三沙永乐龙洞调查研究进展

刘晓红

摘 要：三沙永乐龙洞位于为111°46’6″E，16°31’30″N，已被证实为世界已知最深的海洋蓝洞，也是目前我国唯一已发现的海洋蓝洞。三沙永乐龙洞蕴含着无数的地球环境生化历史信息，与我国南海珊瑚礁生态系统的形成与演化息息相关。对其开展全面详尽的调查研究对维护我国海洋权益、保护利用生态系统和海洋地质科学研究等方面都具有及其重要意义。本文将已有的三沙永乐龙洞的调查研究成果进行梳理，旨在对以后的研究提供帮助。

关键词：海洋蓝洞;沙永乐龙洞;研究进展

海洋蓝洞是地球上一种非常稀有独特的海洋地理现象，与周边水域对比，蓝洞的海水呈现深蓝色，俯瞰就像海面上一只蓝色的大眼睛，开启了一扇海洋心灵之窗。在我国美丽的的南海上，就有这样一只大眼睛--三沙永乐龙洞（以下简称“永乐龙洞”）[1，2]。

1 永乐龙洞概况

2016年7月24日，三沙市政府正式命名西沙群岛永乐环礁的海洋蓝洞为“三沙永乐龙洞”，探明深度为300 多米。永乐龙洞已被证实为世界已知最深的海洋蓝洞，也是目前我国唯一已发现的海洋蓝洞。永乐龙洞位于为111°46’6″E，16°31’30″N，西沙群岛的永乐环礁晋卿岛与石屿礁盘之间，距离三沙市首府驻地永兴70岛km。洞口呈碗口形状，直径约为130m，20m水深时直径缩小为约60m，在150m深度之下有明显的倾斜转折。随深度变深，洞壁逐渐收窄或倾斜。永乐龙洞位于南海水深较深处的大陆坡地区，有重要的科学研究价值。

2 永乐龙洞的成因

海洋蓝洞的成因尚无定论，目前学术界比较认可的有两种类型，即石灰岩溶洞成因与珊瑚礁生长结构成因。

石灰岩溶洞成因是经典的蓝洞成因类型，其形成与海平面变化和近岸存在大片石灰岩区域密切相关。这一类型的蓝洞的典型特征是存在大量石笋、石钟乳等，裂隙发育，往往形成若干个与外海水相连的通道，洞内水体与外海水存在一定交换。珊瑚礁生长结构型，顾名思义与珊瑚生长息息相关。这类蓝洞内底部存在珊瑚沙，和石灰岩溶洞成因的蓝洞特征有显著差异。

永乐龙洞究竟是如何形成的，目前还没有定论。三沙航迹珊瑚礁保护研究人员对永乐龙洞探察发现三沙永乐龙洞内目前没有观察到石笋、石钟乳，洞内水体平静，不具有和外界水体交换的迹象，并且还具有100 m以下水体趋于无氧状态、洞的位置在水深150-160 m左右发生明显移动等特征。罗珂等人通过对不同深度的洞壁礁体的矿物物相、元素含量及形成年代进行测定研究表明，永乐龙洞是一个复合体，17m以上的岩石是全新世海平面上升时期形成的现代珊瑚礁体，没有经历过海平面下降引起的成岩作用;17-35m的岩石经历了大气淡水成岩作用的晚更新世喀斯特溶洞，且在高海平面时期于17-23m以浅的空间内广泛发育洞内珊瑚。

3 永乐龙洞的水体环境

①水体温度、盐度及密度，毕乃双等人研究发现永乐龙洞水体温度、盐度、密度存在多个跃层，分别位于水深3、10、50和80-110m附近水深，其中以50m水深附近跃层最强，155m以下区域水文要素几无变化;

②悬浮体，孙晓霞等人研究发现永乐龙洞悬浮体组分种类丰富，可分为生源碎屑、陆源碎屑、自生矿物碎屑、有机包膜--海洋雪花和人工产物碎屑等。毕乃双等人研究发现龙洞内悬浮颗粒物主要有145-500μm的粗颗粒和5.28-38.55μm的细颗粒两个粒径组分，其中以粗颗粒组分为主;龙洞跃层处密度的显著差异，导致水体垂向对流受限并富集悬浮颗粒物，是导致溶氧浓度快速降低的主控因素;80m以下水体与其上水体几无交换，加之有机颗粒物的氧化与分解，形成无氧状态。闫文文等认为龙洞表层悬浮体浓度较高，主要与洞外周边珊瑚礁松散沉积物输入有关。洞内悬浮体垂直分布特征与水动力、洞体形态、温盐跃层、溶解氧及浮游生物等多种因素密切相关;

③溶解氧，溶解氧浓度垂向分布较为复杂，在温度、盐度和密度跃层水深附近浓度快速降低，并在水深90m附近降为0，形成无氧状态;

