用地震海洋学方法研究海底喷泉

深海过程是当今海洋研究的前沿和地球系统科学的突破口。在过去的三十多年中深海勘查发现了众多的海底喷泉及其特殊的化学自养生物群落，由于其在全球海洋生物地球化学循环、矿产与能源资源中的作用，海底喷泉的调查研究是地球科学的前沿。本申请拟通过科研机构与调查部门的联合攻关，以南海地区特别是东北部地区为重点研究区，建立完善海底喷泉羽状体探测的地震海洋学方法及其他高频声学方法，揭示出研究区活动喷泉的分布特征，并与其他深海地区实测资料对比，初步总结不同类型海底喷泉的特征，从而为探讨地球系统流体部分与固体部分相互作用提供科学依据。地震海洋学是反射地震学与物理海洋学一门新兴交叉学科，本项研究不仅拓展了地震海洋学的应用范围，可以为寻找活动的海底喷泉提供新的手段，同时为生物地球化学循环过程的研究提供靶区，从而为深化海底下海洋与上覆海洋的物质和能量交换提供科学证据。

由于其在全球海洋生物地球化学循环、矿产与能源资源中的重要作用，海底冷泉的调查研究是地球科学的前沿。本项目拟通过与调查部门的联合攻关，以南海地区特别是东北部地区为重点研究区，建立完善海底冷泉羽状体探测的地震海洋学方法，揭示出研究区活动冷泉的分布特征。.建立完善了可揭示较清晰水层结构的地震海洋学处理流程，并对南海大量地震剖面（约26000km）和浅层剖面（约9000km）资料进行了数据处理和分析，结合多波束资料等，对南海的海底冷泉系统与海底界面过程进行了深入研究。此外，完成了4条XBT-多道反射地震断面的联合调查实验。.对南海陆坡区冷泉系统进行了综合分析，西部的特色是海底发育巨型麻坑，东北部的特色是浅剖剖面发育空白带-流体通道。利用新的高分辨率海底多波束地形数据和反射地震数据在中建南盆地北部区域新发现了大量麻坑和泥火山（群）。提出该区域广泛发育的新月形麻坑的形成演化过程，并提出麻坑的三类分类体系。在南海东北部天然气水合物发育区发现了泥火山，同时发现研究区水体中存在声学异常体，推断为冷泉羽状流，指示该区存在活动冷泉。综合海底地形和地震剖面中的泥火山活动、滑塌活动和BSR展布情况，可以将研究区分为滑塌控制模式，受滑塌和泥火山活动共同控制模式。南海地区麻坑、泥火山的产生与近5.5Ma新构造运动期一致，主要分布在构造活动较为活跃的近坡折带和大陆坡区域，在台西南、莺歌海和中建南盆地分布较广、规模较大。.利用地震海洋学方法对海底边界附近水体进行成像，结合盆地流体逸散活动，圈定活动冷泉羽状流发育位置。研究表明，活动冷泉羽状流在多道反射地震剖面上一般呈羽状、扫帚状和不规则状几何形态，内部反射杂乱，反射振幅偏弱；一般与盆地内部流体逸散结构相关，反映了地层内部流体自深部向浅部运移，在海底逸散形成了活动冷泉羽状流。.海底界面过程的研究发现，南海东北部东沙海域发育大量孤立波或孤立波群，地震海洋学给出了这些孤立波的空间结构，这些孤立波对该区域上陆坡沉积物波的形成起控制作用。南海西部大型麻坑发育区的形成与海底流体活动与底流活动密切相关，地震海洋学给出了底流存在的直接观测证据。在南海大量水层地震剖面上可识别出雾状层，雾状层的维系与内波作用有关。以上研究与海底冷泉的地震海洋学探测表明，地震海洋学已从早期的反射地震学与物理海洋学的交叉推进到地震学与海洋学的交叉，必将为揭示海底界面过程的奥秘做出重要贡献。