为避免海洋地质灾害事故的发生,必须预先调查要开发或施工的海区,研究产生海底不稳定的海洋地质地理背景、诱发条件(如水文、风暴和地震等)和内在因素(如海底浅层含气沉积断层、侵蚀作用和沉积作用等),以及它们之间的相互作用过程,揭示形成各类地质灾害的作用过程、规模和形态特征。在积累大量资料的基础上,预测灾害事件可能发生的位置,这样才能防患于未然。
目前,美国各石油公司已把海底不稳定性的调查资料作为设计海上平台结构和选择管道线路必不可少的参考资料。政府的矿产管理部门也把石油公司预防海洋地质灾害的措施作为批准海洋钻井权的重要条件。石油公司申请对其海洋设备实行保险时,也必须首先交验海底不稳定性的实际调查资料。
虽然我国的海洋油气开发和海洋工程建设的历史不长,但同样遇到了许多海底不稳定因素,也发生过不同程度的事故。
触目惊心的黑海海啸
世界已知的海啸有12%发生在地中海。那么黑海有海啸吗?文献中极少提到黑海的海啸。俄罗斯学者尼柯诺夫研究了从古希腊传说到20世纪测潮仪记录的大量资(史)料,尽管其中有许多不够准确,但从现在已经编目的记录看,这个内陆海的海啸约有20次,这足以判断黑海完全可能出现海啸。
从罗马教皇圣克里门特的传记中可以找到关于黑海海啸的比较明确的信息。该史料称,他到塔夫利达(今塞瓦斯托波尔湾海岸)去传教,却在黑尔桑涅斯附近被陷住,大海当时从海岸后退了3~4千米。如果认为这个传说乃是以真实的自然事件为基础的话,那就必须承认这是一次海啸。传说圣克里门特是公元101年11月25日被陷在那里的,可以说,这次由地震引发的海啸是黑海的第一次有明确日期的海啸事件。
黑海的另一次大海啸,20世纪初发生在它的东海岸。据材料表明,当时相当强烈的地震摧毁了吉阿斯库利亚城。该城的部分遗址在今苏呼米湾海底被发现,只是没有专门的地质研究资料,难以可靠地断定在地震及苏呼米部分海岸陷落的同时是否还发生了海啸。但如果从其他地区的类似事件来看,这完全是可能的。
例如1862年在贝加尔湖东岸发生震级为75级的大地震时,广阔的沿岸平原陷落了25米从而形成了今日的普洛瓦尔湾,浪涛迅猛地扑向毗邻的湖岸,纵深达2千米之遥。
在今保加利亚的瓦尔纳市和巴尔奇克市周边地区,毫无疑问也发生过一次毁灭性的海啸。人们把海啸同震源在瓦尔纳市以东黑海海底的大地震联系在一起,它的浪高在4米以上。按6级测评海啸强度标准,这是一次5级海啸。
有关15世纪克里米亚南岸的一次大地震,早已被史料所证实。在17世纪和19世纪的文献中对这次地震有所记载。这次地震相当于1927年9月克里米亚海岸突发的地震,震级约为9级。史料中没有提到海啸,但当地的塔塔尔传说中却有对这次地震引发的海啸的描述:
“如此大的浪涛扑涌上来,大海发疯似地咆哮着,在佛罗斯村附近,几个村庄全被淹没,高高的海浪席卷了岸上的一切……。”要淹掉几座村庄,海啸至少不低于3~4米。1927年,当克里米亚再次遭受强烈地震时,几个观测点记录的海啸浪高却没超过1米。这与类似的地震引发的海啸比较,浪高及力度方面相差甚远。
龙卷风暗藏“杀机”
龙卷风是一种小型漩风,直径一般不超过1千米,小的龙卷风直径只有25~100米,仅仅是一个吸管涡漩。小龙卷风跟直径上4千米的台风相比,真是小巫见大巫,但它却要比台风厉害得多。台风的最大风速,一般不超过100米/秒,而龙卷风却可以达到120米/秒。
