金属元素供应源。四是宇宙尘埃等外空物质也能形成锰结核的元素供给源，尽管它的数量不大。
这些元素通过各种渠道和不同的搬运方式，来到具备形成锰结核的“核”上，经过漫长的岁月，最后形成大小不等的锰结核。
在研究这些金属元素的搬运方式上，科学家们没有多大的争议，大家都赞成是通过海水溶解后来到锰结核的“核”上的。
然而，科学家对锰结核的生长机理，却存在着较大的分歧。围绕着锰结核的生长机理，人们提出了种种的理论模式，概括起来，主要有三种：
第一种为自生化学沉积假说，或者叫做接触氧化和沉淀说。这种观点认为，当海底的pH值增高时，氢氧化铁便会围绕一个核心进行沉淀，氢氧化铁的沉淀物可吸附锰离子，并且产生催化作用，促使二氧化锰不断生成。这种解释虽给人以启发，但是它仍有不完备的地方。
第二种假说是生物成因说。这种理论的根据是，用扫描电子显微镜观察锰结核的表面和内部细微构造时，发现结核的表面有很多由底栖微生物形成的空管和微窟窿，当其形成管子时，摄取了大量的微结核于壳内。
第三种假说是火山活动说。这种理论认为，火山爆发喷发出大量气体，在气体从熔岩中析出的过程中，伴随着大量的锰、铁、铜及其他微量金属。这些微量金属进入海水中后，沉淀出铁的含水氧化物，使锰和其他金属经过氧化富集、沉淀，形成锰结核矿。对于这种假说，有人提出：很多非火山活动海域内，也发现大量的锰结核，这又该做何种解释呢？
■ 海鸣是怎么回事
由大海发出的各种各样的声音，称为“海鸣”。有些海鸣的声源是众所周知的，比如波浪翻腾和惊涛拍岸发出鸣响，大气降水、地震和火山活动引起鸣声，鱼类和其他海洋生物发出的声音等等。但有些海鸣的声源至今还是个谜。
在我国广东省湛江硇洲岛的东南海面，每当风云突变，天气异常，风暴即将到来时，海面上就会发出一阵阵有节奏的呜呜呜声响。这声音好似闷雷滚动，一高一低，错落有致。
据当地老人说，在很久以前建造硇洲岛国际灯塔的时候，法国人把一个大水鼓沉放在水中，水鼓相当于海况探测报警器，专门作海上天气预报用的，它能随时向人们发出风浪异变的信息，这呜呜呜的声音就是它发出来的。
可是，谁也没看见过那沉放在水中的石鼓，更不知道它被放置在什么地方，有关部门曾专门派出船只到硇洲岛东南一带的海域巡视搜索，结果什么也没发现。
1969年，有人曾在这片海域发现过一群海猪正在游动，于是，当地人就认为海鸣有可能是海猪的嚎叫声，但在没有海猪活动的地方也有海鸣的产生，很显然这种说法是错误的。
1976年，硇洲岛东南海上的海鸣声比以往减弱了，于是，持“水鼓说”的人认为，这是由于水鼓年代太久，从而导致其功能日益减退。持“海猪说”的人则认为，这是由于近年来人们在这一带海域的活动明显增加，影响了海猪的正常活动和生活，使海猪迁移的结果。
两种说法看上去似乎都有一定的道理，硇洲岛东南海上海鸣的声源究竟在哪里，至今仍是一个谜。
■ 海底黑烟囱成因探秘
自1977年10月美国伍兹霍尔海洋研究所所属深海潜艇“阿尔文”号在加拉帕戈斯群岛海域率先发现海底热泉生态区以来，海洋学家又先后在墨西哥西部沿海以北的北纬10°海底和北纬21°的胡安·德富卡海隆下勘察到大规模热泉区并分别进行过数次综合考察。胡安·德富卡海底热泉区中拥有多处喷涌升腾矿物质的黑烟囱。这些奇异的自然景观引起了科学家极大的兴趣和关注。
研究者认为，由于海底地层出现坼裂和扩张，地球内部源源不绝喷涌而出的熔岩冷却固着成新的海底地壳，将古老的海床置于其下并取而代之。海水在地心引力作用下倾泻、深入地裂中，同时形成海底环流将熔岩中大量的热能和化学元素如硫黄等携带和释放出来。
