“浊度流”不仅是水流，还包括海底本身的运动
在历史上，浊流被描述为快速移动的水流，横扫海底峡谷，将沙子和泥浆带入深海。但《自然通讯》杂志的一篇新论文表明，浊度流不仅包括流经海底的沉淀物，还包括海底本身的大规模运动。这一引人注目的发现是对蒙特雷峡谷进行的长达18个月的多机构研究的结果，可以帮助海洋工程师避免对管道、通信电缆和其他海底结构造成损害。
地质学家至少从1929年起就知道浊度流的存在，当时一场大地震引发了一股猛烈的水流，这股水流经过几百公里，破坏了12根跨大西洋的通讯电缆。浑浊流在今天仍然是一种威胁，因为人们在海底放置了越来越多的电缆、管道和其他结构。浊度流对石油地质学家也很重要，因为它们留下的沉积物层构成了世界上一些最大的石油储量。
尽管进行了近一个世纪的研究，地质学家们仍在努力建立一个概念模型，详细描述浊度流是如何形成和进化的。协调峡谷实验的设计部分是为了解决这个争论。在这周一描述研究中,研究人员从蒙特雷湾水族馆研究所(他),美国地质调查局,赫尔大学的国家海洋学中心,南安普顿大学的达勒姆大学和中国海洋大学结合他们的专业技能和设备监控表面(31英里)的蒙特雷峡谷以前所未有的细节。
在实验中，研究人员在峡谷的7个不同位置放置了超过50种不同的仪器，并对15种不同的浊度流进行了详细的测量。几乎所有的水流都开始于峡谷顶端附近，水深不到300米(1000英尺)。一旦启动，这些水流就会沿着峡谷向下移动至少几公里。其中最大的三股水流超过50公里，横扫峡谷最深的监测站，深度为1850米(6000英尺)。
这项广泛的研究计划表明，蒙特雷峡谷的浊度流既包括饱和水的泥沙运动，也包括富含沉积物的水的运动。正如最近的《自然通讯》(Nature Communications)论文所描述的那样，这一过程中最重要的部分是一层密集的水饱和沉积物，它会迅速移动到海底，并重新移动先前存在的海底几米的上部。
这与先前的浑浊水流的概念模型有很大的不同，之前的模型关注的是在海床上方流动的浑浊、含沉积物的水流。最近这篇论文的作者确实观察到了在浊度事件中沉积水的羽状分布，但他们认为这些是当饱和沉积物的脉冲混合到上层海水中时形成的次生特征。
MBARI海洋地质学家查理•保罗(Charlie Paull)表示:“整个实验旨在了解峡谷底部的情况。”“多年来，我们看到海底仪器以意想不到的方式移动，我们怀疑海底可能在移动。现在，我们有了真实的数据，可以显示这种情况发生的时间、地点和方式。在实验中使用的仪器中有安装在沿峡谷底部分布的7个系泊装置上的电流计。通过对这些仪器的数据进行分析，并测量这些水流在系泊间流动所需的时间，研究人员惊讶地发现，这些水流似乎以比实际测量水流更快的速度沿峡谷下行。
尽管这些测量仪器的倾斜和其他运动可以解释其中的一些观测结果，但科学家们最终得出结论，他们的仪器并不是简单地被海底上方的浊流所移动。研究人员还在海底放置了一种称为海底事件探测器(河床)的海滩球大小的传感器。这些床被设计成通过浑浊流运输，同时携带记录其深度、水平和垂直运动以及旋转的仪器。其他的运动传感器被安装在重达800公斤(1760磅)的大型钢框架上。它们被设计成在气流通过时保持静止。然而，床和沉重的框架都在强烈的浑浊事件中被带到峡谷深处。事实上，这种笨重、笨拙的仪器架的移动速度通常与相对较轻、流线型的床一样快。
研究人员还注意到峡谷底部的沙波高达两米(6.5英尺)。重复的海底调查显示，这些沙波在浑浊事件期间发生了剧烈的移动，重塑了海底的上层2 - 3米。但研究人员仍不确定这种重塑是如何发生的。床上的数据提供了一个重要的线索。在许多活动中，这些河床并不仅仅是沿着峡谷向下进入更深的水域，而是以和上面的水一样快或快的速度移动。它们也在水流中上下移动，每隔3米左右。
研究人员得出的结论是，他们的仪器并不是被强大的水流“拖”在海底，而是被一层致密的、紧贴海底的含水沉淀物“漂流”在海底。他们假设，当仪器在单个沙波上移动时，岩层的上下运动就会发生。正如保罗所指出的，“这些海床提供了一个重要的新数据核心，使我们能够首次了解海底的运动。”“传统上，教科书和建模工作都集中在底部的含沉积水的稀释流动上，”保罗补充说。但我们现在知道，稀流只是等式的一部分。事实证明，它们是这个过程的末尾，这个过程实际上是从海底开始的。”