IDSSE OpenIR  > 深海科学研究部  > 深海极端环境模拟研究实验室

      自1977年美国科学家在东太平洋洋中脊海底发现热液喷口(黑烟囱、白烟囱)及周边的黑暗生物圈以来,与深海极端环境相关的地质、地球化学、生物等学科相关的科学问题引起了科学家们的极大兴趣,该领域也成为持续的研究热点。其中就涉及了地球系统进化和演化、全球气候和环境变化、海洋生物技术开发利用等。而特别引人关注的问题还包括深海热液及黑暗生物圈的发现,因为它也许能印证“生命最早很可能源自一个热的小池子(达尔文,1871)”的论断,成为探索地球生命起源的重要研究途径,也成为火星或其他类地行星可能存在(或曾经存在)生命系统的类比研究对象。 

  对于深海极端环境的研究大体有三种思路:1)利用载人深潜器、水下机器人及各种监测设备对海底极端环境进行原位观察及探测;2)采集样品(包括各种岩石矿物、海水、热液、沉积物及极端环境生物及微生物等)进行实验室研究;3)实验室模拟深海环境,与原位研究相互印证。而所谓极端环境,主要是指海底的高压、低温(热液喷口是高温)的环境条件,在此发生大量活跃的地质、地球化学现象,及黑暗生物链的发育演化。 

  鉴于深海极端环境模拟研究的科学价值和工程意义,中国科学院深海科学与工程研究所于2013年成立了深海极端环境模拟研究实验室,由著名实验地球化学家周义明研究员领导创建,经过三年的筹建,研究室目前已经研制成功了一批具国际领先水平的高压高温(或变温)仪器,其中包括(1)高压可视反应腔(High-pressure Optical Cell; HPOC,最高工作压力:160 MPa (可直接测量),工作温度:-190至500℃);(2)熔融毛细硅管反应腔(Fused Silica Capillary Capsule; FSCC,最高工作压力:100 MPa (可估算而不能直接测量),工作温度: -190至500℃);(3)热液金刚石压腔(Hydrothermal Diamond-anvil Cell; HDAC, 最高工作压力:3.0 GPa,工作温度最高可达1000℃);(4)冷封式高压釜(Cold-sealed Pressure Vessel; CSPV, 最高工作压力:300 MPa,工作温度最高可达900℃);(5)高温高压岩石物性测试平台(筹建中)。这些可视反应腔(FSCC、HPOC、HDAC)内的样品,可运用已搭建的激光显微共聚焦拉曼光学平台做原位的定量及定性分析,以支撑矿物与地质流体在平衡态及反应动力学方面的研究。未来主要工作:1)探索深渊极端环境下的生命现象与过程;2)研究地球深部物质组成、性质及物理化学作用;3)研究海洋深部矿产资源的形成和开发方式;4)建立构成海底岩石圈矿物的流变方程,探索海底板块的运动学特征,了解洋中脊扩张中的物理、化学和动力学过程等。