作為深部地球與海洋之間物質(zhì)與能量交換的橋梁,海底熱液活動具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。越來越多的研究發(fā)現(xiàn),海底熱液噴溢形成的硫化物礦富含金、銀、銅等多種金屬,分布比較集中,開發(fā)技術(shù)難度小、開發(fā)效率高,自然生長速度快。在陸地礦藏資源日益枯竭的形勢下,深海硫化物礦逐漸成為最具開采前景的海底礦產(chǎn)資源之一,然而,到目前為止,仍然沒有準(zhǔn)確定位硫化物礦的有效手段,這使深海硫化物礦的勘探開發(fā)受到很大制約。深海熱液羽狀流的流動模擬對解決以上問題有很大幫助。模擬試驗熱羽流的水動力學(xué)過程不但能夠更好地理解熱羽流的運(yùn)動規(guī)律,還可以通過反演熱羽流的運(yùn)動過程,快速準(zhǔn)確定位熱液噴口,為深海熱液硫化物礦的探尋提供技術(shù)支持。 本文基于流體力學(xué)基本理論(動量平衡、物質(zhì)平衡與擴(kuò)散理論)與現(xiàn)有的熱液活動分析模型,應(yīng)用FLUENT軟件模擬出了熱液羽狀流噴發(fā)后在海底的擴(kuò)散形態(tài),具體工作包括以下三個方面： (1)通過對已有研究資料進(jìn)行分析,總結(jié)出了海底熱液活動的全球分布及熱液活動發(fā)生的構(gòu)造環(huán)境和區(qū)域地形環(huán)境。從理論層次上掌握了底層流、海水層結(jié)、地球自轉(zhuǎn)等實(shí)際因素對熱液羽狀流擴(kuò)散可能造成的影響,并歸納了已有的熱液羽狀流擴(kuò)散理論模型。 (2)本模擬采用Speer和Rona的初始條件,模擬算出當(dāng)噴發(fā)速度為0.4 m/s時,熱液上升的最大高度約為400 m,而Speer和Rona通過差分法估算出的上升高度是437 m,二者之差為經(jīng)驗值的8.5%,在可接受的范圍內(nèi)。此外,模擬的熱液擴(kuò)散過程中溫度及熱液柱橫截面積的變化趨勢與前人的經(jīng)驗結(jié)果基本一致,這充分說明用FLUENT軟件對熱液擴(kuò)散形態(tài)進(jìn)行模擬是可行的。 (3)為了進(jìn)一步了解熱液擴(kuò)散的機(jī)制,本文模擬分析了五種不同熱通量的熱液擴(kuò)散。結(jié)果表明噴發(fā)溫度、熱源半徑、噴發(fā)初速度對熱液擴(kuò)散的影響主要表現(xiàn)在熱液剛噴發(fā)時的上升速度和熱量擴(kuò)散速度以及熱液能夠上升的最大高度等方面,而對熱液擴(kuò)散的幾何形狀沒有太明顯的影響,隨著熱通量的增加,熱液上升高度和穩(wěn)態(tài)時熱液柱的橫截面積相應(yīng)增大。 本文將模擬分析結(jié)果與前人所做相關(guān)研究進(jìn)行比較驗證后,建立了一套可行的、能夠廣泛應(yīng)用的深海熱液羽狀流流動模型,為進(jìn)一步研究熱羽流的物理機(jī)制等問題提供了依據(jù),并為通過反演熱液羽狀流的擴(kuò)散過程快速尋找熱液噴口、準(zhǔn)確定位深海硫化物礦提供了技術(shù)支持。
【學(xué)位單位】：中央民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：P744
【部分圖文】：

山、海底火山等)。研究證明，海底熱液活動區(qū)普遍發(fā)育在大洋構(gòu)造活動區(qū)內(nèi)，尤其是大洋中脊、弧后盆地及板內(nèi)火山等三大構(gòu)造環(huán)境。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，海底熱液活動幾乎可以存在于各構(gòu)造帶。圖2一1顯示了其在各種構(gòu)造環(huán)境中分布的比例l’ZJ。圖2一1不同構(gòu)造環(huán)境中熱液活動區(qū)的分布比例2.2深海熱液活動區(qū)環(huán)境特征分析2.2.1現(xiàn)代海底熱液活動發(fā)育的構(gòu)造環(huán)境特征分析分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代海底熱液活動發(fā)育的構(gòu)造環(huán)境主要是擴(kuò)張軸上的中軸谷、無中軸谷的擴(kuò)張軸、火山口、陸殼、大陸裂谷、沉積物區(qū)和三叉區(qū)。對熱液活動發(fā)育的構(gòu)造環(huán)境的詳細(xì)分析表明，現(xiàn)代海底熱液活動區(qū)并不位于海底上正地形的最高部位，既不在海底火山的頂峰，也不在大洋中脊的頂峰，而是位于海底高地形上的負(fù)地形中，如大洋中脊上的中軸谷、火山頂峰的火山口底部和側(cè)坡。熱液活動發(fā)育的特殊部位說明它和形成海底火山和大洋中脊的巖漿活動在時間上的次序關(guān)系。熱液活動的發(fā)育在位置上受控于巖漿活動，在時間上，它發(fā)生在巖漿活動結(jié)束后，是強(qiáng)烈的熱膨脹、熱冷縮后的釋熱形式。從宏觀上講，發(fā)育現(xiàn)代海底熱液活動的構(gòu)造環(huán)境特征非常明顯，即現(xiàn)代海底熱液活動總是出現(xiàn)在構(gòu)造活動的部位

鹽度 (psu)36.1035.0635.1035.0634.9534.9434.90透射率 (%)98.0098， 2298.3398.3798.3998.3998.42圖2一2顯示了2003年由大西洋海隆測得的電導(dǎo)度一溫度一深度剖面。 3375m深處的峰值可能顯示了熱液柱的頂部。參數(shù)在低于 355Om的強(qiáng)烈信號可能說明了熱液柱體的形成。中性浮力層大約225m厚，深度大約在 3150一 3375m之間。由于熱液孔所在位置處于 3650m深的海水之下，因此必須考慮水的壓力效應(yīng)。溫度轉(zhuǎn)化為位勢溫度，位勢溫度是海水在絕熱狀態(tài)下被抬升至海面所具有的溫度[4一。

最適生長的微生物);嗜溫微生物(指在35℃左右最適生長的微生物);嗜熱微生物(指在50℃一110℃之間最適生長的微生物);嗜高溫微生物(在70℃一lro℃最適生長的微生物)，具體見圖2一。嗜冷微生物/產(chǎn)--一_嗜熱微生物嗜高溫微生物--一一-一幾二‘二一幾二二幾泣二一七一一1lj，CO七嗜溫微生物_---------一-一-----一_35COU0U110U圖2一3極端溫度微生物群落分布147114同
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2862388