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                                        重慶能源集團科技公司

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                                        窺探地球深處的秘密

                                        【發布時間】2016-06-16 07:57 【發布人員】管理員

                                        學過地理的人都知道,地球圈層分為地球外圈地球內圈兩大部分。地球外圈可劃分為四個基本圈層,即大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈;地球內圈則分為三個基本圈層:地殼、地幔、地核。


                                        地核,是從地心至地表2900千米的地方。因地震波在該處的傳播速度與在高壓下鐵中的傳播速度相近,故推測可能是高壓狀態下鐵、鎳成分的物質。按地震波傳播速度的不同,地核又分為內核和外核。外核深度為2900-5100km,地震波橫波不能通過,推測為液體。內核從5100千米到地心,地震橫波又重新出現,推測為固體。

                                        地幔,是從2900千米到莫霍洛維奇面(簡稱莫霍面,即地殼與地幔的分界面)的部分。莫霍面的深度不一,大陸處平均深度為30-40千米,大洋則只有5-10千米。以1000千米為界分為上、下地幔,上部以橄欖巖為主要成分,下部以金屬氧化物、硫化物為主。

                                        地殼,是地幔以上的部分。地殼以康拉德不連續面為界分兩部,上部為花崗巖層,富含硅鋁,下部為玄武巖層,富含硅鎂。地殼表層受水、大氣、生物及溫度變化的作用和影響,形成土壤層、風化殼和沉積巖石層。

                                        科學家們認為,地球圈層的關系是相互影響相互滲透的。但是,由于受條件的限制,人們對地球內部圈層如何相互作用至今還不甚了了。

                                        傳統的理論認為,大洋下地殼由輝長巖組成,與地幔之間被莫霍面分開。但最新的假說卻認為,在慢速或超慢速擴張的洋脊下方,地震波很難準確反映出下洋殼內部的巖性變化。因為,海水滲入到地幔后,與橄欖巖發生反應,橄欖巖在反應過程中降低了地震波速,變得和下洋殼輝長巖的地震波速相近。因此,莫霍面也可能是蝕變的橄欖巖和未蝕變的橄欖巖之間的界面,而不是殼幔邊界。

                                        千百年來,人類一直在想象地底下的物質組成,尤其是地球的內部結構。地殼深部構造研究,成為當代地球科學的前沿課題之一。過去,地球內部深處探測主要采用地震法等地球物理方法,盡管地球物理方法也提供了豐富的資料,作用不容低估,但這畢竟只是間接研究方法,不能直接解決地下深處巖石的成分和地質年齡等問題。此外,由于對地下物質的物理性質往往難于精確估計,因而會使地球物理觀測數據的解釋出現不確定性。在這種情況下,采用深度達數公里甚至十余公里的深井和超深井直接探測地殼內部就顯得十分必要了。

                                        深部鉆探的意義,在于它可以直接從地殼深處取出樣品供人們研究,還可以在鉆井中直接測量各種地球物理參數和地球化學參數。這樣就能夠直接了解地殼深部的結構、物質成分及其演化歷史,還可以研究目前正在地下深處發生的地質作用,為礦產資源預測評價、地熱開發和地震預報提供很有價值的資料。

                                        正因為如此,這些年來世界各國都把采用深部鉆探的方法,探索地殼深部構造作為前沿科研項目。美國、英國、中國等12個國家的30名科學家登上美國“決心”號鉆探船,準備在西南印度洋首次大洋鉆探,目標是鉆取1300米的巖芯。巖芯被地質學稱為“有生命的材料”。巖石作為一定地質作用的產物,形成和穩定于一定的地質環境。每當地質環境改變,巖石也將隨之改變。因此深入研究鉆取的巖芯,就能窺探地球發展和演化過程的“蛛絲馬跡”。

                                        由于此次大洋鉆探的最終目的是想在人類歷史上首次打穿地殼與地幔的邊界,這引起不少人擔心,會不會引發一場巨大的地震、海嘯,或者火山爆發災難。這擔心也許不是多余的。但是,地震也好,火山也罷,它們發生的地點就在地殼下邊,能量由地幔提供。通過地殼更深處及地幔的鉆探,進一步了解地震與火山爆發,就利于準確預報地震與火山爆發,減少災難導致的損失。

                                        按照后續計劃,科學家們還將乘坐鉆探能力比“決心”號更強的日本“地球”號,把這一鉆孔加深至3000米,最終打穿殼幔邊界,探尋地球深處的秘密。


                                        (作者:科技公司能科工程勘察公司水害院技術主管、碩士研究生、博士在讀)

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