南海琼东南冷泉区原位超孔隙压力对穿透扰动的响应差异及概念模型

《Journal of Marine Science and Engineering》：Post-Penetration Excess Pore-Pressure Evolution at Cold Seeps: Sustained Negative Responses at Active Vents

　　

摘要

海底冷泉是动态流体释放系统；然而，在不同冷泉条件下原位孔隙压力对穿透扰动的响应仍缺乏充分记录。为弥补这一空白，我们在北部南海琼东南冷泉区的六个地点，利用"蛟龙"号载人潜水器进行了原位超孔隙压力测量，并对邻近沉积物进行了削切试验。非喷口地点主要表现为正超孔隙压力消散，而在两个活跃喷口地点则观察到从正值向持续负超孔隙压力的转变。这些转变在较浅深度处发生得更早，两个喷口处的过零时间分别为0.3~3.2分钟和5.6~8.7分钟。最低超孔隙压力分别范围为?22.1至?19.8 kPa和?27.3至?22.0 kPa，且垂向压力差随时间推移而减小。短期波动包括深度局部变化和近乎同步的多深度响应；主要事件表现为共同的正向偏离，随后是快速负向下降和恢复，并伴随四个深度处谱能量的同步增强。在邻近的A2削切试验点，85 cm深处的沉积物表现出比55 cm和70 cm处更高的峰值剪切强度和更低的灵敏度；在较深的孔隙压力传感器处独立观测到更长的压力衰减时间。这些发现记录了与可见喷涌空间相关的不同穿透后压力路径。一个概念模型综合了穿透扰动、深度依赖的恢复以及随后的负压演化。