深海調(diào)查研究的新技術現(xiàn)代海底熱液活動調(diào)查研究技術進展

深海調(diào)查研究的新技術現(xiàn)代海底熱液活動調(diào)查研究技術進展

它通常發(fā)育于全球海洋中上部和后盆地的板塊增生區(qū)、板塊內(nèi)的火山和適應斷層等各種地質(zhì)構造環(huán)境中。30多年來，它成為許多科學領域的研究熱點?，F(xiàn)代海底熱液活動的發(fā)現(xiàn)是深海調(diào)查技術發(fā)展的結(jié)果。1948年瑞典“信天翁”(Albatross)號海洋考察船在紅海中部發(fā)現(xiàn)水溫與鹽度異常,隨后美國“發(fā)現(xiàn)者”號發(fā)現(xiàn)了熱液多金屬軟泥。但是在此后的30多年中,海底熱液活動并沒有引起廣泛的重視。隨著深海調(diào)查技術的發(fā)展,特別是深潛器技術、海底攝像等技術的使用,人們才在20世紀70年代末,親眼目睹到海底熱液活動的壯觀景象,從而揭開了全面重視調(diào)查研究海底熱液活動及其與之相關的熱液礦產(chǎn)資源、熱液環(huán)境、熱液生物等重大科學問題的序幕。深海調(diào)查是全面認識和深入了解海底熱液活動這一復雜作用過程的最重要的途徑,隨著對海底熱液活動認知程度的加深,傳統(tǒng)的深海調(diào)查技術,包括走航式探測技術、走航式拖網(wǎng)技術以及定點柱狀巖芯采樣技術等已經(jīng)遠遠滿足不了海底熱液活動調(diào)查研究的需要。直視采樣技術、深潛器技術、定點監(jiān)測技術、保真采樣技術及模擬實驗技術等成為近年來國內(nèi)外應用并致力發(fā)展的海底熱液活動調(diào)查研究技術。1海底熱液異常探測技術傳統(tǒng)深海調(diào)查技術是早期海底熱液活動調(diào)查的主要手段,其中包括:①走航式探測技術(圖1),主要用于對潛在熱液活動區(qū)的大范圍普查,目的在于尋找新的海底熱液活動區(qū),以及監(jiān)測熱液羽狀體的范圍和漂移;②走航式拖網(wǎng)技術(圖2),用于在已知熱液活動區(qū)獲取熱液沉積硫化物或海底巖石樣品;③定點柱狀巖芯采樣技術,用于在已知熱液活動區(qū)獲取沉積物巖芯樣品。在這些傳統(tǒng)調(diào)查技術中,走航式探測技術一直都是現(xiàn)代海底熱液活動調(diào)查的必需手段,在熱液活動區(qū)海底地形、熱液噴口形態(tài)、熱液羽狀體擴散等多方面調(diào)查中發(fā)揮著重要作用。在此只對走航式探測技術作重點介紹。走航式探測技術主要是利用相關的聲學、光學或傳感器設備探測熱液活動區(qū)的異常特征。其主體結(jié)構由水上和水下2部分組成:水上部分安裝在調(diào)查船上,由計算機、信號實時處理和全球定位系統(tǒng)組成;水下部分則是調(diào)查船后邊的拖曳體,二者通過鎧裝拖曳電纜聯(lián)系在一起。根據(jù)調(diào)查對象的不同,走航式探測技術可分為地形地貌探測技術和水文環(huán)境傳感器探測技術2種。常用的地形地貌探測技術主要有聲學成像和光學海底攝影兩大類。聲學成像技術是按不同要求向海底發(fā)射不同功率、頻率、波束角的聲波,然后通過回波特征來識別地質(zhì)屬性,發(fā)現(xiàn)熱液活動的特征地質(zhì)體。一個深海拖曳聲學海底成像系統(tǒng),在距海底100m處利用多波束和旁掃聲納探測,通常以1.5節(jié)速度航行,一天可以掃描130km2左右的海底面積。但是,聲學成像方法分辨率低,通常只有幾十cm,無法提供海底詳細的表面形態(tài)。因此,聲學探測主要用于海底熱液活動區(qū)的大面積普查。同聲學成像技術相比,光學海底攝像頭可以提供詳細的海底表面形態(tài)特征,特別是海底地貌、熱液噴口形體特征以及熱液生物分布等。光學海底攝像技術的缺點是受光學視角的制約,其海底掃描速度比聲學成像技術慢很多,在距海底10m處的高度,以1節(jié)速度航行一天只能獲得1km2左右的清晰影像。