北黄海海底麻坑群形态的定量研究及控制因素

本文基于高分辨率多波束水深数据和反向散射强度数据,对北黄海海底麻坑群的形态参数进行定量研究,结合水深、地形坡度和后向散射强度的变化准确界定了麻坑的轮廓,识别出圆形、椭圆形、拉长型麻坑共282个,并在ArcGIS软件中对其形态参数进行了分析计算,麻坑的平均长轴1.36 km,短轴0.78 km,直径0.94 km,面积0.88 km2,平均周长3.82 km,长宽比1.83,深度0.3~2.5 m,平均面积密集度13%,麻坑的剖面形态有麻坑边缘凹陷、中部有明显凸起（W1型）,麻坑边缘凹陷、中部略凸起（W2型）,麻坑中部单纯凹陷（V型）,分别集中分布在麻坑群的北部、南部、西部。麻坑的平面规模大、深度小的原因与地层中形成麻坑的游离气体浓度较小有关,也可能受到了地震、海啸等外力的诱发。麻坑的长轴优势走向为ENE-WSW、NNE-SSW,底流对其形状的塑造起了较大作用,部分麻坑成串排列,形成串珠状的麻坑链,其排列方式受到海底古河道、古潟湖等沉积地层结构的控制。海底麻坑群发育区反向散射强度为-60~-71 dB,麻坑内部较麻坑外部平均高5 dB,可能为麻坑内部气体泄漏引起海底沉积物被剥蚀后残留下的粗颗粒物质或海底生物活动留下的遗迹导致的。     

南海西部海底巨型麻坑活动性示踪研究

南海西部陆坡海域海底广泛发育麻坑,其规模和数量在世界范围内均属罕见,但关于它们目前的活动特征尚不清楚。通过对西沙隆起西南部麻坑区采集的两根沉积柱样孔隙水SO^2–4、K^＋、Mg^2＋、Ca^2＋、Sr^2＋以及溶解有机碳（DIC）含量随深度的变化特征的研究,揭示麻坑内与硫酸根消耗有关的生物地球化学过程,并推断麻坑目前的活动状况。采集于麻坑外的C9柱样SO^2–4浓度变化整体呈向下凹的形态降低,减少的硫酸根是被有机质硫酸盐还原作用消耗。采集于麻坑内的C14柱样SO^2–4浓度梯度呈现明显的三段式变化,0.00-0.66 m内SO2–4浓度变化主要受有机质硫酸盐还原作用控制,0.66-3.70 m受有机质硫酸盐还原和甲烷缺氧氧化共同控制,3.70 m以下部分主要受甲烷缺氧氧化作用的影响。根据C14柱样3.7 m以下孔隙水硫酸根浓度梯度计算的硫酸根-甲烷交接带（SMI）约在14.3 m处,甲烷向上扩散的通量约为0.0144 mol/（m^2·a）。此外,2个柱样沉积物孔隙水的Ca^2＋浓度均随深度明显降低,而Mg2＋浓度略微降低,主要与自生碳酸盐矿物沉淀有关。C14的Mg/Ca和Sr/Ca随深度变化指示该柱样沉积物中自生碳酸盐岩矿物主要为高镁方解石。2个柱样的孔隙水地球化学特征显示目前研究区麻坑活动不活跃, C14麻坑中含甲烷流体发生微弱渗漏,可能处于麻坑活动的衰落期。     

上奥陶统五峰组海底麻坑沉积的首次识别及其地质意义

尽管海底麻坑普遍发育在现代海洋的多种环境,但关于深时、特别是古生代麻坑沉积的研究却极为罕见,研究者对其特征、成因、鉴别标志所知甚少。本次研究在重庆石柱地区柑子坪及歇步头剖面识别了发育在上奥陶统五峰组暗色细粒岩中的海底麻坑沉积,在野外观察、采样的基础上,利用显微薄片及扫描电镜观察了其微观特征,并测试了麻坑与围岩的主量元素和微量元素。研究显示麻坑沉积总体呈楔状或顶平底凹的透镜状,麻坑内岩层紊乱并发育上拱的岩层,被硅质脉分割的角砾普遍发育,麻坑沉积中常见重晶石、沥青及赤铁矿,主量及稀土元素测试结果显示麻坑的形成可能与热液及冷泉无关,推测五峰组自生的低熟油气是麻坑形成的基础。总结认为深时麻坑的识别标志有:地震剖面的负地形形态、碳同位素负偏明显的不规则形态的碳酸盐岩岩体、楔状或透镜状宏观形态、麻坑内杂乱的沉积填充、局部地层的上拱形态及古生物化石显示的沉积间断或时序混乱等。五峰组海底麻坑沉积具岩石学、地层学、古环境及油气地质学意义。     

海底麻坑内外土体物理力学特性差异研究

为了研究海底麻坑内外土体物理力学特性的差异,以杭州湾口外软土海底发现的大型麻坑为研究对象,分别在麻坑内外进行了4站15m孔压静力触探(CPTU)测试、2口钻孔共48个柱状样样品的常规土工试验,结果表明麻坑内土体相较麻坑外土体抗剪强度高、压缩模量大,饱和度、孔隙率和含水量低,而浅层气在海底土体中的赋存形式是造成这种差异的主要原因。     

