海底地质剖面 -海底地质构造

0 y0 E" j3 ?, W% Q& V6 O

2017年，身为潜水爱好者的Hong（网名）经历了他人生中最难忘的场面之一。

! i9 B {- D, h' G" _" i

当年4月，他从北京飞往菲律宾马尼拉，开始他期待已久的潜水之旅。

Hong此行的目的地是位于阿尼洛（Anilao）的一家海滨酒店，附近就是一处潜点。对于Hong这样的潜水发烧友来说，这里能够满足他“潜了吃，吃了睡，睡了潜”的梦想，可谓是一处潜水天堂。

当晚，心情大好的Hong在酒吧和各地前来的爱好者推杯换盏，交流着彼此的潜水经历。突然，一阵冷不丁的晃动打破了说笑，望着杯中激荡的饮料，Hong随即意识到：地震了！

% H0 y& ]+ q" N* \9 `6 d. }% J

Hong在网上展示的震后酒店，一片狼藉

# w Z3 ]/ s6 d! |. D8 ?8 Y @

; Q' z2 J$ P0 g

伴随着店内顾客们的骚乱，大家全部慌忙地疏散到了室外，由于担心余震，当晚所有的住客都在露天地板上打地铺，一边看星星，一边改签提前返回的机票。

9 R f$ l9 @* ^0 J; v

面对如此巨大的心理落差，Hong略感不甘心，于是打算再留下来几天。由于余震并不是很强烈，他在三天后决定继续潜水。此时，海水除了略显浑浊以外，与往日并无二致。

然而，令他一生难忘的场景就此发生了：

' ^1 N; ^* x( e; u2 {# A$ y3 H$ t/ h

8日中午，他和教练一起出海，按计划在较浅的海底（约8米）进行练习。下水20分钟左右，他突然感觉到水中发出了某种特殊的声波，尖锐又刺耳，甚至导致他一阵耳鸣。

$ \5 r. z4 _3 l; F- w

他望了望同伴，大伙儿面对这种情况都不知所措。就在他准备改变计划提前上浮时，海底的沙地突然剧烈震颤，扬起的泥沙和气泡如同烧开的沸水，能见度瞬间降低。

Hong拍摄到的海底地震景象

藏在珊瑚礁内的各种鱼类和小动物，都被这场突如其来的震动吓得一股脑儿冲了出来。一些鱼儿随着泥沙上下波动，仿佛失去平衡。海底不断传来细碎的震动声，扬沙弥散，如同雾霾。远处传来沉闷的咚咚声，似乎是海岸的落石砸进了海里…

Hong在网上上传的手机APP截图

出水后的Hong赶紧回到岸上，手机APP显示刚刚发生了一场5.6级的中强震。由于刚刚的特殊经历，此时，开阔的陆地比海洋更让他觉得心安，尽管水面之上，海水依旧波澜不兴。

* d% [5 U8 j; E0 l* u

Hong的经历或许算不上死里逃生，但绝对是千载难逢。这也让人不禁好奇：地震时的海底，以及海洋生物，究竟经历了什么呢？

3 [* Z, K- y' @: U; v- O7 c

) T, m0 d: |: W$ Z! M" u

1900年至2014年发生的所有地震分布图：圆点代表地震，彩线则描绘出不同类型的板块边界

. y6 _9 y \! q: w+ B

$ i0 A3 c- X6 ]2 G/ Z: U

据统计，全球平均每年发生8000到10000场地震，但这绝对是远远低于实际发生的地震数量的。首先是由于较为轻微的地震不容易被记录，再者是因为地震监测设施并不能做到全球覆盖。

5 L2 X. F ?% S* C" s, u

但即便如此，我们所得到的统计结果也足够证明，地震发生的地点并不是随机的，而是呈现一定的规律性：地震活动的发生地和板块边界高度重合。

因此，虽然被称为“地”震，但海洋不仅不能从中幸免，反而还是地震的重点“策源地”。那么，对于那些海底的“居民”，地震是否也像对于我们人类一样，往往是一场突如其来的“劫难”呢？

图示海洋剖面结构，可见海底地形的多样程度并不亚于陆地

5 x, B: ^& u# N9 Q! f! U i& D

0 o1 j6 o. D* V! Q

在回答这个问题之前，我们首先需要了解海洋的基本结构。海底并不是一马平川的，陆地也并不是呈滑梯状从几米过渡到几千米的深海的。从200m以内的浅海大陆架，经历较为陡峭的大陆坡，再到海底平原，这其中又有海沟，海山，以及洋脊等结构。不同区域的生态系统也拥有不同的特征。

