近幾十年來，隨著各種深海探測(cè)工具的不斷問世，人類對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)也迅速從二維發(fā)展到三維、四維，海洋的神秘面紗被逐漸揭開。如今，海底深處的特殊環(huán)境——海底冷泉成了海洋科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1983年，美國科學(xué)家在墨西哥灣的佛羅里達(dá)陡崖3200多米深的海底確定了第一個(gè)冷泉。1984年，美國科學(xué)家在俄勒岡州岸邊俯沖區(qū)又發(fā)現(xiàn)了甲烷滲透流，之后在太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋活動(dòng)和被動(dòng)大陸邊緣1400米~3500米深處發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個(gè)海底冷泉。2002年，廣州地球化學(xué)研究所研究員陳多福首次將冷泉這一概念引進(jìn)中國，并將“Cold Seep”翻譯成“冷泉”。

在自然演化過程中，海底沉積物隨著時(shí)間的推移，不斷變厚，下層沉積物承受的重力負(fù)荷越來越大，松軟的沉積物仿佛被壓路機(jī)碾壓過，變得越來越夯實(shí)。海底的巖層或沉積物不是嚴(yán)絲合縫的，就如同海綿一樣，在重力負(fù)荷的擠壓下，海綿中的縫隙也在不斷變小，這時(shí)海綿中的水被擠了出來，這就是沉積物空隙縮小產(chǎn)生的以低密度流體和甲烷為代表的烴類氣體。低密度的流體產(chǎn)生的向上的浮力為氣體的運(yùn)移開辟了通道。另一方面，地層中氣體的聚集有利于地層的“保暖”，使地層溫度升高，高溫有利于有機(jī)物質(zhì)的分解，從而進(jìn)一步產(chǎn)生烴類氣體。在這種情況下，來自地層中的不同成分、不同溫度的流體和氣體沿著縫隙從海底向海水中噴溢，地層中噴溢出的氣體以甲烷或其他高分子量的烴類氣體為主，這樣就形成了海底冷泉。其實(shí)，海底冷泉的溫度與周圍海水溫度相近，約2℃～4℃。海底冷泉常呈線性產(chǎn)出，主要集中在海底斷層和裂隙較發(fā)育地區(qū)。

我們?yōu)槭裁匆�研究和尋找海底冷泉？說到這一問題，我們不得不提到學(xué)名為天然氣水合物的“可燃冰”�？扇急�是在海底低溫高壓情況下，把天然氣包裹在神奇的冰狀晶格下的一種固體結(jié)晶物質(zhì)�？扇急�最早發(fā)現(xiàn)于1778年，但可燃冰存在的最初證據(jù)是1967年勘查鉆孔中提取的飽和天然氣水合物的巖芯。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1立方米的可燃冰可產(chǎn)生160立方米的甲烷氣和0.8立方米的水。海底冷泉蘊(yùn)藏的天然氣水合物在動(dòng)態(tài)平衡中會(huì)不斷分解并釋放出甲烷氣體，這些氣體通過斷層、裂隙等運(yùn)移通道進(jìn)入海水中后，會(huì)以氣泡的形式向上運(yùn)移，從而形成氣泡羽流。在冷泉噴口處用高清攝像機(jī)觀測(cè)，冷泉噴口處因?yàn)闅馀萦鹆鞯拇嬖�，海水如同煮沸的熱水一般�?ldquo;咕嚕咕嚕”冒泡。海底冷泉形成的氣泡羽流同海底天然氣水合物的分布密切相關(guān)，在氣泡羽流區(qū)下部往往可以發(fā)現(xiàn)富含天然氣水合物的海底沉積層。因此科研人員研究和調(diào)查海底冷泉成因機(jī)制、分布特點(diǎn)等，對(duì)于海洋天然氣水合物的地質(zhì)調(diào)查以及其他相關(guān)資源的地質(zhì)調(diào)查有很大幫助。

在茫茫大海上，我們不可能通過水下攝像機(jī)觀測(cè)海底冷泉的氣泡羽流。出于聲學(xué)探測(cè)的物理尺度和經(jīng)濟(jì)性，目前國內(nèi)外科研人員都普遍采用聲學(xué)探測(cè)成像的方法進(jìn)行海底冷泉地質(zhì)調(diào)查。2017年11月7日，中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所“海底冷泉拖曳式快速成像設(shè)備研制及應(yīng)用”項(xiàng)目海上調(diào)查團(tuán)隊(duì)結(jié)束了長達(dá)2個(gè)多月的海底冷泉探測(cè)成像實(shí)驗(yàn)和渤、黃海海底冷泉外業(yè)調(diào)查工作。調(diào)查團(tuán)隊(duì)采集了大量的海底聲學(xué)探測(cè)圖像，并在渤海水域發(fā)現(xiàn)了海底冷泉噴口。

海底冷泉拖曳式快速成像系統(tǒng)是由青島海洋地質(zhì)研究所欒錫武研究員的海底冷泉課題團(tuán)隊(duì)以及哈爾濱工程大學(xué)和國家海洋技術(shù)中心共同研發(fā)的，在拖曳條件下能夠?qū)崿F(xiàn)海底冷泉的快速成像，可以通過聲學(xué)圖像辨識(shí)海底冷泉的位置、冷泉?dú)馀萑旱膶挾�、高度與形態(tài)。該系統(tǒng)經(jīng)過探測(cè)方法理論研究、仿真驗(yàn)證、設(shè)備研制以及海上試驗(yàn)后，在黃、渤海開展了試驗(yàn)性應(yīng)用調(diào)查，并在渤海海域成功探測(cè)到“羽狀流”氣幕，進(jìn)一步證實(shí)了研制設(shè)備探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度及聲學(xué)綜合探測(cè)技術(shù)在冷泉探測(cè)方面的可靠性。

海底冷泉是一個(gè)廣泛分布的自然現(xiàn)象，在北海、波羅的海、黑海、北大西洋、墨西哥灣、日本海、南海海槽、印度洋和西南太平洋已發(fā)現(xiàn)了900多個(gè)冷泉活動(dòng)區(qū)。我國已經(jīng)初步確認(rèn)的近海冷泉區(qū)主要有7個(gè)，東海僅發(fā)現(xiàn)沖繩海槽1個(gè)冷泉區(qū)；南海海域分布6個(gè)，包括臺(tái)西南海域、東沙群島西南海域、東沙群島東北海域、神狐海域、南沙海槽和西沙海槽海區(qū)。

值得一提的是，海底冷泉滋養(yǎng)了特殊的深海生態(tài)系統(tǒng)。在冷泉區(qū)，生物不依賴光合作用，而是靠甲烷、硫化氫等還原性化學(xué)物質(zhì)自養(yǎng)，它們是一套獨(dú)特的生命體系，因此冷泉生物系統(tǒng)是指示海底冷泉非常直接的標(biāo)志。人類習(xí)慣了大海海底沙漠般的存在，而冷泉生物的發(fā)現(xiàn)卻讓科學(xué)家們眼前一亮，它很可能蘊(yùn)藏著一座寶貴的生物基因庫，也因此被譽(yù)為海底“沙漠中的綠洲”。

總之，海底冷泉的研究與海域油氣、水合物勘探、全球氣候變化和極端條件下的生物群落等密切相關(guān)，借助于海底冷泉的專用“CT”，我們可以更好地認(rèn)識(shí)海洋，探尋海底寶藏�！�

（作者單位：自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所）