「多國科學家將聯手打穿殼幔邊界」,這有什麼意義?

新聞鏈接:http://inews.ifeng.com/46509803/news.shtml

鑽孔位置有什麼考量?一定要在海里?

打穿了會發生什麼意外?


偶有關注,不定期更新

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背景介紹:

首先,這項計劃叫做The nature of the lower crust and Moho at slower spreading ridges」,簡稱SloMo,即慢速擴張洋脊的下地殼和莫霍面性質,致力於在人類歷史上首次鑽穿殼幔邊界(地球圈層結構以及莫霍面等知識相信知乎有很多大神不止一次科普過了,本人比較懶,就懶得傳送門了,還麻煩自己動手),本次航次為International Ocean Discovery Program (以下簡稱IODP)360航次,也是SloMo的第一階段的第一次鑽探工作(這個項目分好幾次進行,最終才能打穿殼幔邊界,所以這次沒戲)。

值得說明的是嚴格意義上參加這次大洋鑽探的是十三個國家,新聞報道都是十二國著實讓人費解(美國、英國、中國、日本、韓國、波蘭、法國、印度、澳大利亞、德國、荷蘭、義大利、巴西,我沒數錯吧(⊙﹏⊙)b,或許哪個國家的小夥伴沒上船?),其中我國科學家是中科院地質所的劉傳周研究員和同濟大學的馬強博士(周懷陽教授因為種種原因遺憾缺席),二人分別是做地幔岩和變質岩的。

IODP最早的淵源可以追溯到上世紀50年代末美國人「異想天開」的大洋鑽探,最先就是想直接打到地幔。沒記錯的話應該是大名鼎鼎的Hess領銜主演,最初的計劃就是直接鑽到地幔獲得地幔物質,也就是傳說中的Mohole計劃(傳送門Project Mohole。然而各種原因(主要是經費及技術)沒有成行。

六十年代老美正式開始了DSDP(深海鑽探計劃),為板塊構造的最終建立立下了汗馬功勞。也正是大洋鑽探,讓無數地球科學家開始皈依板塊構造大法。DSDP應該是上世紀八十年代結束了,後來延續就有了ODP(大洋鑽探計劃),再到現在的IODP(國際大洋鑽探計劃),美國人的「遊戲」變成了世界科學家的「狂歡」。你要是看過許靖華先生的科普讀物《地學革命風雲錄》就更能體會這其中的意義。

迄今為止,這一計劃已經歷了四個階段。即深海鑽探計劃(DSDP,1968-1983)、大洋鑽探計劃(ODP,1985-2003)、綜合大洋鑽探計劃(IODP,2003-2013)和國際大洋發現計劃(IODP,2013-2023)。

目前正在執行的「國際大洋發現計劃」共有25個成員國、三個執行平台即美國的「喬迪斯·決心號」、日本的「地球」號和歐洲提供的「特定任務平台」。

(上面兩段轉自科學網鑽到海底「窺探」地球:大洋鑽探有多牛-新聞-科學網,文中也提到了一些大洋鑽探的情況)

簡單的說IODP就是一年到頭到各個大洋(海)里打鑽的!

最近他們在南海打鑽:(我國科學家主導第三次南海大洋鑽探-新聞-科學網

南海大洋鑽探:追蹤「母親海」的前世今生-新聞-科學網

說起來我國直到上世紀末才參與到這項偉大的計劃之中,汪品先院士是我國的第一個首席,IODP中國總部設在同濟。

附:

IODP官網:IODP

IODP中國官網:中國大洋發現計劃

SloMo官網:TITLE OF PAGE GOES HERE

有興趣的可以持續跟進,最新進展他們都會更新在這上面。想進一步了解建議跟蹤這些船上科學家的最新論文,不過應該得等一兩年吧。

圖1 船和鑽探裝備以及一些照片(據IODP官網), 鑽探船(日本的「地球號」)

圖2 鑽探工藝

說回正事

前面已經降到,IODP每年在各大洋里有許多個航次,打N多的鑽,每次主要目的各不相同,主要圍繞地質,海洋,資源,生物等方面展開。

這次火的有點突然,因為說的「打穿殼幔邊界」,聽起來就很有新聞點。

但是,前面說到本次只是SloMo計劃的第一階段,並不能鑽到殼幔邊界

本次目的:

最主要的目的很直接,就是想毫無保留的探究慢速擴張大洋下地殼以及殼幔過渡帶(詳細內容見下文)

這可是地球科學家一直以來的夢想,半個多世紀以來的積澱終於要見到曙光了。

用這次航次科學家的話來說就是「人們對頭頂的天空充滿好奇,對腳踩的大地卻知之甚少,研究手段也十分有限。打穿洋殼,進入莫霍面,是我們長久以來的夢想 (Henry Dick, 這次航次的首席, Henry J B Dick - Google 學術搜索引用)」.

