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　　近日，由深海科學(xué)研究部杜夢然、張海濱、Shamik Dasgupta等人共同撰文在Cell Press合作期刊The Innovation第二卷第二期發(fā)表綜述文章 “Geology, environment and life of the deepest part of the world’s ocean”，彭曉彤為本文通訊作者 (投稿: 2021-01-08；接收: 2021-03-15；在線刊出: 2021-04-30)。 

　　本文從深淵地質(zhì)、深淵環(huán)境與深淵生命三方面及其相互作用進行評述，總結(jié)了國際深淵科學(xué)的最新研究進展。首次通過學(xué)術(shù)期刊發(fā)布中國萬米載人潛水器“奮斗者”號海底科考高清影像，揭示了馬里亞納深淵獨特的地質(zhì)與生命現(xiàn)象，指出未來深淵科學(xué)發(fā)展的主要突破點，強調(diào)高技術(shù)與國際合作是深淵科學(xué)騰飛的推動力（圖1）。 

圖1 圖文摘要 

　　海斗深淵（簡稱深淵），指海洋中深度大于6000米的海溝區(qū)域。全球共有深淵37個，其中5個萬米級深淵（圖2）。從北到南依次為：千葉-堪察加海溝、馬里亞納海溝、菲律賓海溝、湯加海溝和克馬德克海溝。 

圖2 全球海斗深淵分布圖 

　　極端的深海環(huán)境孕育著地球上最神秘的生態(tài)系統(tǒng)。壓力大、溫度低、黑暗無光、構(gòu)造活躍、地震密集、生命奇特是深淵環(huán)境的主要特征。深淵與上層海洋、海底之間存在著廣泛的物質(zhì)和能量交換，是驅(qū)動地球系統(tǒng)演化的關(guān)鍵一環(huán)（圖3）。每個海溝的俯沖板塊年齡、形成年代、地理位置、沉積物厚度及上層水體營養(yǎng)狀況等方面存有差異，導(dǎo)致深淵地質(zhì)環(huán)境的多樣性。 

圖3 深淵地質(zhì)、深淵環(huán)境與深淵生命過程及其相互作用 

　　板塊俯沖是深淵區(qū)域地質(zhì)過程的主要驅(qū)動力（圖4）。板塊俯沖造成板塊彎折，產(chǎn)生大量裂隙，巨量海水得以下滲至巖層深處。海水下滲的深度可達洋殼深處20余公里，甚至可下滲至上地幔內(nèi)5-7公里，導(dǎo)致大規(guī)模洋殼水合作用和上地幔水合作用的發(fā)生，后者也被稱為地幔橄欖巖蛇紋石化。已發(fā)生俯沖板塊水合作用的巖石圈在繼續(xù)俯沖的過程中，會進一步發(fā)生脫水，釋放出大量流體，導(dǎo)致深淵區(qū)域密集的中深層地震。 

圖4 深淵構(gòu)造地質(zhì)模型與流體活動  

　　俯沖板塊脫水釋放的流體極大地影響著上覆板塊流體活動（圖4）。大部分流體進入上覆板塊后，迫使弧前地幔發(fā)生蛇紋石化作用，形成的蛇紋石泥漿和流體沿上覆板塊裂隙上升至海底，在弧前區(qū)域形成大型蛇紋石化泥火山構(gòu)造。部分地幔楔因俯沖產(chǎn)生的構(gòu)造擠壓也可直接出露于深淵海底，與海水反應(yīng)發(fā)生蛇紋石化后可以支撐Lost City型堿性低溫熱液流體活動。最新研究表明，俯沖板塊洋殼上部基性巖石水合也可導(dǎo)致俯沖板塊內(nèi)淺層流體和泥漿的產(chǎn)生，在構(gòu)造擠壓力驅(qū)動下，可直接在海底噴發(fā)，形成新型伊丁石化泥火山。 

　　深淵地質(zhì)、生命與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用。與超基性巖蛇紋石化相關(guān)的流體活動釋放支撐了深淵底部化能自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)。新的證據(jù)表明，與基性巖水合/蝕變相關(guān)的流體活動，亦可孕育深淵巖石圈內(nèi)的生命，而這些生命可能在地下14公里處仍能存活，可能是地球上最深的生物圈生命形式。俯沖板塊的脫水作用可能誘發(fā)地震，進而影響深淵有機質(zhì)的輸入。水合/蝕變形成的沉積物質(zhì)可為深淵底部帶來大量碳、鐵等重要元素，進而影響深淵底部生物地球化學(xué)循環(huán)。 

　　眾多新奇的底棲動物棲息在深淵環(huán)境中，它們對深度具有明顯依賴性，主要依靠上層海洋沉降的有機質(zhì)維持生命，化能合成有機質(zhì)也可能是深淵底部有機質(zhì)的貢獻者之一。目前，有關(guān)深淵生命的起源、演化及環(huán)境適應(yīng)之謎尚未完全破解。值得注意的是，人類排放的多種污染物已在最深的海洋出現(xiàn)，深淵環(huán)境對人為污染展現(xiàn)出明顯的富集與放大效應(yīng)。這意味著在我們居住的地球上，已不存在真正意義上的“凈土”。 

　　總結(jié)和展望 

　　最新研究揭示了深淵發(fā)生的獨特地質(zhì)、生命與環(huán)境現(xiàn)象及過程。然而，我們對深淵的了解只是冰山一角。除少數(shù)幾個深淵外，全球大部分深淵尚未被人類觸及，深淵環(huán)境是地球上探索度最低且最神秘的生境。因此，它已成為當今地球科學(xué)最前沿的研究領(lǐng)域之一。深淵地質(zhì)、環(huán)境與生命相互作用將是未來深淵科學(xué)發(fā)展的一個重要突破點。 

　　Du M., Peng X., Zhang H., et al. (2021). Geology, environment and life of the deepest part of the world’s ocean. The Innovation. 2(2),100109. https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100109 

　　The Innovation簡介 

　　The Innovation是一本由青年科學(xué)家創(chuàng)辦的綜合性英文學(xué)術(shù)期刊；它由中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會百余會員與Cell Press于2020年5月共同創(chuàng)建；向科學(xué)界展示鼓舞人心的跨學(xué)科發(fā)現(xiàn)，鼓勵研究人員專注于科學(xué)的本質(zhì)和自由探索的初心。目前，有182位編委會成員，來自全球21個國家；51%編委來自海外；包含1位諾貝爾獎獲得者，26位各國院士；學(xué)科領(lǐng)域覆蓋全部自然科學(xué)。