④叶绿素a，2016年10月毕乃双等调查发现龙洞内叶绿素a垂向分布表现出多峰特征，表层叶绿素a最大值区出现在10-20m附近（0.6μg/L）和90m附近（1.0μg/L）。葛汝平等在2017年三月调查中发现龙洞内叶绿素！浓度呈现随深度先增大后减小的趋势，白天浓度最大值层出现在40m处，为0.42μg/L，夜晚则出现在20m处，为0.59μg/L;

⑤营养盐，永乐龙洞是研究有氧到无氧的转变和无氧环境下生源要素迁移变化过程的理想场所。姚鹏等于2017年3月对永乐龙洞调查发现，洞内不同的营养盐有截然不同的变化规律，最大转变发生在氧化还原跃层。表层各营养盐浓度均处于较低水平，但随着深度的增加，各营养盐浓度出现迥异的峰值分布。硝氮浓度在90m处出现峰值，而亚硝氮浓度出现双峰分布（40m和95m处）。氨氮浓度在95m深度后迅速增大，磷酸盐和硅酸盐浓度从70m开始升高，150m后其浓度均不再增加。结合其他理化因素分析发现洞内营养盐垂直分布变化与DO、有机物和微生物等因素之间密不可分。

4 永乐龙洞的生物群落

海洋蓝洞具有水循环较弱，且到达一定深度后水体处于缺氧状态特征。大量生物群落通过形态、生理、生化等不同途径适应其环境，从而发展出其特有的生物群落与生态系统。因此，研究蓝洞内的生物群落与生态系统对了解蓝洞的形成及保护开发具有极其重要的意义。自永乐龙洞被发现后，我国的相关研究人员已开展微生物群落、浮游植物、浮游动物等方面的研究调查。

4.1 微生物群落

甄毓等在2016年10月航次中共发现古菌群4门21纲29目42科45属，显示永乐龙洞古菌群落有很高的多样性。其中，广古菌和奇古菌是优势古菌。古菌群落的垂向分布与温度、盐度，溶解氧及叶绿素a等环境多要素的变化密切相关。2017年3月刘瑞志等对永乐龙洞沉积物细菌进行研究发现不同深度的沉积物细菌种群在组成及其相对丰度上都存在显著差异，但在物种组成上又存在一定相似性和重叠性。同时还发现了很多参与硫素循环的菌类，表明在龙洞沉积物中硫素循环非常活跃，但是不同深度沉积物中细菌参与的硫素循环步骤存在差异。

4.2 浮游植物

2017年3月葛汝平等对永乐龙洞的微微型、微型和小型浮游植物进行了调查。本次调查共计录微型和小型浮游植物5门41属55种（含未定种），丰度为（0.3-9.8）×104cells/mL，甲藻数量最多。微微型浮游植物的丰度为（0.1-5.1）×104cells/mL。聚球藻在0-20m的上层水体中占优势，在40m以下水体中原绿球藻丰度占微微型浮游植物总丰度的90%以上。微微型、微型和小型浮游植物都存在明显的昼夜变化，夜晚的丰度最大值层都在20m层，白天微微型浮游植物最大值层上移到表层，而微型和小型浮游植物最大值层在40m层。

4.3 浮游动物

2017年3月在永乐龙洞开展的综合调查龙共记录浮游动物41 种（含未定种）和14 类浮游幼虫。细长腹剑水蚤、坚长腹剑水蚤和长刺小厚壳水蚤为优势种，其中，细长腹剑水蚤占绝对优势。洞内90m以浅的水层中的浮游动物具有明显的昼夜垂直移动现象，白天丰度最大层在60-90m层，夜间上移至20-40m层。同时，在90-150m的无氧水环境中有丰度较高的桡足类生存。

5 永乐龙洞研究展望

永乐龙洞是目前世界上最深的海洋蓝洞，蕴含着海量的地质历史环境信息，与我国南海珊瑚岛礁体系的形成与演化息息相关。全面详尽的调查研究永乐龙洞对我国海洋权益维护、生态系统保护和海洋地质科学研究等方面都具有重要意义。

西沙群岛永乐龙洞很早已被渔民发现，直至2015年我国才对该洞进行了探测，2016年正式命名后才为世人所皆知。对其内部地质、物理、化学和生物等特征的了解处于起步阶段，然而像其是否与外海有水交换及如何交换，其內部生物地球物理化学要素的分布特征如何等关键问题尚未得到定论，我们目前只是解开了永乐龙洞神秘面纱的一个小角。我们需要借助先进的技术手段继续探秘。

参考文献：

[1]盖广生.最深的海洋蓝洞—三沙永乐龙洞[J].海洋世界，2016（11）：72-77.

[2]盖广生.走进南海蓝色“大眼睛”[N].中国海洋报，2016-08-30.

项目基金：国家海洋局南海分局海洋科学技术局长基金资助项目（编号：180239）