模拟海洋冷泉发育的系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种模拟海洋冷泉发育的系统，包括高压模拟腔，在高压模拟腔中进行地质分层构建，由上而下包括海底界面以上单元、海底界面单元和海底界面以下单元；所述海底界面以上单元用于海底水体情况的模拟；所述海底界面单元用于模拟海底界面；所述海底界面以下单元用于模拟海底分布及冷泉的发育过程；在所述高压模拟腔上还设置有环境条件控制设备，用于系统环境条件的控制及数据的采集。本发明专利技术还提供该系统的实现方法，通过对冷泉发育全流程模拟，实现了对冷泉发育的动力机制和周期演化行为特征的全面研究，完善冷泉研究的基础理论和数据系统，有效避免了常规的海底冷泉调查观测手段存在的受恶劣海洋风浪环境条件的限制。

【技术实现步骤摘要】
模拟海洋冷泉发育的系统及其实现方法
本专利技术涉及海洋地质系统模拟
，更具体的，涉及一种模拟海洋冷泉发育的系统及其实现方法。
技术介绍
海底冷泉系统是指来自海底沉积层或者更深层的气液流体以喷涌或渗漏的方式逸出海底的一种海洋地质现象，甲烷冷泉是最普遍的一种冷泉形式。深海冷泉系统是链接地球深部生物圈的“窗口”，是与地球深部圈层物质与能量交换的重要通道，也是研究海底碳循环和极端环境生命活动的重要场所。因此，自20世纪80年代首次发现以来，海底冷泉系统就一直是海洋地质和生物学研究的热点。海底冷泉主要是海底以下的冷泉流体在构造压力梯度、浓度梯度等驱动因素在含裂隙或者孔隙等流体运移通道从底部向海底运移逸出。近年来，随着海底冷泉调查技术的快速发展，尤其是搭载多种声学调查手段、高精度传感器和监测设备的载人和无人潜器等调查技术的发展，海底冷泉的识别与调查研究发展迅速，人们对冷泉的形成、发育、演化等认识从模糊逐渐趋于清晰。目前，在全球已经发现了900多处冷泉系统，我国也在8个海域发现了冷泉系统，尤其是2015年在借助海马潜器发现了大型的“海马”号活动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：包括高压模拟腔(1)，在高压模拟腔(1)中进行地质分层构建，由上而下包括海底界面以上单元(2)、海底界面单元(3)和海底界面以下单元(4)；所述海底界面以上单元(2)用于海底水体情况的模拟；所述海底界面单元(3)用于模拟海底界面；所述海底界面以下单元(4)用于模拟海底分布及冷泉的发育过程；/n在所述高压模拟腔(1)上还设置有环境条件控制设备(5)，用于系统环境条件的控制及数据的采集。/n

【技术特征摘要】
1.模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：包括高压模拟腔(1)，在高压模拟腔(1)中进行地质分层构建，由上而下包括海底界面以上单元(2)、海底界面单元(3)和海底界面以下单元(4)；所述海底界面以上单元(2)用于海底水体情况的模拟；所述海底界面单元(3)用于模拟海底界面；所述海底界面以下单元(4)用于模拟海底分布及冷泉的发育过程；
在所述高压模拟腔(1)上还设置有环境条件控制设备(5)，用于系统环境条件的控制及数据的采集。


2.根据权利要求1所述的模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：所述海底界面以下单元(4)包括冷泉流体源系统(41)、泄漏通路装置(42)和海底沉积物化学分带模拟层(43)；其中：
所述冷泉流体源系统(41)包括高压气源(411)、气体增压装置(412)、气体注入装置(413)和液体注入装置(414)；所述高压气源(411)输出口通过所述气体增压装置(412)输入口连接；
所述气体注入装置(413)输出口与所述泄漏通路装置(42)输入端连接；
所述泄漏通路装置(42)输出端设置在所述高压模拟腔(1)底部；
所述液体注入装置(414)输出口直接设置在所述高压模拟腔(1)底部；
所述海底沉积物化学分带模拟层(43)设置在所述高压模拟腔(1)内部，实现海底界面以下沉积物的化学分带模拟；
所述高压气源(411)、气体增压装置(412)、气体注入装置(413)和液体注入装置(414)和泄漏通路装置(42)控制端均与所述环境条件控制设备(5)电性连接。


3.根据权利要求2所述的模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：所述液体注入装置(414)包括含硫溶液储库(4141)、饱和氧溶液(4142)、注入泵(4143)、质量流量计(4144)和可控阀组(4145)；其中：
所述含硫溶液储库(4141)、饱和氧溶液(4142)输出端均通过注入泵(4143)连接到所述高压模拟腔(1)内部；
所述质量流量计(4144)、可控阀组(4145)均设置在所述注入泵(4143)输出口出；
所述质量流量计(4144)、可控阀组(4145)与所述环境条件控制设备(5)电性连接。


4.根据权利要求2所述的模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：所述泄漏通路装置(42)包括均匀或非均匀分布的管路(421)，所述的每根管路(421)上均设置有流速调节元件(422)、流动计量元件(423)和流动观测元件；所述流速调节元件(422)、流动计量元件(423)和流动观测元件均由所述环境条件控制设备(5)控制。


5.根据权利要求4所述的模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：所述海底沉积物化学分带模拟层(43)自下而上从厌氧氧化带(431)、次氧氧化带(432)到含氧氧化带(433)。


6.根据权利要求5所述的模拟海洋冷泉发育的系统，其特征在于：所述环境条件控制设备(5)包括温度控制装置(51)、压力检测装置(52)、气液循环装置(53)、光源装置(54)、计量装置(55)、取样装置(56)和处理终端(57)；其中：
所述气液循环装置(53)、光源装置(54)、计量装置(55)、取样装置(56)控制端均与所述处理终端(57)电性连接；
所述气液循环装置(53)一端通口设置在所述高压模拟腔(1)顶部，另一端设置在高压模拟腔(1)腔体上，实现海底界面以上单元(2)内气液流体的循环；
所述温度控制装置(51)包括若干个温度传感器和环壁温度控制装置，所述温度传感器均匀地设置在高压模拟腔(1)内各地质分层中，温度传感器信号输出端与所述处理终端(57)输入端通过电性连接；所述环壁温度控制装置设置在高压模拟腔(1)外壁上，其控制端与所述处理终端(57)输出端电性连接；
所述压力检测装置(52)包括若干个压力传感器，所述压力传感器均匀地设置在高压模拟腔(1)内各地质分层中；所述压力传感器信号输出端与所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张偲，冯景春，杨志峰，孙龙涛，蔡宴朋，李洁，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州，广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44