近幾十年來，隨著各種深海探測工具的不斷問世，人類對海洋的認識也迅速從二維發(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領域的研究熱點。

1983年，美國科學家在墨西哥灣的佛羅里達陡崖3200多米深的海底確定了第一個冷泉。1984年，美國科學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和被動大陸邊緣1400米~3500米深處發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個海底冷泉。2002年，廣州地球化學研究所研究員陳多福首次將冷泉這一概念引進中國，并將“Cold Seep”翻譯成“冷泉”。

在自然演化過程中，海底沉積物隨著時間的推移，不斷變厚，下層沉積物承受的重力負荷越來越大，松軟的沉積物仿佛被壓路機碾壓過，變得越來越夯實。海底的巖層或沉積物不是嚴絲合縫的，就如同海綿一樣，在重力負荷的擠壓下，海綿中的縫隙也在不斷變小，這時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，高溫有利于有機物質的分解，從而進一步產(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，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晶物質。可燃冰最早發(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。在標準大氣壓下，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。海底冷泉蘊藏的天然氣水合物在動態(tài)平衡中會不斷分解并釋放出甲烷氣體，這些氣體通過斷層、裂隙等運移通道進入海水中后，會以氣泡的形式向上運移，從而形成氣泡羽流。在冷泉噴口處用高清攝像機觀測，冷泉噴口處因為氣泡羽流的存在，海水如同煮沸的熱水一般在“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，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查海底冷泉成因機制、分布特點等，對于海洋天然氣水合物的地質調查以及其他相關資源的地質調查有很大幫助。

在茫茫大海上，我們不可能通過水下攝像機觀測海底冷泉的氣泡羽流。出于聲學探測的物理尺度和經(jīng)濟性，目前國內外科研人員都普遍采用聲學探測成像的方法進行海底冷泉地質調查。2017年11月7日，中國地質調查局青島海洋地質研究所“海底冷泉拖曳式快速成像設備研制及應用”項目海上調查團隊結束了長達2個多月的海底冷泉探測成像實驗和渤、黃海海底冷泉外業(yè)調查工作。調查團隊采集了大量的海底聲學探測圖像，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)是由青島海洋地質研究所欒錫武研究員的海底冷泉課題團隊以及哈爾濱工程大學和國家海洋技術中心共同研發(fā)的，在拖曳條件下能夠實現(xiàn)海底冷泉的快速成像，可以通過聲學圖像辨識海底冷泉的位置、冷泉氣泡群的寬度、高度與形態(tài)。該系統(tǒng)經(jīng)過探測方法理論研究、仿真驗證、設備研制以及海上試驗后，在黃、渤海開展了試驗性應用調查，并在渤海海域成功探測到“羽狀流”氣幕，進一步證實了研制設備探測結果的準確度及聲學綜合探測技術在冷泉探測方面的可靠性。

海底冷泉是一個廣泛分布的自然現(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多個冷泉活動區(qū)。我國已經(jīng)初步確認的近海冷泉區(qū)主要有7個，東海僅發(fā)現(xiàn)沖繩海槽1個冷泉區(qū)；南海海域分布6個，包括臺西南海域、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物質自養(yǎng)，它們是一套獨特的生命體系，因此冷泉生物系統(tǒng)是指示海底冷泉非常直接的標志。人類習慣了大海海底沙漠般的存在，而冷泉生物的發(fā)現(xiàn)卻讓科學家們眼前一亮，它很可能蘊藏著一座寶貴的生物基因庫，也因此被譽為海底“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，借助于海底冷泉的專用“CT”，我們可以更好地認識海洋，探尋海底寶藏�！�

（作者單位：自然資源部中國地質調查局青島海洋地質研究所）