东太平洋山脊发现大量海底热液烟囱

作者: aeks | 发布时间: 2025-11-12 11:48 | 更新时间: 2025-11-12 11:48

学科分类: 地球物理学 地质学 海洋科学 生物学

### 研究背景
洋中脊(MOR)的高温和低温流体循环在固态地球与海洋的热量及化学交换中扮演关键角色,占海洋岩石圈热损失的10%,并形成高温“黑烟囱”等热液喷口,支撑着动态的化能合成生态系统。尽管已有模型研究热液循环的流动、分配和补给,但由于观测数据稀少,近轴区域弥散流的空间范围仍不明确。热液喷口的空间分布(面积A)是计算总热通量的关键参数,但其因缺乏高分辨率地形数据而难以确定,导致热通量估算多局限于单个喷口,无法代表脊段尺度的分布特征。

### 研究区域与方法
研究聚焦东太平洋海隆(EPR)9°43′N至9°57′N段,该区域火山活动频繁,轴下存在连续的轴 magma 透镜体,此前观测多集中于轴顶谷(AST)内。研究团队使用自主水下机器人(AUV)“Sentry”采集1米分辨率地形数据和近底水体数据,结合遥控潜水器(ROV)和载人潜水器(HOV)的影像,识别热液烟囱状构造并评估其活跃性。

### 主要结果
1. **热液烟囱分布**:共识别出448个符合“高度>2米、纵横比>0.1”标准的烟囱状构造,其中332个(72%)位于2005-2006年喷发区域外,约45%距脊轴超过400米(2005-2006年喷发扩展的中值距离),多分布于断层附近、火山裂隙、熔岩流边缘等区域。
2. **活跃性评估**:基于水体参数(温度、浊度、氧化还原电位异常),123个构造被归类为“已确认/极可能活跃”,209个“可能活跃”,116个“不太可能活跃或为火山成因”。
3. **热液区域面积估算**:轴顶谷内聚焦流面积约0.3±0.03平方米,YBW-Sentry喷口区约0.24±0.02平方米;弥散流面积轴顶谷内约52.7±26.2平方米,YBW-Sentry区约52.0±28.4平方米。

### 研究意义
- **热液活动范围**:近轴区域存在大量热液构造,超37%可能活跃,表明热液排放不仅限于轴顶谷,可延伸至距脊轴数公里处。海水下渗后从轴部或近轴 magma 透镜体获取热量,沿断层破碎带迁移至海底喷发。
- **热通量估算**:聚焦流热通量约140±66兆瓦(高于此前局部测量值),保守弥散流热通量约349±226兆瓦,更现实估算达2626±1707兆瓦,与地壳冷却模型及其他洋中脊热液系统的热通量分配(弥散流占比82%-98%)一致。
- **生态与地质启示**:广泛的离轴热液活动提示可能存在未发现的化能合成生态系统,未来研究需通过高分辨率AUV地形测绘拓展对离轴热液分布的认知。

DOI: 10.1126/sciadv.adv0788

标签: 东太平洋海隆 海底栖息地 热液排放 热液烟囱 热通量