在黑海深处 最后一个冰河时代还没有结束

天然气水合物是一种由气体和水组成的固体化合物，在低温和高压下具有冰状结构，也叫可燃冰。甲烷和水的化合物，即所谓的甲烷水合物，在许多海洋边缘都能找到，黑海也不例外。除了作为一种潜在能源之外，科学家还在研究甲烷水合物沉积的稳定性，因为它们可以随着温度和压力的变化而溶解。除了甲烷的释放，这也会对海底边坡的稳定性产生影响。

2017年秋天，德国研究船“流星号” (METEOR)进行了为期6周的考察，来自马鲁姆和吉奥马尔的一个团队调查了黑海西部多瑙河深海扇中的甲烷水合物沉积。这次巡航是BMWi和BMBF联合资助的SUGAR III“海底天然气水合物资源”项目的一部分，在此期间，使用移动海底钻探设备MARUM-MeBo200钻探天然气水合物沉积。这些调查结果现已发表在国际期刊《地球与行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)上，为科学家们提供了有关天然气水合物稳定性变化的新见解。

“基于从先前探险的数据，我们选择了两个工作领域，一方面，甲烷水合物和游离甲烷气体共存于水合物稳定带上部50 - 150米，另一方面，在天然气水合物稳定带的边缘直接发生了滑坡和天然气渗漏。” MARUM探险队队长和该研究的作者之一Gerhard Bohrmann博士教授解释说，“在我们的调查中，我们采用了钻井设备MARUM-MeBo200，打破了之前的深度记录，最大深度接近145米。”

除了获取样本外，科学家们还首次能够对海底天然气水合物底部的稳定性进行详细的现场温度测量。此前，该基线是通过地震方法确定的，从中获得所谓的“海底模拟反射面”(BSR)作为该基线的指标。“然而，我们的工作现在第一次证明了使用BSR的方法并不适用于黑海。”该研究的主要作者、来自GEOMAR的Michael Riedel博士解释道，“从我们的观点来看，天然气水合物的稳定边界已经接近地下更温暖的条件，但游离的甲烷气体，总是在这个较低的边缘，还没有成功地上升。”据这位Riedel说，原因可能是沉积物的低渗透性，这意味着甲烷气体仍然“卡在”下面，只能在自己的力量下非常非常缓慢地上升。

“然而，我们对地震数据的新分析也表明，在一些地方甲烷气体可以突破BSR。在那里，一个新的BSR只是在‘旧的’反射器上建立自己。这是前所未有的新发现。”这表明多瑙河深海扇的天然气水合物体系仍然对末次冰盛期(LGM)末期开始的气候变化做出响应。来自GEOMAR的合著者Matthias Haeckel博士说，“我们的解释是，这些地方的天然气会上升，因为这里海床的扰动有利于天然气的流动。”

Riedel表示，“总之，我们在这个地区发现了一种动态情况，这似乎也与上一个冰河时代以来黑海的变化有关。”在末次冰盛期之后，海平面上升(压力增加)，当全球海平面上升到博斯普鲁斯海峡的临界值以上时，地中海的咸水得以流入黑海。在此之前，这个海洋盆地基本上是一个淡水湖。

此外，末次冰盛期以来的全球变暖导致黑海底部水温上升。盐度、压力和温度这三个因素的共同作用对甲烷水合物有显著的影响，甲烷水合物在这些作用下分解。目前的研究例证了引起海洋环境气候变化的复杂反馈和时间尺度，因此非常适合于估计当今更快的全球变暖的预期后果——特别是对北极天然气水合物沉积的影响。

巡航项目负责人Gerhard Bohrmann总结道：“在SUGAR-3项目结束时，MeBo200在黑海的钻探活动再次清晰地向我们展示了海洋沉积物中甲烷水合物的稳定性也会随着环境波动而迅速变化。”