海洋水文地质学是目前正在形成的、普通水文地质学的一个独立分支,它与海洋地质学、陆地水文地质学和海洋学的发展密切相关。海洋水文地质学是全面研究陆地与海洋的地下水交替问题的一门学科,这种地下水交替是自然界中整个水循环的一个组成部分。地下水交替包括两个方向各异、性质不同的过程:地下水从陆地流入海洋和海水向海岸入侵。除了主要发育多年冻结岩石的北极和南极地带的许多地区以外,地下径流实际上是经常和普遍存在的。海洋水文地质学的研究对象是海底地下水。海底地下水的调查研究是在分析海水与地下水相互作用时出现的水动力、地球物理和地球化学作用的基础上进行的。
可把泄入海洋的地下径流或者海底地下径流理解为在陆地上形成并泄入海洋的那些地下水。同时,流入海洋的河水中,约有三分之一也是地下成因的,因为它是靠陆地地下水的排泄形成的。
目前,可把大陆 - 海洋水交替研究分为密切相关的五个方面:(一)地下径流在全球水量平衡和水循环中的作用;(二)地下水对海洋和大型湖泊水量与盐量平衡的影响;(三)海岸地区海水和地下水的相互作用及其地下淡水取水工程开采储量的预测;(四)海岸地带地下淡水排泄区及其供水问题;(五)地下水对海底和洋底地质作用的影响。
水圈中的地下水按其分布和产出条件可以分为陆地地下水和水底地下水,水底地下水位于海底、大型湖泊底部并与这些水体有水力联系。海底地下水又可分为在陆地上由大气降水和地表径流形成的渗滤水;因沉积物堆积及其随后的成岩作用和石化作用而在水域内直接形成的沉积水;与上地幔排气作用有关的原生水。
渗滤成因的海底地下水分布于陆架区,也可伸入水域很远而至大陆坡,在这一过程中沉降水逐渐被置换出去。海底地下水主要赋存于海盆地的最深处,并因垂直渗透作用而与海水紧密相关。海底原生水与现代海底火山及大洋中脊裂谷带有关。
沉积水被渗滤水置换和取代的过程需要漫长的时间。因此,必须考虑到,地下水的运动速度和地下径流量是随着海岸线的临近程度而下降和减少的。这是陆地地下水的自然排泄和人工排泄造成的。直接向海洋排泄渗滤水主要为陆架区,其次是大陆坡的毗邻部分。
在海域范围内划分地下水极强烈排泄区和定量评价进入海洋的地下径流量的方法有两种,这两种方法是以下列工作为基础的:对陆地集水区范围内泄入海洋的地下径流的形成条件进行定量分析(水动力法、水平衡法和水文 - 水文地质法),以及对地下水排泄引起的海水及海底沉积物的物理 - 化学异常进行研究。
海洋水文地质调查的目的是,研究海底地质构造和水文地质条件,编制海底地下水排泄图并对其进行定量评价。水域调查的现代技术水平较高,已可测定水文地质方面的如下重要指标:底积物的温度和热流值、导电性、自然电场和电磁场,以及底积物中孔隙溶液和海水的化学成分、微量组份、气体成分和同位素组成。不过,其每一单个参数分布上的异常并不是地下水排泄的可靠指标。在同一点上同时测定几个物理场或者同一物理场和化学场不同部分的参数以及增加测定次数(在理想条件下进行连续剖面测量),可显著提高调查的水文地质信息量。海洋水文地质测量使用的仪器包括地震声剖面仪,沿海底拖曳的可记录温度、导电性和压力的探测器以及记录仪。地震声剖面仪可在2 ~ 1000米深的水体内测得二、三百米深度内底积层剖面的地质构造资料和岩相资料。装在探头上的电导传感器是二电极或四电极的测量单元,它可以0.05‰的精度测量海水的盐度。用热敏电阻作温度传感器,其测量精度达0.01℃。
泄入海洋的地下径流量取决于各种自然因素的复杂组合情况,其中起主导作用的是溪岸集水区水量平衡的结构,而这一结构又取决于温度和水量(为自然 - 地理分带的主要指标)的关系。因此,全球范围内泄入世界大洋的单位地下径流值的分配服从于纬向自然地理分带。泄入海洋的单位地下径流值,从亚北极地区向温带逐渐加大,在湿润的亚热带和热带地区急剧增大,在干旱和半干旱地区逐渐减小。这一基本规律可作为对全球地下径流形成条件进行科学预测和研究的方法依据。
[Bo?ные Ресурсы,1985年3期]