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来自 奇幻城科技资讯 2019-11-21 07:48 的文章
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科考船完成中国首次环球海洋综合科考返回青岛

我国第22航次大洋科考实现十大突破

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中国首次环球海洋综合科学考察是为贯彻落实海洋强国战略,在“十三五”期间组织的第一个融合资源、环境、气候等多学科交叉的环球综合考察航次,在我国尚属首次,这也是“向阳红01”船交付使用以来首次执行的跨洋区、至极区的综合远洋考察航次。

中国新一代具有无限航区及全天候观测能力的海洋综合科考船“向阳红01”18日完成中国首次环球海洋综合科考返回青岛。本航次实现了中国首次全海洋资源、环境、气候三位一体综合科考的高度融合,获取了一系列丰硕的调查成果。

圆满完成第22航次大洋科考,于12月11日返回青岛的“大洋一号”在此次科考中实现了十大突破。第22航次大洋科考总首席科学家陶春辉介绍,此次大洋科学考察发现了16处海底热液区,南大西洋5个,东太平洋11个;其中在南大西洋发现的一处热液区是目前世界在南大西洋洋中脊发现的最南端热液区,并首次在南大西洋捕获了疑似新物种深海鱼和大量盲虾等热液生物,对热液区生态学研究意义重大。此外,科考人员首次获得不同深度水体中的微生物滤膜样品和大空间尺度不同环境的基因资源样品,为深海微生物多样性研究和基因资源获取提供了珍贵样品;首次获取了多金属结核环境特别受关注区内大范围、多站位、全深度的环境数据及生物和微生物样品。同时,科学家首次在中印度洋获取了密集的环境参数,为印尼贯穿流对印度洋环流及气候影响研究提供了关键实测资料;在西南印度洋首次布放深海综合锚系浮标观测系统,连续采集的气象要素通过卫星实时传输;在东太平洋海隆布放并成功回收了深海锚系,获得了热液区长达111天的资料。据了解,科考人员还首次使用无人缆控潜水器完成南大西洋非活动硫化物新区探测并取样,标志我国大洋科考机器人实用化取得实质性进展;首次开展中深钻硫化物区试用并取得样品,为硫化物矿区评价开展了技术储备。此次科考中,自主研发的声学深拖系统首次在洋中脊复杂地形热液区获得了高精度数据,为硫化物资源评价提供了新手段;我国首次在菲律宾相关区域开展了多波束全覆盖海底地形地貌和海洋环境调查,测量面积达3726平方公里。“大洋一号”第22航次大洋科考于去年12月8日于广州起航,历时369天,经历9个航段,调查区域涉及印度洋、大西洋和太平洋三大洋,是我国大洋科考史上时间最长、里程最长和科学考察范围最广的大洋科考航次。

