BSR形成机制
BSR具有负的反射系数，指示一个负波阻抗界面，通常BSR的成因有两种解释，一种认为是含水合物沉积物与含游离气体沉积物的分界引起，一种认为是含水合物沉积物与含水沉积物的分界引起，前者强调主因是含游离气体，而后者强调主因是含水合物。也就是存在两种速度模型（图2），含少量天然气水合物的沉积层上覆低速含游离气沉积层的“游离气带速度模型”［15］，非常高速的含天然气水合物沉积层上覆饱和水的沉积物的“水合物楔速度模型”［15，16］。这两种速度模型同时表示了两种不同的天然气水合物形成过程。第一种模型中，天然气水合物是当地的有机物质转化形成的［17］。这一模型预测了BSR下方游离气带的存在。如果当地沉积物中的甲烷含量足以形成BSR上方的天然气水合物，也足以在稳定带下方形成游离气带。第二种模型，向上运移流体进入天然气水合物稳定带，其中的甲烷形成了天然气水合物（Hyndman等［16］的流体流模型）。这一模型预测了BSR、天然气水合物形成部位的附近天然气水合物富集的特征。如果在非饱和的情形下，流体中的甲烷能被析出并能形成天然气水合物，BSR下方可以缺乏游离气带。
图2 BSR的游离气带速度模型与水合物楔速度模型［15］
但近些年的一些研究表明BSR主要由天然气水合物稳定带底界BGHS（the base of gas hydrate stability）下方的游离气引起［6，18，19］。有关BSR形成必须的天然气气源有两种端元模型，两种模型都假定BSR是由天然气水合物稳定带底界下方的游离气引起［20］。第一种模型认为天然气来自天然气水合物稳定带底界的天然气水合物的分解［21］。沉积作用造成等温线、天然气水合物稳定带底界向上移动。BGHS处温度升高导致天然气水合物的分解，游离气的生成。同时，与构造抬升相联系的压力降低也会引起天然气水合物相边界朝低温方向移动，导致BGHS附近水合物分解游离气形成。BGHS处天然气水合物分界形成游离气会向上运移进入天然气水合物稳定带GHSZ（gas hydrate stability zone）形成天然气水合物，这一过程通常称为“甲烷再循环”［22］。第二种模型认为临界甲烷流进入了天然气水合物稳定带［23］。这一模型假定存在天然气水合物源与储藏库的稳态平衡。甲烷由BGHS下方深部的一个源稳定供给，维系沉积物中天然气水合物的存在。Xu等［23］的模型基于稳态方程，预测只有进入GHSZ的甲烷流超过一个临界甲烷通量的情形下，游离气顶界与天然气水合物带底界才一致。Xu等［23］能定量解释布莱克海脊BSR的分布。这两种BSR形成机制严格意义上均不考虑沉积物中水合物是怎么形成的。但它们均与天然气水合物形成的两种天然气气源密切相关，在GHSZ范围内就地形成的生物成因甲烷气或在比较深的部位形成并运移至GHSZ中的生物成因甲烷气或（和）热成因甲烷气。近年来的研究越来越明显地表明，甲烷流、流体流动与天然气水合物形成之间的关系非常密切。(https://www.daowen.com)
基于BSR的成因机制，对BSR的横向变化、展布及其解释的工作越来越引起研究者的兴趣。如Huene等［24］研究了秘鲁大陆边缘的BSR分布与构造抬升、沉积作用和沉积物中有机碳含量的关系。地震剖面上含不到1%的有机碳的深海远洋沉积物形成的增生楔地段并没有观测到BSR。在快速沉降盆地地段，虽然沉积物有机碳含量高达4%～8%，也没有明显的BSR。在快速沉降地区，BGHS将随之向下移动，原有的BSR处的游离气体将被水合物吸收，从而导致BSR的缺失。在沉积物中有机碳丰富且发生构造抬升和（或）快速沉积的地段，BSR广泛存在。在构造抬升的地区，BSR下方的沉积物含少量游离气，其上方的沉积物含少量的天然气水合物。在抬升发生时，由于水深变化导致天然气水合物相边界向上移动，天然气水合物分解释放。因此，可以认为构造运动，沉积速率和沉积物中的有机碳含量高低都将影响到BSR存在与否。Ashi等［25］研究了南海海槽BSR的分布状况，指出BSR广泛分布于增生楔末端与弧前盆地之间的增生楔陆坡。认为BSR的产出与天然气水合物稳定带底部下方游离气和（或）上方甲烷水合物的聚集引起（图3）。由于该地沉积物总有机碳含量低，就地形成的生物成因甲烷气不会多，甲烷的富集主要来自向上运移的甲烷气。另外，沉积作用、抬升、与逆冲断裂造成的沉积增厚会引起BGHS的向上移动，水合物分解的甲烷向上运移，形成新的BGHS。在增生楔中这种甲烷气的再循环过程可能非常活跃。在南海海槽、增生楔末端、陆坡盆地、陡坡、深海峡谷地区，BSR没有分布。在南海海槽、增生楔末端、陆坡盆地，充填着年轻的沉积物，甲烷气产出量较小，近似平行的地层也不宜于气体与流体的运移。陡坡、峡谷地区的侵蚀造成含水合物沉积的破坏，造成BGHS的向下移动。这5类地区，在BGHS下方没有充足的游离气的聚集，在BGHS上方甲烷水合物的含量又较低，因此没有BSR。
图3 不同地质背景BSR存在与否的示意图［25］
