日本在南鸟岛海域海底发现大片锰结核密集区

2016-08-310阅读0

  日本海洋研究开发机构(JAMSTEC)与东京大学、千叶工业大学等组成的研究组2016年8月26日宣布,在南鸟岛周边的专属经济区(EEZ)自南向东、水深为5500~5800m的深海海底,发现了大片的锰结核密集区。在日本的EEZ中,过去只知道海山缓坡的富钴结壳旁有小规模的锰结核分布,这次是首次在深海海底发现大片锰结核。

  

南鸟岛的位置和此次通过航海实施锰结核分布调查的南鸟岛EEZ周边的海底地形图

  星形表示“深海6500”实施潜航调查的地点,橙色线表示发现的锰结核密集区的范围(图片摘自JAMSTEC的发布资料)

  这次一连串发现的契机,要追溯到2010年“深海6500”实施潜航调查(航次号:YK10-05),在南鸟岛以东约300km的EEZ内的小海山(相对高差约为400m、直径约为5000m)的斜坡上,发现了大量的锰结核密集分布。通过这次航海,科研人员发现,“在锰结核高密集区,海底的后向散射强度高(强烈反射声波)”。

  

这次发现的锰结核密集区的样子

  圆球形的锰结核几乎覆盖了整个海底(图片摘自JAMSTEC的发布资料)

  之后,在2013~2015年度期间,科研人员乘坐深海调查研究船“海岭”号和海洋地球研究船“未来”号实施声学调查,发现在EEZ的南部至东南部的深海海底,存在着大片后向散射强度高的区域(强反射域)。这片区域与堆积物达到10m以上、在海底较浅深度存在稀土泥的区域重叠。EEZ南部至东南部之所以存在强反射域,估计是因为堆积物的上面存在锰结核。

  

南鸟岛EEZ东部及南~东南部海底的后向散射强度(反射强度)分布

  红色星形表示“深海6500”的潜航调查地点(图片摘自JAMSTEC的发布资料)

  为证实这一假设,科研人员又于2016年4月乘坐“深海6500”号,实施了通过目测确认海底锰结核分布情况并采集堆积物样品的调查(航次号:YK16-01)。通过对所有强反射域中地形特征不同的8个地点进行潜航调查,发现7个地点的锰结核呈密集(~130个/m2)分布。调查结果证实了最初的预测,EEZ南部至东南部的强反射域即为锰结核分布域。根据反射强度域的范围推测,锰结核密集区的总面积约为4.4万km2。

  

南鸟岛EEZ内的锰结核与夏威夷海域的锰结核、拓洋第5海山的富钴结壳的成分比较 (图片摘自JAMSTEC的发布资料)

  YK10-05和YK16-01航次采集到的锰结核中含有大量的钴、镍、铜、钼等基本金属和稀有金属,矿物学及化学组分的特点与南鸟岛EEZ内海山斜坡上形成的富钴结壳相同。与夏威夷海域的锰结核相比,因为钴、镍、铜的浓度不同,所以区别非常明显。

  

YK10-05航次(a)和YK16-01航次(b)采集到的锰结核的内部结构 (图片摘自JAMSTEC的发布资料)

  使用X线CT等观察锰结核的内部结构可以发现,南鸟岛海域的锰结核大致为三层结构,内部结构的特点也与周围海山上形成的富钴结壳类似。这样的相似性表明,分布在南鸟岛海域的锰结核与富钴结壳可能存在相同的形成物质和形成机制等。

  另一方面,研究表明,南鸟岛EEZ内锰结核的分布区与根据浅地层剖面实施浅层地质结构调查得到的稀土泥分布非常一致。由此可以推测,锰结核与稀土泥在成因上存在关联,具有相同的机制和地质学条件等。

  不同海域的锰结核形状和大小存在差异,估计是对核心物质及其形状差异的反映,表明了锰结核密集区的地质环境差异。而且,核心的种类和形状的差异可能会影响到海底的反射强度,有可能成为构建探查方针的一个重要制约。今后,研究人员将详细分析X线CT的检测结果,掌握核心的三维结构,同时对核心的化学组分进行分析,以探明支配锰结核分布的地质背景。

  与此次发现相关的研究成果已汇总成2篇论文,将刊登在日本地球化学会发行的学术杂志《Geochemical Journal》的特辑上。另外,该期刊的电子版已于8月26日发表了这两篇论文。(特约撰稿人:工藤宗介)

  (全文完)