深海热液羽流在全球尺度的能量交换和物质循环中起重要的作用，海底热液羽流的探测和海底热液沉积物的寻找是多金属硫化物勘探的重要内容。然而，海洋层化效应和底流影响使深海水动力环境特性具有复杂性，关于海底热液羽流的上升扩散规律和物质输移机制尚不清楚。
该论文围绕热液颗粒物的输运与沉积模式这一关键科学问题，利用西北印度洋卡尔斯伯格脊大糦热液区热液羽流的现场观测数据，通过建立高精度数值模型，对不同流速底层流影响下的深海热液羽流携带的铁氢氧化物等矿物颗粒进行了综合分析，揭示了热液源矿物颗粒的三种典型输运模式，发现了热液沉积物的空间分布规律，建立了颗粒物的输运距离与密度、粒径和底流流速之间关系的数学方程，阐明了热液颗粒物发生近喷口沉降或长距离输运的影响因素及其力学机制。该研究成果为海底热液喷口的追踪和多金属硫化物的找矿勘探有重大意义，并为深入理解深海热液系统在全球物质和能量循环中的作用和贡献提供了理论依据。
深海热液羽流携带的矿物颗粒沉降模式
底流影响下热液羽流扩散的数值模拟
热液羽流颗粒物沉积位置分布规律
近年来，贺治国教授领衔的泥沙与近海环境流体力学团队与韩喜球研究员领导的海底资源与成矿系统团队紧密合作，在热液羽流动力学机理与成矿潜力评价等方面开展了系统的研究工作，利用中国大洋航次在西北印度洋热液区采集的第一手热液羽状流资料，结合双方在海洋地质学和水动力学领域所具有的优势，开展了学科交叉和整合研究。团队先后在《中国科学：技术科学》、Geophysical Research Letters、Physical Review Fluids、Physics of Fluids、Journal of Hydraulic Engineering等国内外学术期刊上发表了一系列关于羽流湍流混合机制、上升扩散理论模型、矿物颗粒沉积模式等相关主题的创新性研究成果，为定量研究深海热液羽流的动力机制及其物质输移规律提供了关键理论参考，对现代海底热液硫化物资源的勘探提供了重要的理论基础和科学依据。
相关研究工作得到团队承担的国家自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费校长专项、中国大洋矿产资源研究开发协会十三五课题资助；数值计算工作得到浙江大学舟山校区高性能计算中心支持。
（文 陈萧弛/图 陈敬瑶）
供稿：港口海岸与近海工程研究所
