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克罗托内近海俯冲增生楔(地中海中部卡拉布里亚弧)的底辟构造与流体逸散特征:活动页岩域中的麻坑场与泥火山喷发机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月29日 来源:Marine and Petroleum Geology 3.7
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本研究基于高分辨率3D地震数据,揭示了地中海卡拉布里亚增生楔内流体逸散与沉积物运移的耦合机制。通过分析克罗托内近海的麻坑(pockmark)分布模式及泥底辟(mud diapir)构造,阐明了正断层与斜坡梯度变化对流体聚焦(fluid focussing)的控制作用,发现化石泥池(fossil mud pool)仍作为优先渗流通道影响斜坡稳定性,为增生楔内流体动力学与地质灾害预警提供新见解。
在地中海蔚蓝的海面之下,卡拉布里亚弧增生楔正上演着一场持续数百万年的地质戏剧。这片位于克罗托内岬近海的区域,是欧亚板块与非洲板块碰撞的前沿阵地,沉积物被不断刮削、堆叠,形成复杂的构造迷宫。更引人入胜的是,这里隐藏着大量流体活动的蛛丝马迹——从海底凹陷的麻坑群到喷涌泥浆的"海底温泉",这些现象不仅关乎地球深部物质循环,更可能触发海底滑坡等地质灾害。然而,受限于勘探技术,科学家们对这些流体逸散系统的认识始终雾里看花。
意大利能源转型部资助的研究团队利用ENI公司提供的Crotone 3D地震数据体(覆盖2967 km2,垂向分辨率达4 ms),结合EMODnet海底地形数据,首次系统揭示了该区域流体逸散与沉积物运移的三维架构。通过地震属性分析、构造解析等方法,研究人员发现:在Fedra和Federica两个构造穹窿上,麻坑的形成机制截然不同——前者受控于外弧伸展产生的正断层,后者则与浅部未固结沉积物在坡度突变带的扩容有关。更令人惊喜的是,识别出一个直径达1200米的现代泥池(mud pool),其下伏的泥底辟沿伸展断层从活动页岩域(mobile shale domain)抽取物质;而另一个被未变形地层封存的化石泥池,其地震反射振幅揭示其仍是流体渗流的优先通道。
关键技术包括:高精度3D地震数据体(NE-SW测线间距15 m)的时间偏移处理、地震相分析、海底形态定量表征,以及基于VIDEPI数据库的二维地震剖面校准。
【Pockmarks】
麻坑群呈现两种成因模式:Fedra穹窿的麻坑受控于外弧伸展正断层,形成线性排列;Federica穹窿的麻坑则与斜坡梯度突变引发的浅部沉积物剪切破裂相关。地震剖面显示部分麻坑下方的流体活动诱发了小型滑坡。
【Mud diapir】
直径1200米的泥池是深部泥底辟的海底露头,其通道沿NW-SE向伸展断层发育,断层切入3 km深处的活动页岩域。振幅异常表明该系统仍在活跃喷发。
【Fossil mud pool】
被上新世地层覆盖的化石泥池,其地震模糊带(seismic wipe-out zone)延伸至海底,振幅属性证实其仍是流体垂向运移通道,导致上覆斜坡沉积物持续失稳。
这项研究首次建立了卡拉布里亚增生楔内流体运移的"源-渠-汇"系统:深部活动页岩域作为物质源区,伸展断层和沉积不连续面构成输导网络,海底麻坑与泥池成为最终排泄窗口。特别值得注意的是,化石流体通道的"复活"现象暗示增生楔的流体活动具有多期次性,这对评估海底基础设施稳定性具有重要警示意义。论文发现的正断层双重控制机制(构造伸展与重力失稳)为全球其他增生楔的麻坑研究提供了新范式,而泥底辟-泥池系统的三维刻画则为理解深海油气渗漏系统树立了标杆。这些成果发表于《Marine and Petroleum Geology》,为地中海能源勘探与地质灾害防控提供了关键科学依据。
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