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多国科学家将首次打穿地球壳幔边界 探寻莫霍面

字号: 2015-12-04 20:15

核心提示:2日,美国“决心”号钻探船停靠在斯里兰卡科伦坡港口  打超深钻井,钻穿地壳,直接“触摸”到地壳与地幔的边界,这是全世界地球科学家的理想。

中国科学家刘传周在“决心”号上参加科学家会议

2日,美国“决心”号钻探船停靠在斯里兰卡科伦坡港口

打超深钻井,钻穿地壳,直接“触摸”到地壳与地幔的边界,这是全世界地球科学家的理想。美国、英国、中国等12个国家的30名科学家已登上美国“决心”号钻探船,准备在西南印度洋开展打穿地球壳幔边界的第一次大洋钻探。

这是国际大洋发现计划的第360航次,也是名为“SloMo”计划的第一个航次。“SloMo”是“慢速扩张脊下地壳和莫霍面的性质”缩写。该计划致力于在人类历史上首次钻穿壳幔边界,以检验“在慢速、超慢速扩张脊下方的莫霍面代表了地幔的蚀变边界”的假说。中国科学院地质与地球物理研究所刘传周研究员、同济大学海洋地质国家重点实验室周怀阳教授、课题组成员马强博士等人全程参加。

莫霍面是以地震学家莫霍洛维奇命名的地壳与地幔的分界面。在这一界面,地震波的纵波和横波传播速度明显增加。传统的理论认为:大洋下地壳由辉长岩组成,与地幔之间被莫霍面分开。

但最新的假说认为:在慢速或超慢速扩张洋脊下方,地震波很难准确反映出下洋壳内部的岩性变化。因为,海水渗入到地幔后,与橄榄岩发生反应,橄榄岩在反应过程中降低了地震波速,变得和下洋壳辉长岩的地震波速相近。因此,莫霍面也可能是蚀变的橄榄岩和未蚀变的橄榄岩之间的界面,而不是壳幔边界。

为检验上述假说,在今后两个月,科学家将乘坐“决心”号前往南纬32度、东经57度附近的西南印度洋中脊海域,钻一个1300米深的钻孔。在后续计划中,科学家还将乘坐钻探能力比“决心”号更强的日本“地球”号,把这一钻孔加深至3000米,最终打穿壳幔边界。新华社

特写

探寻神秘的莫霍面

蓝色的“决心”号静静地停靠在斯里兰卡科伦坡港口,在船上的小会议室里,来自美国、英国、中国等12个国家的30名科学家济济一堂,讨论即将奔赴西南印度洋开展的大洋科学钻探。

1910年,地震学家莫霍洛维奇通过观测地震波在地球内部的传播情况,率先提出地球的地壳和地幔之间存在一个不连续的分界面。人们将这一壳幔分界面称为“莫霍洛维奇不连续面”,简称“莫霍面”。

神秘的莫霍面到底是由什么物质组成的?这一谜题吸引了无数地球科学家的好奇心。早在1957年,美国地质学家就曾提出“莫霍计划”,在地球上打一口深井,钻穿地壳,一直钻到莫霍面,取一些样品直接看看。由于地球上的洋壳比陆壳薄得多,该计划选择在深海大洋里打钻。

“人们对头顶的天空充满好奇,对脚踩的大地却知之甚少,研究手段也十分有限。打穿洋壳,进入莫霍面,是我们长久以来的梦想。”美国伍兹霍尔海洋研究所的亨利·迪克教授说,“在较薄的洋壳基岩钻孔非常重要,因为那里的岩芯能向我们传递地球深处的信息。”

科学家为此次前往钻探的地点起了一个非常浪漫的名字——“亚特兰蒂斯浅滩”。根据以往的研究,位于西南印度洋中脊、面积约25平方公里的“亚特兰蒂斯浅滩”,是一处研究地球壳幔转化的理想“构造窗口”。科学家曾在“亚特兰蒂斯滩”成功打过两个深钻孔,都获得了很长的辉长岩剖面。

在即将进行的第360航次中,“决心”号将在“亚特兰蒂斯浅滩”的北部边缘新钻一个1300米的孔。新孔将与以前的两个孔组成一个断面,以便今后开展横向的火成岩、变质岩与构造的层序对比研究,检验洋壳的磁性条带异常特征,并调查地球深部的生命活动。 新华网

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地球内部结构

地球内部分为三个圈层:地壳、地幔、地核。

地壳是固体地球的最外一圈,主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的硬壳,其范围从地表到莫霍面。厚度变化较大,大洋地壳较薄,平均厚6公里,最薄处不到5公里;大陆地壳较厚,平均厚35公里,最厚处可达70公里(我国青藏高原)。

整个地壳平均厚33公里。

地幔位于莫霍面和古腾堡面之间,厚2900公里。以1000公里深度为界,地幔可分为上、下地幔。由于随深度增加温度升高,地幔大约在离地表100—150公里范围内温度最高,近于岩石的熔点,处于塑性流动状态,称为“软流圈”。

从古腾堡面以下至地心部分为地核,厚3473公里。据推测,地核物质由铁、镍组成,温度和压力非常高,密度大,可达每立方厘米9.98—13克。 综合

Tags:霍面 地球 打穿 科学家 边界

责任编辑:wb001

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