过热液体的浮力越来越大，向上冒升，这就是海底热泉里冒出的硫黄烟雾——“黑色烟雾”。热泉上方压着上千米的海水，巨大的压力，使过热的液体无法化成蒸汽。离热泉几毫米远的海水，却只是冰点或冰点以上几度。泉口喷出的热液，很快就冷却下来。热液里所含的矿物积淀在海底，天长日久，凝结成了奇形怪状的烟囱。
令人惊讶的是，在热泉口周围拥聚生息着种类繁多的蠕虫，其中管足蠕虫可长到18英寸，它们独具特色的生存行为特别引人注目。
解剖分析表明，管足蠕虫内脏中的细菌可从热液所含亚硫酸氢盐中获取氢原子维持生命，细菌还可把海水中的氢、氧和碳有机地转化生成碳水化合物，为蠕虫提供生存所需的食物。这种化学反应的结果遗留下硫元素，蠕虫排泄的硫又促使海水中的钡和硫酸发生催化反应。长此以往，蠕虫死后便在熔岩中遗留下管状重晶石穴坑。
研究者推测，一座座海底烟囱演化生成过程可能在蠕虫聚集热泉口周围就早已开始了，它们开凿的洞穴息息相通犹如礁岩迷宫，从而使热液将矿物质源源不断地输送上来并堆集烟道。当黑烟囱在热泉周围落成后，熔岩上深邃的管状洞穴就成为矿物质热液外流的通道从而形成海底黑烟热泉奇观，直到通道自身被矿物结晶体堵塞才告停息。
■ 令人困惑的深海沉积物
在我国，大约有1/7的土地是石灰岩。石灰岩被弱酸性水经过漫长岁月的溶蚀，从而形成熔岩地貌（旧称喀斯特地貌），其最壮观的有我国广西桂林的峰林，以及云南路南的石林。
据说，90％石灰岩是由海洋中的有孔虫、放射虫、硅藻等浮游生物的遗骸（石灰质硬壳）沉积而成的。不过，其沉积速度相当慢，1000年只沉积10毫米左右。桂林峰林的石灰岩层厚达3000~5000米，其沉积时间大约花掉2亿年。其后，由于地壳变动慢慢隆起成陆地，又经过大自然千百万年的“雕刻”，从而形成当今的奇峰异洞。
浮游生物的遗骸的沉积速度虽然极慢，但它对古气候的研究却非常有用。因为从深海钻探得到的岩芯中的浮游生物的化石中，能够反映出从海底诞生时直到现在的地球的气候变化。而其中的某些信息，给古地磁的研究提供了珍贵的信息。即从沉积物中发现在过去的4000万年之间，地球磁极至少发生过140多次的逆转（地球南北磁极互换，其原因是个谜）。
近些年来，在古生物学家的研究中，发现“生物事件”（某一生物群的突然灭绝或出现）与地球磁极的逆转有着不可思议的关系。例如，已经证实有孔虫在过去的450万年间，灭绝8种，其中7种是在靠近地球磁极逆转期间发生的。同样现象也在放射虫中被发现。那么，地球磁极逆转和生物事件有什么关系呢？
若根据现在被认为是最有力的假说，原因是不断降落到地球上的宇宙射线量的增加。一般认为，在磁极发生逆转时，地磁强度变成接近零的状态下，包围地球的磁屏蔽层——磁圈变得极弱，来自宇宙空间的射线不断大量降落在洋面上，从而使大量的浮游生物灭绝。由于90％的海洋生物生活栖息在浅海，如果浮游生物消失，把它们当食物的其他生物也无法生存而消失，从而引起食物链的大变异。
浮游生物还与地球温暖化有微妙的关系。即浮游生物能起到固定二氧化碳的作用。因为二氧化碳与钙能形成石灰石。因此，地球上约90％的二氧化碳被作为石灰石固定下来。如果浮游生物全部死亡，那固定二氧化碳的系统可能崩溃，大气中的二氧化碳浓度将上升，从而引起地球的温暖化。
现在，已经发现地球磁场有年年不断变弱的倾向——2000年前是现在的1.5倍。如果照此下去，大约1300年后，地球磁场有消失的可能性。可是，我们人类的诞生只是3万～4万年的事，对磁场的消失没有经验，不知道它对人类及生物会带来什么影响。但在深海长眠的沉积物中，也许记录着这样的信息吧。
■ 海洋微地震之谜
一种能在地震仪中接收到的暴发性干扰，就是海洋微地震。