大概就是:俺は海賊王になる男だ!

圖3 蒙奇. D. 路飛

首先,根據大洋中脊的擴張速度差異,地質學家將其劃分為快速,中速,慢速,超慢速四種類型。

全球洋中脊擴張速率的圖(R. Dietmar Muller et al., 2008, G3),可以看見慢速擴張的洋佔了半壁江山,而本次打鑽的地方就在西南印度洋中脊(SWIR),正是典型的慢速擴展洋脊

圖4 全球洋中脊擴張速率的圖

具體位置如下,本次鑽孔就是紅色那個點(那個淡綠色被很多橫紋(TF, 轉換斷層)切的就是洋脊),本次鑽孔編號為U1473A

圖5 IODP-SWIR 鑽孔分布

實際上這麼些年,大家對這個地方已經開展了許多工作了。在此之前這個地方已經進行了多次大洋鑽探了,甚至在本次鑽孔附近至少已經有735B鑽孔(ODP118176航次)以及1105A鑽孔(ODP179航次)。

下圖是幾個鑽孔的位置關係(帶海水深度等高線)。

圖6 鑽孔分布

為什麼選這裡?

其實沒那麼複雜,因為他們就是要研究慢速擴張洋脊的性質,恰好這個地方比較經典,加之前期工作可能算是慢速洋中脊里最最充分的,熟人好下手嘛。

標準的洋殼結構(中-快速擴張的大洋,下圖左剖面),可以類比經典的「彭羅斯ophiolite剖面Ophiolite - Wikipedia,從下到上依次是地幔橄欖岩(綠色部分,主要是由方輝橄欖岩, 少量二輝橄欖岩, 純橄岩和輝石岩組成),超基性-基性堆晶岩(橄長岩,純橄岩,異剝橄欖岩,堆晶輝長岩,典型的殼幔過渡帶和下地殼堆晶岩,岩漿房結晶的產物),均質輝長岩,席狀岩牆(玄武岩+輝綠岩為主),基性火山岩(玄武岩/枕狀玄武岩, 玄武安山岩等),當然還有上部覆蓋的遠洋沉積(硅質岩等)

所以,中-快速擴張的大洋其洋殼厚度一般都在在5~7km,想要直接鑽到地幔就現在的技術來說~相當困難。但是,好在由於擴張的速率不一致,洋殼厚度也不均一。

在慢速擴張的洋中脊,洋殼被各種構造過程搞沒了,局部地幔都赤果果的出露于洋底

西南印度洋中脊就是這種情況(圖8 左3)。

為什麼洋殼厚度會這麼不均一呢?

經典理論認為:洋中脊是新生洋殼的地方。在大洋中脊下方,軟流圈(asthenospheric mantle, 圖7橙色)減壓上涌時發生部分熔融,產生的熔體抽取後形成洋殼(crust, 圖7灰色),而殘留的橄欖岩則形成大洋岩石圈地幔(lithospheric mantle, 圖7淡黃綠色)。

圖7 大洋擴張模型

但是!

慢速-超慢速擴張的大洋中脊情況下,擴張過程中從地幔上來的岩漿不足或者缺失岩漿房,形成不了厚的層次分明的地殼(洋殼薄)。洋中脊軸部發育巨大的中央裂谷系,加之伸展過程導致的拆離斷層(detachment fault,圖10),形成現今看到的格局(圖8左3,圖9, 10)。地幔熔融程度低,大洋橄欖岩虧損程度低,自然熔出來的可能更是一些富集的組分(可能E-MORB)。

