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（SO₄^2-）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，SO₄^2-、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。