龙卷风不仅在陆上造成许多灾害,更在海上喧嚣翻腾,而且往往是成群结队地出现,形成一派可怖景象。1971年7月末,人们从卫星云图上看到了7个龙卷风在一条飑线上活动。如果船舶与这样的龙卷风阵相遇,那将出现难以想像的劫难。
典型的龙卷风像大象的鼻子似的,从乌云中垂下来。一根漏斗云里面,往往有两个,甚至三个以上的吸管涡漩。这种龙卷风——龙卷漏斗,可以说是吸管涡漩的母涡漩。
它的旋转方向,有的是顺时针的即反气旋式的,有的是逆时针的即气旋式的。不过,我们看到落到地上的龙卷漏斗,多数都是逆时针的,即气旋式的。只是在云里,两者各逞其能。
海龙卷的直径一般比陆龙卷略小,但它的强度较大,时间较长,而且不像陆龙卷那样时强时弱。它的姿态要比陆龙卷漂亮,在它那象鼻子接触海面之处,会卷起很高的、雪白的水花,形成一个美丽壮观的水花环。
这个水花环是高速旋转着的,它高达几米甚至十多米,直径几十米到几百米。“龙吸水”就在这水花环的中心,那小小的吸管涡漩从这儿抽吸出一根长长的水柱,宛若游龙,插入云中,把海水和水中鱼鳖虾蟹都吸入空中。
海面上狂风呼号,波浪滔天;天空中乌云滚滚,从云中一阵阵地倾倒出咸水和鱼虾来。海龙卷在海上折腾够了,有时还会登上岸去,施展一番威风。例如,1925年3月18日发生在美国的龙卷风,穿越密苏里、伊利诺斯和印第安纳三个州,行程350多千米,造成700多人死亡、2000人受伤的惨祸。海洋狂风中,范围大的数台风和温带气旋,而强度最大的则是龙卷风。舰船一旦进入了龙卷风统治的海洋,灾祸就很难避免。龙卷风的威力大得惊人,这是因为它的风力比台风还大,而且其涡漩轴范围又非常小,力量都集中在那条涡环里。
龙卷风风力大,则是因为它的气压梯度大。
可怖的海浪
1894年的一天,美国西部海岸边的哥伦比亚河入海口灯塔站,曾发生一起奇怪的事故。一天,海风大作,一块数十千克重的大石头从天而降,把守护灯塔人的小屋砸塌。在这人烟稀少的地方,有谁会把这块大石头抛向灯塔呢!后来,守护灯塔人请来专家进行鉴定,原来,这块大石头是被海浪卷到40多米高的空中后,抛向灯塔的。
的确,喧嚣不息的海上波涛具有千钧之力。根据计算,海浪拍岸时的冲击力每平方米会达到20~30吨,有时甚至可达到60吨。如此巨大冲击力的海浪,自然会毫不费力地把十多吨重的巨石抛到数十米高的空中。
法国的契波格海港曾发生过一件事,一块35吨重的构件在海浪冲击下像掷铅球似地从一座6米高的墙外扔到了墙内。在荷兰首都阿姆斯特丹的防波堤上,一块20吨重的混凝土块被海浪从海里举到7米多高的防波堤上。苏格兰有一个叫威克的地方,一个巨浪竟然把重约1370吨的庞然大物移动了15米之远。西班牙巴里布市附近的海边,有一块大约1700吨重的岩石,在1894年的一次狂风巨浪之后,这块岩石竟然翻了个身。此外,巨浪冲击海岸所激起的浪花也很厉害,常常高达六七十米,而且具有破坏力。斯里兰卡海岸上一个60米高处的灯塔就曾被海浪打碎过。甚至位于海面以上100米处的欧洲设得兰岛北岸灯塔的窗户,都被浪花举起的石头打得粉碎。1989年我国的珠江口到湛江岸受到了8~10米的海浪袭击,致使沿岸海堤受到严重破坏。台山县海宴东镇的中门海堤,高57米,宽8米,长32千米,全部被海浪冲毁。阳江的海陵大堤高45米,宽10米,也被海浪冲得所剩无几。这次巨浪共冲毁堤坝172千米,冲毁农田和水产养殖区400万亩,沉损船只536艘。
