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激光拉曼光譜探針助力科學家發現海底“可燃冰

時間:2017-09-26 09:25 作者:液位計厂家 點擊:
我国新一代远洋综合科考船“科学”号在执行中国科学院战略性先导科技专项中,在我国南海海域首次发现了裸露在海底的天然气水合物,即“ 可燃冰”。这一成果于22日在国际权威学术期刊《地球化学 地球物理学 地球系统学》上在线发表。
 

 
  中國科學院海洋研究所特聘研究員、課題負責人張鑫告知,通過“發現”號無人潛水器攜帶的深海激光拉曼光譜探針,科考團隊在我國南海約1100米的深海海底,探測到兩個站點存在裸露于海底的“可燃冰”:一個站點分布在冷泉化能極端生物群落中;另一個站點位于一個活動的冷泉噴口的內壁,這也是在我國海域首次發現正在噴發的深海冷泉噴口。
 
  科考團隊通過自主研發的拉曼光譜探針,在1000多米深的海底對裸露在外的“可燃冰”進行了現場探測,並證實其爲標准的I型水合物。數據顯示,兩個站點快速生成的“可燃冰”並非單一的籠型結構,其內部存在大量的甲烷、硫化氫等自由氣體,這也是國際上首次使用原位拉曼光譜數據證實這一科學結論。
 
  2014年-2017年,在中國科學院戰略性先導科技專項“熱帶西太平洋關鍵區域海洋系統物質能量交換”的支持下,“科學”號在該區域連續開展了4個航次的集中調查。
 
  张鑫告诉我们,2014年—2015年,利用长基线水下定位技术和深海超高清视频技术,科研人员在南海圈定了裸露在海底的疑似“可燃冰”精确水下位置,但苦于没有相关的原位探测技术,无法验证此猜想。2015-2016年,科研人员自主研发了世界首台可以直接插入高温热液喷口(450 oC)进行原位探测的系列化拉曼光谱探针,可对深海热液流体、冷泉流体、“可燃冰”和沉积物孔隙水进行原位化学成分分析,成为了本次发现的主要高技术手段。原位探测技术可以避免传统取样方式由于从深海海底到海面之间巨大的温度、压力等环境因素变化导致的样品物理化学性质的变化,已成为国际深海研究的热点。
 
  2016年,科研人員還通過自主研發的保溫保壓樣品轉運器,將在海底放置了410天的人工合成的“可燃冰”樣品帶回甲板,創造了在海底原位保存人工合成水合物放置時間最長的世界紀錄,此前的紀錄由美國MBARI海洋研究所保持,只有43天,回收的“可燃冰”樣品已被用于研究“可燃冰”的形成、分解以及與周圍海水之間的物質交換。
 
  “可燃冰”一般分布在深海沈積物或者大陸永久凍土中,而裸露在海底表面的“可燃冰”則需要大量的深海冷泉流體作爲氣源,因此極難存在,在全球也鮮有報道。張鑫認爲,發現裸露的“可燃冰”的冷泉區域將是研究“可燃冰”形成、分解、成藏以及和海洋環境相互作用機制的極佳天然試驗場,該區域海底可能也不排除有潛在的“可燃冰”資源。

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