熱液羽狀體和正常的中深層海水相比,其CH4、3He和Mn等的濃度明顯較高,三者異常的耦合出現(xiàn)是熱液羽狀體的典型特征。水文環(huán)境傳感器探測技術通過裝載在拖曳體上的化學傳感器探測羽狀體的這些異常,從而確定羽狀體的存在和分布。熱液羽狀體的搜尋不但要求深海水下拖曳系統(tǒng)集成多種參數(shù)的傳感器,同時還應具備足夠的空間分辨力。因此,連接拖曳系統(tǒng)的船只一般航行速度要控制在0.5~5節(jié),并每隔一定時間通過收纜和排纜操作使拖曳體在海底上方進行“鋸齒”狀軌跡的運動,由此給出垂直剖面上的各種測量參數(shù)的變化。水下拖曳傳感器探測技術具有勘測面積大、集成化程度高、成本低等特點,主要用于大面積未知海區(qū)的普查。2海底熱液活動調(diào)查研究的發(fā)展方向隨著人們對現(xiàn)代海底熱液活動認識的深化以及重視程度的增加,傳統(tǒng)的深海調(diào)查技術已經(jīng)遠遠不能滿足海底熱液活動研究的需要。為了滿足針對海底熱液活動調(diào)查研究的需要,就要發(fā)展涉及異常環(huán)境條件下的樣品采集、各種環(huán)境參數(shù)(pH值、H2逸度、流速、堿度等)的現(xiàn)場監(jiān)測、噴口處動力學過程觀測等多方面內(nèi)容的調(diào)查技術。近年來,多種新技術包括直視采樣技術、深潛器技術、定點監(jiān)測技術、保真采樣技術及模擬實驗技術等相繼出現(xiàn),并很快發(fā)展成熟起來。2.1熱液噴溢體及其沉積體的利用直視采樣又稱為可視采樣。該技術可以快速有效地選擇合適的取樣地點并取得具有代表性的樣品(熱液流體、生物、沉積物和巖石樣品等),觀測熱液噴溢及其沉積體的產(chǎn)狀和分布特點,還能夠直觀地監(jiān)測取樣設備在海底的工作狀況。直視采樣技術主要包括電視抓斗、海底電視監(jiān)控取芯鉆機等技術。2.1.1海底熱液硫化礦區(qū)電視抓斗取樣技術最早于20世紀70年代由德國“Preussag”公司設計開發(fā),目前已經(jīng)成為海底熱液硫化物觀察取樣中不可缺少的有效手段,被廣泛應用于水深近4000m的海底熱液硫化物礦區(qū)的勘查和取樣。我國自2001年開始電視抓斗的研制開發(fā),并于2003年首航西太平洋取樣成功,一次抓取樣品最大量超過500kg。電視抓斗(圖3)可在船上監(jiān)視和操作,主要由驅(qū)動系統(tǒng)、水下視覺與信號傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)3個部分組成。抓斗機構的主要部件包括:抓斗機械主體、吊掛機構、快速釋放機構、安全保護機構等。2.1.2種裸眼鉆機海底電視監(jiān)控取芯鉆機是目前在大洋海底礦區(qū)進行三維地質(zhì)取樣的重要工具。在20世紀70年代初,美國伍茲霍爾海洋研究所制造了第一臺海底巖石鉆機,并在4000m水深取得了長1m、直徑2cm的巖芯。日本的Koken鉆探機械公司制造了一臺遙控電池動力鉆機,但只適用于500m的水深區(qū)。到20世紀80年代初,加拿大貝德福特海洋研究所針對海底熱液硫化物取樣推出了一種可在3500m水深進行工作的遙控鉆機,并在胡安德富卡熱液礦床區(qū)獲得了9個玄武巖巖芯(但總的巖芯長度僅0.7m)和一個長度為幾英尺的硫化物巖芯。到20世紀80年代中期,為了了解海底熱液硫化物礦床垂向結(jié)構,ODP(Leg106航次)利用“JOIDES決心”號鉆探船,對一種裸眼鉆機技術進行了試驗。此種鉆機應用了低亮度電視攝像技術和新的鉆探取芯機械,用時25天,鉆進海底巖石33.5m,但僅獲取了23%的巖芯物質(zhì)。雖然此舉開辟了鉆探塊狀硫化物的新領域,但是其費用極其昂貴,不適宜進行大范圍的礦區(qū)普查取樣。為此,美國的SoundOceanSystems公司和Williamson&Associates公司于20世紀80年代后期共同設計開發(fā)了一種新型巖石取芯鉆機,該鉆機采用先進的水下自動連桿技術和簡單易行的相對定位技術,設計工作水深4500m,連續(xù)鉆進深度可達53m。