海底淡水，水族中的另類“明星”

□ 廖 可

人們?cè)缇椭溃Ｋ罂晒╋嬘谩Ｈ欢欠窨梢詮暮５组_(kāi)采淡水用以供應(yīng)居民和灌溉田地呢？回答是肯定的。人們通過(guò)對(duì)大陸架和海底進(jìn)行鉆探發(fā)現(xiàn)，原來(lái)，在海底分布著許多含有大量淡水的地層……

海泉噴涌：水族中的另類“明星”

俄羅斯一艘考察船在離黑海沿岸甘吉亞蒂村不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)一個(gè)海泉。泉水在藍(lán)色的海面上翻騰，猶如開(kāi)鍋的水一般。考察隊(duì)員用葦子稈插進(jìn)泛著白色泡沫的水里吮吸，喝到了一股涼爽而清甜的泉水。

這種從大海里獲取淡水的趣事并非只此一例。在波斯灣上的巴林群島，人們自古以來(lái)就駕船到翻騰的海面上，用掏通了的竹竿從海底收集淡水。

人們熟悉地面上的各種泉水。這是地下徑流在水壓的作用下涌出地面而形成的。然而，在大海的底部竟然也會(huì)有泉眼,甚至是巨大的泉眼，類似甘吉亞蒂這種巨大的潛水泉雖然為數(shù)不多，但是，在世界各個(gè)海洋都能看到。那么，巨大的潛水泉是通過(guò)什么途徑來(lái)補(bǔ)充淡水的呢？地下水又是通過(guò)哪些途徑被輸送到海洋里去的呢？

原來(lái)，地下水是作為河川徑流的旅伴，沿著河床的通道流入海洋的，而且以這種方式進(jìn)入海洋的地下水所占的比例頗大。據(jù)計(jì)算，從俄羅斯國(guó)土進(jìn)入海洋的地下水占河川徑流總量的24%。另一條途徑是在地球內(nèi)部，就是說(shuō)，在地幔氣態(tài)物質(zhì)的分異過(guò)程中所產(chǎn)生的原生水滲入了大洋。不過(guò)這種滲入量究竟有多大，尚存在著爭(zhēng)論。一些科學(xué)家認(rèn)為，平均每年約有一立方公里的原生水從火山、熱泉以及海洋裂谷進(jìn)入大洋。這個(gè)數(shù)字在現(xiàn)代海洋水量均衡中是微不足道的。

地下水還有一條進(jìn)入海洋的途徑，即直接從海岸和海底滲出。海泉并非是潛水外涌的主要方式，它們只在發(fā)生了裂隙并被海水沖刷到一定程度的石灰?guī)r地區(qū)和構(gòu)造斷層區(qū)才可以見(jiàn)到。大部分地下水并不是以匯集成徑流的方式，而是一滴滴地通過(guò)海底沉積物滲入海洋的。類似的這種垂直外滲看來(lái)是把“陸地水”從地下輸送到海洋的主要形式。這種輸送速度，或叫做移動(dòng)速度是很慢很慢的。一滴雨水從北高加索山坡滲入地表后，在地下移動(dòng)三百公里到達(dá)它涌出地面的那個(gè)地點(diǎn)，竟然需要“走”一百一十萬(wàn)年。

為什么在大海中竟會(huì)出現(xiàn)淡水，這部分淡水為什么不會(huì)同海水混合，而“溶解”在海水里面呢？那么，就讓我們先探尋一下地下水是怎樣形成的。

亙古追問(wèn)：地下水的身世之謎

關(guān)于地下水的起源，自古以來(lái)就存在著爭(zhēng)論。目前仍然有各種各樣的說(shuō)法。最基本的也是最古老的理論之一是下滲說(shuō)。其創(chuàng)始人要算是古羅馬的學(xué)者維脫魯維。他首先提出，地下水來(lái)源于滲入地表的雨雪。

