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科学家发现水下泥石流是二战沉船持续移动的原因

2017-08-29 09:00 来源:《中国科学报》 
2017-08-29 09:00:50来源:《中国科学报》作者:责任编辑:张佳兴

  “弗吉尼亚”号船体残骸的声呐图像。图片来源:Jason Chaytor/USGS

  1942年,在第二次世界大战中期,“弗吉尼亚”号油轮在美国墨西哥湾密西西比河河口处抛锚,并且等待着将货物卸到附近的新奥尔良。不过,它并没有成功。3颗来自德国U-507潜艇的鱼雷导致这艘船被大火吞没并且沉到海里。27名船员遇难。

  过去近60年间,“弗吉尼亚”号一直被遗忘在海底。空荡荡的甲板被珊瑚装饰,舷窗上有小鱼在定居。同时,随着时间的流逝,价值数十亿美元的海上能源行业在其附近蓬勃发展。

  到了2001年,一个油气勘探队在利用声呐扫描海底时发现了“弗吉尼亚”号的残骸。如今,它再次成为主力:不过,这艘油轮并不是要运输石油,而是帮助考古学家和地质学家了解墨西哥湾的水下泥石流。有时候规模很大的滑坡会威胁到具有历史意义的船体残骸,并且对石油管道和油井造成灾难性的破坏。

  尤其是残骸在过去16年间的移动正帮助研究人员理解相较于像飓风一样的重大天气事件,一些相对较小的天气变化如何重塑海底。

  “弗吉尼亚”号位于墨西哥湾的大陆架边缘、离路易斯安那海岸约200米的水下。路易斯安那州立大学巴吞鲁日分校地质学家Sam Bentley介绍说,这里是水下泥石流的热点区域,因为密西西比河在该区域堆积了大量松散的沉积物。随着时间的流逝,沉积物逐渐累积,形成会自行裂开并从大陆架上滑落的巨大朵体。

  此类滑坡令监管者以及石油和天然气行业非常担心。这至少出于两个理由。首先,它们导致沉积物从海底管道底下滑落,从而使后者悬浮在水中并且更容易受到断层破坏。与此同时,这些可能达到30米厚的滑坡会切削管道和其他基础设施。例如,2004年,“伊万”飓风引发的泥石流破坏了16口油井并引发泄漏。

  “弗吉尼亚”号残骸的发现为地质学家提供了一些意想不到的见解,利用它可以研究这些朵体移动得有多快。2006年,联邦政府(管理超过5公里的近海区域)的考古学家开始着手调查“弗吉尼亚”号。他们的发现令其非常困惑:1万吨重的残骸从2004年描绘的位置向海里移动了370米。

  研究人员认为,起因可能是2004年和2005年席卷墨西哥湾的猛烈飓风。地质学家早就知道,强暴风雨会带来大的波浪,而这反过来在海底产生了压力差。这种冲击导致海底沉积物中自然出现的甲烷气泡相互接触并且扩大,从而使附近的泥浆液化。这个过程释放了泥石流,并且顺便携带了150米长的船体残骸。

  2017年,当来自美国地质调查局(USGS)的另一组研究人员重返此地调查残骸时,发现它又向海里移动了60米。科学家再次困惑不已:这次并没有大型暴风雨推动其前进。

  由Bentley主导的一项最新研究或许能解释正在发生什么。2012年,监管联邦水域近海石油作业的联邦海洋能源管理局(BOEM)资助Bentley和USGS的研究人员,对密西西比三角洲附近100平方公里区域内的泥石流开展调查。该地区分布着大量的油气井,并且管道纵横。

  该团队绘制了潜在的泥石流热点区域,从海底提取了9米长的岩芯,并且测量了海底沉积物的移动。他们还分析了天气和其他记录,以确定在没有飓风或其他大型暴风雨的情况下到底是什么在驱动沉积物移动。

  研究人员得出了一项结论:冬季经常在墨西哥湾上空移动的冷空气团会激起海浪并引发压力差,从而帮助推动沉积物以每年高达1米的速度向海里移动。Bentley介绍说,冷锋还帮助解释了“弗吉尼亚”号近几年的移动。“一定是不如飓风那么有能量的物体引发了船体移动,因此很可能是冬天的冷锋”。

  此项发现对于阻止石油泄漏和保护具有历史意义的船体均有重要影响。根据联邦法律,近海石油和天然气公司被要求保护文物不受工业作业影响。以“弗吉尼亚”号为例,BOEM已禁止公司在残骸附近300米内钻探、铺设管道或者抛锚。不过,移动的船体残骸令工业界的活动保持在缓冲区之外的努力变得更加复杂 。(宗华编译)

[责任编辑:张佳兴]

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