三沙永樂龍洞調(diào)查研究進(jìn)展

劉曉紅

摘 要：三沙永樂龍洞位于為111°46’6″E，16°31’30″N，已被證實(shí)為世界已知最深的海洋藍(lán)洞，也是目前我國(guó)唯一已發(fā)現(xiàn)的海洋藍(lán)洞。三沙永樂龍洞蘊(yùn)含著無數(shù)的地球環(huán)境生化歷史信息，與我國(guó)南海珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的形成與演化息息相關(guān)。對(duì)其開展全面詳盡的調(diào)查研究對(duì)維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益、保護(hù)利用生態(tài)系統(tǒng)和海洋地質(zhì)科學(xué)研究等方面都具有及其重要意義。本文將已有的三沙永樂龍洞的調(diào)查研究成果進(jìn)行梳理，旨在對(duì)以后的研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：海洋藍(lán)洞;沙永樂龍洞;研究進(jìn)展

海洋藍(lán)洞是地球上一種非常稀有獨(dú)特的海洋地理現(xiàn)象，與周邊水域?qū)Ρ?，藍(lán)洞的海水呈現(xiàn)深藍(lán)色，俯瞰就像海面上一只藍(lán)色的大眼睛，開啟了一扇海洋心靈之窗。在我國(guó)美麗的的南海上，就有這樣一只大眼睛--三沙永樂龍洞（以下簡(jiǎn)稱“永樂龍洞”）[1，2]。

1 永樂龍洞概況

2016年7月24日，三沙市政府正式命名西沙群島永樂環(huán)礁的海洋藍(lán)洞為“三沙永樂龍洞”，探明深度為300 多米。永樂龍洞已被證實(shí)為世界已知最深的海洋藍(lán)洞，也是目前我國(guó)唯一已發(fā)現(xiàn)的海洋藍(lán)洞。永樂龍洞位于為111°46’6″E，16°31’30″N，西沙群島的永樂環(huán)礁晉卿島與石嶼礁盤之間，距離三沙市首府駐地永興70島km。洞口呈碗口形狀，直徑約為130m，20m水深時(shí)直徑縮小為約60m，在150m深度之下有明顯的傾斜轉(zhuǎn)折。隨深度變深，洞壁逐漸收窄或傾斜。永樂龍洞位于南海水深較深處的大陸坡地區(qū)，有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。

2 永樂龍洞的成因

海洋藍(lán)洞的成因尚無定論，目前學(xué)術(shù)界比較認(rèn)可的有兩種類型，即石灰?guī)r溶洞成因與珊瑚礁生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)成因。

石灰?guī)r溶洞成因是經(jīng)典的藍(lán)洞成因類型，其形成與海平面變化和近岸存在大片石灰?guī)r區(qū)域密切相關(guān)。這一類型的藍(lán)洞的典型特征是存在大量石筍、石鐘乳等，裂隙發(fā)育，往往形成若干個(gè)與外海水相連的通道，洞內(nèi)水體與外海水存在一定交換。珊瑚礁生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)型，顧名思義與珊瑚生長(zhǎng)息息相關(guān)。這類藍(lán)洞內(nèi)底部存在珊瑚沙，和石灰?guī)r溶洞成因的藍(lán)洞特征有顯著差異。

永樂龍洞究竟是如何形成的，目前還沒有定論。三沙航跡珊瑚礁保護(hù)研究人員對(duì)永樂龍洞探察發(fā)現(xiàn)三沙永樂龍洞內(nèi)目前沒有觀察到石筍、石鐘乳，洞內(nèi)水體平靜，不具有和外界水體交換的跡象，并且還具有100 m以下水體趨于無氧狀態(tài)、洞的位置在水深150-160 m左右發(fā)生明顯移動(dòng)等特征。羅珂等人通過對(duì)不同深度的洞壁礁體的礦物物相、元素含量及形成年代進(jìn)行測(cè)定研究表明，永樂龍洞是一個(gè)復(fù)合體，17m以上的巖石是全新世海平面上升時(shí)期形成的現(xiàn)代珊瑚礁體，沒有經(jīng)歷過海平面下降引起的成巖作用;17-35m的巖石經(jīng)歷了大氣淡水成巖作用的晚更新世喀斯特溶洞，且在高海平面時(shí)期于17-23m以淺的空間內(nèi)廣泛發(fā)育洞內(nèi)珊瑚。

