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）为题发表了中国地质调查局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

论文第一作者为广州海洋局高级工程师尉建功，通讯作者为广州海洋局高级工程师张伟、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.