冲绳海槽是位于日本西南部的大陆弧后盆地，基底上覆盖着厚厚的沉积物。1995年科学家在冲绳海槽中部的伊赫亚北小丘 (Iheya North Knoll)发现了热液场，随后对其进行了大量调查、测量和勘探。基于测量数据，地质学家提出了在伊赫亚北小丘有千米级的热液循环。2011年研究证明，排出的热液中有来自丘陵周围沉积物产生的丰富的生物甲烷（CH4）。而最近，日本九州大学的研究人员通过分析海底地质结构对地震压力波的反射，首次证实该区域分布有大型气藏，研究结果发表于Geophysical Research Letters。 尽管海洋表面看起来似乎很平静，但随着热岩浆从地球上层被拉裂的位置渗出，海洋深处会经历剧烈的热活动，这一过程称为裂谷。通常裂谷地区海水中二氧化碳和甲烷气体的含量都较高，可能是从岩浆中逸出或者由微生物有机体或者是富含有机物的沉积物与热水相互作用的产物。 九州大学研究人员利用船载声波分析地质结构如何反射地震压力波的数据，创建了高分辨率二维地图，显示压力波的传播位置并估计压力波传播速度，从而确定了地下气藏的位置和饱和度。研究人员解释称，地震波在气体中传播的速度通常比在固体中传播的速度慢。因此，通过估算穿过地面的地震压力波的速度，可以识别地下气藏，甚至可以获取有关其饱和程度的信息。基于此，科学家在位于伊赫亚北小丘附近的裂谷轴上发现了低速压力波，表示冲绳海槽的中部是充满气体的区域。 数据分析表明，储层可能被甲烷水合物或含甲烷的冰所覆盖。研究人员认为可能不可渗透的沉积物（例如黏土）层或是低渗透率的甲烷水合物（一种含甲烷的冰）层充当了盖子，阻止储层气体逸出。目前，研究人员仍不确定储层中充满的究竟是二氧化碳还是甲烷。如果是甲烷，那么可能是潜在的重要的待开发自然资源。 但值得关注的是，二氧化碳和甲烷均会导致温室效应。根据NOAA 最新发布的分析，目前碳水平是过去80万年以来的最高值。九州大学研究人员表示：沿着裂谷轴线的大型储气层可能代表了我们需要关注的另一种温室气体来源。与我们调查相似的地带在裂谷处并不少见，因此类似的储层可能在冲绳海槽的其它地方以及世界其他沉积物覆盖的大陆后弧盆地中也存在。它的存在可以说是福祸相依。 因此，从如此巨大的储层中快速释放出任何一种气体，都不可逆转地对地球环境产生重大影响。 日本在2013年成立第一个从海上甲烷水合物矿床中提取甲烷的公司，而美国能源部就天然气水合物的开采亦付诸了大量努力。如果日本近海的这一储层内所含的气体是甲烷，将成为未来日本乃至东亚重要的能源补给仓。但对人类来说，这一巨大储气层的存在到底是福还是祸仍是未知数…… 作者/朱张航宇 参考文献： Large gas reservoir along the rift axis of a continental back-arc basin revealed by automated seismic velocity analysis in the Okinawa Trough, Kota Mukumoto, Takeshi Tsuji, and Andri Hendriyana, Geophysical Research Letters (2019), doi.org/10.1029/2019GL083065 |
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