3 永樂龍洞的水體環(huán)境

①水體溫度、鹽度及密度，畢乃雙等人研究發(fā)現(xiàn)永樂龍洞水體溫度、鹽度、密度存在多個(gè)躍層，分別位于水深3、10、50和80-110m附近水深，其中以50m水深附近躍層最強(qiáng)，155m以下區(qū)域水文要素幾無變化;

②懸浮體，孫曉霞等人研究發(fā)現(xiàn)永樂龍洞懸浮體組分種類豐富，可分為生源碎屑、陸源碎屑、自生礦物碎屑、有機(jī)包膜--海洋雪花和人工產(chǎn)物碎屑等。畢乃雙等人研究發(fā)現(xiàn)龍洞內(nèi)懸浮顆粒物主要有145-500μm的粗顆粒和5.28-38.55μm的細(xì)顆粒兩個(gè)粒徑組分，其中以粗顆粒組分為主;龍洞躍層處密度的顯著差異，導(dǎo)致水體垂向?qū)α魇芟薏⒏患瘧腋☆w粒物，是導(dǎo)致溶氧濃度快速降低的主控因素;80m以下水體與其上水體幾無交換，加之有機(jī)顆粒物的氧化與分解，形成無氧狀態(tài)。閆文文等認(rèn)為龍洞表層懸浮體濃度較高，主要與洞外周邊珊瑚礁松散沉積物輸入有關(guān)。洞內(nèi)懸浮體垂直分布特征與水動(dòng)力、洞體形態(tài)、溫鹽躍層、溶解氧及浮游生物等多種因素密切相關(guān);

③溶解氧，溶解氧濃度垂向分布較為復(fù)雜，在溫度、鹽度和密度躍層水深附近濃度快速降低，并在水深90m附近降為0，形成無氧狀態(tài);

④葉綠素a，2016年10月畢乃雙等調(diào)查發(fā)現(xiàn)龍洞內(nèi)葉綠素a垂向分布表現(xiàn)出多峰特征，表層葉綠素a最大值區(qū)出現(xiàn)在10-20m附近（0.6μg/L）和90m附近（1.0μg/L）。葛汝平等在2017年三月調(diào)查中發(fā)現(xiàn)龍洞內(nèi)葉綠素！濃度呈現(xiàn)隨深度先增大后減小的趨勢(shì)，白天濃度最大值層出現(xiàn)在40m處，為0.42μg/L，夜晚則出現(xiàn)在20m處，為0.59μg/L;

⑤營(yíng)養(yǎng)鹽，永樂龍洞是研究有氧到無氧的轉(zhuǎn)變和無氧環(huán)境下生源要素遷移變化過程的理想場(chǎng)所。姚鵬等于2017年3月對(duì)永樂龍洞調(diào)查發(fā)現(xiàn)，洞內(nèi)不同的營(yíng)養(yǎng)鹽有截然不同的變化規(guī)律，最大轉(zhuǎn)變發(fā)生在氧化還原躍層。表層各營(yíng)養(yǎng)鹽濃度均處于較低水平，但隨著深度的增加，各營(yíng)養(yǎng)鹽濃度出現(xiàn)迥異的峰值分布。硝氮濃度在90m處出現(xiàn)峰值，而亞硝氮濃度出現(xiàn)雙峰分布（40m和95m處）。氨氮濃度在95m深度后迅速增大，磷酸鹽和硅酸鹽濃度從70m開始升高，150m后其濃度均不再增加。結(jié)合其他理化因素分析發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽垂直分布變化與DO、有機(jī)物和微生物等因素之間密不可分。

4 永樂龍洞的生物群落

海洋藍(lán)洞具有水循環(huán)較弱，且到達(dá)一定深度后水體處于缺氧狀態(tài)特征。大量生物群落通過形態(tài)、生理、生化等不同途徑適應(yīng)其環(huán)境，從而發(fā)展出其特有的生物群落與生態(tài)系統(tǒng)。因此，研究藍(lán)洞內(nèi)的生物群落與生態(tài)系統(tǒng)對(duì)了解藍(lán)洞的形成及保護(hù)開發(fā)具有極其重要的意義。自永樂龍洞被發(fā)現(xiàn)后，我國(guó)的相關(guān)研究人員已開展微生物群落、浮游植物、浮游動(dòng)物等方面的研究調(diào)查。