因此当不同的海洋环境受到地震的冲击时，受到的影响也不尽相同。

首先，从与人类生活最为息息相关的近海说起。由于人类对海岸的高度开发，地震所造成的人造设施毁坏，将很容易导致大量的污染物进入海中。其中以汽油，化工原料等危害最为巨大。这也可能是滨海地区地震后海洋生物突然大量死亡的原因之一。

6 {5 l( x) T" f& n+ t3 _2 d# W

地震前后的海岸线形态变化

- |2 a" Q: Z% @" h

但是，抛开人类影响，近海生态系统在地震中所承受的风险依然巨大。这一点从地震对海岸线形态的改变就可以略窥一二。2016年，一场7.8级的强震发生在新西兰南岛近海处，地震引发的海啸抬高了珊瑚礁，并永久地改变了海岸线形状。

地震后被抬出水面的浅海海底，可见海草与各种生物附着

! E( L2 M" F: @- Z9 S& f

" G# \5 x7 V! {3 v; G- \. R/ j: w

在这短短的两分钟里，海底上升了6.6英尺（约两米）。大量的龙虾和贻贝等生物不幸搁浅，露出水面的海草等水生植物也难逃一劫。

* c+ R5 M3 b4 `

从空中航拍地震后的海岸线，大面积的海床被抬出水面

% C) V0 o% Q" T

或许你的第一反应是：附近的人类可以大饱口福了。但事实恰恰相反，首先，当地附近离岸稍远的海底峡谷才是吸引大型海洋生物（甚至包括抹香鲸）的“肥田”。

4 s3 ]/ o; w& e0 d2 W

想像一下，海床抬升之后，小龙虾等生物不再能随潮水进入更深的海域，那些“大只佬”们面对消失的美味面面相觑，只能满脸问号地忍饥挨饿。轻则，当年，甚至此后数年，捕捞量大幅下降；重则，这次海床抬升将可能永久性毁灭这一地区的渔业，而这原本是此处的支柱产业。

当然，并不是每次地震的影响都会像“直接出水”一样直观。对于珊瑚礁这种脆弱而珍贵的生态系统来说，地震对它的打击也可能是毁灭性的。

- r1 q5 s u2 s: _1 ~0 z

潜水员正在对地震后的珊瑚礁进行观察记录

% s- I7 a! b" ~- P( \- f) M3 r

就像地面上的建筑物坍塌和山体滑坡一样，视海底地形，珊瑚礁主要受到地震所产生的裂缝和滑坡的影响，从而大面积坍塌。此外，剧烈的地震和滑坡的结合会导致沉积物大量扬起。再次沉淀时，它们可能会覆盖在珊瑚礁上，阻碍其吸收阳光，而珊瑚礁则需要阳光才能正常生存和繁殖。

2 u( [+ W( u& V( w6 M

比如，原本是无数旅游者，潜水者打卡圣地的伯利兹珊瑚礁，由于09年一场发生在加勒比海西部的7.3级地震，瞬间坍塌了一半。即使结构仍然保持完整，海底的升降也使得“娇贵”的珊瑚礁不再能适应新的光照和水温。

( u N& n3 _5 r" l& [& V

佛罗里达理工学院生物科学系的Richard Aronson对此进行了研究。结果表明，虽然历史上也曾发生过类似事件，但珊瑚礁恢复原先茂盛水平所需要的时间远不止几十年，这要长达几个世纪甚至千年之久，而目前的海洋酸化，污染，气候变化等因素无疑是雪上加霜。

; Y* S- _. \7 T8 q7 F

而且，随着“住房质量”下降，那些在珊瑚礁中寻求保护和食物的鱼类等“租客”们也将选择另觅居所。2018年夏，印尼龙目岛附近发生6.9级地震。震后，潜水者发现，10处潜水点中，有5处珊瑚礁中的鱼类和底栖生物密度大幅下降，种类也有所变化，而这对生态系统造成的更加深远的影响，目前还难以估计。

( N$ G2 I2 f% }, W, @0 [' ]

海啸是由海底高度的突然变化，导致海水重新平衡时所产生的现象

3 P5 x; T5 G# ~; a9 ]

: O, l& g3 w# V! n" H

此外，提到海洋地震，人们往往会联想起海啸这一自然灾害：这是由地震、海底滑坡和火山变形引起的海底突然垂直偏移的结果。当波浪接近海岸和浅水区时，就将由于触及海底而导致海浪高度增加，从而产生“海啸”。

. z6 M. o0 n9 b6 m& y) _

1 c+ t7 w! u5 d6 ^

对于远离陆地的海域，根本不存在海啸这一现象

% X D1 \' q1 i9 u

! u2 J0 s1 ?4 { a z, L

也就是说，当时如果你正处于远离陆地的海区，你很可能感觉不到海啸的形成。据史料记载，19世纪末，日本海岸曾发生一场地震，引发海啸，造成上万人伤亡。神奇的是，出海的渔民对这一切并无察觉，当渔船经过一夜的航行返回海岸时，才发现自己的村庄被夷为平地。

