岑显荣 郭双喜 鲁远征 屈 玲 周生启

(中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室 广州 510301)

海底热液活动普遍发育在地质构造不稳定的区域, 如大洋中脊、弧后盆地以及板内火山等, 是地壳和海洋之间进行能量和物质交换的主要通道。迄今为止, 已发现的海底热液地点超过300处, 其中较为活跃的包括西太平洋边缘的冲绳海槽和马努斯海盆,东太平洋海隆(EPR), 以及中大西洋洋中脊(MAR)等热液区。

海底热液活动的突出表现是高温的热液流体从海底喷出, 形成黑烟囱状的羽流。如图1所示, 这些热液流体的密度低于周围海水, 因此当其从热液喷口喷出后会向上漂浮, 但它不会无限制的上升, 而是在上升过程中把周围的海水卷挟进来, 当到达最大上升高度zmax时, 形成“顶帽”, 热液流体与周围海水的混合物停止上升, 或者受洋流的影响或者受自己内部动力学等因素的影响向两边扩散形成一个密度平衡面, 此面被称为中性浮力面, 其高度称为中性浮力面高度zn。整个过程形成类似羽状的物理化学异常水体, 这个异常水体通常被称为热液柱(曾志刚,2011)。热液柱是热液系统将自身的能量输入海水的主要形式, 是研究现代海底热液活动环境效应的主要物理化学对象。从动力学角度上看, 热液喷口的热通量、体积通量和湍流强度等要素为热液柱的产生提供了动力条件, 而海水层结、底流、潮汐流、地转效应等环境要素则影响热液柱的物质和能量输运过程。……