海洋中有许多风大浪大常常令航海者生畏的海区。
非洲南端的好望角就被人们称为“风暴之角”,这里除受风暴为害外,还常常有被称为“杀人凶浪”的狂浪作孽。这种海浪的前部犹如悬崖峭壁,而后部则像缓缓的山坡,一般高达15~20米,有时竟达到24米,这种浪在寒冷的季节出现尤为频繁。此外还常有一种由极地风产生的既短促又旋转的海浪。当这两种海浪叠加在一起时,浪高又大大地增加。同时这里还有一股很强的从北向南的沿岸海流,当急驰的海浪与这条快速流动的“海洋之河”相遇时,就出现极不平常的海况。如果船只遇到这种海况,即使20万吨以上的巨轮也难逃厄运,轻则重伤,重则翻沉,有的甚至拦腰折断。为此,人们把好望角说成是“船只的坟墓”。
在海上不只是船只经常受到海浪的侵扰,海上石油********更是海浪袭击的目标。1980年8月,一阵狂风恶浪摧毁了墨西哥湾里的4座********。1989年11月,美国的“海浪峰”号********被海浪翻沉,84人淹死。
我国近海类似的海难事故也时有发生。1979年以来,已有2座石油********“渤海2”号和“爪哇海”号分别沉于渤海和南海,损失达数亿元。可以说,几乎每年都有********被海浪推翻的事件发生。仅到1989年为止,全世界被狂风恶浪翻沉的石油平台就有50多座。
海水的来源
地球上的海水是从哪里来的呢?
很早以前,人们一直认为海水是地球本身就有的。当地球从原始太阳星云中凝聚出来时,便携带有这部分水。起初它们以结构水、结晶水等形式存在于矿物和岩石之中。这种“初生水”的说法没有科学依据,无法立足,因为人们对这种所谓的“初生水”进行同位素研究时,发现它们是由与地面水十分相似的同位素组成的,这就证明了它们只不过是渗透入地下然后又重新循环到地表的地面水。
那么,地球上的水到底从哪里来的呢?许多研究者认为,是从天上来的,来自坠落的冰陨石。
美国科学家弗兰克最先发现冰陨石几乎每时每刻都在向地球袭击。他在研究1981至1986年间从人造卫星发射回的数千张地球大气层的辐射图时,发现上面总是有一些小黑点,每个小黑点存在时间有两三分钟。他认为这些小黑点便是由一些撞入地球的冰球造成的,是它们融化成水蒸气留下的阴影。根据这些小黑点的大小和出现的频率,他推测每分钟大约有20颗冰球坠落在地球上,冰球的平均直径为10米左右,每颗可融化成100吨水。也就是说地球1年可以从这种冰球获得10亿吨水。由于地球至今已有46亿年的历史,所以地球可以从冰球中获得460亿亿吨水。也就是说地球上全部水是145亿亿吨的3倍。据此他断定,现在覆盖地球表面3/4的水,都是由冰球融化而来的。他还推测,千百万年以后,由于冰球的不断坠落,海洋的面积将会扩大,海水将会增加。
但也有一些科学家坚信水是地球固有的。他们指出,虽然有证据表明火山蒸汽与热泉水主要来自地面水的循环,但要排除其中可能混有少量真正“初生水”的说法,根据计算,如果过去地球的水汽释放量一直与现在火山活动时所释放出来的水汽总量相同,那么几十亿年来的累计总量是现在地球大气和海洋总体积的100倍。所以他们认为,火山蒸汽与热泉水中99%是不断循环的水,1%是来自地幔的“初生水”,而正是这部分水构成了海水的真正来源。