最近,澳大利亞悉尼大學海洋科學研究所聯(lián)合另外4家公司,針對沉積物取芯,研制出一臺便攜式海底遙控鉆機,其高5.8m,重7t,主要由旋轉(zhuǎn)式鉆桿架、可伸縮的吸盤式固定腳架、壓力平衡電機、液壓系統(tǒng)、推進器定位機構以及水下照相系統(tǒng)等組成,設計工作水深2000m,最大鉆進沉積物深度為100~150m,取芯率可達100%。2.2海底熱液活動調(diào)查的技術支撐深潛器技術是在海底探險和工程打撈的基礎上發(fā)展起來的,借助于水下深潛器,可以采集到海底精確位置的樣品(巖石、沉積物、熱液和生物等)。自1960年美國第一個載人深潛器“Trieste”號成功下潛以來,美國、法國和日本等國家相繼研制了多個載人深潛器,如法國的“Cyana”號和“Nautile”號,日本的“深海2000”號和“深海6500”號,俄羅斯的“MIRI&II”號等。這其中利用率最高的是美國的“阿爾文”號深潛器(結(jié)構見圖4),“阿爾文”號深潛器可以進行多種復雜水下作業(yè),其上設有3個觀測窗使科學家能直接對海底環(huán)境進行觀測,4個攝像機對各種變化進行實時記錄,前端的儀器籃內(nèi)可攜帶各種測量及樣品采集設備(如深海潛鉆、化學和物理探測傳感器、水樣采集器、生物樣品采集泵等)。截止到2002年,“阿爾文”號潛入海底達3859次,取得了許多重要的科學發(fā)現(xiàn)。但是,受異常環(huán)境、能源、體積等條件的限制,載人深潛器在水下實際工作的時間只有6h左右,在很大程度上限制了海底調(diào)查的范圍和時間。近年來,深海無人遙控潛水器(ROV)和自治式水下潛水器(AUV)相繼出現(xiàn),彌補了載人深潛器的不足。ROV的快速發(fā)展為海底熱液活動調(diào)查提供了有力的技術支撐,主要由操縱控制系統(tǒng)、電纜控制系統(tǒng)、聲學導航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、動力裝置、水下操作系統(tǒng)及檢測和觀察等系統(tǒng)組成。ROV在海底熱液活動調(diào)查中的主要任務是利用機械手進行海底熱液樣品采集、現(xiàn)場觀測操作、海底生物監(jiān)測和試驗及水下環(huán)境的空間觀測等。由于不受人員安全及電源功耗等因素的限制,與載人深潛器相比,ROV的工作水深、水下工作時間和攜帶儀器負載能力都有了進一步提高。如1995年,日本“Kaiko”號無人遙控潛水器在太平洋馬里亞納海溝創(chuàng)造了10911m水深的下潛作業(yè)記錄。ROV的另一特點是利用自身的先進導航和聲納探測系統(tǒng),可以在地形起伏環(huán)境中依靠水下定位和導航系統(tǒng),在距海底幾米的高度內(nèi)進行海底多種成像勘測工作,以獲得比拖曳系統(tǒng)更高分辨率的聲納斷層圖像或光學影像。同ROV相比,自治式水下潛水器(AUV)不需要外接電纜接受人為控制,而是自動根據(jù)設定的任務目標進行工作,可以在復雜的海底環(huán)境中進行自動判斷,回避碰撞,選擇合適航跡運動,并可以通過水聲通訊技術與水面船只進行實時信息通訊。因此,AUV除了具備ROV的各種性能外還具有靈活的機動性,以及先進的導航操控性能和通訊特性等特點,能夠加大考察區(qū)域范圍,快速完成海底垂直和水平方向上的綜合考察工作。自20世紀90年代以來,在吸收淺水自治式水下潛水器的技術和經(jīng)驗基礎上,美國、日本、俄羅斯、加拿大、英國、德國、法國等國家相繼研制了多臺下潛深度達6000m的深海自治式水下潛水器。最近德國和荷蘭正在共同研制的“MOVE”號深海自治式水下潛水器采用在海底表面爬行運動技術,利用履帶沿海底表面進行前后和左右的移動,對選定的海底區(qū)域進行樣品采集及探測,完成任務后可自動釋放配重并返回水面。