印度尼西亚海域南马卡萨尔盆地的地下输导系统结构及其对甲烷排放与地质封存的影响

海底之下的隐秘高速通道

在印度尼西亚马卡萨尔海峡的水波之下，天然的“管道”系统悄然将富含甲烷的流体穿过海床。这些隐蔽通道至关重要，因为它们决定了有多少甲烷——这一强效温室气体——会逸入海洋和大气，以及我们能多大程度上将二氧化碳安全地封存于地下。本研究揭示了南马卡萨尔盆地这些流体通路的组织方式及其随时间的演化。

甲烷的藏身处与逸出点

南马卡萨尔盆地拥有由古老碳酸盐岩构成的深层多孔地层，能够囊括富甲烷的气体。其上方覆盖着超过一公里的细颗粒泥质和粘土层，长期以来被认为是紧密可靠的封盖。研究者利用高分辨率三维地震数据和两口钻井资料，对这套覆层进行了精细成像。他们识别出深部气藏、之上的“封盖”岩层以及一系列表明流体曾向上强迫突破或以冰状气水合物形式储存于浅层海床的特征。

两种截然不同的地下通路

团队发现流体向上运动有两种主要方式。在集中式系统中，狭窄的垂直柱体直接穿透层状沉积物。这些“管道”自埋藏的碳酸盐高体的顶部向上延伸，常常直接连接到海底的圆形洼地——称为坑痕（pockmarks），标示出过去或正在发生的渗漏点。相反，弥散式系统则通过稠密的、小尺度交错裂缝和断层网络缓慢扩散流体。这些多边形与放射状断层不会形成单一的开放烟囱，而更像一个渗漏的网格，引导气体横向和向上迁移。在许多地点，这些弥散通道与标识气体水合物累积底部的独特地震信号相吻合——即沉积物内部由水与甲烷形成的冻结混合物。

海底喷口如何长成

通过比较大量被埋结构，作者提出集中喷口经历四个生长阶段。起始于含气藏上方的温和变形，压力在隆起或陡峭的储层顶部集中，触发封盖中向外扩展的小裂缝。随着压力增加，这些裂缝向上延伸形成放射状断裂模式，开始旁通封盖。持续的增压随后将流动收窄并集中为垂直柱体，形成可在上部岩层仍足够坚固时在中途停止的管道。若长期有足够的压力，管道最终冲破到海床，刻蚀出坑痕并输送甲烷与甲烷来源的碳酸盐，同时滋养依赖泄漏气体的化学合成群落。

当所谓的封盖失守

研究还考察了封盖岩序内的大型水下滑坡沉积体。这类体通常被认为在下滑紧实过程中会成为特别致密的阻隔层。但在南马卡萨尔盆地，若干垂直管道直接穿透了这些体。这表明尽管这些沉积物可以暂时延缓流体运动并使压力积累，但它们并非万无一失：一旦超出极限，它们会破裂并形成宽阔的导通通道。与此同时，这些沉积体的部分区域仍能在侧向上俘获气体，促使甲烷在其下方或内部汇聚或横向移动，然后最终找到薄弱处逸出。

对气候与封存的影响

本文揭示的结构对自然甲烷排放和深层二氧化碳封存计划都有直接影响。沿断层网络的缓慢渗漏与通过管道的快速喷发都可能在长时间尺度上释放甲烷，而且未来印度尼西亚透流（Indonesian Throughflow）洋流的升温可能使气体水合物不稳定，向系统补充更多甲烷。对于工程化的封存来说，两类通路都并非完全安全：断层网格可能在地质时间尺度上缓慢渗漏，而垂直管道则为深部到海床提供快速通道。作者主张，任何在类似盆地进行的未来碳封存项目必须对这些既有的旁通系统进行细致绘制并加以避让。他们的工作表明，看似简单的一层泥被实际上可能蕴藏着复杂且不断演化的管道网络，决定着温室气体是被锁住，还是重新回到海洋与天空。

引用: Nugraha, H.D., Jamaludin, S.N.F., Matsumoto, R. et al. Subsurface plumbing system architecture in the South Makassar Basin, offshore Indonesia, and its implications for methane emissions and geological storage. Sci Rep 16, 9239 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39597-y

关键词: 甲烷渗漏, 天然气水合物, 地下流体流动, 碳封存, 马卡萨尔盆地