中国边缘海域典型海底流体研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:w7324535
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海底流体运移主要是指浅层气、海底地下水、冷泉流体、热液流体、液化细粒沉积物等海底界面以下气体或液体沿断裂或裂隙等优势通道向海底运移并最终溢出或喷出海底的过程,是一种广泛发育的海底现象。该过程是海底上覆水体环境与下伏沉积环境间物质和能量交换的重要通道,对海底地形地貌、海底矿产资源以及海底生态系统的发展和演化具有重要意义。本文利用已经获得的声学数据、近海底原位化学数据及影像资料等,结合已有成果,分析和研究了北黄海、冲绳海槽中部热液区和台湾西南海域冷泉区的典型流体活动特征,以期为中国陆架海域近海底流体活动的综合研究奠定一定的基础。研究内容和成果简述如下:在北黄海研究区内,以浅层气成因的海底圆丘为研究对象。高分辨率的水深数据和侧扫声纳图像表明,这种地形地貌特征表现为极为宽缓的丘状正地形,其直径介于250-1700m之间,而高度则仅为0.1-1.0m之间。横穿该地形的浅地层剖面图像上发育的声浑浊,亮点等声学异常表明了其下伏地层中浅层气的发育。而研究区孔隙水化学数据特征则表明了海底地下淡水/微咸水的出现和溢出。海底圆丘及其周围环形凹陷与下伏浅层气的相对位置关系表明了这种特殊地形地貌特征的形成是其下伏浅层气聚集和运移的结果,而该地形呈现出NW-SE的优势方向表明其后期的演化则主要受海底底流的影响。海底地下淡水/微咸水的发现,对本区的水体循环及地下淡水资源研究具有重要的意义。在冲绳海槽中部热液研究区,通过利用视频资料和近海底原位化学数据,分析和描述了位于冲绳海槽中部的伊平屋北部海丘热液区和伴溢蛤热液区生物组成和分布特征及其与近海底水体化学特征之间的响应关系。经过对比可知,伊平屋北部海丘热液区热液活动远大于伴溢蛤热液区,进而导致其生物量与近海底水体中CO2和CH4含量远大于后者。在两个热液区的活动喷口周围,生物分布都呈现出圈层特征。并且在伴溢蛤区,生物主要表现为以喷口为中心,直径约为10m的海底平面圈层结构,而在伊平屋北侧海丘热液区,生物沿烟囱体分布而表现出明显的三维圈层结构。在流体喷口处及其临近区域,温度为控制生物分布的主要因素,而在其外围,支持该区化能自养生物群落的营养物质浓度则起主导作用。在福尔摩沙海脊冷泉系统研究区,本文通过利用水深数据以及连续三年的近海底影像资料,对该冷泉区的海底地形地貌特征做了分析,并对该冷泉区海底表征的形式、规模和分布特征做了描述和量化统计。该冷泉系统发育了形态各异的自生碳酸盐岩、繁茂的化能自养生物群落、活动的流体喷口、还原性沉积物等特征性的海底冷泉系统海底表征。研究表明,自生碳酸盐岩的广泛发育与出露是控制冷泉区地形地貌特征的主要因素。研究区内生物群落的分布主要受控于海底流溢出海底的位置及其活跃程度,因此主要沿断裂或裂隙等海底流体优势通道发育。这些优势通道的发育能够有效导向和汇聚富甲烷流体运移至海底以维持化能自养生物群落,而化能自养生物群落对甲烷等有效成分的消耗则促进了冷泉流体向海底运移。该冷泉系统海底表征的圈层分布特征也表明了自生碳酸盐岩丘对下伏冷泉流体的纵向汇聚和横向疏导的作用。简言之,冷泉系统的海底表征是海底流体的重要产物,而海底表征亦可反作用于海底流体,影响其运移路径和有效通量。
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