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科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)弧后深海熱液系統(tǒng)存在堿性黑煙囪
作者：廖洋 王敏 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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近日，記者從中國(guó)科學(xué)院海洋研究所獲悉，基于自主研制的深海原位拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)，該所科學(xué)家構(gòu)建了高溫?zé)嵋毫黧w原位pH的測(cè)量方法，并將其應(yīng)用到對(duì)弧后熱液系統(tǒng)的原位探測(cè)研究中，繼而發(fā)現(xiàn)受沉積物影響的高堿度熱液流體的原位pH可為堿性。相關(guān)成果被國(guó)際地學(xué)期刊《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）報(bào)道。
激光拉曼光譜系統(tǒng)原位探測(cè)深海熱液區(qū)黑煙囪  
據(jù)了解，堿性熱液系統(tǒng)被認(rèn)為是地球生命起源的理想場(chǎng)所，因?yàn)閴A性熱液環(huán)境可以為地球早期生命的形成提供理想的離子梯度條件。但是，目前堿性熱液噴口僅發(fā)現(xiàn)于大西洋的Lost City熱液區(qū)的白煙囪，在全球廣泛分布的黑煙囪區(qū)域是否也存在堿性熱液噴口呢？要解答這一疑問，必須準(zhǔn)確獲取熱液pH值，但傳統(tǒng)測(cè)量方式很難滿足這一需求，因?yàn)橄热�樣后�?shí)驗(yàn)分析的測(cè)量方式不可避免流體溫度變化、礦物沉淀和電離平衡的改變，影響熱液流體的pH。
針對(duì)這一問題，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所與北京科技大學(xué)開展合作，基于深海極端環(huán)境模擬平臺(tái)開展了H2S-HS-電離平衡體系的定量分析研究，分別建立了H2S、HS-在高溫高壓條件下的拉曼定量分析模型和熱液原位pH反演模型。研究團(tuán)隊(duì)以典型弧后熱液系統(tǒng)為研究靶區(qū)，利用“發(fā)現(xiàn)”號(hào)ROV搭載深海原位拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)開展了原位探測(cè)，成功獲取到深海黑煙囪熱液流體的H2S、HS-原位濃度和pH。
研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)高溫噴口的原位pH值可達(dá)6.3，已超過中性流體在該噴口溫度壓力下的pH值（5.6），呈現(xiàn)弱堿性特征，并且原位pH值比在常溫下測(cè)量的結(jié)果高約1.5。
該研究證實(shí)了堿性熱液噴口不僅存在于Lost City這種受蛇紋石化反應(yīng)控制的熱液區(qū)域，還可能在靠近大陸邊緣的受沉積物顯著影響的熱液區(qū)域普遍存在。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士李連福為文章第一作者，研究員張?chǎng)螢槲恼峦ㄓ嵶髡摺Ｑ芯康玫搅藝?guó)家自然科學(xué)基金、中科院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)等項(xiàng)目聯(lián)合資助，以及“科學(xué)”號(hào)、“發(fā)現(xiàn)”號(hào)ROV運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1029/2023GL103195
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