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GRL发表IODP 372/375航次研究成果: 新西兰Hikurangi大陆边缘Tuaheni滑塌体形成时间和演化

 

       近日,国际知名地学期刊《Geophysical Research Letters》以 “Constraining the age and evolution of the Tuaheni Landslide Complex, Hikurangi Margin, New Zealand using pore-water geochemistry and numerical modeling”为题在线发表了上海海洋大学罗敏博士参加IODP 372/375航次的最新研究成果。

 

       Tuaheni大型滑塌体位于新西兰Hikurangi大陆边缘水深500-900米范围内,地球物理成像显示该滑塌体由两个反射特征不同的地震单元组成,呈现远端拉伸、近端挤压的变形特征(图1)。部分滑塌体在滑塌事件后还发生缓慢塑性蠕变,类似于陆地上泥流和石冰川。由于50%的滑塌体都处于水合物稳定带内,这种滑塌后的塑性蠕变被认为与天然气水合物的存在有关。IODP 372航次的主要科学目标就是揭示这种塑性蠕变的成因机制。滑塌体上U1517站位钻探结果发现,滑塌体内并没有水合物的赋存,水合物仅出现于滑塌体以下30米的沉积物中,故这种滑塌后的塑性蠕变可能与水合物没有直接关系。同时,Tuaheni滑塌体的形成时间和演化过程也不太清楚。

图1. (A) 新西兰构造背景图;(B) 采样站位海底多波束测深图;(C) 穿过钻探站位U1517的地震剖面图;(D) 穿过钻探站位U1517的地震单元和岩性生物地层单元

 

       U1517站位孔隙水地球化学剖面呈现典型的非稳态的特征(图2),研究考虑了多种可能情形,利用一维反应—运移模型对孔隙水地球化学剖面进行拟合,模拟结果表明整个约70米的Tuaheni滑塌体是由两次独立的滑塌事件组成,最近一次发生于12.5±2.5 ka,且这一40米厚的沉积块体并没有发生明显的崩塌,即整个40米左右的沉积块体在滑塌过程中没有发生明显的混合,孔隙水仍保持了滑塌发生前的特征(图2和图3)。另外,最近这次滑塌事件将滑塌前沉积物孔隙水硫酸根(SO42-)快速埋藏至产甲烷带,使得在产甲烷带内可以发生甲烷缺氧氧化作用,额外消耗约5.6× 109摩尔甲烷。

 

图2. (A) 假设最近一次40米滑塌体内孔隙水被均匀混合的模拟结果;(B) 假设最近一次40米滑塌体保持滑塌前孔隙水特征的模拟结果,SO42-、TA和NH4+在10-15 kyr达到最佳拟合;(C) 假设最近一次滑塌体厚度为65米且保持滑塌前孔隙水特征的模拟结果

 

图3. Tuaheni滑塌体演化历史示意图

 

       本研究首次揭示Tuaheni滑塌体形成时间和模式,认为海底滑坡过程中沉积块体未必都发生剧烈崩塌,也可以保持着原本沉积组构发生移动。同时,强调大陆边缘滑坡在千年尺度上可能对海底甲烷循环有重要影响。

 

       论文信息:

Luo, M., Torres, M.E., Kasten, S., Mountjoy, J.J. 2020. Constraining the age and evolution of the Tuaheni Landslide Complex, Hikurangi Margin, New Zealand using pore-water geochemistry and numerical modeling. Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2020GL087243.

       全文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020GL087243

 

       IODP 372航次于2017年11月26~2018年1月4日执行。航次有两部分研究内容,第一部分基于IODP 841建议书,研究天然气水合物与水下滑坡的关系;第二部分基于IODP 781号建议书,是后续IODP 375航次的一部分,在Hikurangi俯冲带进行随钻测井,研究Hikurangi俯冲带浅水慢速滑坡事件中沉积物特征、断层带结构和物理性质等。 IODP 375航次于2018年3月8~5月8日执行,航次基于IODP 781号建议书,在Hikurangi俯冲带实施钻探,通过随钻测井、钻探取芯和后期连续观测等方式研究Hikurangi俯冲带慢速滑坡事件的水文、化学和物理过程等。

 

 

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