东沙群岛西南陆坡区泥火山群成因研究

Reflection seismic and subbottom profiling data show that numerous mound-like structures stand up to 100 m high above the seafloor over the continetal slope to the SW Dongsha Island, which feature of highly folded sedimetary strata and gas venting, and were speculated as active abyssal mud volcanoes that may prospect rich hydrates. To confirm the speculation and get insights to the geological origin of the mud volcanoes, it is planned to collect new geophysical data and dredge the seabed during open cruises to get deep penetration images of their deep structure and high-resolution images of their shallow levels with multiple channel seismic and Chirp sub-bottom profiling data, to improve the method of parameter inversion from sonic reflectivity in order to predict the physical property and lateral variation of seabed hardness and gas venting due to mud volcanism, to analyze the components of the sediments and gases by physical measurements and chemical analysis with the samples dredged from the seabed, and to identify proxies of hydrates, to reveal the geological dynamics to produce the mud volcanoes by analyzing their relevance of regional tectonic activity. This study may fill a research gap of mud volcano over the passive northern margin of the South China Sea and thus contribut to the prospect of gas hydrates.

反射地震与浅地层剖面资料显示东沙群岛西南深水陆坡存在一批高达百米的丘状地质体，其沉积层发生强烈挤压褶皱，伴有气体喷溢，推测是尚在活动的泥火山群，并可能是一个新的水合物富集带。为证实此推测并探究该泥火山群的成因，拟以已有资料为基础，搭载航次补充地球物理调查和海底浅层沉积取样；通过反射地震和浅地层剖面数据的多层次成像，获得深穿透和高分辨率反射图象，揭示泥火山的深部构造和浅表层结构；通过改进物理参数反演方法，利用Chirp浅地层剖面记录对海底沉积物物理性质进行预测；对采集的沉积样品进行声学和化学测定，分析浅表层物质组成和气体成分，确定水合物存在标志；分析东沙泥火山分布与区域断裂活动的关系，揭示泥火山形成的地质动力。项目研究可望填补南海北部被动陆缘区泥火山研究空白，并为水合物勘探做出贡献。

反射地震及浅地层侦察剖面发现东沙群岛西南深水陆坡存在一批高达百米的丘状地质体，其沉积层发生强烈挤压褶皱，伴有气体喷溢迹象，推测是尚在活动的泥火山群。为证实此推测并探究该泥火山群的成因，本项目搭载了5个基金委共享航次，在东沙西南海区采集了反射地震和浅地层剖面各500 km记录资料及20站位海底取样。利用这些数据和样品开展了三方面分析：1）以声学理论为基础，编写计算程序，从浅地层剖面记录提取了海底反射系数，反演计算了海底表层波速、密度、孔隙度；2) 通过反射地震、浅地层剖面的成像处理，揭示了区内广泛的地层褶皱与断裂形变、充气，海底浅表层海丘、麻坑以及水中气柱，泥火山地球物理特征明显；3）对从海底采获的沉积、海水和生物样品进行了观察、测定和分析。结果发现，这些海丘区海底普遍具有硬质海底，其中包含着丰富的自生碳酸盐岩（结核、结壳、结板、烟囱）、喷发角砾和深层粗粒碎屑，以及大量的珊瑚、管虫、海绵、苔藓虫等深水生物，与全球其它海域泥火山区喷溢区的沉积物及嗜甲烷群落生物十分相似。δ13C同位素比测定值为-17‰~-26‰ ( VPDB), 明显包含油气泄漏的贡献。可以确认东沙海区的海丘就是深部油气泄漏形成的泥火山。.项目取得的创新成果和意义：1）发展了从浅地层剖面记录反演海底声学参数的方法和技术；2)东沙群岛所在的海区以往一直未有油气和水合物发现，此次调查发现区内泥火山活动较强烈，泥火山数目近100座泥火山，指示海底发生了规模较大的油气泄漏；有的剖面泥火山内部还显示了有水合物存在的BSR标志, 意味着区内存在良好的油气与水合物潜力;3)大量深水生物的发现表明研究区很可能具有丰富的深海生物资源。