深海洋底热泉生态系和冷泉生物研究综述

现代海洋学、微生物学和生物学的研究表明，在深海火山活动和板块消减带所形成的地质背景下分别可能有海底热泉和冷泉的存在。在这种海底热泉和冷泉区的特殊环境中能够能海底热泉生态系的冷泉生物。它们能够依靠体内共生化学厌氧合成细菌产生营养，因而可能存在于完全缺氧的还原环境。海底热泉和冷泉生物学研究是对传统的生物学和地质学的挑战，人们还可能通过古代海底热泉和冷泉生态系的识别和分析，对涉及生命发生、生物演化、生物     

用全球定位观测系统观测日本的火山喷发

全球定位系统是观测地壳形变的一个强有力的工具，例如观测加利福尼亚板块边缘运动就使用了这种技术。这里，我们介绍的是使用GPS定位观测网观测的地壳形变与1989年7月日本伊豆半岛东边海底火山活动，震群的关系。     

底基三脚架在深海观测中的应用

底基三脚架是海底观测的平台之一,它能装备多种观测仪器,长期、稳定地立于海底,进行几乎无干扰的原位观测.底基三脚架已成功应用于深海化学、物理、生物和地质过程的现场观测,取得了大量的重要成果,但在我国的深海研究中还未开展.简述了底基三脚架的概念和发展历史、工作原理、应用及前景等,希望引起我国海洋工作者的兴趣和关注,推动底基三脚架在我国深海观测中的应用和发展.     

从海洋内部研究海洋

几百年来,人类总是从海洋外面——在船上或者岸上研究海洋。随着技术的最新发展,人类现在可以从海洋内部来研究海洋。简要讨论了海底观测系统和活动观测平台为各领域的海洋研究提供的空前机遇,并指出中国发展海洋科学必须对这一新趋势给予密切注意。     

世界最大深海考察船出发探秘：将钻探海床以下7000m

2006年1月16日，日本建造的世界上最大的探测船“地球”号启航，开始钻探试验。这艘承载着科学家“深入地心”梦想的庞然大物随后将驶向太平洋地壳最薄处，开展一项史无前例的大洋科考计划——向人类从未到达过的地幔层发起冲击，追寻地球深处的秘密。     

来自海洋地壳深处的甲烷

在许多语气表明，在地球的更深化部位存在着来自地幔的巨厚甲烷储层。这种成因类型的甲烷在Ｃ，Ｏ，Ｈ同位素上与有机质正常裂解所形成的甲烷气明显不同。Ｋｅｌｌｅｙ认为该类ＣＨ４的形成至少有两个阶段；第一阶段涉及到岩浆挥发分，形成的温度较高，ＣＨＲ被捕获在包体中，并在其中继续发生ＣＯ２转化为ＣＨ４的反应，使ＣＨ４聚集较轻的碳同位素，即残留的ＣＯ２比原始地幔气更重；第二阶段发生于４００℃左右，由于冷却作用，在     

深海沉积与全球变化研究的前缘与挑战

海洋正在经历变暖和酸化等人类活动引发的全球变化的影响,而深海沉积储存着地球演变历史时期由自然因素驱动过去全球变化的详细档案,通过探究其现今和过去全球变化过程,能够揭示全球变化的特征和规律,为预测未来变化提供依据。近年来在该领域的突出研究进展,是针对社会选择的未来排放轨迹,在深海记录中都能够找到相应的类似情形,用于评估未来地球系统各种变化的过程和后果。其中,以Dansgaard-Oeschger变化为代表的千年尺度事件、以厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)为代表的十年尺度气候变化事件,是最接近现今地球变暖的快速气候变化场景。地球系统的发展轨迹目前正处于人类排放温室气体的“热室地球”路径的起点上,如果地球超过了这个“临界点”,它将沿着一条不可逆的道路进入“热室地球”状态,另一种路径则是通向“稳定地球”状态。深海沉积档案中的类似情形能够为社会选择未来排放的轨迹提供重要参考。全球变化研究面临的重大挑战是重新认识其关键过程的理论机制。以海洋变暖和酸化影响硅藻和颗石藻的海洋生物泵过程为例,传统知识认为酸化有利于硅藻建造,但最新的围隔实验研究却发现酸化大幅减少全球硅藻输出;传统知识认为酸化导致海洋生物钙化危机,但近期针对中生代大洋缺氧事件的黑色页岩研究,发现颗石藻的碳酸钙输出在海洋酸化期间大幅增加。这些颠覆性的认识严重挑战了传统全球变化某些关键过程的理论体系。     