12月23日,“蛟龙”号载人潜水器在西南印度洋下潜,这是中国载人潜水器首次下潜到西南印度洋海底热液区作业。什么是海底热液区?海底热液区有何价值?海底热液区有生物吗?■王自堃 梁菲海底热液区 海底热液活动是指海水从地壳裂隙渗入地下,被熔岩加热后,从地下喷出的过程。迄今为止,人类已发现数百个海底热液区。2007年,我国科研人员首次在西南印度洋发现了新的海底热液区。截至目前,我国已发现几十个热液区。 2011年,中国大洋矿产资源研究开发协会与国际海底管理局签订国际海底多金属硫化物矿区勘探合同,合同期为15年。合同区位于西南印度洋洋脊,面积1万平方公里,限定在长度990公里、宽度290公里的长方形范围内。这是中国获得的第二块具有专属勘探权和商业开采优先权的国际海底合同矿区。 今年5月,“大洋一号”科学考察船完成了对我国西南印度洋合同区的首个勘探航次。科考队员在合同区新发现了11个海底热液区,在大洋中脊发现的海底热液区达到44个,其中合同区海底热液区发现总数达到18个。 2014年~2015年,“蛟龙”号试验性应用航次第二、三航段将在西南印度洋进行为期120天的科考。“蛟龙”号第87次下潜通过近底观测与取样作业,确认了大范围的海底热液区,观测到热液喷溢口,初步判断为玄武岩基底热液区,并通过温度探头探测到热液口温度,通过热液保压取样器取到热液流体,拍摄到大量热液区海底视像资料。海底热液区的 矿藏 热液活动区犹如一个热泉口,热液喷口温度高达350℃~400℃,周围岩层中的金、银、铜、锌、铅等金属也会随之喷出,并经过化学反应形成硫化物沉积在附近的海底,形成烟囱状黑色岩石构造,俗称“黑烟囱”。热液硫化物富含铜、锌、铅等金属,特别是富含贵金属,具有很高的经济价值,近年来引起了国际采矿业的兴趣,是日益受到国际社会关注的一种海底矿藏。 热液硫化物多数矿点分布于东太平洋、东南太平洋和东北太平洋。大西洋中脊和印度洋中脊的已知硫化物矿点较少,主要原因是在这些地区内进行的勘探活动有限。全世界共有6万公里的海脊,经过勘察的只有5%左右。 “蛟龙”号此次赴我国西南印度洋多金属硫化物资源勘探区进行科学考察,是“蛟龙”号科考史上距离最远、航行时间最长、搭载设备最多的一次。此次科考将逐步完善与勘察热液区配套的作业规程。多金属硫化物 分布状况、开发现状与前景 多金属硫化物是由富含铁、铜、铅、锌等金属的热液在海底沉积而成,在西南印度洋分布较广泛。20世纪80年代中期,科学家在西南太平洋又发现了一些硫化物矿床,位置是在大洋边缘,大陆和火山岛弧之间的海底、海盆和海脊形成的地方。这些发现引发了人类对西太平洋和西南太平洋边缘海盆的大规模勘探。后来,科考工作者在澳大利亚东部的劳海盆、北斐济海盆和日本西南的冲绳海槽又发现了其他矿床。1991年,科学家在新喀里多尼亚北部的马努斯海盆等地发现大量与长石火山活动有关的碌化物矿床,在伍德拉克海盆附近也发现了热液矿床,其海底扩张延伸到巴布亚新几内亚以东的大陆地壳。目前,全球已知的100多个热液矿化点,至少25处有高温黑烟囱喷口。 科学家在对海底硫化物做了近1300项化学分析比较后发现,位于不同的火山和构造环境的矿床有不同的金属比例。与缺少沉积物的洋中脊样品相比,在玄武岩至安山岩环境生成的块状硫化物中平均含量较高的金属有锌,铁含量不高。大陆地壳后弧裂谷的多金属硫化物的含铁量也很低,但通常富含锌,含银量高。 海底最大的已知硫化物矿床为红海的阿特兰蒂斯II海渊,比东太平洋海隆的第一个黑烟囱早发现十多年。阿特兰蒂斯II海渊的矿化物主要是金属软泥,不是块状硫化物。对面积40平方公里的矿床所作的详细评价显示,矿床有9400万吨的贫铅银矿石,其中含锌2%、铜0.5%、银39克/吨和金0.5克/吨,贵金属的总含量约为银4000吨和金50吨。在2000米深处试验采矿证明,该矿床可以成功开采。 海底勘探需要多用途科研船,使用先进技术,例如深海测绘设备、载人潜水器或遥控船只、摄影和录像系统以及采样和钻探装置。海底块状硫化物的开采可能集中于小块海底区域,并主要限于表层,以便回收海底的硫化物丘和烟囱场以及其下的网状脉区中的交代矿体。 目前,全世界的学术机构和政府机构正在对多金属硫化物矿床及其有关的生态系统进行科学研究。生活在热液区的生物 深海底生物物种丰富,热液喷口周围活跃着许多的生物群落,包括管状蠕虫、贻贝、蛤、虾以及广泛存在的微生物。科学家在这些有多样化生物群落的热液喷口区,已发现约500种前所未知的动物物种。 热液喷口区的生物在高压、剧变的温度梯度和高浓度的有毒物质包围下,形成了极为独特的生物结构、代谢机制,体内产生了特殊的生物活性物质,例如嗜碱、耐压、嗜热、嗜冷、抗毒的各种极端酶。这些特殊的生物活性物质功能各异,是深海底生物资源中最具应用价值的部分。可以预料,深海底生物资源在工业、医药、环保等领域都将有广泛的应用。目前,国际上深海生物基因资源的应用已经带来数十亿美元的经济价值。 “蛟龙”号本次下潜获取贻贝、螺、海葵、茗荷、蟹及多毛类、珊瑚等大量热液区及附近区域生物,为该热液区生物群落的研究提供了全新资料,同时对认识全球热液生物的地理分布具有重要意义。大洋第35航次第二、三航段任务及目标 “向阳红09”船于2014年11月25日搭载“蛟龙”号赴西南印度洋中国大洋协会多金属硫化物勘探合同区开展资源、生物多样性考察和环境调查与评价工作,预计2015年3月19日返回青岛,共计120天。“蛟龙”号将执行两个航段任务,每个航段计划下潜10次,共计20次。 大洋第35航次第二、三航段的主要任务为:围绕西南印度洋合同区,开展热液喷口区海底微地形地貌调查、地质和热液喷口流体取样作业、热液羽状流调查、热液区原位环境参数测量、热液区生物视像调查、微生物和巨型底栖生物取样、热液生物卵取样、生物基因资源勘探研究等工作。 两个航段目标为:利用“蛟龙”号载人潜水器在西南印度洋脊等海域开展下潜作业,发挥“蛟龙”号近底高精度取样和测量的独特技术优势,以多金属硫化物资源调查为主,兼顾生物、环境等基础科学调查,为我国大洋资源评估和深海科学研究提供第一手资料和样品;进一步提高“蛟龙”号技术性能和作业能力,完善作业规程,培养锻炼业务化运行所需的工程保障队伍和科学家队伍;进一步探索大型深海装备的开放、共享等管理应用机制。