目前,執(zhí)行海底熱液活動調(diào)查任務最多的是美國的“ABE”號深海自治式水下潛水器,“ABE”號AUV配置有7個推進器,使其可在5500m水下進行上、下、左、右、進、退6個自由度的運動。依靠長基線定位技術,“ABE”號可進行螺旋盤旋下潛,或在指定的起始位置開展徘徊運動,通過溫度、光學及化學元素的異常尋找海底熱液噴溢口。2.3點觀測技術的組成海底熱液活動的演化涉及到動態(tài)環(huán)境體系,其化學組成、物理性質(zhì)和生物過程在時空上變化劇烈,傳統(tǒng)的室內(nèi)樣品分析方法無法獲取熱液流體原位的化學特征和原始環(huán)境的條件參數(shù)。因此,為了研究熱液活動發(fā)生、消亡、間歇、組成和強弱變化的規(guī)律,獲取生態(tài)系統(tǒng)連續(xù)觀測資料,監(jiān)測熱液羽狀體的動態(tài)變化,就必須發(fā)展使用全方位的長期海底定點觀測技術。根據(jù)觀測目的不同,長期海底定點觀測技術可分為定點錨定系統(tǒng)和定點觀測站系統(tǒng)2種形式。水下定點錨定系統(tǒng)(又名深海潛標,圖5)由水下錨系、測量傳感器和浮體組成,主要任務是測量垂直剖面的海洋水文參數(shù),如海流、溫度、鹽度、深度和海水光學特性等。該系統(tǒng)在從錨系到主浮體組成的垂直“塔”之間,依次吊掛各種海洋水文和化學參數(shù)測量傳感器。根據(jù)不同的需要,深海潛標的觀測時間可從1星期至1年以上。海底定點觀測站系統(tǒng)(圖6)主要由水下設備搭載平臺、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)自動采集儲存和控制系統(tǒng)、傳感器及測量儀器設備等組成。根據(jù)供電和數(shù)據(jù)處理形式的不同,海底定點觀測站主要分為2種方式:一種是自供電回收回放式,觀測站回收后再將數(shù)據(jù)采集器所記錄的觀測數(shù)據(jù)回放到計算機處理系統(tǒng),它需要有高效率的蓄電電池,代表性的產(chǎn)品為歐洲研制的用于熱液區(qū)地球化學和海底微生物觀測的“VESP”號,進行地球物理探測的“GEOSTAR”號,以及進行海底生物生理測試的“FRESP-3”號等觀測站;另一種是通過鋪設的水下電纜直接將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)疥懙赜^測站或通過水面浮標的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送到陸地進行實時處理,如美國夏威夷大學的“HUGO”海底火山觀測站等,該系統(tǒng)有效地解決了由于水下電源和大量觀測數(shù)據(jù)而給觀測時間帶來的限制。2.4海底熱液活動的保真采樣系統(tǒng)傳統(tǒng)采樣技術所獲取的液體(熱液)、沉積物和生物樣品由于脫離了特定的熱液活動環(huán)境,會產(chǎn)生氣相溶解組份的散失、變價離子存在形式改變、有機組分分解、生物體爆破等失真現(xiàn)象。因此,在最近10多年中許多國家發(fā)展了保真(主要是保壓、保溫和確保無污染)采樣技術,目的在于能夠在船上或?qū)嶒炇覂?nèi)觀察、分析海底熱液活動環(huán)境下樣品的原始狀態(tài)與成分特征,同時有助于在實驗室內(nèi)更加逼真地再現(xiàn)熱液活動環(huán)境?，F(xiàn)代海底熱液活動的保真采樣系統(tǒng)主要涉及的關鍵技術包括:①針對高溫高壓熱液活動環(huán)境,能夠采集到熱液流體、懸浮體、生物或沉積物樣品;②保溫、保壓系統(tǒng)的結(jié)構和控制(包括耐腐蝕材料);③保真采樣系統(tǒng)與實驗室觀測分析儀器的保真聯(lián)接技術。2.4.1加熱壓采樣器密封2004年,我國自行研制出熱液保真采樣器(其外觀見圖7,其結(jié)構和工作原理見圖8)。