火山与深空深地深海探测密切相关

在已知的太阳系行星及其卫星中几乎都发现有火山。火山作用贯穿于地球及其他星球的整个时空，在它们形成演化中扮演重要角色，是星球的灵魂。地球系统科学和深空、深地、深海探测是当今科技发展战略的重要组成部分和世界科技竞争的制高点，这些重大基础理论和战略需求的研究都离不开火山，无论是上天、入地、下海都要面对火山。火山是探索深地、深海的窗口，是通往宇宙的桥梁。目前人类能探知的地下深度仅约12 km，且只有一个点，而火山却能把数十千米，乃至几百千米深的物质带到地表，覆盖了地球和其他星球的大部分表面，这些火山产物是反演星球内部物质组成、结构和动力过程的重要抓手，对揭示行星差异演化和运行规律具有重要意义。此外，火山作用对气候、环境、资源、生物等都会产生重大影响，是构建地球系统科学的天然纽带，加强火山研究是大科学需要，势在必行。     

西太平洋——我国深海科学研究的优先战略选区

西太平洋是我国实施由浅海向深海发展战略的必经之地.从国家需求的角度来看,西太平洋海底资源丰富、海洋环境复杂,是维护国家权益的焦点、保障国防安全的屏障;从科学前沿的角度来看,西太平洋发育有独特的沟弧盆构造体系和弧后盆地热液系统,存有海底板块运动的遗迹和众多海山生态系统,更是"大洋传送带"冷暖水系的转换区.科学有序地进入西...     

深海甲烷电化学原位长期监测技术及其在海洋环境调查和天然气水合物勘探中的意义

深海溶解甲烷浓度数据连续获取的方法技术,对于海洋环境和天然气水合物开发过程中甲烷扩散作用及通量的动态监测,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文较详细地介绍了依据"海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测"技术思路,采用"增压排液整机系统控制的海水循环、减压稳流、气液分离、烃类组分高精度检测技术改进"方法,研发"深海甲烷电化学原位长期监测技术"的关键环节和技术方法。结合原位传感器在胶州湾港口为期94天底水长期监测实验获取的数据成果,对原位传感器的技术性能、数据质量、地质效果进行了研究评价。结果表明:(1)原位传感器量程甲烷指标达到0.01～10 000 nmol/L,灵敏度达到0.01 nmol/L,对烃类组分检测具有较好的稳定性和选择性;(2)监测水域溶解甲烷数值范围19.01～106.87 nmol/L,正常甲烷背景32.41 nmol/L,局部异常甲烷背景80.60 nmol/L,资料显示异常与污水排放过程对海水环境污染有关;(3)实测甲烷数据成果地球化学特征与胶州湾海域海水环境以往调查研究成果符合,证明了实测数据的客观性和科学性;(4)海试监测试验成果证明,原位传感器测试性能可靠、结构设计合理、设计思路科学,基本具备了海洋科学调查中对海水甲烷浓度数据获取的能力,在未来海洋天然气水合物开发过程中对甲烷扩散作用的动态监测及深海甲烷浓度通量的长期监测中,具有实际应用价值和科学意义。     

深海热液活动环境场参数及模型分析

深海热液活动是当今科学研究的热点,本文基于近年有关热液活动的各种模型,系统分析比较了热液柱的上升高度与热通量等参数变化规律,并对现有的热液羽状流模型和考虑洋壳特性的经验模型进行了分析。主要研究结果有:(1)热液柱上升高度与底部横向流和热源特性密切相关,单个热液喷口热通量和羽状热液柱中性浮力层模型热液热通量达109W/m2;(2)热液羽状流受多种因素影响,热液柱面积的轮廓,羽状热液柱各处的含盐量、潜在温度、速度可随深度改变发生变化;(3)考虑洋壳特性后,其浮力通量和热液柱最大的上升高度均有变化,上升高度可达1000多m,热通量达108W/m2。上述模型和参数可为进一步深入研究热液羽流运动机制和建立热液活动正演和反演模型提供参考。     