看来,“天派”和“地派”意见分歧很大,有待于科学家们去探讨,从而尽早解开这个谜。
海水为什么会是咸的
海水为什么是咸的?它会不会随着时间的推移变得越来越咸?多少年来,人们一直没有一个共同的观点。
海水之所以咸,是因为海水中有35%左右的盐,其中大部分是氯化钠,还有少量的氯化镁、硫酸钾、碳酸钙等。正是这些盐类使海水变得又苦又涩,难以入口。那么这些盐类究竟从哪里来呢?有的科学家认为,地球在漫长的地质时期,刚开始形成的地表水(包括海水)都是淡水。后来由于水流侵蚀了地表岩石,使岩石的盐分子断地溶于水中。这些水流再汇成大河流入海中,随着水分的不断蒸发,盐分逐渐沉积,时间长了,盐类就越积越多,于是海水就变成咸的了。如果按照这种推理,那么随着时间的流逝,海水将会越来越咸。
有的科学家则另有看法。他们认为,海水一开始就是咸的,是先天就形成的。根据他们测试研究发现,海水并没有越来越咸;海水中的盐分并没有增加,只是在地球各个地质历史时期,海水中含盐分的比例不同。
还有一些科学家认为,海水之所以是咸的,不仅有先天的原因,也有后来的因素。海水中的盐分不仅有大陆上的盐类不断流入到海洋中去,而且在大洋底部随着海底火山喷发,海底岩浆溢出,也会使海水盐分不断增加,这种说法得到了大多数学者的赞同。
还有一些科学家以死海为例指出,尽管海洋中的盐类会越来越多,但随着海水中可溶性盐类的不断增加,它们之间会发生化学反应而生成不可溶的化合物沉入海底,久而久之,被海底吸收,海洋中的盐度就有可能保持平衡。
总之,海水为什么是咸的,它会不会越来越咸?这还需要科学家们的不断探索和研究。
燃烧的海水
乘船出海的人,往往会被一种称为“着火的水”或“燃烧的海”的景象所吸引。晚上,整个海面闪烁着可怕的光亮,使人惊奇万分。其实,这并不足奇,它是由简单的单细胞有机体所致。这种由生物有机体发出的光叫做生物光。
绝大多数的单细胞有机体在受到周围条件刺激时,都会发光。但有些只在夜间才发光。
大约有40种有机体能发出生物光,其中以萤火虫或称发光甲虫最为知名。萤火虫能够控制自身的光亮度,并以此作为雄雌之间的联系信号。别的昆虫,如生活在热带森林区的有锯齿触须的甲虫和灯笼飞虫,也能发出强烈的光。有位军医曾在一瓶锯齿触须甲虫的光亮下,成功地做完一次手术。
另一种有趣的发光生物是在东方海域发现的水蚤。这种生活在沙子里的小动物只在晚上出来,当它四处走动时,便分泌出一种发光物质。奇怪的是,它所发的光呈蓝色,而绝大多数发光生物所发的光是白色或黄色。
在波多黎各南海岸,有个咸水湖,那里是世界上拥有发光生物最多的区域之一。漆黑的夜晚,呈现在人们面前的场面十分引人入胜。当摩托艇带着游人驶人湖上时,船首好像进入火墙之中。沿着船首,闪着光亮的湖水呈曲线状向后倒去,船尾波上留下一缕亮光,似乎游艇下有个巨大的泛光灯。这时,只见成千上万的小鱼虾从船边急速逃开,搅动着这些发光的有机体。游艇掀起的水波一直冲到环绕着咸水湖的美洲红杉树下,波水拍打着树根,形成一种幽灵似的光。而当被游艇惊动的鱼群快速游向深水区时,湖面则犹如有一组浮动的灯群。
如果你打上一桶水,把你的手放到里面,就能看到光点在你的手上滚动;当水流走或蒸发掉时,你手上千百万个闪光点随即消失;把桶内的水向船外倒去,当水触到湖面时,溅起的水花则如一群星星。