采樣過程通常是先把熱液保真采樣器安裝在深潛器上,由深潛器的機械臂把采樣器送到熱液噴口,首先探測噴口熱液的溫度,然后啟動加熱裝置,使采樣器內(nèi)壁的溫度與熱液溫度相同或相近,然后啟動電動泵吸入熱液,熱液充滿容器后立即關閉出口密封塊,最后關閉入口密封塊。采樣器返回途中到與實驗室裝置聯(lián)接前保持容器內(nèi)溫度和壓力基本不變。2.4.2樣品的采集和處理對于懸浮體、微生物和沉積物的保真采樣,更為強調(diào)的是保壓過程。采樣器結(jié)構原理見圖9。當采集懸浮體和生物樣品時,需在泵出海水的出口處附加濾膜和流量計,采樣過程首先用纜繩將采樣器下放至一定的水深,下放過程中電磁單向閥打開,密封截止閥關閉,活塞上腔壓力等于外壓。取樣時電磁單向閥關閉,密封截止閥打開,吸進欲采海水樣品的同時海水泵排水,泵出的海水可以通過流量計檢測并加以控制,濾膜用于捕獲固定海水容量中的所有懸浮體和微生物。采樣結(jié)束后電磁單向閥關閉,海水泵停轉(zhuǎn),密封截止閥關閉。由于該取樣裝置收集到的懸浮體或微生物樣本是通過海水泵排除的所有海水中的懸浮體和微生物,因此一般不會因保真保壓器的容量有限而影響所采集懸浮體或微生物的數(shù)量。為了提取熱液活動區(qū)沉積物中所保存的熱液活動規(guī)律的信息,除了采取熱液沉積硫化物樣品外,有時需要采取熱液噴口附近的沉積物巖芯樣品,并保持沉積物的壓力溫度條件。熱液活動區(qū)沉積物的保真采樣是在以上保壓結(jié)構原理的條件下添加活塞取芯裝置。2.5流動式反應平臺海底熱液活動模擬實驗技術是指借助于實驗平臺模擬熱液活動環(huán)境,在室內(nèi)再現(xiàn)海底熱液活動的特定作用過程。模擬實驗技術在熱液流體地球化學、熱液循環(huán)的動力學過程、熱液生物系統(tǒng)等方面的研究有著廣泛的應用。此外,深海調(diào)查技術,尤其是原位探測傳感器技術、熱液樣品保真采樣技術等的開發(fā),很大程度上也要依托于模擬實驗技術的發(fā)展水平。熱液活動模擬實驗平臺大體上可以分為靜止半封閉式實驗平臺和開放流動式反應平臺兩大類。靜止半封閉式實驗平臺最典型的代表是Seyfried等設計的一種鈦蓋—可變形金袋式反應器,又稱金鈦反應器(圖10)。這種類型反應器最大的優(yōu)點是它的反應艙是柔韌可變形的金袋,這種設計使得它允許外部控制其溫度和壓力,可以在特定溫度和壓力條件下對流體取樣,隨時監(jiān)控反應進程,還可以將氣相組分從反應器中驅(qū)除,但對固體樣品只能在反應結(jié)束后回收。開放流動式反應平臺多數(shù)是利用壓力泵、蓄能器等機械裝置實現(xiàn)實驗過程中液體的流動。同時,一些環(huán)境和化學參數(shù)的實時監(jiān)測裝置應用到流動式反應平臺中,成為模擬實驗技術發(fā)展的趨勢。如Bignall等開發(fā)了一套帶有熱液pH值實時測量系統(tǒng)的流動式反應平臺。Ding等利用鉑作為氫感應電極,用YSZ(ZrO2(Y2O3))作參考電極,將H2傳感器直接接入反應器中。Hoffmann等利用金剛石作為窗口物質(zhì),把X射線吸收微結(jié)構光譜(XAFS)應用到反應器中,對反應器中流體的金屬離子形式進行實時監(jiān)測(圖11),并在反應艙體中嵌入抗腐蝕能力強且適于多種化學反應研究的鉑—銥合金,然后利用擠壓機型設計將金剛石密封到鉑銥合金上,其工作壓力可達1.5×105kPa,溫度可達600℃。3海底采樣方式rov近年來,直視采樣技術、深潛器技術、定點觀測技術、保真采樣技術以及實驗模擬技術成為現(xiàn)代海底熱液活動調(diào)查研究的重要手段。但是,由于受到材料、設計等方面的限制,這些技術在一些方面還存在不足,這主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)直視采樣技術,包括電視抓斗和電視監(jiān)控取芯鉆機,雖然可以針對性地獲取熱液樣品。但是,相對于分布在廣闊海域的海底熱液活動來說,這種取樣方式比較盲目。而且,直視采樣技術每次只能針對一個點進行一次取樣,費力耗時。