近年來,由於全球範圍內的自然和人為活動,對淡水資源施加了巨大壓力。幾個主要的沿海城市都嚴重面臨水危機,南非的開普敦和印度的欽奈就是一個很好的例子。
因此,迫切需要替代水源來滿足將來對飲用水的需求。因為海底淡水可以成為可用於飲用水和家庭用途的飲用水的潛在來源,全球研究人員對此表現出了濃厚的興趣。
對海底淡水資源進行測量對於未來各國主要沿海城市可持續地供應淡水可能具有重要意義。世界上有幾個地區(例如,中國,澳大利亞,美國,南美,紐西蘭,印度尼西亞,日本,以色列)都擁有離岸淡水儲量。
海底淡水是鹽度低於海水且是存儲在海底底層沉積物和巖石裂縫中的水。它主要存在於海岸55公裡以內,水深不到100 米處。
地下水以各種方式最終到達海底。
一種方法是通過降雨補給含水層,既可以在海平面較低時滲入,也可以從陸上含水層向海上含水層轉移。
另一種方式是通過冰川融化以及亞冰川河和湖泊,將地下水逐漸沉積到海上含水層。
海底淡水的其他來源包括在沉積物變化(成巖作用)或氣體水合物分解過程中釋放的淡水。
海底淡水最早是在1960年代就有發現,現在在大多數大陸邊緣都有記錄。
使用哪些方法可以測量和分析海底淡水?
迄今為止,通過海上鑽探過程採集長度為0.3至30 m的未固結海底沉積物樣本,以及回收未固結和固結的沉積物和巖石偶然發現,在巖心採收率好的地方,可以根據總溶解固體,以及對孔隙水中氯化物的分析,發現有關海底淡水最基本的信息。但這些鑽孔數據的覆蓋範圍是有限的,主要是在大陸架和淺海底海底,並且在空間上偏向油氣區。
地震反射波法——是利用地震反射波進行人工地震勘探的方法。其原理非常簡單,就像我們通過計算空氣中聲波的傳遞速度,以向井底吼叫的方式,憑藉回聲時間測量井底,以得出水井的深度一樣。使用爆炸或其他方法在地表激發一個聲波,它在均勻介質中一直向下傳播。由於不同的地層,其速度不同,所反應的密度亦不相同,就會在地層界面上產生反射波,這如同回聲一樣。
近海區域中的地下水分布和流量與整個大陸邊緣的地質層密切相關。從沉積物的巖性和滲透性到斷層的幾何形狀以及圖像底部模擬,都可以靠地震反射波法。反射器也可以檢測水合物,從而表明與水合物分解相關的孔隙水淨化是否可行。這些類型的地震反射分析,可以在幾米到幾百公裡的範圍內提供有關含水層的垂直和橫向範圍及其連通性的情況。
因此,地震反射數據是在多個比例尺上繪製2D和3D含水層特性的絕佳工具。通過它們對可壓縮介質的響應,地震反射數據可以直接檢測沉積物中的氣體,但它們不能反映孔隙水中鹽度的變化。因此,地震反射數據不能單獨用於檢測海底淡水,需要將地震反射數據分析與其他方法相配合。
電磁測量——水的電阻率取決於其鹽的濃度度。因此,使用電磁測量方法測量海底體積電阻率可以區分出鹽水(電阻率較低)和含乾淨地下水(電阻率較高)的飽和區域。由於電阻率還取決於孔隙度,因此僅使用電阻率來區分孔隙度和鹽度變化就存在爭議。但是,在某些限制條件下,電磁測量方法就是了解海底淡水分布的有力工具。電磁測量方法提供了,唯一能對地下淡水的存在,直接進行的一種非侵入性的測量技術,並且已成功地用於在各種大陸架環境中繪製近地表淡水的地圖,如,岸上或近岸地區,以及海岸線交叉機載方法的地區。
最後
根據目前已知的位置,美國大西洋邊緣的海底淡水記錄數量最多,其次是西北歐洲和澳大利亞。大多數記錄都發生在海岸55公裡以內,水深100米,海底深度200米,主要發生在被動大陸邊緣。但是,據報導,海底淡水距海岸最多可達720公裡,水深3公裡。估計全球海底淡水量為100萬立方公裡。
由此可見海底淡水的利用並不容易,但一旦實現靈活開採卻也可以有效緩解淡水資源壓力。同時也讓我們意識到,地球的潛力還很大,不過過度壓榨地球資源這種事,還是要慎重對待。