马里亚纳海沟挑战者深渊南部7000m水深处发现硅藻化石软泥

在马里亚纳海沟"蛟龙号"载人深潜器海试区约7000m水深的海底,发现了硅藻化石软泥沉积物,为中国首次在此大深度船载采集到硅藻化石软泥。室内硅藻化石分析显示,重力柱状样顶部约10cm厚的软泥为大筛盘藻Ethmodiscus rex硅藻软泥。化石主要由大筛盘藻组成,呈碎片状,数量巨大,并伴生有Azpeitia等热带远洋浮游种类。硅藻化石软泥发育表明,本区曾发生过E.rex勃发事件,具有重要的古海洋学和古生物学研究意义。

马里亚纳海沟“挑战者深渊”最深点水深探测

摘要：2011～2012年，海洋六号船采用EMl22多波束测深系统在马里亚纳海沟最深海域“挑战者深渊”进行的多波束水深测量，通过对测深资料进行分析处理，获得了高精度海底地形图，揭示了马里亚纳海沟挑战者深渊附近海底地形呈近东西向延伸，有西部、中部和东部三个洼地，它们由10800m等深线圈闭，长轴方向与海沟方向一致。洼地底部水深大于10900m，地形较为平坦。三个洼地最深区域分别由10916m、10904m和10915m等深线圈闭。三个洼地最大水深为10917m（误差小于20m），位于西部洼地内，中心位置为142°12．14’E，11°19．92’N°该处也是马里亚纳海沟最深点。

马里亚纳海沟水深探测及“挑战者深渊”海底地形特征

"海洋六号"综合调查船先后于2011、2012年,利用EM122多波束测深系统在马里亚纳海沟最深海域"挑战者深渊"进行了全覆盖水深测量,获得了区域内详细的海底地形资料,揭示了马里亚纳海沟在区内呈近东西向延伸以及海沟两侧斜坡地形迥异、不对称的特点,南北两侧不同的地形地貌特征反映了马里亚纳海沟形成过程中两侧不同的次生构造活动影响。"挑战者深渊"区内有西部、中部和东部3个洼地,其中,西部洼地较深,其中心位置(142°12.14′E,11°19.92′N)水深10917m,是马里亚纳海沟的最深点。

马里亚纳海沟“挑战者深渊”营养盐的垂直分布特征

2015年12月在马里亚纳海沟"挑战者深渊"进行了定点样品采集,对温度、盐度、溶解氧、pH等环境参数进行了分析,讨论了营养盐的垂直分布特征、各形态营养盐结构特征及影响因素。研究发现,溶解氧在表层具有最大值,在1000 m左右出现极小值,而在8700 m深度具有较高溶解氧值(5.79 mg·L^-1),这可能与富氧水团的存在有关。硝酸盐表层含量较低,在1000和5367 m处出现双峰值。在表层水体中,溶解有机氮、磷是溶解总氮、溶解总磷的主要存在形式,表层以深,溶解无机氮、磷逐渐占据主导地位。磷酸盐表层含量最低,在1000 m处达到最大值,之后随着深度的增加浓度逐渐降低;硅酸盐在表层含量较低,在约4000 m处有最大值161.65μmol·L^-1,在4000 m以深,硅酸盐仍维持较高浓度。结果表明马里亚纳海沟"挑战者深渊"的溶解氧、pH及营养盐的垂直分布特征与大洋环流、海沟形态以及生物活动密切相关。

挑战者深渊地质构造的戏剧性演变

玛丽安娜海沟中的挑战者深渊是世界大洋的最深地点,它纵深海面下达10900米.这个裂缝据悉是由2个海洋板块垂直错动形成的,不过研究人员现已掌握的事实更具有戏剧色彩.迹象显示一个板块正被推向另一板块下,挤压作用力正把下沉板块劈成两半.

再度挑战“挑战者深渊”

距离上一次,也是人类唯一一次对＂地球最低点＂——＂挑战者深渊＂的载人探险,时间已经过去50多年了。而今天,新型的载人深潜器将再度挑战这个深渊。

西太平洋挑战者深渊海底浅表层的硅藻软泥

对我国首次在西太平洋挑战者深渊采集的硅藻软泥沉积物开展硅藻分析,结果表明硅藻软泥由数量巨大的大筛盘藻[Ethmodiscus rex(Rattray)Hendey]碎片组成,并伴生有少量热带远洋浮游种类硅藻。硅藻软泥属于大筛盘藻软泥类型,推测可能形成于更新世中后期,代表着大规模E.rex勃发事件发生。其形成机制与冰期时段南极深层水入侵西北太平洋增加水体硅含量、减弱硅藻溶蚀作用,并补充次表层水体硅含量而激发E.rex竞争优势密切相关。本文为理解低纬度海沟区硅藻微体生物随全球气候和区域海洋环境变迁而发生显著变化提供了基础材料。

马里亚纳海沟“挑战者”深渊沉积物地球化学特征及成因机制

【目的】为探究马里亚纳海沟“挑战者”深渊沉积物的主要类型、地球化学特征和成因机制。【方法】以马里亚纳海沟“挑战者”深渊从北坡(上覆板块)、轴部到南坡(俯冲板块)16个站位的沉积物和蚀变基岩开展矿物学及地球化学分析。【结果与结论】“挑战者”深渊沉积物分为褐红色深海黏土质沉积物、硅质生物软泥、自生沉积物(富锰微结核)和钙质生物软泥四种主要类型。其中,褐红色深海黏土质沉积物为深渊沉积物的主要类型,对深渊沉积物的成分贡献最大,其主量、微量元素地球化学特征与洋壳蚀变基岩具有相似性。提出了褐红色深海黏土质沉积物成因主要源于俯冲板块和上覆板块玄武质基岩蚀变的观点。此外,深渊底部活跃的有机质早期成岩作用,对沉积物地球化学性质产生了重要影响,是导致“挑战者”深渊沉积物相比邻近深海沉积物具有较低稀土元素含量和富集微锰结核的主要原因。