4.1 微生物群落

甄毓等在2016年10月航次中共發(fā)現(xiàn)古菌群4門21綱29目42科45屬，顯示永樂龍洞古菌群落有很高的多樣性。其中，廣古菌和奇古菌是優(yōu)勢(shì)古菌。古菌群落的垂向分布與溫度、鹽度，溶解氧及葉綠素a等環(huán)境多要素的變化密切相關(guān)。2017年3月劉瑞志等對(duì)永樂龍洞沉積物細(xì)菌進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)不同深度的沉積物細(xì)菌種群在組成及其相對(duì)豐度上都存在顯著差異，但在物種組成上又存在一定相似性和重疊性。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了很多參與硫素循環(huán)的菌類，表明在龍洞沉積物中硫素循環(huán)非?；钴S，但是不同深度沉積物中細(xì)菌參與的硫素循環(huán)步驟存在差異。

4.2 浮游植物

2017年3月葛汝平等對(duì)永樂龍洞的微微型、微型和小型浮游植物進(jìn)行了調(diào)查。本次調(diào)查共計(jì)錄微型和小型浮游植物5門41屬55種（含未定種），豐度為（0.3-9.8）×104cells/mL，甲藻數(shù)量最多。微微型浮游植物的豐度為（0.1-5.1）×104cells/mL。聚球藻在0-20m的上層水體中占優(yōu)勢(shì)，在40m以下水體中原綠球藻豐度占微微型浮游植物總豐度的90%以上。微微型、微型和小型浮游植物都存在明顯的晝夜變化，夜晚的豐度最大值層都在20m層，白天微微型浮游植物最大值層上移到表層，而微型和小型浮游植物最大值層在40m層。

4.3 浮游動(dòng)物

2017年3月在永樂龍洞開展的綜合調(diào)查龍共記錄浮游動(dòng)物41 種（含未定種）和14 類浮游幼蟲。細(xì)長(zhǎng)腹劍水蚤、堅(jiān)長(zhǎng)腹劍水蚤和長(zhǎng)刺小厚殼水蚤為優(yōu)勢(shì)種，其中，細(xì)長(zhǎng)腹劍水蚤占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。洞內(nèi)90m以淺的水層中的浮游動(dòng)物具有明顯的晝夜垂直移動(dòng)現(xiàn)象，白天豐度最大層在60-90m層，夜間上移至20-40m層。同時(shí)，在90-150m的無氧水環(huán)境中有豐度較高的橈足類生存。

5 永樂龍洞研究展望

永樂龍洞是目前世界上最深的海洋藍(lán)洞，蘊(yùn)含著海量的地質(zhì)歷史環(huán)境信息，與我國(guó)南海珊瑚島礁體系的形成與演化息息相關(guān)。全面詳盡的調(diào)查研究永樂龍洞對(duì)我國(guó)海洋權(quán)益維護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和海洋地質(zhì)科學(xué)研究等方面都具有重要意義。

西沙群島永樂龍洞很早已被漁民發(fā)現(xiàn)，直至2015年我國(guó)才對(duì)該洞進(jìn)行了探測(cè)，2016年正式命名后才為世人所皆知。對(duì)其內(nèi)部地質(zhì)、物理、化學(xué)和生物等特征的了解處于起步階段，然而像其是否與外海有水交換及如何交換，其內(nèi)部生物地球物理化學(xué)要素的分布特征如何等關(guān)鍵問題尚未得到定論，我們目前只是解開了永樂龍洞神秘面紗的一個(gè)小角。我們需要借助先進(jìn)的技術(shù)手段繼續(xù)探秘。

參考文獻(xiàn)：

[1]蓋廣生.最深的海洋藍(lán)洞—三沙永樂龍洞[J].海洋世界，2016（11）：72-77.

[2]蓋廣生.走進(jìn)南海藍(lán)色“大眼睛”[N].中國(guó)海洋報(bào)，2016-08-30.

項(xiàng)目基金：國(guó)家海洋局南海分局海洋科學(xué)技術(shù)局長(zhǎng)基金資助項(xiàng)目（編號(hào)：180239）