海底淡水，水族中的另类“明星”

□ 廖 可

人们早就知道，海水淡化后可供饮用。然而，是否可以从海底开采淡水用以供应居民和灌溉田地呢？回答是肯定的。人们通过对大陆架和海底进行钻探发现，原来，在海底分布着许多含有大量淡水的地层……

海泉喷涌：水族中的另类“明星”

俄罗斯一艘考察船在离黑海沿岸甘吉亚蒂村不远的地方发现一个海泉。泉水在蓝色的海面上翻腾，犹如开锅的水一般。考察队员用苇子秆插进泛着白色泡沫的水里吮吸，喝到了一股凉爽而清甜的泉水。

这种从大海里获取淡水的趣事并非只此一例。在波斯湾上的巴林群岛，人们自古以来就驾船到翻腾的海面上，用掏通了的竹竿从海底收集淡水。

人们熟悉地面上的各种泉水。这是地下径流在水压的作用下涌出地面而形成的。然而，在大海的底部竟然也会有泉眼,甚至是巨大的泉眼，类似甘吉亚蒂这种巨大的潜水泉虽然为数不多，但是，在世界各个海洋都能看到。那么，巨大的潜水泉是通过什么途径来补充淡水的呢？地下水又是通过哪些途径被输送到海洋里去的呢？

原来，地下水是作为河川径流的旅伴，沿着河床的通道流入海洋的，而且以这种方式进入海洋的地下水所占的比例颇大。据计算，从俄罗斯国土进入海洋的地下水占河川径流总量的24%。另一条途径是在地球内部，就是说，在地幔气态物质的分异过程中所产生的原生水渗入了大洋。不过这种渗入量究竟有多大，尚存在着争论。一些科学家认为，平均每年约有一立方公里的原生水从火山、热泉以及海洋裂谷进入大洋。这个数字在现代海洋水量均衡中是微不足道的。

地下水还有一条进入海洋的途径，即直接从海岸和海底渗出。海泉并非是潜水外涌的主要方式，它们只在发生了裂隙并被海水冲刷到一定程度的石灰岩地区和构造断层区才可以见到。大部分地下水并不是以汇集成径流的方式，而是一滴滴地通过海底沉积物渗入海洋的。类似的这种垂直外渗看来是把“陆地水”从地下输送到海洋的主要形式。这种输送速度，或叫做移动速度是很慢很慢的。一滴雨水从北高加索山坡渗入地表后，在地下移动三百公里到达它涌出地面的那个地点，竟然需要“走”一百一十万年。

为什么在大海中竟会出现淡水，这部分淡水为什么不会同海水混合，而“溶解”在海水里面呢？那么，就让我们先探寻一下地下水是怎样形成的。

亘古追问：地下水的身世之谜

关于地下水的起源，自古以来就存在着争论。目前仍然有各种各样的说法。最基本的也是最古老的理论之一是下渗说。其创始人要算是古罗马的学者维脱鲁维。他首先提出，地下水来源于渗入地表的雨雪。

在这个基础上发展起来的是凝结说。俄国自然科学家列别捷夫在准确的实验基础上证明，地表水只能渗入到土壤的一定深度，而在这个深度以下，水可能是由存在于那里的空气中水分构成的。水汽逐渐凝结，形成薄膜水。薄膜水聚集转化为液滴状态。在重力的作用下，水珠便被吸引到土壤层的深处。

然而，随着现代科学技术的蓬勃发展，人们在钻探深井时发现，在离地面数千米的深处也有水存在。在地球内部有一个产生气体的地带，所产生的气体中有氢和氧，它们的结合便产生了原生水，又称初生水。俄罗斯地球化学家维诺格拉多夫院士发展了这个理论。这位科学家的假设是：地球的水圈是在地幔的气态物质的分异过程中形成的，饱含气体的岩浆上升到一定的地带时，便冷却、结晶，同时析出气体，而形成坚硬的岩层和初生水。统计表明，在地幔中含有140亿立方公里的水。这个数字为地表水总体积的十倍。

此外，还有沉降说。地下水分，尤其是地球内部深处的水分是同海洋沉积物的沉积过程有关。海洋沉积物在不断堆积和逐渐下沉而形成岩层的漫长过程中，上层沉积物把下层沉积物中的水压挤出来，并一起被埋藏封存在深处。这就是为什么数百万年来形成的，位于海底数百米深处的沉积岩，能够含有多达50%的沉积水分的缘故。类似这样的水在各个大陆底下的深处也能找到，而且在某些岩层里还能找到被封存在那里的古海洋的“水迹”！

