在海底环境中，由于一些特殊的地质活动，如热液的喷发、水合物的扰动分解、水团的运移等，在海洋中可能会形成羽流。羽流在温度、密度、化学物质组分浓度等方面与周围海水存在明显差异。羽流中的化学物质在整个海洋中的循环时间与海水混合时间几乎相当(几千年)，羽流的探测和研究对我们理解全球元素的地球化学循环以及羽流对海洋环境产生的影响至关重要。本文针对羽流中重要物质组分：示踪性气体和铁、锰、铝等金属元素、稀土元素以及与颗粒物形成密切相关的铁氧化过程进行了较为系统的探测和研究。　　 (1)为了实现在海上现场分析多种示踪性溶解态气体的目的，自主研发了海洋示踪气体现场检测系统，该系统集海水样品“保气采样”-“同时富集”-“测试”一体化，主要包括：保气采样瓶、多组分气体富集装置、二维气相色谱分析装置，利用该系统和方法可采用吹扫捕集和顶空两种方法实现H2、CH4、CO2、H2S等示踪气体的高精度分析，方法检测限低、灵敏度高，当利用吹扫捕集方法测试时，检测限为：H2-0.42nmol/l，CH4-0.07nmol/l，CO2-0.03μmol/l，当利用顶空法测试时，检测限为：H2-1.1ppm，CH4-0.17ppm，C02-82ppm，H2S-0.08ppm。　　 (2)利用上述系统和方法对南海神狐海域水合物区水柱样品和原位获取的间隙水样品分别利用吹扫捕集和顶空法进行了测试，发现天然气水合物区近底层水体中存在有明显的CH4异常，浓度可达10.8nmol/1，间隙水中则同时有CH4、H2和H2S气体的异常，最高浓度可分别达40.2 nmol/1，226nmol/1，0.46 nmol/1；　　 (3)首次对超慢速扩张洋脊-西南印度洋脊海域A区(37°S，49°E)热液形成的羽流进行了系统的地球化学特征研究。船上现场培养实验结果表明A区热液羽流中的铁氧化速率较理论计算值明显要低，实际测定的Fe(Ⅱ)氧化速率常数为0.41h-1，Fe(Ⅱ)半衰期t1/2=1.7h，而t1/2理论计算值仅为0.6h，表明由于羽流中有机物和微生物的作用，铁可以较长时间存在于海水中；　　 (4)西南印度洋A区热液羽流中CH4气体浓度最高可达12nmol/l，总铁浓度最高可达277nmol/l，与太平洋和大西洋观测到的结果类似。颗粒物中Fe/Fe+Mn+Al比值达60％以上，表明羽流中颗粒物主要以热液来源为主，Al/Fe+Mn+Al比值最高可达25％，表明还有部分颗粒物可能来自于背景颗粒物或再悬浮的碎屑沉积物。羽流颗粒物中稀土元素的配分曲线均显示了正铈异常，显示受到了热液系统的影响；除个别样品呈现铈负异常外，多数样品呈现正铈异常。