這也就是為什麼這裡的洋殼很薄,鑽孔的位置往下搞個1500m就到地幔了。

再說-----洋中脊本身就是世界上最大的「火山鏈」和最活躍的"地震帶"之一。

全球各大洋中脊無時無刻不在噴涌地幔岩漿,伴隨著海底擴張和各種構造作用。因此,洋中脊也對應伸展的構造背景。

你打不打鑽地幔都在往外冒岩漿。

軟流圈部分熔融的產物就是玄武質岩漿,一旦噴出,則迅速冷凝。最常見的是在形成枕狀玄武岩Mid-ocean ridge - Wikipedia,可以在這裡看動圖。

地幔岩漿對人類的影響基本為零。

圖10 各種擴張速率下洋殼的剖面

(從左往右速度逐漸降低,和前面表裡分類對應;Henry Dick et al., 2006):

圖11 根據大洋鑽探結果建立的慢速擴張洋中脊模型(Julian Pearce, 2003; JOIDES Journal)

他們要幹什麼事?或者說幹了有什麼意義?

1)研究慢速擴張洋脊情況下大洋下地殼的岩石結構;

2)熔體在下地殼是怎麼運移和穿過下地殼乃至噴出的(岩漿的運移過程);

3)多少地幔併入了地殼輝長岩中(或者說多少地幔被地震波數據誤解成地殼了);

4)下地殼對於MORB物質組成的限制;

5)非對稱擴張情況下應力分布;

6)海底磁異常特徵;

7)淺部地幔和深部地殼在全球碳循環中扮演何種角色;

8)深部地殼和蝕變的地幔中是否存在微生物;

簡單解釋一下就是:

(1)他們想弄清楚這種情況下的大洋岩石圈結構。地質學家總喜歡建model,但是實際情況遠遠沒有那麼簡單。前面講到經典的洋殼結構,但是實際上是什麼樣的打個鑽自見分曉;

(2),(4)從地幔來的岩漿是怎麼通過下部地殼運移到上部並且噴出地表的,這一過程中和下部地殼之間發生了什麼過程,最終形成的岩石(通常說的mid-oceanic ridge basalt(MORB))物質組成和化學成分與傳統認識的有什麼不一樣;

(3)地球物理的地球內部界面劃分是根據波速的突變而定。傳統認為的殼-幔邊界,大致縱波從地殼的7.1km/s突變到8.0km/s(感謝趙田田提醒)。然而,慢速-超慢速擴張洋脊附近,由於大洋拆離斷層及大洋核雜岩的發育,地幔橄欖岩(大洋岩石圈部分)發生伸展,剝露,頂部發生強烈的蝕變(主要是蛇紋石化,即橄欖岩變成蛇紋岩; 圖12中serpentine部分),導致剛性程度降低,地震波通過這段時並不會發生明顯的波速突變,實際的突變面改成下部未蝕變的橄欖岩頂面了(或者說蝕變的前緣)。這也就導致岩石學殼幔界面和地球物理殼幔界面的差異。當然,這只是個解釋,打鑽可以進一步證實;

(5)前面講慢速擴張過程多少有提到,主要是拆離斷層,中央裂谷系的作用,導致洋中脊擴張的不對稱(圖11);

(6)海底磁異常條帶(Seafloor magnetic stripes reconsidered)在慢速擴張情況下的展布。

(7)深部碳循環。主要涉及到被剝露到淺部的地幔橄欖岩蛇紋石化過程和洋底蝕變作用。蛇紋石化過程中,富Ca的流體交代的岩石可能是隱藏的巨大碳儲庫;

(8)最近些年大洋中脊的微生物調查很熱。海底熱液,豐富的礦物以及生態系統之間的聯繫,甚至生命的起源.....再者,就是在地殼深部是否存在微生物?存在怎樣的生態系統?(建議以ocean ridge microorganism等關鍵詞搜索,文章一堆

Ecology and biogeography of megafauna and macrofauna at the first known deep-sea hydrothermal vents on the ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge 感興趣的可以看看這篇文章的生物。就是那裡的生物,注意比例尺(um~mm級別)。

總的來說,我們要認識世界,上天下地,星辰and大海。比起上天,下地我們還做的遠遠不夠。老早我們就把地球分成殼-幔-核,但是到現在我們的直接研究對象都僅僅是地殼和少部分地幔,有什麼理由停下腳步呢?

