深海海底冷、熱知多少

徐子英　楊小秋

摘?要：170多個站位的深海探測結(jié)果表明，深海海底猶如一個巨大的天然“冷庫”。在水深超過3500米的海域，海底底水溫度在南海約2.5℃，西太平洋（～1.6℃）和東印度洋（～1.3℃）略低，而南大洋則在0℃以下;而水深超過4800 米的海域，底水溫度因絕熱自壓隨著水深稍有升高（升高率～0.1℃/km）。不過深海熱液噴口處，溫度可高達(dá)300-400℃，甚至更高。這些探測結(jié)果可為地球物理和物理海洋提供準(zhǔn)確、可靠的深海海底溫度邊界，并有助于海底油氣和礦產(chǎn)資源的調(diào)查與評估。

關(guān)鍵詞：海底底水溫度;南海;東印度洋;西太平洋

海底底水溫度是地球物理和物理海洋的一個基本的參數(shù)，在大洋巖石圈熱結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬中，海底底水溫度是一個關(guān)鍵的邊界條件（Shi et al，2002），而且它有助于大洋油氣資源和礦產(chǎn)資源的調(diào)查和評估（袁玉松，2007）。它也是校正海底水聲速和大洋沉積物的關(guān)鍵參數(shù)。尤其是海底底水溫度異常可預(yù)示有泥火山導(dǎo)致的熱液活動，甲烷氣體的泄漏，洋殼流體的交換等。文章主要根據(jù)最新實(shí)測的海底底水溫度數(shù)據(jù)，研究深海海底底水溫度隨水深度的變化的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系和不同海域的海底底水溫度及其成因。

1 探測方法

我們主要利用自主研制的海底熱流探針、海水鹽度-溫度-深度剖面儀（CTD）、以及將自主研制的微型測溫探頭搭載在海底地震儀（OBS）和沉積物捕獲器上（圖1），在我國南海，東印度洋和西太平洋開展了170多個站位的深海探測，獲取到上述海域海底底水溫度數(shù)據(jù)（其中南海（SCS）158個站位、東印度洋（EIO）30個站位及西太平洋（WPO）37個站位）（圖2）。

2 研究結(jié)果

基于這批實(shí)測的深海海底底水溫度數(shù)據(jù)，獲得了深海海底底水溫度隨水深變化的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系（圖3）。研究結(jié)果表明：1）在水深不超過2000米的海域，其底水溫度隨著水深增加而快速降低。比如在淺水海域，底水溫度大概為25℃，這主要是受近海面與太陽輻射有關(guān)，而且也是呈現(xiàn)季節(jié)性波動;而在水深500米左右的海域底水溫度大概10℃左右，1000米左右的海底底水溫度在5℃左右，到2000米左右的海底，其底水溫度降低到3℃左右;2）而水深在2000-3500米的海域，南海的底水溫度變化很小（其變化量大概在0.5℃以內(nèi)）、而西太平洋及東印度洋的底水溫度隨著深度增大而分別降低到1.6℃和1.3℃左右;3）在水深超過3500m的深海海域，底水溫度幾乎沒什么變化;其中南海的海底底水溫度（BTW）約為2.47℃，西太平洋和東印度洋的底水溫度稍低，分別約為1.60℃、1.34℃，而南大洋底水溫度更低，在0℃以下（Orsi et al，1999），尤其是靠近冰架區(qū)，其底水溫度低至零下2.13℃（Jacobs et al，1970）;4）而在水深超過4800米的海域，底水溫度通常會隨著水深越深溫度稍有升高，在東印度洋和西太平洋海底底水溫度隨深度的升高率大概為0.10～0.12℃/km，這主要是海水絕熱自壓效應(yīng)導(dǎo)致。當(dāng)然，深海也有局部區(qū)域的底水溫度非常高，比如洋中脊上的熱液噴口及小范圍區(qū)域內(nèi)，其溫度可高達(dá)300-400℃，甚至更高。

3 成因探討

對比不同海域深海海底底水溫度，發(fā)現(xiàn)南大洋底水溫度最低（0℃以下），其次是東印度洋（～1.3℃）和西太平洋（～16℃），而南海海盆底水溫度較高（～2.5℃）。其成因機(jī)制可以用大洋傳送帶模式來解釋（圖4）。該模式認(rèn)為：低溫度高鹽度的海水，從北大西洋格陵蘭島和冰島附近海域下沉到深層，然后向南流動，再與南極洲周圍海域的低溫度高鹽度的海水一同向北進(jìn)入印度洋和太平洋，而南海是一個相對封閉的熱帶邊緣海，其內(nèi)部海水與印度洋和菲律賓海交換有限，導(dǎo)致南海海底底水溫度整體高于印度洋和太平洋。

參考文獻(xiàn)：

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[6]袁玉松.南海北部深水構(gòu)造熱演化和烴源巖成熟演化史[D].北京：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，2007.