重磅！我国科学家首次在深海热液区发现气态水

5月28日消息 据中国科学院海洋研究所官网消息，中国科学院海洋研究所 “科学”号科考船，在深海热液区首次观测到气态水存在的证据。

▲ “发现”号ROV拍摄的倒置湖仰视图

▲ 热液温度探针采集的温度数据和RiP系统采集的拉曼光谱数据

气态水能够在该区域的海底之上存留，得益于该区域独特的热液烟囱构造。“蘑菇型”烟囱结构形成了一个半封闭的体系，将过热的高温流体与周围低温海水隔离。高温热液喷发物通过倒置湖的镜面（气液界面）向海水缓慢扩散，这种特殊的喷发模式有利于热液硫化物在烟囱边缘沉淀，从而减弱对海洋环境的影响。金属元素的溶解与运移受到流体密度的控制，因此低密度气相和超临界相热液喷发系统在元素分配和硫化物矿化过程上与常规热液系统有明显差异。当前，超临界相与气相热液喷发系统仅在洋中脊热液区被观测到，此次在弧后热液区观测到的气相热液喷发系统与洋中脊的超临界相与气相的喷发系统相比，具备更加稳定的喷发条件。对此类气相热液喷发系统的原位探测，有助于揭示此类低密度气相热液喷发系统的热液硫化物矿化过程以及对深海环境的影响。

上述发现是使用我国自主研发的国际首个可以直接插入450℃深海热液喷口的谱系化拉曼光谱探针（RiP）获得的。高温热液喷口的原位探测一直是世界性技术难题，由于苛刻的高温、高压、强酸(碱)和浑浊的流体环境，深海高温热液喷口一直被认为是光学镜头的禁区。RiP高温热液拉曼光谱探针成功突破了普通光学镜头不耐高温和防颗粒附着性能差等技术难题，为深海热液高温流体地球化学性质研究提供了首个多参数原位光学探测传感器，为研究热液流体对海洋环境和全球变化的影响提供了一种新方法。

博士研究生李连福为文章第一作者，张鑫研究员为通讯作者。

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

▲ 倒置湖镜面的形成原理以及“蘑菇型”构造的形成模型

▲ 全球已探明的活动热液区分布以及具有相似结构的热液区位置