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墨西哥湾水下危机四伏

生态保护|2020-5-21 21:20

来源:国家地理|1297人参与|0评论

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墨西哥湾水下危机四伏

  2015年3月31日,一艘补给船从墨西哥湾的油层中穿过,这片油层位于前Taylor Energy石油钻塔附近,2004年,Taylor Energy石油钻塔被飓风伊万(Ivan)引发的水下滑坡摧毁。

  图源:GERALD HERBERT, AP PHOTO

  撰文:MADDIE STONE

  美国历史上的几起最严重石油泄漏事件都是人为失误造成的,比如埃克森·瓦尔迪兹石油泄漏事故和深水地平线石油泄漏事故。然而,自然因素同样能引发重大灾难:路易斯安那州海岸附近的一个采油平台因水下滑坡被摧毁,引发了长达16年的原油泄漏。

  现在,相关地震数据表明,墨西哥湾的海底滑坡比以前认为的更加常见,这引起了人们对该地区近2000个海上石油平台以及数万公里石油和天然气管道的担忧。

  近日发表在《地球物理研究通讯》的一篇分析报告显示,2008年至2015年期间,墨西哥湾共发生了85次海底滑坡。其中有10次是在没有任何可检测诱因的情况下发生的。更令人惊讶的是,其他75次海底滑坡似乎是由遥远的地震引发的,这些地震大多是发生在数百公里外的北美西海岸的中小型地震。

  佛罗里达州立大学的地震学家Wenyuan Fan是该研究的第一作者,他表示:“我没想到在墨西哥湾会有这么多滑坡事故,也没想到海底滑坡竟然这么容易受到地震波的动态触发。我一直试图证明自己是错的。”

  墨西哥湾的地震之谜

  科学家们早就知道墨西哥湾有海底滑坡的历史。自有记录以来,美国海岸线规模最大的水下滑坡发生在德克萨斯州海岸附近。在密西西比河河口附近的河床上,还可以看到其它大型水下滑坡留下的痕迹。

  为什么这一地形如此容易崩塌,研究人员有一个很好的解释:每年,河流携带大量的沉积物进入海湾,导致这些松散的物质在海床上迅速堆积,形成陡峭、不稳定的地形。

  但地质学家通过海底测绘调查记录的墨西哥湾的数滑坡大多发生在数千年前。我们无法从这些事件中得知今天海底滑坡发生的频率,也不能以此确定是什么引发了滑坡。

  Wenyuan Fan和同事们已经开始利用美国台阵(USArray)的数据,他们希望以此填补这些知识空白。美国台阵是一个由400个地震仪组成的网络,从东到西横跨美国大陆,主要目标是收集北美岩石圈的详细地震图像。Wenyuan Fan表示,该项目旨在“把美国变成一个自然实验室”,提高科学家对地震触发机制的基本认识。

  该网络收集的数据不仅能提供地震信息。许多其它的地球震动事件可以出发地震仪,地震仪可以收集到地球表面的震波,也可以收集到传播速度更快的P波和S波,它们能穿过更深的固体岩石。

  2017年末,Wenyuan Fan开始利用该台阵的部分数据研究太平洋西北沿岸的地震,不久之后,他开始在很少发生地震的墨西哥湾观测地震信号。在分析了震波的属性并建立了模型将其重现之后,Wenyuan Fan和同事们确信他们正在观看地震触发的海底滑坡。

  在2008年至2015年间连续收集的数据中,研究人员确定了与墨西哥湾的85次水下滑坡相关的表面波。最令研究小组吃惊的是,几乎90%的滑坡都发生在地震发生后的几分钟内,而这些地震的震源中心与滑坡地点的距离都超过了960公里。

  这些地震大多发生在太平洋和北美板块交界处,即太平洋西北部和墨西哥之间。许多地震的强度仅有5级左右,这在加州见怪不怪了,“记者们甚至不会报道这些地震,” Wenyuan Fan说道。

  对于Wenyuan Fan来说,这些观测结果,再加上更强的远距离地震并没有引发可检测到的滑坡这一事实,说明了地震强度可能不是决定墨西哥湾是否发生滑坡的主要因素。他还强调说,我们还需要更多的研究来阐明远距离的地震是如何摧毁数百公里外的海底山脊的。

  “这就需要一个近海实验来揭示所有可能导致海底滑坡的物理机制。”

  美国地质调查局(U.S. Geological Survey)的地震学家Joan Gomberg是这篇论文的独立同行评议人。她说,地质学家经常将海底滑坡的沉积物视为过去地震的证据。

  “但有一个大前提,那就是地震就发生在附近,”她说道。“Wenyuan Fan的工作表明,引起海底滑坡的地震可能非常遥远。这样一来,如何解释这些滑坡事件就变得更加复杂了。”

  “最糟糕的”泄漏

  Wenyuan Fan的发现具有非常重要的意义。研究人员由此推断,散布在墨西哥湾的石油和天然气平台及管道可能无法应对这样的地质威胁。

  “一个平台被泥石流摧毁不是什么新鲜事。这在以前就发生过”,佛罗里达州立大学的海洋学教授Ian MacDonald说道,他没有参与这项新研究。“海底滑坡有可能引发不可控制的石油泄漏。以前出现过这样的泄漏事故。”

  MacDonald指的是泰勒能源公司的漏油事件。自2004年以来,这家公司位于墨西哥湾的一处海上钻井平台一直在漏油,原油以每天100桶左右的速度流入海洋。尽管该事件并不为人熟知,但它被认为是美国历史上最严重的石油泄漏灾难之一。伊万飓风带来的巨浪和风暴潮而引发的海底滑坡是造成这起漏油事故的元凶。

  2019年, MacDonald在The Conversation杂志上发表的一篇文章指出可能会发生另一场类似的灾难,并称之为“最糟糕的石油泄漏灾难。”英国石油公司“深水地平线”漏油事故是由工作人员操作失误引起的,冒出井口的甲烷于明火相遇发生爆炸,摧毁了钻井平台并导致大量漏油。而泰勒能源公司的石油泄漏事件,是因为整个平台被水下滑坡推翻,导致多个钻井被毁,残骸埋在一层厚厚的沉积物中,泄漏点很难找到或堵住。

  Wenyuan Fan读了MacDonald的文章,并找到了他,二人开启了“富有成果的对话,”MacDonald说道。通过评估Wenyuan Fan关于最近墨西哥湾海底滑坡的数据,MacDonald意识到化石燃料基础设施面临的潜在风险比他想象的要大得多。

  “在过去10年里,我们可以列出多起这样的事件,” MacDonald说。“这意味着,在某种程度上,我们一直在逃避子弹,甚至不知道子弹已经出膛了。”

  Wenyuan Fan希望他的研究能够帮助能源公司和监管机构做出更明智的决定,确定建造新的基础设施的安全地点。他指出,其团队探测到的大多数海底滑坡都发生在墨西哥湾西部。在奥巴马政府执政期间,该地区基本上禁止了石油和天然气勘探,但特朗普总统于2018年放开了该地区的勘探限制。

  Wenyuan Fan开发的地震探测方法可能还会改进,以创建一个能够保护现有基础设施的早期预警系统。如果在墨西哥湾的海床上安装一系列地震仪来监测滑坡,那么钻井平台附近出现地震信号时就能发出警报,从而为公司实施紧急关闭程序争取到几分钟的宝贵时间

  有了这样一个系统,漏油灾难就有了预警,很多事故可能在未发生前就被阻止了。

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