“奋斗者”号如何探索万米海洋深渊

11月19日10时09分,由我国自主研制的“大国重器”——“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟。这是继11月10日、13日、16日三次万米级海试后,“奋斗者”号再探万米洋底。马里亚纳海沟是全球最深的海沟,像一座在海底倒立的山峰,海沟最深处“挑战者深渊”测得最大深度为11034米,相当于珠穆朗玛峰顶叠加一座西岳华山的海拔高度,是已知海洋最深处。11月10日,“奋斗者”号坐底“挑战者深渊”,创造了中国载人深潜新纪录,也是世界上首次同时将3人带到海洋最深处。

MF多源测深数据融合方法及大洋水深模型构建

针对全球深海测深数据来源复杂、精度差异大、难以融合构建高精度数字水深模型(digital bathymetric model,DBM)的问题,提出一种适用于深水区多源水深数据融合的MF法(merge-fusion),并将其应用到马里亚纳海沟"挑战者深渊"的DBM构建中。该方法通过"合并-融合"的技术路线,将多波束、单波束、电子海图数据与通用全球海洋地形数据(general bathymetric chart of the oceans,GEBCO)有机地融合在一起,在保留高分辨率地形细节特征的同时,合理填补了数据空白区。使用该方法构建"挑战者深渊"高精度DBM并与GEBCO数据进行对比,结果表明,该方法融合的DBM能更好地反映精细的地形特征信息,具有重要的实际应用价值。

全海深水下机器人的重力和浮力计算

全海深水下机器人的潜浮过程中环境物理参数存在显著变化,重力和浮力状态随之改变。通过地球重力加速度及其异常值和深渊剖面海水温度、盐度、压力和密度的计算和分析,结合构成全海深水下机器人不同结构、材料的部件在环境温度、压力变化下的体积变化规律,得到了全海深水下机器人潜浮过程中的浮力变化曲线。结果显示:深渊剖面的重力异常对合力的影响不超过1 N;对于质量为吨级的、由浮力材和玻璃球壳为主要构成的全海深水下机器人,潜至11 km时浮力将增加204 N。为全海深水下机器人在海沟深渊潜浮过程中的静力平衡变化提供了精确的预报。

马里亚纳海沟南部海域沉积物的工程地质特性及其成因

大洋27航次中,在马里亚纳海沟挑战者深渊南翼斜坡上获得了箱式插管和重力柱状样品,并对这些样品现场进行了含水率、湿密度、微型扭力十字板、微型贯入和无侧限抗压强度试验,获得了深海表层沉积物的物理力学性质参数,具有较高的含水率、较低的密度、较大的孔隙比、较低的抗剪强度和贯入阻力,各项参数随深度增加呈现规律性变化。归航后通过对沉积物的粒度、碎屑矿物、黏土矿物、微体古生物的鉴定,进一步从物质组成、物质来源和沉积环境等方面对此特殊工程地质性质沉积物的成因进行分析。

马里亚纳海沟万米级水文观测研究

深渊观测是开展深渊科学研究的前提。文章介绍了2020年7月“东方红3”船在马里亚纳海沟“挑战者深渊”附近完成的一次海洋调查。基于船载温盐深综合剖面测量系统获取的万米级剖面数据,分析全海深的温盐性质,并依据Thorpe尺度方法和细尺度参数化方法,进一步估算不同深度层的湍动能耗散率。结果表明:“挑战者深渊”的深层海水十分稳定,3000-5000 dbar的温盐特征与下层绕极水相同;受弱层结背景下的内潮影响,5000-8000 m的耗散率显著提升。本次调查获取的万米级水文剖面为马里亚纳海沟的深渊探索提供了数据方面的支撑。

万米AUV下潜深度估算研究

AUV是深渊观测的重要平台,万米级AUV是国际上深渊观测的研究热点。传统对于深度的测算主要依据EOS-80方法,使用压强数据进行深度估算,但由于深海中水层密度、重力加速度变化等因素影响,实际下潜深度有待进一步研究。本文以2021年青岛海洋科学与技术试点国家实验室研制的万米级AUV样机在马里亚纳海沟开展的下潜试验为例,通过AUV搭载CTD获取并分析了下潜温盐数据,并对搭载的CTD性能进行校准检验,在确保数据质量可信、CTD设备性能可靠的基础上,分别采用EOS-80传统方法及TEOS-10静压近似方法,对实际下潜深度进行了估算讨论。通过估算发现,TEOS-10静压近似方法更为精确,本次试验中AUV的最大下潜深度为9919.0 m,置信范围为9908.9~9929.0 m,可为万米无人深潜器下潜深度科学测算提供一定参考。

深渊里的神秘生物

马里亚纳海沟是目前已知的地球大洋最深处,对其深度有多种估计。 这条海沟的最深处被称为“挑战者深渊”,深度接近10984米。如果把珠穆朗 玛峰放进马里亚纳海沟,其最高点距离海面还差2134米。

量量大海有多深

地球上海洋的平均深度大约为3800米,其中最深处是太平洋马里亚纳海沟的“挑战者深渊”,深度大约为11000米。那么,该如何测量这11000米水深呢?