楊克紅

海底有很多奇特的自然現(xiàn)象，冷泉系統(tǒng)就是其中之一。人類于1984年在墨西哥灣俄勒岡州岸邊俯沖區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了海底冷泉系統(tǒng)，隨后在其他大陸斜坡和大陸邊緣均有發(fā)現(xiàn)。迄今為止，除了南北兩極極區(qū)外，各大洋均有冷泉系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)，但是大多數(shù)分布在環(huán)太平洋的活動俯沖帶。我國南海多處和東海沖繩海槽均有冷泉系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)，其中最著名的是位于臺灣西南的九龍甲烷礁冷泉區(qū)域和海南島東南部（瓊東南盆地西部）的海馬冷泉系統(tǒng)。

冷泉不“冷”？

冷泉系統(tǒng)是指分布于大陸邊緣海底、來自沉積界面之下，以水、碳氫化合物（天然氣和石油）、硫化氫或二氧化碳為主要成分，受壓力梯度影響從沉積體中運移和排放，溫度與海水相近并具有一定流速的流體。所以，雖然被稱作“冷”泉系統(tǒng)，但是它的溫度并不是很低，大約2攝氏度～4攝氏度。

冷泉如何形成？

上覆沉積物、海底溫度和壓力的變化是導致海底冷泉系統(tǒng)形成的重要因素。因此，海平面的升降，海底溫度和壓力的變化，地震、火山噴發(fā)、滑坡等地質事件的發(fā)生，以及海底構造的變化等，都是決定冷泉形成的因素。

冷泉系統(tǒng)有一些特別明顯的標志，如冷泉生物系統(tǒng)、冷泉碳酸鹽巖以及向上噴涌的攜帶大量沉積顆粒的流體等?？茖W家們通過海底照相攝像、儀器探測等技術來尋找這些標志，從而發(fā)現(xiàn)冷泉系統(tǒng)。

海底結構物的垂直剖面圖

冷泉中的生物及礦物

在冷泉系統(tǒng)中，主要的生物是菌席、深海雙殼類（貽貝類和蛤類）和蠕蟲（管狀群蠕蟲和冰蠕蟲），這些生物的分布密度非常大。那么，它們是怎么生活的呢？原來有兩種細菌發(fā)揮了巨大作用，一種叫甲烷氧化菌，另一種叫硫酸鹽還原菌，在它們的參與下，冷泉系統(tǒng)中的碳氫化合物（主要是甲烷）與海水中的硫酸根離子發(fā)生缺氧氧化作用，為這些生物提供生命能量。

在冷泉系統(tǒng)中，冷泉碳酸鹽巖也很常見。由于在甲烷缺氧氧化過程中，微生物活動形成了大量的碳酸氫根，使環(huán)境的堿度增加，從而與海水及孔隙水中的鈣離子結合形成碳酸鹽礦物，再與沉積物膠結之后形成碳酸鹽巖。冷泉碳酸鹽巖和我們陸地上的巖石完全不一樣，它們可以呈現(xiàn)煙囪狀、圓錐狀、樹枝狀、板狀等多種形狀，但大多數(shù)還是呈煙囪狀，中間的煙囪是冷泉流體向外涌出的通道。這些冷泉碳酸鹽巖比我們陸地上的巖石硬度低，所以很容易被刀切開。

名詞解釋

膠結

在沉積物被壓在一起的過程中，受壓力的作用，巖石的一些礦物慢慢溶解在水里，于是含有礦物的水溶液就滲入沉積物顆粒間的空隙中。當含有礦物的水溶液中的礦物結晶時，沉積物顆粒被結晶的晶體粘在一起的過程就叫膠結。

冷泉系統(tǒng)具有重要的科學研究價值。首先，冷泉系統(tǒng)的流體可能來自下部地層中長期存在的油氣系統(tǒng)，也可能是海底天然氣水合物分解釋放的烴類。因此，它是尋找海底天然氣水合物的重要標志之一。其次，冷泉系統(tǒng)也是研究地球深部生物圈的窗口，為探索極端環(huán)境下的生命活動提供了天然實驗室。此外，冷泉系統(tǒng)中的甲烷和二氧化碳均是溫室氣體，是導致全球氣候變化的重要因素。冷泉系統(tǒng)的形成也與全球氣候變化密切相關，因此，冷泉系統(tǒng)可為人們研究全球氣候變化提供線索。