下圖是該地區的地殼剖面,最頂部可以看到是實際上不存在的(拆離+侵蝕),所以seafloor並沒有標在最上面。

本次只是完成了SolMo的Lef-1,三部曲完成了三分之一,還有兩次鑽探工作才能最終達到地幔(mantle peridotite)。值得注意的是這麼厚的蛇紋石岩層(serpentine),可見該處受拆離斷層控制的蝕變程度之深(Moho在serpentine之下,但岩石學上講的Moho實則是serpentine之上)。

最後,是大多數蛇綠岩或者大洋岩石圈研究者最關注的問題。目前世界各地發現的蛇綠岩大都不具備典型的彭羅斯結構(快速擴張洋殼結構(圖10左1)),反倒和慢速擴張洋脊結構很像。將今論古,或許研究慢速-超慢速擴張洋脊必然能給我們更多的信息。

「近年來,拆離斷層模型逐漸被用來解釋蛇綠岩的成因。對於慢速、超慢速洋脊的研究進展,已經成為蛇綠岩研究新的驅動力,」劉傳周說,「在這次決心號的大洋鑽探中,如果能在超慢速擴張的西南印度洋中脊,成功鑽取1300米的深孔,獲取較為完整的深部洋殼樣品,不僅有助於我們理解洋脊超慢速擴張時的洋殼形成方式,同時也有助於我們研究蛇綠岩的多樣性問題,深入解剖地球上的造山過程,具有重要科學意義。」

實際上,現在已經報道了好幾處蛇綠岩可能屬於這種情況(比如Chenaillet Ophiolite in the France-Italian Alps和Canadian Appalachian and Albanian Dinaride ophiolite),以後估計會更多,當然這大都都只是一種解釋而已,有的證據比較充分,有的則不然,詳細的運動學-大比例尺野外地質填圖工作或許可以搞起。

打鑽什麼意外?

最大的意外大概就是鑽桿掉海里了吧,動不動就上千萬沒了。

打穿之後呢?當然也不會發生火山噴發,怪獸,地獄之聲。

打到地幔,然後這裡的地幔具體說叫做岩石圈地幔,是比地殼堅硬的多得多的岩石,而不是岩漿!所以電火花打裝滿水的套套是脫離實際的,這個其實連針扎蘋果皮都算不上。

另外這裡伸展應力的作用,正斷層導致的應力釋放和熱液導致的蝕變是的這裡相對的低壓。不存在部分熔融的可能性,也不存在超高壓噴出岩石的可能性。

其實,全球各處大洋中脊的無時無刻不再噴發著從地幔深處(上百公里以上)來的岩漿,然後呢? 對我們並沒有什麼影響......

岩漿來自地幔,不是說地幔就全是岩漿,地幔除了440~660km深度的過渡帶是比較塑性外,其他地方比地殼堅硬得多。而且過渡帶的塑性也還是固態的。

比起這個,我覺得擔心下環太平洋俯衝帶的火山噴發對各處島國的影響比較切合實際(下圖; Stern, 2002)。但這和大洋中脊的岩漿過程一樣,不是人類可以控制的,也不受目前人類活動的影響。

本次初步進展:累積鑽入789.7m,取芯469.4m

可以去上面這些社交網站找他們互動。

最後簡要介紹下蛇綠岩(ophiolite)和大洋核雜岩(oceanic core complex):

蛇綠岩:

古大洋岩石圈殘片。以前存在的古大洋消亡之後殘留在造山帶的大洋岩石圈岩石組合,也就是前面講到的這些洋殼+岩石圈地幔的橄欖岩(具體岩石組合前面有講)。在大洋關閉以及陸-陸碰撞過程中部分被構造作用帶到地表保存了下來。最著名的比如特提斯洋(古-中-新),最後閉合形成的整條帶上無數的蛇綠岩。

全球蛇綠岩的分布

感興趣的可以看下Yildirim Dilek and Harald Furnes, 2011-GSA的這篇文章. 非常系統的介紹了蛇綠,或者他14年在element又寫了篇精簡的review (Ophiolites and Their Origins)。

蛇綠岩不是一種岩石的名字,而是一套岩石組合,所以也叫蛇綠岩套,當然現在大家不喜歡帶套。

大多數蛇綠岩都是分散的構造塊體(這個地方一坨輝長岩,那個地方一坨橄欖岩那樣)或者混雜帶內的岩片,要想恢復結構並不容易。況且大多數蛇綠岩可能是俯衝成因的,而不是典型的大洋中脊。

