基于形态学特征和声学探测技术的北黄海海底麻坑群成因研究

The seabed pockmark group of the North Yellow Sea was discovered for the first time during the Multibeam survey in 2011.Pockmark is a special submarine landform, it might be a sigh of gas hydrate and oil, or might be associalted with seabed circulation and sea-level change. The North yellow Sea is a key area for the marine- land interaction of the east China Shelf since late Pleistocene that recording the scientific information of climate change, sea level fluctuation, and the tidal wave system. Therefore, This study choose the seabed pockmark group of the North Yellow Sea as the object, though high-resolution multi-beam, sub bottom profiling,seismic profiling, and acoustic classification of sediment, combined with the sediment sampling analysis and age determination, make a quantitative analysis of the morphology and sedimentary characteristics of the pockmark groups, reveal its relations with submarine shallow gas, shallow layer structure and hydrodynamic condition, so as to explore the genesis and the formation age of the seabed pockmark group of north the Yellow Sea, as well as its evolution in the modern hydrodynamic environment .

北黄海海底麻坑群是在2011年的多波束海底地形调查中首次在北黄海发现的大面积海底麻坑地貌，麻坑是一种特殊的海底地貌类型，既可能为天然气水合物和油气存在的标志，也可能与海底环流和海平面变化相关，北黄海所在的位置是晚更新世以来我国东部陆架陆海相互作用的关键区域，记录着气候变化、海平面升降以及潮波系统等重要的科学信息。为此，本项目选择以北黄海海底麻坑群为研究对象，利用高分辨率多波束、浅地层剖面探测和地震剖面探测等多种声学手段，以及声学底质分类技术，结合沉积物取样分析和年代测定，对麻坑群的形态和沉积特征进行定量化分析，揭示其与海底浅层气、浅层构造和水动力条件的相关关系，从而探讨北黄海海底麻坑群的成因、形成年代和在现代水动力作用下的演化规律。

本研究项目以北黄海海底麻坑群为研究对象，通过对多波束水深数据和反向散射强度数据的提取和精细化处理，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软件中对麻坑的形态参数进行了分析计算和定量研究。结果表明，麻坑的平面规模大深度小，其原因与地层中形成麻坑的游离气体浓度较小有关；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；部分麻坑形成串珠状的麻坑链，其排列方式受到海底古河道、古泻湖等沉积地层结构的控制。本研究还选取了典型麻坑区利用侧扫声呐、浅地层剖面等声学调查工具和沉积物取样装备对麻坑群进行了现场调查，获取了麻坑内外沉积物的声学特征、沉积物特征和海底生物特征，对海底麻坑的成因进行了综合研究，查明了声学气烟囱、气通道、羽状流等研究区海底麻坑流体活动的证据，并在沉积物中发现了草莓状黄铁矿和碳酸盐胶结现象等指示含甲烷流体活动的生物特征和矿物微观特征，证实了海底麻坑的成因与海底流体渗漏有关，且麻坑目前仍处于活动状态。同时还对比了海底麻坑内外海底沉积物特征和底栖生物特征，发现海底麻坑内部黑色强声学反射斑点为密集发育的底栖生物和贝壳碎片所致，结合沉积物粒度特征和测年结果，阐述了海底流体活动对海洋沉积环境和生物环境的影响，完善了浅海陆架海底流体渗漏和麻坑的成因机制，为深入研究陆架浅水区海底麻坑的成因和中国东部近海沉积过程、沉积环境提供了科学证据。