" u. B5 v" o& ?& T e

但是，这并不代表远海生物也一样不受影响。甚至，有些深海地震并不形成对海岸有破坏力的海啸，却能悄无声息地造成海中洋流等状况的突变，让处于深海的生物“晕头转向”。

5 J Y7 y3 n& Y

突然出现在日本滨田市河口的大王乌贼，和同月出现在富山县的皇带鱼

2019年年初，日本岛根县滨田市发现一条3.4米长的大王乌贼，而就在同一月，富山县也突现2条长达3.2米、近4米的皇带鱼（由于常常再强震前出现，日本人民又称之为“地震鱼”）。巧合的是，同样处在环太平洋的韩国和秘鲁几乎也在同一时间出现了多条长达四五米的超长“地震鱼”。

% r' x: M) x/ j- ?( G! m8 T8 G

6.6级地震后出现在菲律宾东部海岸的月亮鱼，这个大家伙原本应该待在深海

( [+ K: Z+ {/ ^; r

据此，英国动物学家Rachel Grant认为，是地震前后海洋地壳发生了一系列理化性质的变化，使得海洋生物不再能够适应，从而被迫迁徙。也有专家认为是地震一定程度上扰乱了洋流，使得海洋生物误入浅海（甚至直接被海流“拍”向海岸）。当然，以上说法仍然处于争论之中，很多专家依靠统计数据，认为“地震鱼”的出没与强地震并无直接关联。

不过，地震为海洋“居民”带去的也不全是坏处。

7 }6 Y+ n- V6 g7 D2 k; O( j

对于远离大陆，相比近海缺少营养盐和有机物来源的海洋盆地，海沟等环境来说，地震或许是难得的“补给”机会。

; o& |6 J9 m% k4 e

同样是2016年发生在新西兰的那场地震之后，研究人员利用沉积学证据，结合数值模拟，证实了对于海底峡谷来说，地震是推动沉积物和有机质从大陆向深海转移的主要过程之一，也是峡谷地貌在地质时间尺度上百年变化及其长期发展的重要驱动因素。

3 ^: }3 w8 q4 t# l3 x" W

2 w1 y# p9 f! D

地震前后照相机所记录的同一区域海底地貌。AB为同一地点，A为震前，B为震后10周；CD为地震后10周，该区域的

5 @2 k8 {+ X& D3 I

与此同时，峡谷中的生态系统出现了较为明显的演替现象，这对海洋生物学家理解海洋生命的历史是极为启发性的。

6 o+ X) \$ ]/ E2 b/ k# L, ~6 e4 ?3 D' Z

2016年7月，NOAA（美国国家海洋和大气管理局）将一套水下监听器和录音设备放入了马里亚纳海沟的最深处“挑战者深渊”。几个月后，研究人员从中获得了深海地震时所记录的声音。

' ^& S9 l5 y3 M

研究人员正在向马里亚纳海沟布放声学设施

“台风一般的咆哮声”，“鲸豚的呻吟声”，“神秘而怪异的轰隆声”…从研究人员的描述中，我们不禁感受到，人类对海洋依然知之甚少，以至于地震时的海洋仍然像黑箱一样神秘。但同时，又那样令人好奇：

$ X( B! z1 a* e2 f- q( c; X! G) I

载人深潜器潜入马里亚纳海沟深度11000米的“挑战者深渊”，试想一下，在此处经历一场地震将是怎样的体验？

F9 f/ `6 v5 _1 a. l6 b. r! {+ j

; t" h3 b2 ` e# w: e6 Q& ~. E. y K

深海的巨兽们也会因地震而“恐惧”吗？海洋生物会乱成一窝蜂吗？海底火山喷发，贯穿海底的裂缝突然出现等景象又该何其壮观？

% @/ ^( C' \0 z. |3 v

恍然百年已过，我们仍然幻想着要搭上尼摩船长的“鹦鹉螺号”，为我们的认知也带来一次“地震”。

& X# r2 o1 F. C2 y+ a

Aronson R B , Precht W F , Macintyre I G, et al. Catastrophe and the life span of coral reefs[J]. Ecology, 2012, 93(2).

* Q7 I' D8 m) m7 S

Joshu J M, Jamie D H, Alan R O, et al. Earthquakes drive large-scale submarine canyon development and sediment supply to deep-ocean basins[J]. Science Advances 2018.

/ [) d9 z6 u5 N$ i

Amanda Kooser. Hear an earthquake from Mariana Trench in the ocean deep. 2016 www.cnet.com/news/hear-an-earthquake-from-deep-in-the-oceans-mariana-trench/

( O4 O* k) K' h+ r @1 G c0 U9 O& v) d) ]" l$ ]5 O