現在研究蛇綠岩最重要的目的就是研究古大洋的演化,恢復古板塊格局

比如我們的青藏高原,有金沙江、龍木錯-雙湖、班公湖-怒江、雅魯藏布江縫合帶,是板塊拼合的證據,自然也出露了很多蛇綠岩,代表了消失的古-中-新特提斯洋殘餘,是研究東特提斯洋構造演化及印度-歐亞板塊聚合的絕佳場所;

再比如我們的天山、內蒙廣大地區,出露的代表古亞洲洋的蛇綠岩一直是研究的熱點,當然這些地方的超高壓變質作用及碰撞-後碰撞岩漿過程也是熱門話題;

再比如有爭議的江南造山帶新元古的蛇綠岩;

中國蛇綠岩的分布和時代(Robinson Zhou,2008)

強烈蛇紋石化橄欖岩(顯微鏡下, 正交偏光)

堆晶岩(Dilek, 2014)

輝長岩

輝綠岩牆

海底的枕狀玄武岩

紅色的硅質岩(上半部分)和玄武質角礫岩(下半部分)

慢速擴張洋脊與大洋核雜岩(OCC):

如前文所訴,大洋中脊擴張速率&<50mm每年的稱為慢速擴張,一般像西南印度洋中脊這裡,擴張速率只有10~20mm每年。

由於擴張及岩漿活動地殼生長的不匹配,往往發育多條正斷層,初期可能以連續正斷為主(半地塹類似),後面持續的伸展-拆離,發育成為巨無霸拆離斷層,角度變緩,將上盤物質拆離到很遠的位置,下盤(一般為地幔橄欖岩)直接出露。

這種與現今大陸拆離斷層和核雜岩類似的結構因此被稱為大洋核雜岩

"Chapman model"; Maffione et al., 2013

Boschi et al., 2006, G3

至於大陸的變質核雜岩是什麼東西,可以參考Davis和鄭亞東老師早期的一些文章,國內這些年林偉、劉俊來等老師也坐過一些這方面的東西吧。

想看可以去懷柔,往北走到密雲那邊就是國內最早釐定的拆離斷層和變質核雜岩,沒記錯應該叫雲蒙山拆離斷層吧。


很抱歉打擾大家的TL,這是個掛人的回答。不喜勿入,謝謝合作。

「多國科學家將聯手打穿殼幔邊界」,這有什麼意義? - 知乎用戶的回答 - 知乎

最初,是這樣的。

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後來,是這樣的。

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再後來,變成這樣的了。

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其實,重點是這樣滴!

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我來翻譯一下:

1.你們搞的這個東西我不懂;

2.我覺得你們搞的這個東西亦可賽艇;

3.你們別跟我搞什麼科普,我聽不懂,反正就是亦可賽艇;

4.我既不懂你們這個東西,也聽不懂你們說的話,也沒有學過相關的知識,也不準備去學相關的知識;

5.反正我就是覺得你們搞的這個東西亦可賽艇。

屌屌的,繼續服。

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作為前·生物偽學霸,我繼續服。

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我突然懷疑,在中國做科普,真的有意義嗎?

話都說到這個份上了,有意義嗎?

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科學家要打個洞,只需要給學科共同體的同行介紹明白,然後向學科共同體在決策層的代言人介紹明白,該不該做、能不能做是學科共同體內部民主決定,讓不讓做則由資金主管方進行決策。你覺得你是算學科共同體里的同行呢,還是算資金主管方呢?

想要獲得民主的、平等的對待,請先利用社會資源自行跨過科學共同體的智力門檻,拿一個PhD學位再說吧。我可以說的再直白一點,在科學問題上,只有65億人的極少數有資格享受民主和平等,古今中外莫不如此,這就是人類社會。

共同體外的人士,如果具有正常的科學思維,他會首先採納這個共同體的意見。如果看不懂,他會在自己身上找看不懂的原因,然後覺得是否有必要自我學習。既看不懂別人說的東西,也不懂他們的理論,自己也不想學習,恕我直言,這樣的人確實有發言權,但他的言論只會被忽略不計。

