[发明专利]一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置

说明书

本发明公开了一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置，它主要包括它包括立式高压注射泵、温控系统、调压阀、透明压力容器、高速摄像机、水冷系统、压力表、硫化物收集装置、泄压阀以及截止阀；该装置可模拟海底热液喷发，可根据需求的差异，调节热液喷口不同的温度、速度、化学成分等，并可利用高速摄像机进行观测。本发明基于海底真实喷口环境，根据相似原理在实验室环境下，采用独特的结构设计实现了海底热液模拟喷发观测，基本还原了热液从高温高压环境喷射到相对低温低压环境，并与海水混合反应这一高度复杂的物理化学过程，为进行相关热液活动的研究提供了单纯靠理论分析和数值仿真难以获得的条件和数据。

技术领域

本发明涉及一种海底热液喷发模拟装置，具体是涉及一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置，该装置可以用于实验室观测海底热液喷发时从高温高压环境喷射到相对低温低压环境的过程。

背景技术

深海热液活动广泛分布于洋中脊和弧后盆地，热液口是海洋与地壳之间物质和能量交换的窗口，由海底热液活动带来的物质通量与河流对海洋产生的通量相近，所产生的热通量仅次于太阳对地球的热辐射。深海热液喷口具有相当高的能量密度(温度为300～400℃，喷发速度为1～2m/s)，典型高温喷口的热通量可达到十兆瓦。深海热液活动一直吸引着海洋地质、地球物理、地球化学和海洋生物等多学科领域的科学家，目前仍是国际上重大前沿热点研究领域之一。

受海底火山、地震及潮汐等因素的影响，热液活动存在随时间的变化性。热液活动不仅有起始阶段、发展阶段、鼎盛期和消亡期，而且其喷发强弱、化学成分和喷发温度也可能发生周期性的变化，除了热液高温、高压以及强腐蚀性等因素外，热液与海水发生混合后产生大量金属硫化物颗粒，这些颗粒物会进行附着和堆积，影响周边环境。

所以热液与海水的混合反应是一个高度复杂的物理化学过程，除了剧烈的温度变化外，还伴随着硫化物颗粒的产生，依靠单纯理论分析和数值仿真难以获得热液与海水混合的真实过程。因此基于海底真实喷口环境，根据相似原理在实验室环境下构建热液喷发模拟实验，对进行相关热液活动的研究是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置，可以还原热液从高温高压环境喷射到相对低温低压环境，并与海水混合反应的物理化学过程，模拟热液喷口不同的温度、速度、化学成分等，并可利用高速摄像机进行观测。

本发明的一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置，它包括立式高压注射泵、温控系统、调压阀、透明压力容器、高速摄像机、水冷系统、压力表、硫化物收集装置、泄压阀以及截止阀等，所述的透明压力容器底端通过第一截止阀与立式高压注射泵相连，顶端与硫化物收集装置及泄压阀依次相连，所述的调压阀连接透明压力容器底部用于调节透明压力容器内压力，压力表装于透明压力容器顶部，所述的水冷系统用于调节透明压力容器内液体温度以模拟海水环境温度，所述的温控系统用于调控立式高压注射泵泵出液体的温度以模拟海底热液温度，所述的立式高压注射泵通过第二截止阀连接热液样品，所述的高速摄像机设置于透明压力容器外部用于观测记录