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人類試圖“打穿”地殼
- 發(fā)布時(shí)間:2015-12-05 02:31:17 來源:科技日?qǐng)?bào) 責(zé)任編輯:羅伯特
探險(xiǎn)家小隊(duì)從冰島的火山口進(jìn)入,一直向下,抵達(dá)了地球深處。與電影不同的是,即將“上演”的現(xiàn)實(shí)版《地心游記》不是真正抵達(dá)地心,而是打超深鉆井,鉆穿地殼,直接“觸摸”地殼與地幔的邊界。
在斯里蘭卡科倫坡港口,美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)等12個(gè)國(guó)家的30名科學(xué)家已登上美國(guó)“決心”號(hào)鉆探船,準(zhǔn)備開展打穿地球殼幔邊界的第一次大洋鉆探。如果一切順利,這將是人類歷史上首次直接抵達(dá)地殼與地幔的邊界進(jìn)行采樣,以檢驗(yàn)“在慢速、超慢速擴(kuò)張脊下方的莫霍面代表了地幔的蝕變邊界”的假說。
同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授周懷陽告訴科技日?qǐng)?bào)記者,即將開始的是“SloMo”計(jì)劃的第一個(gè)航次?!癝loMo”是“慢速擴(kuò)張脊下地殼和莫霍面的性質(zhì)”縮寫。經(jīng)中國(guó)大洋鉆探委員會(huì)推薦,周懷陽和學(xué)生參加了這一計(jì)劃。
地殼和地幔,類似于蛋殼和蛋清,其間為莫霍面,以地震學(xué)家莫霍洛維奇命名。地震的縱波和橫波,一經(jīng)過莫霍面就明顯變化。
有種理論認(rèn)為:在慢速擴(kuò)張的洋脊下方,海水滲入到地幔,與橄欖巖反應(yīng),降低了地震波速,讓人們錯(cuò)以為下面是輝長(zhǎng)巖——莫霍面可能是蝕變和未蝕變的橄欖巖的分界,而不是殼幔邊界。
為檢驗(yàn)上述假說,未來兩個(gè)月,科學(xué)家將乘坐“決心”號(hào)前往南緯32度、東經(jīng)57度附近的西南印度洋中脊海域,鉆一個(gè)1300米深的鉆孔。接著,日本“地球”號(hào),將把這一鉆孔加深至3000米,最終打穿殼幔邊界。
周懷陽說,以前這類領(lǐng)域的研究,主要是通過地震波給地球做“CT”,或者在陸地進(jìn)行野外地質(zhì)考察。而在海洋地殼上鉆孔,可獲取從地表到地幔的原位觀測(cè)數(shù)據(jù),能獲取很多直觀信息,有助于了解地殼的結(jié)構(gòu)和演化以及地震。
“生鮮”的地幔樣品,比月球上的石頭還難獲得??茖W(xué)家此次前往鉆探的地點(diǎn)有一個(gè)非常浪漫的名字——“亞特蘭蒂斯淺灘”。周懷陽說,大洋深處是地球上最容易向地幔進(jìn)軍的地區(qū),因?yàn)榈貧酉鄬?duì)較薄,方便盡快抵達(dá)地幔層。
科學(xué)家曾在亞特蘭蒂斯淺灘成功打過兩個(gè)深鉆孔,都獲得了很長(zhǎng)的輝長(zhǎng)巖剖面。在即將進(jìn)行的第360航次中,“決心”號(hào)將在淺灘北部邊緣新鉆一個(gè)1300米的孔。
新孔將與以前的兩個(gè)孔組成一個(gè)斷面,以便今后開展橫向的火成巖、變質(zhì)巖與構(gòu)造的層序?qū)Ρ妊芯?,檢驗(yàn)洋殼的磁性條帶異常特征,并調(diào)查地球深部的生命活動(dòng)。之前對(duì)于地球內(nèi)部樣品的獲取和分析只能依靠間接的途徑,如火山爆發(fā)時(shí)噴出的巖漿等等。
“難度很大,這次還不一定能打穿地殼。”周懷陽說,這項(xiàng)工作既困難又費(fèi)錢,因?yàn)殂@頭必須沉入茫茫大洋,打穿幾公里厚的海床地層,克服幾百攝氏度的高溫,而且一旦抵達(dá)地幔層附近,鉆頭部位將“壓力山大”。此外高溫對(duì)鉆頭和測(cè)量傳感器都是一大挑戰(zhàn)。
1960年代的“莫霍面計(jì)劃”曾試圖鉆探地幔,但因組織不力、缺乏資金和技術(shù)儲(chǔ)備而失敗。
“國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”及其前身“大洋鉆探計(jì)劃”始于1968年,是20世紀(jì)規(guī)模最大、歷時(shí)最久的大型國(guó)際合作計(jì)劃,改變了地球科學(xué)的發(fā)展軌跡。1998年,我國(guó)作為“參與成員”加入該計(jì)劃,通過競(jìng)爭(zhēng),贏得了1999年春在南海實(shí)施首次大洋鉆探的機(jī)會(huì),并由中科院院士、同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院汪品先教授擔(dān)任首席科學(xué)家。
從2014年起,我國(guó)正式成為“新十年國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”的“全額成員”,并在該計(jì)劃科學(xué)咨詢機(jī)構(gòu)所有工作組享有代表權(quán)、在每個(gè)航次擁有兩個(gè)航行科學(xué)家的名額,這將顯著提高我國(guó)在大洋鉆探領(lǐng)域的水平,有利于我國(guó)的深海資源勘探、深??萍己秃Q髲?qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。
“決心號(hào)”有世界上最大的升降補(bǔ)償裝置,有1400平方米、七層的實(shí)驗(yàn)室,能同時(shí)進(jìn)行沉積學(xué)、巖石學(xué)、古生物學(xué)、地球化學(xué)和地球物理學(xué)研究。
汪品先曾在接受媒體采訪時(shí)說,隨著鉆探水平提高,地球科學(xué)正進(jìn)入新階段——將地球表層與地球深部結(jié)合起來研究“行星循環(huán)”。
?。萍既?qǐng)?bào)北京12月4日電)
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