(2)深潛器采樣可以在海底連續(xù)工作,而且同直視采樣技術相比,其采樣的針對性更強。但是,AUV受自身攜帶電能的限制,不能夠長時間在海底進行工作,大大限制了其工作效率。ROV克服了AUV對電能的依賴,但是ROV在工作過程中需要利用電纜同母船連接,工作過程中母船受海況制約較大,而且在海況較差的情況下,電纜本身會存在一定的危險性。(3)熱液保真采樣器可以獲取熱液噴口原位的流體樣品。但是,保真容器在取樣過程中很容易被海水污染。另外,由于保真采樣器依靠電池提供的能量對樣品進行保溫,受電池能量的限制,在保真容器收回的過程中,往往不能夠保證熱液流體樣品溫度恒定不變。(4)實驗模擬可以在實驗室內(nèi)再現(xiàn)熱液過程,但是這個過程是理想化的熱液過程,很多實際的因素,如海底的水流、熱液噴口的溫度梯度等目前都都不能夠在實驗室中實現(xiàn),因此這大大制約了實驗模擬成果同實測資料的結(jié)合。4海底熱液活動調(diào)查研究技術的領域現(xiàn)代海底熱液活動涉及到巖石圈和水圈等多圈層之間的物質(zhì)交換和相互作用,是多種地質(zhì)過程共同影響的復雜地質(zhì)過程,僅僅利用一種或者幾種調(diào)查研究技術不可能獲取對海底熱液活動全面的認識。近年來,美國、日本和歐洲的一些國家開始致力于海底無人長期觀測網(wǎng)絡系統(tǒng)的開發(fā),如以美國華盛頓大學為研究主體的西北太平洋海底時間序列觀測網(wǎng)計劃(NEPTUNE)(圖12)計劃在東北太平洋海域建立一個圍繞胡安德富卡板塊的觀測網(wǎng),整個觀測網(wǎng)的電纜長度為3000km,總投資達2.45億美元,預計可在2040年投入使用。一些學者甚至認為海底觀測站及觀測網(wǎng)的建立,將為地球系統(tǒng)的觀測開辟地面/海面和空間之外的第3個平臺。海底觀測網(wǎng)可以整合目前已有的熱液活動調(diào)查技術,揚長避短,發(fā)揮各自不同的功能,從局部到整體,從表層到內(nèi)部對海底熱液活動進行全方位和長時間尺度的調(diào)查研究。因此,以構筑于海底的觀測站或者觀測網(wǎng)為工作平臺,綜合利用直視采樣技術、深潛器技術、定點觀測技術、保真采樣技術和實驗模擬技術等多種技術方式是全面認識和深入了解現(xiàn)代海底熱液活動規(guī)律性的主要手段,也是海底熱液活動調(diào)查研究技術發(fā)展的方向。遺憾的是,海底觀測網(wǎng)技術還是一項十分前沿的技術,難度較大、花費較高,世界上也僅僅有美國和歐洲極少數(shù)的國家正在進行這項技術的開發(fā)。因此,我國應該把建立海底觀測網(wǎng)確立成為我國開展深海調(diào)查研究的長遠目標。我國在海底熱液活動領域的調(diào)查技術開發(fā)起步較晚,僅起始于“十五”(2000—2005年),雖然在電視抓斗、熱液保真采樣器等調(diào)查技術方面取得了一些進展,但整體水平相對美國、歐洲等海洋強國還存在較大差距,這也使得我國在新一輪的深海礦產(chǎn)資源的“跑馬圈地”運動中處于不利的位置。因此,作者基于對國內(nèi)外海底熱液活動調(diào)查研究技術發(fā)展趨勢的分析,結(jié)合我國的實際情況,提出我國在“十一五”(2006—2010年)甚至更長一段時間內(nèi)應該根據(jù)突出重點領域,抓住關鍵技術,勇于趕超和力求創(chuàng)新的原則,優(yōu)先發(fā)展或者重點關注以下技術領域:(1)異常環(huán)境探測傳感器技術。常規(guī)的實驗室和陸上野外探測傳感器在深海異常條件(主要是高溫高壓)下無法發(fā)揮作用。有針對性地開發(fā)適用于深海異常條件的化學和物理傳感器是所有深海調(diào)查技術發(fā)展的基礎。沒有傳感器的深潛器、工作站、AUV和ROV等都將不能發(fā)揮應有的作用。目前,國際上已經(jīng)出現(xiàn)了諸如pH值、H2S等化學傳感器,但是這些傳感器目前存在的一個問題是長期使用過程中,傳感器探