近日，深海地球物理与资源研究室王吉亮副研究员与合作者在国际地学期刊Basin Research发表题为Submarine fluid flow system feeding methane emission in the northern South China Sea的研究成果，研究琼东南盆地支撑冷泉活动的海底流体活动系统结构特征和发育演化规律，揭示了海底滑坡对冷泉活动性的控制作用。
冷泉活动是地球跨圈层物质循环和能量交换的重要方式，能够支撑独特的化能合成生态系统，冷泉释放的甲烷会造成海水酸化甚至影响全球气候变化。最新探测表明，冷泉活动在深海环境中（水深 > 500 m）广泛存在，与浅海相比，深海地层甲烷在到达海底之前首先经过水合物稳定带。传统认为甲烷在稳定带内会形成水合物，降低地层渗透性，阻碍甲烷的垂向运移。目前对于地层甲烷如何穿过水合物稳定带的过程和机理的认识仍很不足。
针对上述问题，该研究以琼东南盆地松南低凸起上发育的活跃冷泉为研究目标，基于三维地震和测井数据，发现支撑海底冷泉活动的流体系统由上下两部分组成。研究区内水合物稳定带之下发育3个大型气云构造（Gas cloud），在内部发育断层。在气云之上的水合物稳定带内发现28个流体管道（Pipe）穿透3套垂向堆叠的滑坡沉积体到达海底。研究认为气云构造内的断层和流体管道垂向相连，共同组成支撑冷泉活动的海底流体活动系统。
图1. 琼东南盆地深水区发育活跃“冷泉”的海底流体活动系统
该研究表明水合物稳定带内低渗透性滑坡沉积而非含水合物地层封存了下伏游离气。连续在海底发生的3期滑坡导致水合物稳定带快速向上迁移，原稳定带底界附近水合物分解，而新底界之上短时间内不能生成大量水合物形成有效封存。游离气进入水合物稳定带并向上运移，在低渗透性滑坡沉积底部聚集，形成超压，达到临界值发生水利压裂，形成流体管道，甲烷发生渗漏。多期滑坡存在表明该过程重复发生，可能导致冷泉间歇性活动。该研究表明滑坡对海底冷泉活动具有控制作用，低渗透性滑坡沉积如同“阀门”，管理海底冷泉甲烷释放。
图2.海底滑坡对海底冷泉甲烷释放的控制作用模型图
论文第一作者和通讯作者为王吉亮副研究员，中国地质调查局青岛海洋地质研究所李昂副研究员为共同通讯作者，合作单位还包括挪威能源研究所和中海油研究总院。该研究受中国科学院青年创新促进会、海南省高层次人才项目、国家自然科学基金和崂山实验室项目的共同资助。
论文信息：Wang, J., Li, A., Wang,L. H., Wu, S., & Li, Q. (2024). Submarine fluid flow system feeding methane emission in the northern South China Sea. Basin Research, 36, e12839.
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/bre.12839
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