中国首次环球海洋综合科学考察航次由大洋46航次和南极34航次两个部分组成,参航单位25个,参航船队员183人。向阳红01船于2017年8月28日从青岛出发,跨越印度洋、南大西洋、整个太平洋,历时263天,行程3.86万海里,航次圆满完成了大洋、极地多项科考任务,实现了资源、环境、气候三位一体的高度融合,取得了多项突破性成果,是加快海洋强国建设的一次重大实践,开启了我国深远海科考的历史新篇章。

环球航次第五航段首席、大洋46航次首席科学家石学法表示,本航次深化了对中印度洋海盆远景区稀土分布范围及成矿规律的认识,使中国成为目前对印度洋深海稀土调查研究程度最高的国家,也是目前国际上唯一在印度洋发现大面积富稀土沉积的国家,并在南大西洋700公里长的洋中脊海域开展了热液硫化物精细调查,使中国成为目前对南大西洋中脊热液硫化物调查研究程度最高的国家。

各航段科考成果亮点纷呈

环球航次第五、第六航段领队乔方利称,第五和第六航段在东南太平洋深海盆地初步选划出了面积约150万平方公里的富稀土沉积区,这是国际上首次在东南太平洋海域发现大范围富稀土沉积,刷新了中国和国际上深海稀土资源的调查研究的新记录。

一是印度洋稀土资源、环境考察双丰收。

在本航次科考中,“向阳红01”船首次应用视频浮游生物记录仪高清全息摄影摄像技术,采集了海区浮游生物信息,并成功地进行了国产水下滑翔机的布放和回收作业,这是中国首次在大洋中利用国产水下滑翔机开展湍流调查。