科學共同體接受質疑,只是不接受共同體門檻以外的質疑。

反智主義禍國殃民,還是醒醒吧。


我就放幾張圖。

作為一個搞地質的,看到這些我的心情是崩潰的。

所以,在正經談論這個意義之前,可以先把基本的科普做到位嗎……

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還是說一點基本的吧,不然太偏題了。地球半徑大約6300公里。人類目前最深的鑽孔打到12公里,而地殼平均厚度17公里。說明什麼?首先,地殼相對於地球內部來說,僅僅是薄薄一層。其次,就連這薄薄一層,以人類現有的技術手段都無法打穿,內部更深的結構更是從沒有探索過。地幔是什麼?不知道,誰也沒見過,只能通過物探手段推測(當然也還算靠譜了)。

這次初期打鑽設計深度1.5公里,是選在地殼最薄的地方開展的。以前為啥沒有打呢?是因為海底打鑽成本太高,技術手段也不夠成熟。這次如果真的打到地幔了,就可以驗證之前對於地幔的物質組成、物理性質等等方面做出基本的驗證。

但是做一個不恰當的比喻,如果把地球比作一個人的話,那這一鑽下去估計還沒有蚊子叮進去的深度深。之所以會覺得恐懼,可能是把人類想的太強大了吧。


對於科學的意義應該很大…

不過更大的意義是讓科學研究者看到網民的智商下限(評論區各種逗)

科普之路,大家努力


看著新聞底下的評論,真為很多網民的智商感到捉急,科普一下關於這個鑽孔的地球科學基礎,想到什麼說什麼,可能比較亂。

首先說說地球科學,地球科學是行星科學的一個分支,指一切研究地球的科學,涵蓋了地質學,海洋學,氣象學,天文學等領域。

這次的鑽探計劃是IODP的第360次航行。IODP也就是綜合大洋鑽探計劃,也叫國際大洋發現計劃是由美國和日本牽頭髮起,中國04年加入該計劃。在該計劃之前還有兩個大洋鑽探計劃,分別是深海鑽探計劃(DSDP)和大洋鑽探計劃(ODP)我國98年加入ODP之後在南海實現深海鑽探零的突破取得了很多研究成果。

自古以來,人們都對腳下這片大地與頭頂這片天空充滿著好奇,從古代的各種神話幻想到天文觀測,地震波觀測,都是在探索這兩片未知領域。探索頭頂的天空,我們發射了眾多的宇宙飛船。在這方面各國的航天部門都在孜孜不倦的努力,同時在輿論上也做得不錯。相比之下探地的地球科學工作者就顯得比較低調,人們對這方面的興趣似乎也沒那麼高。然而,這也是個很重要的科學,畢竟我們正腳踏這片大地。

對腳下這片大地研究最直觀的就是地質學研究,目前的地質學研究主要以岩石圈為主,並且涉及到水圈,大氣圈,生物圈,以及岩石圈一下的更深部位。岩石圈為軟流圈上部,包含部分上地幔與地殼。上地幔與地殼之間有一個不連續界面,叫做莫霍不連續面。莫霍不連續面有克羅埃西亞地震學家莫霍洛維奇首先發現,地震波的波速在此處會突然加快。這次的鑽探的目的就是打穿這個界面,與這個面類似的還有古登堡界面,由德國地球物理學家賓諾·古登堡首先發現,是地殼與地幔的分界。也是通過地震波研究發現,在這個界面縱波速度明顯下降,橫波完全消失。

從這兩個界面的發現,我們也可以看出,目前人類對於地底世界的研究,主要都是來自於對地震波的研究觀測,通過這次的鑽探,人類可以第一次突破莫霍面,達到地幔,可以真正的取出岩石樣本進行研究。

說說地球圈層吧。以我們生活的地表為界,分為內部圈層和外部圈層,內部圈層包括地核,地幔,地殼。外部圈層包括生物圈,大氣圈,水圈。

根據板塊漂移說,岩石圈,也就是地殼和上地幔,被分裂成六大主要板塊,他們漂浮在地幔的一個更熱,更軟的層上。因為分裂,所以就形成了火山。火山有些是因為板塊互相擠壓一個板塊俯衝到另一個板塊下形成,有些是因為兩個板塊分離形成,還有些坐落於所謂的熱點上而形成,普遍認為是由地幔底部上升的熱柱造成。在這些形態的火山中兩個板塊分離形成的海底火山山脈成為洋中脊。超慢速-慢速擴張洋中脊處地幔熔融不能產生足夠的岩漿,因此地殼斷裂非常普遍,廣泛分布著構造窗,暴露出地殼的下層。因此具有非常大的研究價值,也是人們可以通過目前的鑽探技術鑽到地幔的唯一場所,而本次鑽探的低點就在這個區域。

