規(guī)模巨大
海底滑坡一般發(fā)生在水深大于1000米的海底。它是攜帶黏土、砂土的海底沉積物從陸架坡折帶向陸坡和深海盆地運(yùn)移的過程。與陸地滑坡相比,海水的浮力和潤(rùn)滑作用大大減少了滑脫面的摩擦力,導(dǎo)致海底滑坡發(fā)生的概率大大增加。海底滑坡發(fā)生的條件并不嚴(yán)苛,在坡度小于0.1°的海底也有可能發(fā)生。海底滑坡一旦發(fā)生,松散的沉積物會(huì)沿斜坡向下滑動(dòng)并擴(kuò)散到海水中,形成濁流,其速度可達(dá)35米/秒,滑移距離可達(dá)數(shù)百千米,滑動(dòng)體積量可達(dá)幾億立方米。因此,海底滑坡是危害程度巨大的深水地質(zhì)災(zāi)害之一。
8000多年前,北大西洋挪威海中南部的斯圖爾加海底滑坡是世界上已知最大的海底滑坡。據(jù)估計(jì),斯圖爾加海底平均坡度在1°左右,當(dāng)時(shí)的滑坡量約為3000立方千米,滑移距離約800千米,受影響的陸坡面積達(dá)10萬平方千米。該次海底滑坡還引發(fā)了巨大的海嘯,海浪高達(dá)20米。要知道,1980年北美史上最嚴(yán)重的一次火山爆發(fā)所引發(fā)的大滑坡,滑坡總體積也不過3立方千米;全世界所有河流每年輸入海洋的沉積物總量也才11立方千米左右。可見該次海底滑坡規(guī)模之大,破壞性之強(qiáng)。
海底滑坡類型
海底滑坡場(chǎng)面駭人且影響巨大,但科學(xué)家對(duì)其開展研究不過才幾十年。面對(duì)復(fù)雜的海底環(huán)境,目前的技術(shù)手段只能推斷海底滑坡的運(yùn)動(dòng)過程與性質(zhì)。盡管科學(xué)家對(duì)海底滑坡的分類不盡相同,但內(nèi)涵基本相似。一般來說,海底滑坡是不同類型、不同時(shí)期滑坡的復(fù)合體,而且在這一過程中,其結(jié)構(gòu)特征與力學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著類型轉(zhuǎn)變而改變。
海底滑坡體形態(tài)結(jié)構(gòu)分為三大部分:頭部拉張區(qū)、體部滑移區(qū)、趾部擠壓區(qū)。它與陸地山體滑坡體、近岸淺海滑坡體形態(tài)結(jié)構(gòu)基本相似,但在形成環(huán)境、發(fā)育規(guī)模、發(fā)生機(jī)制、運(yùn)動(dòng)方式等方面獨(dú)具一格。因此,海底滑坡無法完全按照陸地山體滑坡和近岸淺?;碌姆诸惙椒ǚ诸?。地質(zhì)學(xué)家最開始將海底滑坡分為塌陷、滑動(dòng)、塊狀流和濁流4種類型。后來,考慮到海洋與陸地環(huán)境的差異,地質(zhì)學(xué)家又根據(jù)海底斜坡變形破壞方式,將海底滑坡分為蠕變、巖崩/碎屑崩落、平移滑坡/滑動(dòng)、碎屑流和泥流5種類型。其中蠕變是深海軟黏土在外動(dòng)力作用下發(fā)生的變形現(xiàn)象,蠕變可能演變?yōu)榇笠?guī)模斜坡體失穩(wěn),是海底滑坡發(fā)生的征兆。
海底滑坡的形成
海底滑坡一般發(fā)生在海底,而且機(jī)理相對(duì)復(fù)雜,受到深海復(fù)雜環(huán)境的影響和技術(shù)手段的限制,科學(xué)家對(duì)于海底滑坡的研究進(jìn)展緩慢。近年來,為了勘探與開采深海油氣資源,新的探測(cè)技術(shù)不斷涌現(xiàn),如高分辨率多波束、側(cè)掃聲吶、無人遙控潛水器等,為研究海底滑坡提供了條件。
一般來說,海底滑坡通常是由內(nèi)外部作用共同引發(fā)的,內(nèi)部作用包括地震、可燃冰分解、火山噴發(fā)等,外部作用包括風(fēng)暴潮、人類活動(dòng)、海平面波動(dòng)等。
海底滑坡的形成涉及多種因素,其中地震和斷層活動(dòng)、沉積物快速沉積和可燃冰分解是主要因素。地震和斷層活動(dòng)可直接促使海底斜坡體傾角增大,即便是1°以內(nèi)的傾斜也可能導(dǎo)致海底滑坡發(fā)生。地震和斷層活動(dòng)產(chǎn)生的能量會(huì)傳遞給海床表層沉積物,使土體強(qiáng)度降低,最終導(dǎo)致斜坡體失穩(wěn)。另外,斷層也是重要的氣體通道,深層氣體可沿?cái)鄬用嫦驕\部運(yùn)移,加速滑移面形成。地震會(huì)直接導(dǎo)致斜坡體失穩(wěn),也會(huì)引發(fā)海嘯,巨大的海浪又會(huì)再次引起斜坡體失穩(wěn)。
海底沉積物在正常的沉積、固結(jié)過程中,靜水壓力作用于沉積物顆??紫叮划?dāng)進(jìn)入快速沉積狀態(tài)時(shí),這一微妙的平衡被打破,孔隙中的部分流體不能自由排出,形成流體超壓,一旦壓力達(dá)到極限,瞬間釋放的流體就會(huì)導(dǎo)致海床表面出現(xiàn)塌陷、沖溝甚至是海底滑坡。
可燃冰是沉積物顆粒的有效膠結(jié)劑,在地震或潮汐等的影響下,可燃冰會(huì)分解,形成的超壓流體會(huì)誘發(fā)海底滑坡。
海底滑坡影響大、范圍廣、破壞性強(qiáng)。隨著大洋鉆井和海底電纜等工程不斷發(fā)展,海底滑坡成了影響海洋開發(fā)的關(guān)鍵因素。對(duì)其進(jìn)行深入研究并建立預(yù)警和應(yīng)對(duì)機(jī)制,任重而道遠(yuǎn)。