我国是目前国际上唯一在印度洋发现大面积富稀土沉积的国家。本航次第一航段,在恶劣的海况下对中印度洋海盆区开展了深海稀土加密调查,在我国前期发现的稀土超常富集区内,进一步圈划出稀土超常富集核心区域,较精密估算了中印度洋海盆远景区稀土的资源潜力,深化了对中印度洋海盆远景区稀土分布范围及成矿规律的认识,使我国成为目前对印度洋深海稀土调查研究程度最高的国家。

据介绍,在南极海域,“向阳红01”船与“雪龙”船联合执行中国第34次南极科学考察。这是中国首次将大洋与极地科考整合在一起,对中国南极科考相对薄弱的大西洋扇区进行了大范围“体检”,开创了多项“首次”。

在调查区和走航途中开展了水文气象、地球物理、生物生态、微塑料等多学科综合调查,布放了我国自主研发的“白龙浮标”,收集了宝贵的样品和资料,为评估印度洋的海洋环境、生物生态和气候变化提供了重要数据。

据了解,本次环球海洋综合科考由大洋46航次和南极34航次两部分组成,历时263天,行程38600海里,参航船队员共183人,对海底资源、海洋环境、海洋与气候、国际合作、海洋科普等方面具有重要意义。

二是南大西洋热液硫化物考察获得重大突破。

迄今为止,南大西洋中脊绝大多数的热液区和热液异常点都是我国发现和命名的。第二、三航段在南大西洋700公里长的洋中脊海域开展了热液硫化物精细调查,并取得重大进展。在调查区发现多处矿化异常,获取了大量热液硫化物样品,包括大型热液烟囱体及重达3吨的块状硫化物,使我国成为目前对南大西洋中脊热液硫化物调查研究程度最高的国家。在南大西洋开普海盆发现了多金属结核,取样和摄像拖体资料显示开普海盆具有一定的多金属结核资源潜力。

在南大西洋中脊系统地开展了水文气象、海水化学、生物生态等立体化、多学科的综合环境调查。开展了横跨南大西洋的水文调查,获取了横跨大西洋的水文结构断面数据资料;开展了南大西洋微塑料调查,并检测出海洋微塑料的存在;在南大西洋方舟海山上发现大面积、高丰度的海绵、珊瑚等海底生物,在洵美低海丘上发现热液鱼、盲虾、蟹、海葵等大量热液生物,揭示了南大西洋深海生物空间分布规律与基本特征。

三是开创了南极科考新纪录。

在南极海域,“向阳红01”船与“雪龙”船联合执行中国第34 次南极科学考察。首次将大洋与极地科考整合在一起,对我国南极科考相对薄弱的大西洋扇区进行了大范围“体检”,开创了多项“首次”:一、将我国南极科考由传统的西经45度向东扩展到了西经37度海域。二、在穿越德雷克海峡期间,在海峡中部顺利完成了2个站位的综合海洋环境要素观测。三、成功在南极鲍威尔海布放了2套深水潜标,开创了我国利用潜标对南极大西洋扇区海洋环境实施长期观测的历史。四、首次对南极大西洋扇区海底进行了大范围全覆盖的海底地形测量。五、首次在南极大西洋扇区开展了480道海洋高分辨率多道地震探测。六、首次在南极海域对海底热液和冷泉活动等特殊地质构造单元开展海底原位热流测量。七、首次使用具有自主知识产权的海底沉积声学原位探测系统,获得3个不同底质环境站位的海底沉积物声学特性参数。八、首次实现在南极大西洋扇区重、磁、震多参数联合反演。九、首次发现了调查区天然气水合物形成与海底热液活动密切相关的直接地质与地球物理证据。

十、开展了冰缘和岛缘生态特征的系统剖面式调查,获得了不同深度底栖生物连同其生存环境的剖面式景观。十一、对南极大西洋扇区的鲸类等海洋大型哺乳类生物进行系统观测,发现了座头鲸等鲸类的密集分布区,极具保护和研究价值。十二、首次在南极大西洋扇区发现海洋微塑料的存在。

