都說水是無孔不入的,為什么地球上的河湖水沒有全部滲入地下?馬里亞納海溝每年吞噬30億噸海水,這些海水難道憑空消失了嗎,為什么海平面卻沒有下降?
首先要明確一點,河湖水其實一直都存在下滲的現(xiàn)象,根據(jù)河床泥沙顆粒的不同,河水的下滲速度也不同。
一般而言,像長江里面的大顆粒純砂,滲水能力是最好的;其次是粗砂和粉砂混合的河床滲水能力要弱一些,然后是像黃河中粗砂、粉砂和泥漿的混合物,滲水能力更低。
之所以我們看到河湖水一直非常豐盈,主要有三個原因,第一大江大河的補給水量比較充足,遠(yuǎn)超滲透水量;第二江河大部分河段的泥層非常厚,當(dāng)形成黏度較高的泥土?xí)r,就無法下滲了;而部分河段的河床下還有一個地下水層,地下水層被充滿以后,地表水就滲不下去了。
如果遇到干旱天氣,附近的的小湖或者小河干涸了,到河床上去看看,有些地方的淤泥還能夠踩出水來,那一般就是地下水的出口了。由于地下水不受太陽直接照射,氣溫較低,所以蒸發(fā)能力很慢,最終導(dǎo)致河湖水位不易下降。
第三,河湖之下的地下水并沒有滲透消失,這是因為地下的巖石與地表的泥土不同。土壤的密度較小,內(nèi)部充滿了空隙和孔洞,就像砂石之間存在空隙一樣。
但是普遍來說,越往地下深入,巖石結(jié)構(gòu)就越致密,地下水會像在水泥路面上一樣難以下滲。一般來說,最淺層的巖石多為沉積巖,它們?nèi)菀妆凰髑治g穿透,形成溶洞和暗河,而更下層多為堅硬的巖漿巖。
蘇聯(lián)曾經(jīng)往地下挖了12千米深,發(fā)現(xiàn)更深層是無盡的片麻巖,它們像塑料一樣致密,硬度介于土壤和巖石之間,流水更難以下滲。經(jīng)過廣泛的探測發(fā)現(xiàn),地下水位總是在1000以內(nèi),越往下水量越少。
《自然》雜志上曾經(jīng)發(fā)表過一篇論文,說馬里亞納大海溝每年能吞噬30億噸海水,那么這些海水滲透到哪里去了呢?
實際上,海底深處大多數(shù)是一些金屬礦和泥沙組成的致密地殼,所以海水一般也很難下滲。而馬里亞納海溝吞噬30億噸海水的量可謂是非常龐大的,但是這部分海水并沒有直接通入地下核心。
我們知道在海底之下不遠(yuǎn)處,其實就是巖漿層了,巖漿的溫度可以達(dá)到800-1200℃,遠(yuǎn)高于水的蒸發(fā)溫度。海底還分布著大量的海底火山,火山口直接與海水相通。但是海水無法熄滅巖漿,反而會被蒸發(fā)成水蒸氣。
據(jù)科學(xué)家的檢測,火山氣體的成分包括水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫以及氮氣、氬氣、氦氣以及有機化合物等氣體,其中水蒸氣的占比就超過了60%!所以馬里亞納海溝吞噬的大量海水都變成了水蒸氣進(jìn)入到了大氣循環(huán)。
有時候,這些水蒸氣可能會在巖漿通道中被運送到其他火山中去,然后通過巖漿噴發(fā)形成巖漿巖。如果巖漿在地底冷卻,致密的巖石可能會包裹著水蒸氣,隨著氣溫下降,這些水蒸氣液化后還會形成“溫泉”。
地底的溫度各不相同,蘇聯(lián)人在12千米深處發(fā)現(xiàn)溫度達(dá)到了180℃,德國人則在地下9101米的時候,發(fā)現(xiàn)溫度達(dá)到了260℃。而有的海底火山溫度甚至高達(dá)400℃左右。
所以即使有少部分水?dāng)z入到了地下,也會很快形成水蒸氣上浮,遇冷后液化再次下沉,如此循環(huán)往復(fù)。而整個地球的大氣圈、水圈和巖石圈,共同構(gòu)成了所有水的循環(huán),在這種動態(tài)平衡下,我們就會發(fā)現(xiàn)水不容易下滲。