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　　近日，由深海科學研究部杜夢然、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、深淵環境與深淵生命三方面及其相互作用進行評述，總結了國際深淵科學的最新研究進展。首次通過學術期刊發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與生命現象，指出未來深淵科學發展的主要突破點，強調高技術與國際合作是深淵科學騰飛的推動力（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 

　　極端的深海環境孕育著地球上最神秘的生態系統。壓力大、溫度低、黑暗無光、構造活躍、地震密集、生命奇特是深淵環境的主要特征。深淵與上層海洋、海底之間存在著廣泛的物質和能量交換，是驅動地球系統演化的關鍵一環（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狀況等方面存有差異，導致深淵地質環境的多樣性。 

圖3 深淵地質、深淵環境與深淵生命過程及其相互作用 

　　板塊俯沖是深淵區域地質過程的主要驅動力（圖4）。板塊俯沖造成板塊彎折，產生大量裂隙，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5-7公里，導致大規模洋殼水合作用和上地幔水合作用的發生，后者也被稱為地幔橄欖巖蛇紋石化。已發生俯沖板塊水合作用的巖石圈在繼續俯沖的過程中，會進一步發生脫水，釋放出大量流體，導致深淵區域密集的中深層地震。 

圖4 深淵構造地質模型與流體活動  

　　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，在弧前區域形成大型蛇紋石化泥火山構造。部分地幔楔因俯沖產生的構造擠壓也可直接出露于深淵海底，與海水反應發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致俯沖板塊內淺層流體和泥漿的產生，在構造擠壓力驅動下，可直接在海底噴發，形成新型伊丁石化泥火山。 

　　深淵地質、生命與環境之間存在著復雜的相互作用。與超基性巖蛇紋石化相關的流體活動釋放支撐了深淵底部化能自養生態系統。新的證據表明，與基性巖水合/蝕變相關的流體活動，亦可孕育深淵巖石圈內的生命，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地震，進而影響深淵有機質的輸入。水合/蝕變形成的沉積物質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循環。 

　　眾多新奇的底棲動物棲息在深淵環境中，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維持生命，化能合成有機質也可能是深淵底部有機質的貢獻者之一。目前，有關深淵生命的起源、演化及環境適應之謎尚未完全破解。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，深淵環境對人為污染展現出明顯的富集與放大效應。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”。 

　　總結和展望 

　　最新研究揭示了深淵發生的獨特地質、生命與環境現象及過程。然而，我們對深淵的了解只是冰山一角。除少數幾個深淵外，全球大部分深淵尚未被人類觸及，深淵環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最前沿的研究領域之一。深淵地質、環境與生命相互作用將是未來深淵科學發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是一本由青年科學家創辦的綜合性英文學術期刊；它由中國科學院青年創新促進會百余會員與Cell Press于2020年5月共同創建；向科學界展示鼓舞人心的跨學科發現，鼓勵研究人員專注于科學的本質和自由探索的初心。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；學科領域覆蓋全部自然科學。