在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的是凝結(jié)說(shuō)。俄國(guó)自然科學(xué)家列別捷夫在準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上證明，地表水只能滲入到土壤的一定深度，而在這個(gè)深度以下，水可能是由存在于那里的空氣中水分構(gòu)成的。水汽逐漸凝結(jié)，形成薄膜水。薄膜水聚集轉(zhuǎn)化為液滴狀態(tài)。在重力的作用下，水珠便被吸引到土壤層的深處。

然而，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人們?cè)阢@探深井時(shí)發(fā)現(xiàn)，在離地面數(shù)千米的深處也有水存在。在地球內(nèi)部有一個(gè)產(chǎn)生氣體的地帶，所產(chǎn)生的氣體中有氫和氧，它們的結(jié)合便產(chǎn)生了原生水，又稱初生水。俄羅斯地球化學(xué)家維諾格拉多夫院士發(fā)展了這個(gè)理論。這位科學(xué)家的假設(shè)是：地球的水圈是在地幔的氣態(tài)物質(zhì)的分異過(guò)程中形成的，飽含氣體的巖漿上升到一定的地帶時(shí)，便冷卻、結(jié)晶，同時(shí)析出氣體，而形成堅(jiān)硬的巖層和初生水。統(tǒng)計(jì)表明，在地幔中含有140億立方公里的水。這個(gè)數(shù)字為地表水總體積的十倍。

此外，還有沉降說(shuō)。地下水分，尤其是地球內(nèi)部深處的水分是同海洋沉積物的沉積過(guò)程有關(guān)。海洋沉積物在不斷堆積和逐漸下沉而形成巖層的漫長(zhǎng)過(guò)程中，上層沉積物把下層沉積物中的水壓擠出來(lái)，并一起被埋藏封存在深處。這就是為什么數(shù)百萬(wàn)年來(lái)形成的，位于海底數(shù)百米深處的沉積巖，能夠含有多達(dá)50%的沉積水分的緣故。類似這樣的水在各個(gè)大陸底下的深處也能找到，而且在某些巖層里還能找到被封存在那里的古海洋的“水跡”！

地下水之謎至今尚未完全揭開(kāi)。今天，在關(guān)于地下水起源的爭(zhēng)鳴中，可以說(shuō)是既沒(méi)有勝利者，也沒(méi)有失敗者。的確，在大自然中你可以找到不同起源的地下水：下滲水、沉降水、原生水、凝結(jié)水……而深海鉆探表明，蘊(yùn)藏在海底地層中的基本上是沉降水和下滲水。

破解未知：海底淡水何其多

地下水是通過(guò)各種途徑進(jìn)入海洋的。那么采用什么方法用簡(jiǎn)單的算術(shù)計(jì)算流入海洋的地下水呢？俄羅斯科學(xué)家首先嘗試采用水文動(dòng)力學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)的計(jì)算方法得出，進(jìn)入里海的地下徑流量為每年2～3立方公里。他們用電子計(jì)算機(jī)去進(jìn)一步計(jì)算進(jìn)入世界各大洋的全球地下徑流量。這時(shí)他們遇到了一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，就是如何確定海岸線的長(zhǎng)度，因?yàn)槌鱾€(gè)大陸外，還有許許多多大大小小的島嶼，它們的海岸線彎彎曲曲。美國(guó)學(xué)者奈斯在上世紀(jì)60年代末曾試圖估計(jì)進(jìn)入海洋的世界地下徑流量。他把海岸線的總長(zhǎng)度定為20萬(wàn)公里(不包括南極洲、北極地帶和格陵蘭)，并得出世界地下徑流量為230立方公里，后來(lái)的計(jì)算表明，他所得出的數(shù)字大大低于實(shí)際。莫斯科大學(xué)地理系海洋地質(zhì)地形實(shí)驗(yàn)室后來(lái)進(jìn)行專門(mén)的計(jì)算，結(jié)果是：海洋海岸線(不包括南極洲)長(zhǎng)65萬(wàn)公里。而俄羅斯水文地質(zhì)學(xué)家、地質(zhì)采礦學(xué)博士扎克切爾分別估算每個(gè)大陸注入世界大洋的地下水量，和流入海洋的世界地下徑流量為2 400立方公里，根據(jù)他的計(jì)算，供給海洋地下水量最多的是北美大陸，每年約400立方公里；最少的是澳州，每年才25立方公里。

