冷泉（cold seep）是指以水、甲烷和其他碳氫化合物、硫化氫、細粒沉積物為主要成分的流體以噴涌或滲漏的方式從海底溢出的地區。冷泉的“冷”與深海熱液的“熱”相對，但流體的實際溫度與周圍海水接近，約2~4℃。主要分布在被動陸緣和主動陸緣斜坡海底沉積面之下。
基本介紹
- 中文名：冷泉
- 外文名：cold seep
探索歷史
1983年，美國科學家Charles Paull首次在加利福尼亞州蒙特婁海灣（Monterery Bay）水深3200m的海底發現了富含天然氣和硫化氫的流體，該流體的溫度與周圍海水接近，為了區別于海底熱液，Charles Paull將其命名為冷泉（Cold seepage）。全球冷泉分布廣泛，從熱帶海域到兩極極區、從淺海陸架到深海海溝均有分布，多數分布在太平洋的活動俯衝帶，主要沿美國阿拉斯加州、俄勒岡州、加利福尼亞州以及中美洲國家和秘魯、日本、紐西蘭的大陸邊緣分布。
形成原因
冷泉形成的因素主要包括：①海底沉積物埋藏或者沉積物滑動、運移及重新沉積；②全球氣候變冷或變暖引起海平面的升降，從而使海底壓力和溫度變化；③構造抬升或海平面下降使壓力降低；④與地震有關的壓力快速變化、火山噴發、地溫梯度升降；⑤海底底層水變暖或溫鹽環流變化，冬季變冷和夏季升溫引起的海底環境變化。因此，當上述因素出現時，天然氣或者海底之下的天然氣水合物分解釋放的甲烷沿著泥火山、構造面或沉積物裂隙向上運移和排放，便會形成甲烷冷泉。
根據冷泉流體溢出速度的不同，將其分為快速冷泉和慢速冷泉。快速冷泉常產自泥火山，流體為富甲烷的流體攜帶大量細粒沉積物；慢速冷泉流體富油或氣，在空間上快速和慢速冷泉常過渡伴生。冷泉流體的流量在時間和空間上也是不斷變化的，控制因素主要有潮汐作用、構造作用、孔隙流體與海水的濃度差產生的對流、生物泵作用（海底生物活動改造流體的流動方式）等。目前研究的冷泉多以天然氣為主要成分，其氣體的重要來源是海底沉積物之下天然氣水合物的分解，二者的關係非常密切，很大程度上，海底冷泉指示其海底之下存在天然氣水合物。
相關地質現象
冷泉常呈線性群產出，主要集中在斷層和裂隙較發育地區，經常伴隨著大量自生碳酸鹽岩、生物群落、泥火山、麻坑、泥底辟等較為巨觀的地質現象。
物理特徵
海底模擬反射層（BSR）、空白帶、聲學噪音、地球物理測井異常、指示冷泉動物群的多波束回聲探測深度和背散射數據等都是可參考的冷泉物理特徵。
化學特徵
冷泉碳酸鹽岩的δC值一般在-60‰~-5‰之間，而δO值範圍是-2~7‰，但通常表現為正值。孔隙水中Cl、SO4的濃度異常低，孔隙水中δO異常和沉積物CH4異常，可以作為輔助判斷。自生黃鐵礦、菱鐵礦、石膏、重晶石等都是冷泉碳酸鹽岩常見礦物；其中黃鐵礦常以長管狀和草莓狀集合體出現，具有極低δC值，重晶石呈多孔或煙囪狀產出。
生物特徵
甲烷氧化菌和硫酸鹽還原菌參與到冷泉流體中的甲烷與硫酸根離子的缺氧甲烷氧化反應中，為化能自養生物提供了碳源和能量，成為冷泉生態系的初級生產者。在其基礎上又發育著菌席和深海雙殼類（貽貝類和蛤類）及蠕蟲（管狀群蠕蟲和冰蠕蟲）多毛類動物以及海星、海膽、海蝦等一級消費者；其中管狀蠕蟲只出現在冷泉流速較低的環境，而魚、螃蟹、扁形蟲、冷水珊瑚等構成了二級消者。