这种暴发性干扰是由大量周期约为2～10秒的微小的地壳震动波群所组成的。微地震的一个明显特点是它常常伴随附近海洋风暴的出现而爆发。它所包含的波动频率则恰好是它所伴随的风暴激起的波浪频率的2倍，这就是所谓的“信频现象”。
此外，人们还观察到，当风暴由大陆吹向海洋时，这种微地震常能持续很久；反之，当由海洋吹向大陆时，一旦风暴登陆，它就很快减弱以至消失。
至于海洋微地震究竟是怎样产生的，人们曾作过许多猜测。有人认为这是海浪冲击海岸的结果，也有人想用波浪起伏施加在海底的压力发生变化来解释，但这些说法都不能解释前面说的信频现象。
地球物理学家斯科特、海洋学家迈克和流体力学家朗吉等人，在对微地震进行研究的过程中，经过复杂的计算发现，两列相同频率沿几乎相反方向行进的波浪相撞时确能产生一种向水中各个方向辐射的微弱声波。
它不是通常的驻波，也不随深度而衰减，而且它的频率很接近波浪频率的2倍。计算结果还表明，由于风暴会在广阔的洋面上掀起波涛，其中含有许多相反方向的波动成分。由所有这些成分相互作用所产生的合成声波的能量相当可观，足以激起微地震。
这种理论被称为非线性相互作用，它虽然能解释许多重要的现象，可是却不能解释为什么当风暴登陆后海上波涛依然存在而微地震却很快平息的现象，因此，海洋微地震的发生依然是一个未解之谜。
■ 海洋中的死水区
古代的航海家和探险家把大海中能牢牢“粘”住船只的水叫“死水”。挪威著名探险家南森就遇到过一次海水“粘”船的事。
1893年，挪威著名探险家南森驾驶“弗雷姆”号，开始了艰险的北极之行。8月29日，当船行驶到俄国喀拉海的太梅尔半岛沿岸时，突然不动了。船被海水“粘”住了！
顿时，船员们一片混乱，不知所措。毕竟是探险家，南森却没有一丝惊慌的表情，他拿出测铅和仪表，对这里的水深、水质，以及分层的温度和盐度，一一作了记载。
不一会儿，海上刮起了风，“弗雷姆”号风满帆张，又开始移动。船员们欢呼雀跃，庆幸自己死里逃生。此时的南森仍在琢磨着，他发现，当船停在“死水”区不能挪动一步时，那里的海水是分层的，靠近海面是一层不深的淡水，下面才是咸咸的海水。他想，船被海水“粘”住的原因可能在此。
1896年8月15日，南森经历了千辛万苦之后，终于回到了挪威，他没有陶醉在一片恭维声中，而是请来了海洋学家埃克曼，共同探索“死水”的奥秘。最后，终于弄清了其中的道理。
原来，从上到下的海水密度是各不相同的，而且，密度的变化通常也不是渐进的，而是呈现出一种阶梯式的、跳跃式的状态，把海水分成一层一层。
一般说来，温度高的海水密度小，温度低的海水密度大；盐度低的海水密度小，盐度高的海水密度大。如果一个海域里有两种密度的海水同时存在，那么，密度小的海水就会聚集在密度大的海水上面，使海水成层分布。这上下层之间形成一个屏障，叫“密度跃层”。
“密度跃层”的厚度一般在几米以上，乃至于100多米不等。如果有某种外力（如月亮、太阳的引潮力，风、海流的摩擦力等等）作用于“密度跃层”，那么，“密度跃层”就会产生波浪。这种波浪处于海平面以下，人的肉眼完全看不见，因此，我们把它叫做“内波”。
在海岸附近，江河入海口处，常常形成“冲淡水”，盐度和密度显著降低，它们的下面如果是密度大、盐度高的海水，就会形成“密度跃层”。夏季，寒冷地区的海面浮冰融化，含盐低的水层浮动在高盐高密度的海水之上时，也会形成“密度跃层”。南森遇到的就是后一种情况。
一旦上层水的厚度等于船只的吃水深度时，如果船的航速比较低，螺旋桨的搅动就会在“密度跃层”上产生内波。如果内波的运动方向同船航行方向相反，内波的阻力就会使船速减低，船就像被海水“粘”住似的寸步难行。后来，是风的推力超过了内波的“粘”力，才使南森的船脱险。
■ 海洋中的淡水区