地下水之谜至今尚未完全揭开。今天，在关于地下水起源的争鸣中，可以说是既没有胜利者，也没有失败者。的确，在大自然中你可以找到不同起源的地下水：下渗水、沉降水、原生水、凝结水……而深海钻探表明，蕴藏在海底地层中的基本上是沉降水和下渗水。

破解未知：海底淡水何其多

地下水是通过各种途径进入海洋的。那么采用什么方法用简单的算术计算流入海洋的地下水呢？俄罗斯科学家首先尝试采用水文动力学和水文地质学的计算方法得出，进入里海的地下径流量为每年2～3立方公里。他们用电子计算机去进一步计算进入世界各大洋的全球地下径流量。这时他们遇到了一个复杂的问题，就是如何确定海岸线的长度，因为除各个大陆外，还有许许多多大大小小的岛屿，它们的海岸线弯弯曲曲。美国学者奈斯在上世纪60年代末曾试图估计进入海洋的世界地下径流量。他把海岸线的总长度定为20万公里(不包括南极洲、北极地带和格陵兰)，并得出世界地下径流量为230立方公里，后来的计算表明，他所得出的数字大大低于实际。莫斯科大学地理系海洋地质地形实验室后来进行专门的计算，结果是：海洋海岸线(不包括南极洲)长65万公里。而俄罗斯水文地质学家、地质采矿学博士扎克切尔分别估算每个大陆注入世界大洋的地下水量，和流入海洋的世界地下径流量为2 400立方公里，根据他的计算，供给海洋地下水量最多的是北美大陆，每年约400立方公里；最少的是澳州，每年才25立方公里。

对海洋中岛屿群地下水量的计算结果使人感到十分意外。原来，它们供给大洋的地下水比欧、亚、非、澳四洲加在一起的总数还要多。这是因为这些巨大的岛屿分布在热带潮湿地区，沿海的山脉截住了大气中的水分，使它降落在海岛上，而且随着山脉高度的增加，气温逐渐降低，蒸发量减少，大气水分凝集加快，这一切为山区地下水的来源创造了良好条件。

扎克切尔博士对各大洋获得的地下淡水量也进行了计算。获得地下淡水最多的是太平洋，每年为1 340立方公里，最少的是北冰洋，每年50立方公里。因为严酷的气候条件，零度以下的年平均气温和在沿海地区广泛分布的冻土带，实际上使得北冰洋不可能从亚洲大陆获得地下水。相反，从亚洲大陆进入太平洋的地下径流量却十分巨大，每年达255立方公里。

睁眼向洋：海底淡水的“奶酪”很诱人

世界大洋底下蕴藏着巨大的淡水资源。现在人们对海洋产生了巨大的兴趣。人们不仅把海洋看作是天然矿藏的产地，而且已经从海底开采越来越紧俏的饮用水。在大陆架、大陆坡和海底所进行的钻探表明，分布在海洋底下的淡水地层比原来所估计的要多要广。美国研究人员在大西洋佛罗里达区进行海上钻探时，先后在离海岸43公里、海平面以下250米的深处和离海岸120公里的地方找到了淡水。人们在澳洲印度洋一侧的海岸附近钻探时，在大约1 000米深的地层中发现了淡水和含有少量矿物质的地下水。

当前，世界上许多国家都在开发利用陆地淡水资源，而不少国家的地下淡水已濒临枯竭。专家认为，在缺乏淡水的大洋沿岸地区，可以通过开发海底淡水层去满足这些地区对淡水的需求。这种规划的蓝图已经初具工业开发的规模。在希腊东南部的爱琴海，已经修筑起一座钢筋混凝土的海上大坝，以阻挡海水侵入淡水泉，这个淡水泉的流量为每昼夜一百万立方米以上。淡水被水泵抽到陆地上，灌溉沿岸3万公顷的干旱土地。

包括中国在内的拥有海洋淡水资源的国家是很多的。沿海地区可以用钻探设备开凿钻井，制造海洋淡水的人工喷泉，像开采石油那样，从海底获取淡水。由于地面江河遭受污染日益严重，利用海底地下淡水的前景十分广阔诱人。