中科院海洋所发现弧后深海热液系统存在碱性黑烟囱

中科院海洋所基于自主研制的深海原位拉曼光谱探测系统构建了高温热液流体原位pH的测量方法，并将其应用到对弧后热液系统的原位探测研究，发现受沉积物影响的高碱度热液流体的原位pH可为碱性。相关成果近日被国际地学期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）报道。

碱性热液系统被认为是地球生命起源的理想场所，因为碱性热液环境可以为地球早期生命的形成提供理想的离子梯度条件。但是目前碱性热液喷口仅发现于大西洋的Lost City热液区的白烟囱，在全球广泛分布的黑烟囱区域是否也存在碱性热液喷口呢？要解答这一疑问，必须准确获取热液pH值，但传统测量方式很难满足这一需求，因为先取样后实验分析的测量方式不可避免流体温度变化、矿物沉淀和电离平衡的改变，影响热液流体的pH。

针对这一问题，中科院海洋所与北京科技大学开展合作，基于深海极端环境模拟平台开展了硫化氢-硫氢根电离平衡体系的定量分析研究，分别建立了硫化氢-硫氢根在高温高压条件下的拉曼定量分析模型和热液原位pH反演模型。研究团队以典型弧后热液系统为研究靶区，利用“发现”号ROV搭载深海原位拉曼光谱探测系统开展了原位探测，成功获取到深海黑烟囱热液流体的硫化氢-硫氢根原位浓度和pH。首次发现高温喷口的原位pH值可达6.3，已超过中性流体在该喷口温度压力下的pH值（5.6），呈现弱碱性特征，并且原位pH值比在常温下测量的结果高约1.5。该研究证实碱性热液喷口不仅存在于Lost City这种受蛇纹石化反应控制的热液区域，还可能在靠近大陆边缘的受沉积物显著影响的热液区域普遍存在。

中科院海洋所李连福博士为文章第一作者，张鑫研究员为文章通讯作者，合作作者包括栾振东正高级工程师、杜增丰副研究员、席世川博士、北京科技大学钟日晨教授和研究生黎子萌。研究得到了国家自然科学基金、中科院A类战略性先导专项等项目联合资助，以及“科学”号、“发现”号ROV运维团队的支持。

（大众日报客户端记者 薄克国 通讯员 王敏 报道）