深海多金属结核开采潜在工程地质环境影响研究进展

深海多金属结核广泛分布于全球海底,资源储量丰富、开采潜力巨大。自20世纪60年代,围绕深海多金属结核开采提出了连续链斗式、穿梭艇式、管道提升式等的采矿方式,目前研究中多以管道提升式研究为主。将赋存在海床沉积物表面的多金属结核开采出来必然会引起表层沉积物的扰动,从而影响海水化学性质及海洋生物活性。国内外学者围绕深海多金属结核开采,从结核的资源储量、矿区工程地质条件、开采技术、环境影响等方面展开了诸多研究。基于国内外大量文献资料,着重整理了深海多金属结核富集区CC区(东太平洋的克拉里昂—克里帕顿断裂带之间的海底区域)的研究进展。针对以管道提升式开采方式开采深海多金属结核产生的潜在工程地质环境影响得到以下几点认识:(1)结核开采过程中对表层沉积物产生扰动致使沉积物发生再悬浮,再悬浮颗粒浓度是影响海水化学性质、海洋生物活性的主要原因;(2)矿区表层沉积物的工程地质性质是深海多金属结核开采过程中生态环境影响程度的关键控制因素,其决定了结核开采时沉积物再悬浮的质量、空间分布特征;(3)目前多金属结核开采的环境影响评价多基于对生物群落的影响程度进行定性的评价,尚未有基于沉积物工程地质性质变化、再悬浮沉积物时空分布规律进行的环境影响评价,未来深海多金属结核开采环境工程地质影响定量评价系统有待建立。以上认识对于深入了解多金属结核开采研究现状、工程地质环境影响特征、监测环境影响内容有重要意义。     

深海热液金属硫化物矿电性结构

深海热液金属硫化物矿位于水深数千米的大洋洋底,其形态、规模及电性参数难为人知,迄今尚未有由实测数据推导其电性结构的研究.依托于“大洋一号”,在大西洋洋中脊、西南印度洋洋中脊实施了多次深海热液金属硫化物矿探测试验,实地采集热液金属硫化物矿瞬变电磁响应数据,并对试验数据进行反演分析.分析表明:大西洋TAG(trans-Atlantic geotraverse)热液区及西南印度洋49°4′E,37°5′S热液区内,深海热液金属硫化物矿形似生长于洋壳内的“蘑菇”,矿体呈透镜状或似层状结构,分布于热液喷口的卤水池内,电阻率约为0.1 Ω·m,规模为50~250 m,厚度范围为20~50 m;热液烟囱直径为10~50 m,周围岩石发生热液蚀变,蚀变岩石电阻率在0.2~0.5 Ω·m,以热液通道为中心呈圈层状变化.依据深海热液金属硫化物矿的形态特征及电性参数,矿体的电性结构模型可简化为T型异常体.      

华南海西—印支期成矿地质背景

华南海西—印支成矿期内,成矿序列完整,类型齐全,矿种繁多,为其它成矿期所莫及。沉积矿床需要稳定的地质背景,层控矿床形成的较有利的地质背景是稳中有动。     

AAAS:呼吁建立新的深海管理方法

正深海是地球上最大的生命空间,也是被开发最小的环境空间。近年来人类的资源开发逐渐向深海渗透,深海环境正逐渐面临威胁。2014年2月16日,美国科学促进会(American Association for the Advancement of Science,AAAS)年会上,美国杜克大学海洋实验室主任Cindy Lee Van Dover和美国斯克利普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的海洋生物学家Lisa Levin等共同呼吁建立深海开发管理方法。Lisa Levin认为,深海提供的重要功能(从碳封存到养护鱼类资源)对于地球的健康至关重要。随着人类对深海鱼类、能源和矿产开发的不断增加,未来深海需要有一种跨国、跨经济部门和多学科的新的管理思维。     

上海地学研究：从长江口到深海——中国科学院院士汪品先教授接受本刊专访

2011年8月30日下午,本刊主编、上海市地质调查研究院总工程师严学新教授,本刊编辑部主任、上海市地质调查研究院总工程师办公室副主任龚士良教授,在同济大学海洋与地球科学学院杨守业教授的陪同下,拜访了中国科学院院士、同济大学海洋与地球科学学院汪品先教授,并作了专题访谈。