超慢速-慢速擴張洋中脊的特性導致以我們目前的技術水平,這裡是我們能研究地幔的唯一區域,所以鑽探選址會在這裡。

至於鑽探的意義,那就跟我們建立各種超級望遠鏡一樣啊,望遠鏡研究深空,鑽探研究地底。我們對地底的研究資料太少了,只能通過鑽探取出樣本來研究。

至於看到新聞評論中

這些熱門評論也是覺得醉醉噠,有了這些鑽探研究,才能幫我們解決地震預測一類的切身相關的問題啊。真是不知道這些人初中高中地理怎麼學的。科普任重而道遠。

寫了這麼多,還是希望地質工作者們也能出來多說說話,多給網民科普相關知識,不要自己默默工作造福人類,還要被無知群眾搞成陰謀論。

------原答案------

因為洋殼薄啊,平均厚度七八公里,比大陸上的幾十公里好多了,好容易就打到莫霍面了。這個地震波突變的界面很有研究意義啊。

上個圖

這兩張圖上的各種分層,莫霍界面和古登堡界面,目前來說都是根據地震波的速度進行的推測與假想。如果有一天,真的能鑽探進去,那麼又會爆發性出現很多很多新的研究成果,以及推翻很多的假想。對於大家所關心的地震等問題,也會有更多的研究成果。

再說說地面上的鑽孔,超深鑽我記得是前蘇聯的科拉鑽井,鑽了個12多公里的孔,不過還是離莫霍面遠著呢,該鑽探還有好多未公開資料。冷戰後世界各國也都有些這種各樣的超深鑽探實驗,其意義堪比太空望遠鏡。

再說說題主問的危害吧。地幔主要是由岩漿構成各種火山可是自然的洞穴哦,所以不用擔心危害啦,而且那麼小一孔,能有啥。


400年前,當哥白尼提出「日心說」的時候,民眾也以為他瘋了吧。

400年後,歷史重演。


這是具體地點。



啊好多好多圖好多好多圖~~預警預警~~

先簡單回答此般意義何在,可引用這位老爺爺的話,

「We live on this Earth and we ought to know something about what happens beneath us」. - Walter Heinrich Munk.

這位98歲高齡的老爺爺老牛逼了,給你看看他title你就嚇尿

Walter Heinrich Munk,professor of geophysics emeritus and holds the Secretary of the Navy/Chief of Naval Operations Oceanography Chair at Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, California.

總之就是國際牛逼的物理海洋專家,他主要負責這次鑽地行動的顧問。

看到這個關於我專業的問題想向大家科普一些基本地質方面知識以及回答相關題主問題。

OK 首先,我們先來了解一下地球的板塊構造(tectonic settings)以及地層結構(Earth"s structure).

看這圖大概有個了解,底層突起的部分形成的大陸(continents)就是我們腳踩的地方相對來說比較厚,從這鑽下去明顯沒有必要多打那幾十公里厚的腳踩的地殼(rigid zone),具體選址選在了印度洋板塊,為何?先見下圖

我們可以看到時在非洲大陸的東南側,選哪不好選這鳥不拉屎的地方咧。。。這就要看另外一張圖了。

原來機智的科學家們選址原因是在兩個板塊中間,存在錯開的板塊關係(strike-slip transform boundary)。這樣簡單來說可以用最省力的功夫來鑽入更深層。如果要具體解釋的話要從地質理論裡面最基礎的strain-stress關係來講帶入mohr"s circle 以及strike-slip fault的角色來全面了解這個懸著地點的巧妙之處。一一贅述也不見得大多數人明白,來,我們舉個栗子。

首先,假設我們地球板塊在很多很多很多很多年前是一塊大比薩餅。

看!多完整!剛出爐!我最喜歡的hawaii &>:)

然後經過地質活動以及歲月的變遷,哇,我們要開始切比薩餅了!於是就成這樣,

(當然只是給個概念板塊並沒有這麼整齊)

比薩餅一塊一塊的了!中間切的裂縫互相作用,因為大家都想搶著吃!然後一塊比薩餅前一塊在後就是所謂的strike-slip fault! 抽象一點是這樣的。。。

於是在這些已經裂了縫的地方附近鑽底層是不是會容易的多?就不必自己哼哧哼哧開山劈地啦!

