地球上最长流出沉积物流动的动态，来自海底地震仪的见解
我们都知道海底通信电缆承担着全球95%以上的跨大陆数据传输，对我们日常生活至关重要，其中一项隐藏的威胁就是浊流影响，那什么是浊流呢？
浊流是一种由沉积物驱动的海底流动现象，主要发生在海底峡谷和斜坡区域，它们会将大量沉积物从河口或者海岸带等区域输送到深海，导致河口或海岸带的沉积物供应减少，造成海岸线侵蚀。而这些浊流可能有高能量驱动，它们的流速可达20米/秒，其行程也可能超过 1000 公里。
由于浊流的强破坏性和不可预测，传统的水下仪器容易被浊流摧毁，直接观测浊流会比较困难，到目前为止，直接观测浊流大多集中在浅水区域中哪些流速小于5米/秒的慢浊流和跨距小于50公里的浊流上短距离浊流，对更加强大的浊流的测量则很少，然而，这些强大的浊流控制着向深海的沉积物和碳输送，对海底电缆构成重大危害。
2025年2月25日发表在《Nature》上的一项研究探讨了海底地震仪监测浊流的可行性，避免了浊流对仪器的直接破坏。重点是浊流如何产生地震信号，并如何通过地震数据追踪浊流的位置和速度，揭示其内部沉积物脉冲的变化。研究团队在刚果峡谷和航道外部部署了海底地震仪，海底地震仪通过记录浊流发出的地震信号，远程监测浊流的动态。
为什么选择用海底地震仪记录呢？海底地震仪是一种部署在海底的地震监测设备，主要用于记录海底地震活动和地壳运动。由于浊流在运动过程中会产生强烈的震动和压力波，这些震动通过海底地层传播，因此可以被海底地震仪记录。海底地震仪通过分析地震波的频率、振幅和偏振特性，可以推断浊流的速度、结构和运动方向。
图：刚果峡谷-水道系统的水深图和仪器位置
位于西非近海的刚果峡谷-水道系统的测深图（位置见插图），显示了峡谷（B）和水道（C）子阵列中仪器的位置。声学多普勒海流剖面仪 (ADCP) 系泊设备（红色三角形）位于水道轴线上，最终被强大的峡谷冲刷浊流冲断（连同南大西洋 3 号 (SAT-3) 和西非电缆系统 (WACS) 电缆），而海底地震仪（OBS；黑色方块）位于峡谷阶地和水道底泓上，远离危险。An，安哥拉；DRC，刚果民主共和国；RC，刚果共和国。
研究通过连续的地面运动识别了浊流，其主频在 1-7 Hz 之间。浊流前部由多个脉冲组成，每个脉冲持续5到30分钟，持续时间可达数小时，这些脉冲在浊流前部形成了密集的近底层。在浊流前部通过后的30到60分钟内，脉冲的速度从5.2 m/s增加到6.3 m/s，最快的脉冲位于浊流前部约19公里之后，发生在浊流前部之后的30到60分钟，较快的脉冲会追上较慢的浊流前部，为其提供额外的沉积物和动量，从而维持浊流前部的高速度，使其能够维持超过1000公里的长距离运动。
研究提出了浊流中的脉冲的形成的2种形式，一种是外部的扰动放大过程如局部侵蚀和沉积物夹带产生，另外一种是内部扰动过程，也就是初始的小扰动“内部”产生，这些小扰动会随着时间的推移而增长，类似于陆地泥石流中的机制，研究人员更倾向于内部扰动过程可能是浊流中的脉冲形成的原因。
这项研究通过海底地震仪成功监测了刚果峡谷浊流的内部结构和动力学，揭示了浊流中的脉冲在维持长距离运动中的关键作用，这些发现不仅增进了对浊流动力学的理解，还为预测其对海底基础设施的影响提供了新的视角。
值得注意的是，尽管海底侵蚀严重，但这些流动的速度却保持近乎稳定，地震信号的持续时间在如此长的距离内仅发生了适度变化。
❓思考题：以下哪一项最准确地描述了浊流前端的动态特征？（想挑战一下，就点击试试看吧~~~）
A. 浊流前端速度最快，带动整个浊流的运动。
B. 浊流前端速度较慢，最快的脉冲位于前端后方30-60分钟处。
C. 浊流前端速度与内部脉冲速度一致，没有明显差异。
D. 浊流前端速度与内部脉冲速度无关，主要由外部因素决定。
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B.
解析： 研究提到，浊流前端速度较慢，而最快的脉冲位于前端后方30-60分钟处。这些脉冲携带更高的沉积物浓度，为前端提供动量，维持浊流的超长距离运动。这一发现挑战了传统的浊流模型，强调了内部脉冲对前端速度的重要影响。
参考文献：Pascal Kunath, Peter J. Talling, Dietrich Lange, Wu-Cheng Chi, Megan L. Baker, Morelia Urlaub & Christian Berndt ，Ocean-bottom seismometers reveal surge dynamics in Earth’s longest-runout sediment flows. Communications Earth & Environment volume 6, Article number: 147 (2025) ，doi：10.1038/s43247-025-02137-z