海底麻坑的特征、分类与成因机制

海底麻坑是由超压流体溢出海底时侵蚀海底沉积物所形成的一种负地貌,其广泛分布于各种水下构造环境(如大陆边缘盆地和增生楔等)。综合近年有关海底麻坑的研究成果,依据麻坑形状、直径、长宽比、空间分布以及垂向充填方式等特征,对其类型进行了系统划分,详细介绍了麻坑形成的主要条件及影响因素(如底辟、断层等),深入阐释了麻坑的成因机制。麻坑形成过程中,地层中的局部异常流体压力(超压)是最为关键的条件和驱动因素。根据地层中超压形成和释放过程的快慢,可以将麻坑的成因机制划分为渐进型、突发型和混合型3类。渐进型麻坑形成过程中,地层超压的形成和释放的过程较为缓慢;突发型麻坑形成过程中地层超压形成和释放的过程较快;混合型麻坑的形成过程介于二者之间。鉴于麻坑在形成过程中受到海水和下伏地层等多种因素的共同影响,未来十分有必要对海底深部地层中“超压形成-流体聚集-垂向运移至海底表面并逸散-形成麻坑”的整个动态过程展开物理和数值模拟研究,进一步建立海底麻坑形成模式。     

利用反射地震和多波束资料研究南海西北部麻坑的结构特征与成因

麻坑通常是由海底流体逸散形成的一种海底表面的残留地貌.本文所研究的区域主要位于南海的西北部,包括琼东南盆地的西南部和中建南盆地的中北部.该区域海底表面主要覆盖细粒沉积物,并且底流活动强烈,底流水道发育,为麻坑的形成和发育提供了有利条件.麻坑发育的主要因素是流体逸散系统,本文通过反射地震资料在本区发现了断层、气烟囱、泥火山、泥底辟、声空白/声混浊、强反射等多种与流体逸散相关的指示特征.麻坑的几何特征随着区域的不同会有较大变化.首先本区麻坑的尺寸跨度较大,与底流水道伴生的麻坑和广乐隆起的麻坑表面宽度通常是几十米到数百米,其他区域麻坑的表面宽度通常可达数千米,被称为巨型麻坑.其次本区麻坑的表面形态复杂多样,有圆形、椭圆形、新月形、环形等.各种不同的形态有可能指示了麻坑的不同发育阶段,新月形麻坑可能发育程度较低,其次是环形,圆形则相对较为成熟.据此推断发育程度较低的新月形麻坑有可能是活动麻坑,而地震海洋学的资料也倾向于证实这一点.     

麻坑、泥火山在南海北部与西部陆缘的分布特征和地质意义

本文利用新的高分辨率海底多波束地形数据与以往研究资料对南海台西南盆地及以西和中建南盆地北部及以北陆缘区域内的麻坑与泥火山分布区进行了统计、分析与总结.本文提出根据麻坑的个体平面形态、规模量级和组合形式建立麻坑的三类分类体系并进行总结阐述.麻坑的直径与坑深总体具有线性变化关系但又有区域性分布特征,可能反映了不同海区底质性质、浅地层构造活动、海底倾斜程度和海底底流等因素的不同影响;同一区域泥火山的直径与高度具有线性关系而不同区域拟合斜率差异较大,可能说明同区域泥火山形态、流体成分和来源具有高度一致性,但其分布具有区域差异性特征.研究表明,麻坑、泥火山的产生与近5Ma新构造运动期内台湾南部和南海西缘区域性走滑断裂活动相一致,主要分布在构造活动较为活跃,沉积较为薄弱的近坡折带和大陆坡区域,在具有走滑性质的台西南、莺歌海和中建南盆地分布较广、规模较大,而在其他主要张裂性质盆地中分布较少,规模较小.其分布特征一方面能够说明某些区域流体的大量渗漏与逸散,另一方面也能够说明某些区域持续的构造活动有利于该区域深部流体的重新聚集与成藏,从而成为指导油气资源勘探的重要参考指标.     

天然气水合物调查区微地貌特征探测成果

本文介绍了利用近海底探测设备声学深拖和ROV遥控潜水器在天然气水合物调查区进行的微地貌探测成果。结合前期地震调查成果,在地震剖面上显示的三个贯穿海底的气烟囱区域对应的海底探测到麻坑、海底丘状体。另外,在水合物喷发的冷泉区,首先使用搭载在声学深拖上的侧扫声呐对目标区进行较大范围的调查,利用声呐图像上的"亮斑异常"确定冷泉喷口的位置,再利用ROV遥控潜水器开展精准下潜探测,在冷泉区识别出碳酸盐岩结壳、泥火山特征地貌、羽状流现象和一些典型的生物特征。     

南海北部陆坡海底异常地貌特征与天然气水合物的关系

在南海北部陆坡的浅层剖面上，发现存在若干海底声学异常反射现象，主要有滑塌体、丘状体、麻坑、羽状流(海水中)等类型，它们是由于滑塌、浅层气或流体溢出等因素造成的海底微地形地貌突变，可能与海底下存在的天然气水合物有关。