近日,，中國科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心研究員閻軍團(tuán)隊,、李超倫團(tuán)隊在深海熱液系統(tǒng)原位拉曼光譜定量探測研究中獲得進(jìn)展，基于自主研發(fā)的深海原位激光拉曼光譜探測系統(tǒng)（Raman insertion probe-RiP）對chong繩海槽中部熱液區(qū)的高溫?zé)嵋毫黧w進(jìn)行了原位拉曼光譜定量探測,，在上獲得高溫?zé)嵋毫黧w中溶解二氧化碳及硫酸根離子的原位濃度,。相關(guān)研究成果以封面論文的形式，發(fā)表在Geochemistry,Geophysics,Geosystems上,。
深海熱液系統(tǒng)作為20世紀(jì)地球科學(xué)重大發(fā)現(xiàn),，溝通了不同圈層之間的物質(zhì)能量交換。近年來,，高溫?zé)嵋簢娍诹黧w理化性質(zhì)及其對大洋環(huán)境影響已成為熱液活動新的研究熱點,。溫度、壓力變化以及海水混入的影響會明顯改變熱液噴口流體的化學(xué)成分或濃度,，盡管科學(xué)家使用保真取樣方法進(jìn)行實驗室分析取得了較為貼近的數(shù)據(jù),，但由于取樣方法的限制而一直無法獲取高溫?zé)嵋簢娍趦?nèi)流體的準(zhǔn)確樣本，造成分析數(shù)據(jù)與實際仍有明顯差異,。研究團(tuán)隊攻克了光學(xué)鏡頭耐高溫和高濃度顆粒附著對光學(xué)系統(tǒng)的影響等技術(shù)難題,，成功研制了*耐高溫（450℃）的熱液流體拉曼光譜探針-RiP（Xin Zhang et al.,DSR-I, 2017）。該系統(tǒng)自2015年以來依托“科學(xué)”號科考船和“發(fā)現(xiàn)”號深海纜控潛器（ROV）對馬努斯熱液區(qū),、沖繩海槽熱液區(qū)的高溫?zé)嵋簢娍谶M(jìn)行了原位拉曼光譜探測,，采集到大量原位光譜數(shù)據(jù)。
該研究基于2016年“科學(xué)”號熱液冷泉綜合航次獲得的沖繩海槽中部熱液區(qū)三個高溫?zé)嵋簢娍诹黧w的原位拉曼光譜（高273℃）,，結(jié)合實驗室內(nèi)大量高溫模擬實驗建立的CO2,、SO42-的拉曼光譜定量分析模型（Lianfu Li, Xin Zhang*, et al., Applied Spectroscopy, 2018; Shichuan Xi, Xin Zhang*, et al.,Applied Spectroscopy, 2018），成功確定了沖繩海槽中部熱液噴口流體中CO2,、SO42-的濃度(Lianfu Li, Xin Zhang*, et al.,G-cubed, 2018),。研究發(fā)現(xiàn),，硫酸根含量作為海水混入程度的指標(biāo)，在所測高溫?zé)嵋毫黧w中的含量幾乎為零,，證明原位拉曼探測系統(tǒng)采集的熱液流體中并未發(fā)生海水混入,，即所測樣本代表原始的熱液流體噴出物。通過對比ROV在同一熱液噴口保壓取樣方法測量的二氧化碳濃度發(fā)現(xiàn),，原位測量的濃度可高出保壓取樣實驗室測試濃度的三倍以上,。基于該成果可以認(rèn)為熱液活動對碳循環(huán)以及氣候變化的影響很有可能被大大低估,。該研究對于推動原位光譜探測技術(shù)在深海環(huán)境下的應(yīng)用具有重要意義,，有助于重新認(rèn)識熱液活動對海洋環(huán)境的影響。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金,、中科院海洋先導(dǎo)專項,、中科院前沿科學(xué)重點研究項目的資助。博士研究生李連福為論文作者,，研究員張鑫為通訊作者,。
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