美国国家科学基金会
资助开展深海热液柱研究
美国佐治亚大学日前宣布该校富兰克林艺术和科学学院海洋科学系研究小组获得美国国家科学基金会（NSF）资助，将展开对深海热液柱的系统研究，项目为期3年，资助经费81.8万美元。
深海热液柱是指深约2英里（3218.7米）以下海洋深处的水体。当洋壳运移时，其上部的冷的海水通过裂隙渗入洋壳深层并被岩浆加热。这种高温海水通过化学反应，使得矿物和金属硫化物被释放到深海热液柱中，从而形成所谓海底“烟囱”的热液活动现象。在此，微生物通过化合作用将硫化氢转化为生命所需物质，从而使海底热液柱成为深海新生命形成的能量来源。这便是自发现至今，深海热液柱备受科学界关注的原因所在。但由于其处于高温（超过300℃）高压状态，难以对其进行详细研究。
该研究将专门开发用于收集深海热液柱数据的装置，这将为认识和理解潮汐、风暴等海洋现象以及深海地震等地质事件对深海生态系统发展的影响提供长期数据支撑。长期数据是发现不同地球过程之间关联的关键依据。此前，NSF已经支持美国佐治亚大学研究人员开展了前期研究，首次利用声波探测装置对深海热液柱进行了为期6周的长时数据监测。基于此，研究人员将通过深海光纤与加拿大海洋观测网NEPTUNE海底观测站连接，实现对深海热液柱24小时连续监测。
利用声波探测装置，通过收集热液柱的温度及其水流速度数据，可以测算出被释放入海洋中的总热量。同时，研究人员还将借此开展对地震过程以及地震事件如何影响热液柱等方面的研究。地震能够造成热液柱的关闭，同时在新的位置形成新的热液柱乃至巨型热柱。巨型热柱是由于洋壳发生大规模断裂，使得大量热液流短时间内被迅速释放入海洋时所形成的现象，而这种现象很难被实时观测。因此，该项目为全面认识和理解热液柱形成及其影响提供了难得的契机。（张树良）
孔隙水压是控制地震破裂的主要因素
全球最大地震往往发生在大洋板块向大陆板块俯冲的地方，而被困于两个板块边界之间的水对地震破裂过程有着非常明显的影响。通过对2010年2月27日的智利大地震的分析，德国地学中心（GFZ）和英国利物浦大学的研究人员发现，形成板块边界的岩石的孔隙水压是影响地震破裂过程的主要因素。
地震前的应力累积和地震中的能量释放程度在本质上取决于两个板块之间的力学耦合情况。通过对近年来所发生的大地震的研究，人们已经发现，横向破裂的范围及震级在根本上受俯冲板块界面上的累积应力控制。反过来，应力的累积及其横向分布则依赖于板块界面上的流体分布及其压力状况。
在2010年智利8.8级大地震发生前，研究者在智利海岸附近进行了大地测量学、地震学和岩石学方面的测量。通过GPS和雷达干涉技术测量获得了板块边界力学耦合情况的详细图像；地震学测量获得了识别深部岩石特征的补充图像，同时地震数据还提供了板块界面区域的地震波速及其变化的高精度三维图像；另一方面，实验室测量获得了流体压力和岩石特征的具体数据。
结合以上3个地学学科的测量结果，以及长序列的自然观测数据后，研究者首次以前所未有的精度描绘了流体压力的空间分布，以及其对闭锁和后续地震能量释放的控制作用。结果发现，流体压力低的区域，其闭锁程度非常高——这些闭锁区域在之后的智利大地震中发生破裂，释放出巨大的能量，给地表造成很大破坏，并且还引发了海啸。研究者认为，孔隙流体压力的空间变化与海水在已发生蚀变的大洋断裂带（位于太平洋板块中）的累积有关。太平洋板块在南美板块下方俯冲时，流体被释放出来，然后聚集于与上覆板块的交界面处，进而导致孔隙流体压力的增加。
总体而言，该研究为监测板块界面处的物理状态以及预测地震发生的潜在可能性提供了一个强有力的工具。（赵纪东）
科学家通过研究古火山爆发
揭示水星起源
日前，美国布朗大学的研究人员在《地球物理学研究杂志：行星》上发表有关水星成因的最新研究结果，认为水星不应该出现在火山爆发的最初的地方，因为星球的内部含有丰富的挥发物——水、二氧化碳和其他沸点较低的化合物。熔岩上涌时，挥发物在其溶解膨胀的过程中从液体改变到气体，该膨胀的压力可能会导致上部地壳破裂。这对于认识水星的成因具有重要意义。
该研究利用了2011年通过 “信使号”（MESSENGER）水星探测飞船进入水星轨道收集的数据，对水星表面的51个火山碎屑沉积区进行分析。
与首次飞越的数据相比，轨道数据提供了一个更详细的沉积物和火山喷口源分布视图。新的“信使号”探测数据显示，一些火山喷口已经在很大程度上被侵蚀和退化。研究人员利用了位于陨石坑内的大部分监测点数据。每个陨石坑的年龄限定了火山碎屑沉积物的年龄，即该沉积物年龄小于其火山口年龄。
研究提出了水星的陨石坑定年方法。随着时间的推移，陨石坑的边缘和墙壁逐渐被侵蚀和退化，这种退化的程度，可用于获取陨石坑的大致年龄。
研究认为，在相对年轻（地质学上来说）的陨石坑发现的一些碎屑矿床距今约10亿~35亿年。这一发现有助于排除所有的火山碎屑活动发生在约45亿年前即水星形成后不久的可能性。
研究人员同时还借助“信使号”收集了有关水星表面挥发物硫、钾和钠痕迹的其他相关数据。该研究不仅为未来开展火星卫星及着陆飞行器探测目标的确定提供了科学依据，而且也为包括地球在内的其他行星起源研究提供了新的思路。
（王立伟）
《中国科学报》 (2014-04-24 第2版 国际)