對(duì)海洋中島嶼群地下水量的計(jì)算結(jié)果使人感到十分意外。原來(lái)，它們供給大洋的地下水比歐、亞、非、澳四洲加在一起的總數(shù)還要多。這是因?yàn)檫@些巨大的島嶼分布在熱帶潮濕地區(qū)，沿海的山脈截住了大氣中的水分，使它降落在海島上，而且隨著山脈高度的增加，氣溫逐漸降低，蒸發(fā)量減少，大氣水分凝集加快，這一切為山區(qū)地下水的來(lái)源創(chuàng)造了良好條件。

扎克切爾博士對(duì)各大洋獲得的地下淡水量也進(jìn)行了計(jì)算。獲得地下淡水最多的是太平洋，每年為1 340立方公里，最少的是北冰洋，每年50立方公里。因?yàn)閲?yán)酷的氣候條件，零度以下的年平均氣溫和在沿海地區(qū)廣泛分布的凍土帶，實(shí)際上使得北冰洋不可能從亞洲大陸獲得地下水。相反，從亞洲大陸進(jìn)入太平洋的地下徑流量卻十分巨大，每年達(dá)255立方公里。

睜眼向洋：海底淡水的“奶酪”很誘人

世界大洋底下蘊(yùn)藏著巨大的淡水資源。現(xiàn)在人們對(duì)海洋產(chǎn)生了巨大的興趣。人們不僅把海洋看作是天然礦藏的產(chǎn)地，而且已經(jīng)從海底開(kāi)采越來(lái)越緊俏的飲用水。在大陸架、大陸坡和海底所進(jìn)行的鉆探表明，分布在海洋底下的淡水地層比原來(lái)所估計(jì)的要多要廣。美國(guó)研究人員在大西洋佛羅里達(dá)區(qū)進(jìn)行海上鉆探時(shí)，先后在離海岸43公里、海平面以下250米的深處和離海岸120公里的地方找到了淡水。人們?cè)诎闹抻《妊笠粋?cè)的海岸附近鉆探時(shí)，在大約1 000米深的地層中發(fā)現(xiàn)了淡水和含有少量礦物質(zhì)的地下水。

當(dāng)前，世界上許多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)利用陸地淡水資源，而不少國(guó)家的地下淡水已瀕臨枯竭。專家認(rèn)為，在缺乏淡水的大洋沿岸地區(qū)，可以通過(guò)開(kāi)發(fā)海底淡水層去滿足這些地區(qū)對(duì)淡水的需求。這種規(guī)劃的藍(lán)圖已經(jīng)初具工業(yè)開(kāi)發(fā)的規(guī)模。在希臘東南部的愛(ài)琴海，已經(jīng)修筑起一座鋼筋混凝土的海上大壩，以阻擋海水侵入淡水泉，這個(gè)淡水泉的流量為每晝夜一百萬(wàn)立方米以上。淡水被水泵抽到陸地上，灌溉沿岸3萬(wàn)公頃的干旱土地。

包括中國(guó)在內(nèi)的擁有海洋淡水資源的國(guó)家是很多的。沿海地區(qū)可以用鉆探設(shè)備開(kāi)鑿鉆井，制造海洋淡水的人工噴泉，像開(kāi)采石油那樣，從海底獲取淡水。由于地面江河遭受污染日益嚴(yán)重，利用海底地下淡水的前景十分廣闊誘人。