广州海洋局等联合发表“海马冷泉”研究成果

发布时间:2020-12-25

  

  近日,约翰威立(Wiley)出版集团旗下的地球科学领域期刊《Geological Journal》(地质期刊)以“Geologically controlled intermittent gas eruption and its impact on bottom water temperature and chemosynthetic communities—A case study in the “HaiMa” cold seeps, South China Sea”(构造地质对“海马冷泉”区间断性甲烷渗漏及海底温度和化能自养微生物的控制作用)为题发表了广州海洋地质调查局尉建功博士等人关于“海马冷泉”活动规律及其影响的最新研究成果。 

  2018年广州海洋局、中科院深海所和同济大学研究人员搭乘“探索一号”科考船,利用“深海勇士”载人潜器在我国南海北部陆坡西部海域“海马冷泉”实施联合作业,获得大量调查数据。本文以海底观测数据为基础,结合多波束水体数据和地震剖面,对“海马冷泉”进行了系统研究,以了解流体迁移、积累和喷发及其对生态系统的影响。2016年和2018年获得的多波束水体数据中观察到的气体羽状流的位置是不同的,表明冷泉流体渗漏活动在年尺度上的时空变化。海底观察显示,HM-1和HM-5中存在大量碳酸盐,指示两个长期存在的冷泉渗漏点(图1)。贻贝覆盖了HM-2大部分区域,HM-3和HM-6表现为年轻活跃的冷泉渗漏。在多个区域遇到了海底断裂、泥锥、粘土堆和突然增加的海底水浊度和温度,推断与浅层气体聚集和喷发有关。HM-2浅层沉积物顶空气体的甲烷含量高于99.5%,δ13C-CH4为-71.5~72.3‰,表明生物成因气体来源。据推断,气体来自储层~1280 mbsf,其特征是地震剖面中的低频特征。气体沿着斜坡从储层迁移到构造隆起的顶部。高角度断层在800至240 mbsf之间广泛发育,促进了气体从构造隆起顶部向浅层沉积物中迁移。大多数断层没有到达海底,因此,气体在浅层积聚并在地震剖面中出现亮点。当孔隙水压力克服上覆盖层静水压力时,将产生有利于气体运移的通道,气体排放提供了压力释放机制。因此,地震剖面显示大多数裂缝没有到达海底(图2)。推测随着天然气水合物和自生碳酸盐的生长,气体渗漏将停止,这会不断降低原始裂缝的渗透率。随后将建立新的压力体系并产生新的裂缝,从而形成新的流体渗漏。推断这种机制导致冷泉渗透活动的时空变化,并影响冷泉生态系统的发育。 

图1 海马冷泉海底影响资料与潜器轨迹 

图2 海马冷泉地震剖面与冷泉系统发育 

  尉建功博士于2018年参加“深海勇士”载人深潜航次,与中科院深海所、同济大学科学家共同开展海上调查,并乘坐“深海勇士”载人潜器在海马冷泉下潜两次。 

  论文第一作者为广州海洋地质调查局高级工程师尉建功,通讯作者为广州海洋地质调查局高级工程师张伟、吴婷婷,合作作者为李季伟、李江涛、王吉亮、陶军、陈宗恒、吴自军、陈万利、程思海、曹珺等。该项研究由科技部国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委项目和中国地质调查局项目联合资助。 

  《Geological Journal》位于汤森路透JCR三区,中科院地球科学四区,影响因子为1.595,CiteScore为3.10。论文相关信息如下: 

  Wei, J., Li, J., Wu, T., Zhang, W., Li, J., Wang, J., Tao, J., Chen, Z., Wu, Z., and Chen, W., 2020a, Geologically controlled intermittent gas eruption and its impact on bottom water temperature and chemosynthetic communities—A case study in the “HaiMa” cold seeps, South China Sea: Geological Journal, v. 55, no. 9, p. 6066-6078. 

(尉建功) 

 

 

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