深海高温热液喷口流体原位拉曼定量探测获新突破

2018年8月6日06:44:33来源:中科院海洋所深海高温热液喷口流体原位拉曼定量探测获新突破已关闭评论718 views 1588字阅读5分17秒

近日,国际地学期刊Geochemistry, Geophysics, Geosystems以封面研究论文形式刊发了中国科学院海洋大科学研究中心阎军研究员团队、李超伦研究员团队在深海热液系统原位拉曼光谱定量探测方面的最新成果。团队基于自主研发的深海原位激光拉曼光谱探测系统(Raman insertion probe-RiP)对冲绳海槽中部热液区的高温热液流体进行原位拉曼光谱定量探测,在国际上首次获得高温热液流体中溶解二氧化碳及硫酸根离子的原位浓度。

深海高温热液喷口流体原位拉曼定量探测获新突破

刊物封面

  深海热液系统作为20世纪地球科学重大发现,沟通了不同圈层之间的物质能量交换。近年来,高温热液喷口流体理化性质及其对大洋环境影响已成为热液活动新的研究热点。温度、压力变化以及海水混入的影响会明显改变热液喷口流体的化学成分或浓度,尽管科学家使用保真取样方法进行实验室分析取得了较为贴近的数据,但由于取样方法的限制而一直无法获取高温热液喷口内流体的准确样本,造成分析数据与实际仍有明显差异。研究团队攻克了光学镜头耐高温和高浓度颗粒附着对光学系统的影响等国际技术难题,成功研制了国际首台耐高温(450oC)的热液流体拉曼光谱探针-RiP(Xin Zhang et al., DSR-I, 2017)。该系统自2015年以来依托“科学”号科考船和“发现”号深海缆控潜器(ROV)对马努斯热液区、冲绳海槽热液区的高温热液喷口进行了原位拉曼光谱探测,采集到大量原位光谱数据。

  本成果基于2016年“科学”号热液冷泉综合航次获得的冲绳海槽中部热液区三个高温热液喷口流体的原位拉曼光谱(最高273oC),结合实验室内大量高温模拟实验建立的CO2、SO42-的拉曼光谱定量分析模型(Lianfu Li, Xin Zhang*, et al., Applied Spectroscopy, 2018; Shichuan Xi, Xin Zhang*, et al., Applied Spectroscopy, 2018),成功确定了冲绳海槽中部热液喷口流体中CO2、SO42-的浓度 (Lianfu Li, Xin Zhang*, et al., G-cubed, 2018) 。研究发现,硫酸根含量作为海水混入程度的指标,在所测高温热液流体中的含量几乎为零,证明原位拉曼探测系统采集的热液流体中并未发生海水混入,即所测样本代表原始的热液流体喷出物。通过对比ROV在同一热液喷口保压取样方法测量的二氧化碳浓度发现,原位测量的浓度可高出保压取样实验室测试浓度的三倍以上。基于该成果可以认为热液活动对全球碳循环以及气候变化的影响很有可能被大大低估。该研究对于推动原位光谱探测技术在深海极端环境下的应用具有重要意义,有助于重新认识热液活动对全球海洋环境的影响。

深海高温热液喷口流体原位拉曼定量探测获新突破

原位拉曼光谱数据获得的二氧化碳、硫酸根离子浓度数据与传统保压方式获得的数据对比

(红色符号代表二氧化碳,黑色符号代表硫酸根)

本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院海洋先导专项、中国科学院前沿科学重点研究项目的资助,博士研究生李连福为论文第一作者,张鑫研究员为通讯作者。

Lianfu Li, Xin Zhang*, Zhendong Luan, Zengfeng Du, Shichuan Xi, Bing Wang,Lei Cao, Chao Lian, and Jun Yan (2018). In situ quantitative Raman detection of dissolved carbon dioxide and sulfate in deep-sea high-temperature hydrothermal vent fluids. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 19, 1809-1823

      原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018GC007445

weinxin
扫码,关注科塔学术公众号
致力于成为国内领先的科研与学术资源导航平台,让科研工作更简单、更有效率。内容专业,信息准确,更新及时。
  • 版权声明 本文源自 中科院海洋所 整理 发表于 2018年8月6日06:44:33
  • 转载请务必保留本文链接:https://www.sciping.com/14102.html
中国科学院自主研制科学仪器(2019-2020) 科研资讯

中国科学院自主研制科学仪器(2019-2020)

2020年 1. 超高真空扫描探针显微镜系统 2. 超高真空低温扫描隧道显微镜 3. 高通量激光分子束外延-低温扫描隧道显微镜联合系统 4. 扫描探针显微镜 5. 干式无液氦超导磁体扫描隧道显微镜、磁...
中国科学院“率先行动”计划第一阶段实施进展情况发布会 机构动态

中国科学院“率先行动”计划第一阶段实施进展情况发布会

女士们、先生们,大家上午好。欢迎出席国务院新闻办今天举办的新闻发布会。2013年7月,习近平总书记对中国科学院提出“四个率先”的要求,为了贯彻落实总书记的要求,中国科学院制定了“率先行动”计划。今天我...
白春礼:中科院参与五大国家创新高地建设成效显著 机构动态

白春礼:中科院参与五大国家创新高地建设成效显著

中科院2020年度工作会议举行新闻发布会,白春礼院长(中)发布五大国家创新高地建设进展并回答媒体提问。 孙自法 摄 中新网北京1月17日电 (记者 孙自法)中国科学院院长白春礼院士17日表示,该院积极...
中国科学院关于新时期加快促进科技成果转移转化指导意见 政策制度

中国科学院关于新时期加快促进科技成果转移转化指导意见

党的“十八大”明确提出了实施创新驱动发展战略。为加快技术向现实生产力转化,切实提高中国科学院(以下简称院)科技成果转移转化能力,充分发挥科技对经济社会发展的支撑和引领作用,特制定本《指导意见》。 一、...