5月28日消息 據(jù)中國科學院海洋研究所官網(wǎng)消息，中國科學院海洋研究所 “科學”號科考船，在深海熱液區(qū)首次觀測到氣態(tài)水存在的證據(jù)。

▲ “發(fā)現(xiàn)”號ROV拍攝的倒置湖仰視圖

▲ 熱液溫度探針采集的溫度數(shù)據(jù)和RiP系統(tǒng)采集的拉曼光譜數(shù)據(jù)

氣態(tài)水能夠在該區(qū)域的海底之上存留，得益于該區(qū)域獨特的熱液煙囪構(gòu)造。“蘑菇型”煙囪結(jié)構(gòu)形成了一個半封閉的體系，將過熱的高溫流體與周圍低溫海水隔離。高溫熱液噴發(fā)物通過倒置湖的鏡面（氣液界面）向海水緩慢擴散，這種特殊的噴發(fā)模式有利于熱液硫化物在煙囪邊緣沉淀，從而減弱對海洋環(huán)境的影響。金屬元素的溶解與運移受到流體密度的控制，因此低密度氣相和超臨界相熱液噴發(fā)系統(tǒng)在元素分配和硫化物礦化過程上與常規(guī)熱液系統(tǒng)有明顯差異。當前，超臨界相與氣相熱液噴發(fā)系統(tǒng)僅在洋中脊熱液區(qū)被觀測到，此次在弧后熱液區(qū)觀測到的氣相熱液噴發(fā)系統(tǒng)與洋中脊的超臨界相與氣相的噴發(fā)系統(tǒng)相比，具備更加穩(wěn)定的噴發(fā)條件。對此類氣相熱液噴發(fā)系統(tǒng)的原位探測，有助于揭示此類低密度氣相熱液噴發(fā)系統(tǒng)的熱液硫化物礦化過程以及對深海環(huán)境的影響。

上述發(fā)現(xiàn)是使用我國自主研發(fā)的國際首個可以直接插入450℃深海熱液噴口的譜系化拉曼光譜探針（RiP）獲得的。高溫熱液噴口的原位探測一直是世界性技術(shù)難題，由于苛刻的高溫、高壓、強酸(堿)和渾濁的流體環(huán)境，深海高溫熱液噴口一直被認為是光學鏡頭的禁區(qū)。RiP高溫熱液拉曼光譜探針成功突破了普通光學鏡頭不耐高溫和防顆粒附著性能差等技術(shù)難題，為深海熱液高溫流體地球化學性質(zhì)研究提供了首個多參數(shù)原位光學探測傳感器，為研究熱液流體對海洋環(huán)境和全球變化的影響提供了一種新方法。

博士研究生李連福為文章第一作者，張鑫研究員為通訊作者。

Li, L., Zhang, X., Luan, Z., Du, Z., Xi, S., Wang, B., et al. (2020). Hydrothermal vapor‐phase fluids on the seafloor: Evidence from in situ observations. Geophysical Research Letters, 47, e2019GL085778.

https://doi.org/10.1029/2019GL085778

▲ 倒置湖鏡面的形成原理以及“蘑菇型”構(gòu)造的形成模型

▲ 全球已探明的活動熱液區(qū)分布以及具有相似結(jié)構(gòu)的熱液區(qū)位置