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5月18日，科技日報記者從中國科學(xué)院海洋研究所(以下簡稱“中科院海洋所”)獲悉，該所研究團隊與北京科技大學(xué)團隊合作，基于自主研制的深海原位拉曼光譜探測系統(tǒng)構(gòu)建了高溫?zé)嵋毫黧w原位pH的測量方法，并將其應(yīng)用到對弧后熱液系統(tǒng)的原位探測研究中，發(fā)現(xiàn)受沉積物影響的高堿度熱液流體的原位pH可為堿性。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際地學(xué)期刊《地球物理研究通訊》。

激光拉曼光譜系統(tǒng)原位探測深海熱液區(qū)黑煙囪。中科院海洋所供圖

堿性熱液系統(tǒng)被認為是地球生命起源的理想場所，因為堿性熱液環(huán)境可以為地球早期生命的形成提供理想的離子梯度條件。但是，目前堿性熱液噴口僅發(fā)現(xiàn)于大西洋“失落之城”熱液區(qū)的白煙囪。在全球廣泛分布的黑煙囪區(qū)域是否也存在堿性熱液噴口呢?要解答這一疑問，必須準(zhǔn)確獲取熱液pH值，但傳統(tǒng)測量方式很難滿足這一需求，因為先取樣后實驗分析的測量方式不可避免會出現(xiàn)流體溫度變化、礦物沉淀和電離平衡的改變，從而影響熱液流體的pH。

針對這一問題，中科院海洋所與北京科技大學(xué)開展合作，基于深海極端環(huán)境模擬平臺開展了H2S-HS-電離平衡體系的定量分析研究，分別建立了H2S、HS-在高溫高壓條件下的拉曼定量分析模型和熱液原位pH反演模型。研究團隊以典型弧后熱液系統(tǒng)為研究靶區(qū)，利用“發(fā)現(xiàn)”號ROV搭載深海原位拉曼光譜探測系統(tǒng)開展了原位探測，成功獲取深海黑煙囪熱液流體的H2S、HS-原位濃度和pH。研究人員首次發(fā)現(xiàn)，高溫噴口的原位pH值可達6.3，已超過中性流體在該噴口溫度壓力下的pH值(5.6)，呈現(xiàn)弱堿性特征，并且原位pH值比在常溫下測量的結(jié)果高約1.5。該研究證實堿性熱液噴口不僅存在于“失落之城”這種受蛇紋石化反應(yīng)控制的熱液區(qū)域，還可能在靠近大陸邊緣的受沉積物顯著影響的熱液區(qū)域普遍存在。

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