四是东南太平洋首次发现大面积富稀土沉积。

第五、六航段在东南太平洋深海盆地初步选划出了面积约150万平方公里的富稀土沉积区,这是国际上首次在东南太平洋海域发现大范围富稀土沉积,刷新了我国和国际上深海稀土资源的调查研究的新记录,使我国成为目前对东南太平洋深海稀土调查研究程度最高的国家。在东南太平洋海盆还采集到了高丰度的深海多金属结核样品。

在水文气象方面,获取了从万米高空至海底边界层的全要素水文气象资料,开展了精细化的涌浪致混合科学实验,针对国际难点湍流问题,取得了湍流生成的核心资料。在东南太平洋多个站位发现了疑似微塑料的纤维、颗粒和碎片。在海洋化学和生物生态方面,系统获得了调查区和走航区的生物生态资料,填补了我国在东南太平洋区域的资料空白。

在新技术应用方面,在国内首次应用视频浮游生物记录仪高清全息摄影摄像技术,采集了海区浮游生物信息。成功地进行了国产水下滑翔机的布放和回收作业,这是我国首次在大洋中利用国产水下滑翔机开展湍流调查。在航次调查作业过程中,创新性开展了地质取样和水文调查协同作业,大幅提供了工作效率。

“向阳红01”船本次环球海洋综合科考,在我国首次实现了全海洋资源、环境、气候三位一体的高度融合,六个航段均安全、顺利、圆满、超额完成了设计任务,获取了一系列丰硕的调查成果。

在海底资源方面:深化认识了印度洋和东南太平洋富稀土沉积的分布范围及成矿规律,摸清了南大西洋热液硫化物的分布范围和规律,为我国全面开展三大洋国际海底区域活动奠定了扎实基础,拓展了我国资源探查的新空间。

在海洋环境方面:本次环球科考覆盖我国大洋资源开发的重点区域、南极半岛陆架区及沿途大洋微塑料、大洋缺氧带和海洋酸化等的高密度和高发区,全程开展了与海洋生态和环境相关领域的调查研究,为未来资源开采、深海大洋保护、南极大陆架海洋划界和提升我国全球海洋环境治理能力,提供了重要科学支撑。

在海洋与气候方面:环球航次穿越东亚季风、南亚季风、非洲季风和澳洲季风等多个季风系统,通过探查季风系统之间、季风与洋流之间、高低纬度度之间的内在联系过程与机理,为我国海洋气候和海洋预报等在全球尺度谋篇布局,为海上丝路建设保驾护航。

在国际合作方面: “向阳红01”科考船完成第四航段靠泊智利蓬塔之际,海洋一所参航人员代表与智利南极研究所签署了《关于开展南极与南大洋科学合作谅解备忘录》,助推中智海洋与极地科学合作迈上了新台阶。第五、六航段靠泊帕皮提港期间,与法属波利尼西亚教育部长等政府官员代表开展了密切交流。成功的国际交流活动彰显了我国大洋、极地科研调查与研究的能力与水平,同时宣传了我国海洋科考所秉持的“构建人类命运共同体”的友好理念。

在海洋科普方面:参航科学家们分别在南极航段和太平洋航段举办了2次别开生面的网络连线公开课,通过全媒体平台向全球发布,将最鲜活的海洋知识带给公众,激发公众关心海洋、热爱海洋的热情。

“向阳红01”船的此次环球海洋综合科考,主要集中在人类认知比较薄弱的南半球,填补了多个海域调查的空白,取得了多项“首次”的累累硕果,超额圆满地完成了各项科考任务。通过本次系统的多学科综合科考,实现了资源、环境、气候三位一体的高度融合,为进一步探索海洋奥秘、拓展海底资源的探查空间、深入开展海洋在全球气候变化中的作用、以及最新全球海洋环境热点问题研究积累了丰富的资料,为我国海洋科学的快速健康发展注入了新的强大动力和活力。

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