至此大概一些人明白了為什麼要在那鳥不拉屎的地方開採了。。

最後回答,打穿地幔會造成什麼樣的後果。我仔細斟酌詢問後,我大ut的地質教授heidi給了我一個很簡單的解釋,一個大型體育館(eg. rogers center)把底層注滿湯,蓋一層義大利千層麵皮堆一百層樓這麼高,然後你拿一根極細極細極細的納米級針從頂層的麵皮一直戳到湯的部分,你覺得會有何種後果。

唔,意思大概就是屁大點眼連岩漿都不一定會溢上來。

最後引用發表自nature關於這次事件的文章來引出最終的意義所在:

「Along the way, researchers hope to explore not just geology, but biology, too. Geological mapping suggests that seawater may have percolated several kilometres deep at Atlantis Bank, triggering chemical reactions that turn the rock into a type known as serpentinite. These reactions generate methane, a gas that sub-sea-floor microbes often munch for energy. JOIDES Resolution scientists will be checking the rock cores for microorganisms, says Virginia Edgcomb, a microbiologist at Woods Hole who will be on the cruise.」

這次行動目的不僅是關於地質,地質構圖研究,當然還有極端條件下微生物的探索,這裡可以大開腦洞,如果有這些微生物可以活在極高溫極高壓條件甚至無氧無水,那麼對外星探索又可以提供更廣泛的參考價值。

最後的最後,原諒我可能語句不通順,畢竟我半輩子都在加拿大生活,中文著實退步很多,但若全全英文解釋或者半中半英又不免遭人詬病。有問題可以一起探討,歡迎交流意見。

References

Alexandra Witze, Dec. 1st, 2015, Quest to drill into Earth』s mantle restarts : Nature News Comment.

Prof. Heidi, course materials retrieved from EESC36 Structural Geology

Related Info retrieved from discussion with Prof. Heidi


嗯,是的,洋殼薄。打下去可以提供直接的物理和化學的觀測證據。打的越深,壓強溫度越高,技術要求就高,而且燒錢,比上天燒錢多吧。陸地上最深的鑽好像是12km蘇聯人打的。然而好像沒有什麼,用。


簡單說,如果把海洋的水抽干,可以看到海底的地形和陸地是相似的,也有高山平原,盆地丘陵,而大洋中間有一條隆起的山脈叫大洋中脊。

地質年代學的證據表明,洋底的岩石年齡很新,而且越往洋中脊越新,因此人們就推測地幔從洋中脊出上涌,遇冷形成新的洋殼,然後更新形成的洋殼會把老的洋殼往兩邊推,直到碰到陸殼之後俯衝回到地幔,這就是海底擴張學說。

西南印度洋這個地方擴張速度很慢,地幔熔融的岩漿供給量不太足,因此有很多地殼的斷裂,也就是說這個地方地殼很薄,在這打鑽技術上容易實現。

至於說為什麼一定在海里,其實在陸地上也沒什麼問題,但是以現有的技術在大陸上打鑽鑽到地幔是不可能的,大陸地殼平均厚度30多公里。

意外的話完全不用擔心,因為洋中脊玄武岩就是地幔上涌遇到海水形成的,絕對不會發生新聞底下評論里的那種事情,大家太高估人類的實力了,打這麼一個鑽還不及蚊子叮一口。

至於意義,關於地球內部未知的東西太多了,我們現在所有對地球內部的分析都是通過地幔岩石等信息從側面推測的,這次直接打穿下地殼和地幔邊界一定會有很多新的發現。很多研究工作就沒有直接經濟效益的,人們還是會花很大的人力財力去探索,地球是我們的搖籃,但是人不可能一直睡在搖籃里的。

想到哪就直接寫的,有什麼錯誤請指正。


鑽探是地球科學中最直接的驗證理論是否正確的方法


不甚嚴謹,僅供一樂


打穿莫霍面對研究洋殼形成演化有重要意義,畢竟現在並沒有一套完整的洋殼標本可供研究(套話..詳細的請看排名第一的匿名用戶的回答,不搞這方面扯不出太多 _(:з」∠)_)。

選海洋是因為洋殼薄,而且像印度洋這種慢速擴張大洋的洋殼就更薄(在西南印度洋洋脊附近甚至有地幔岩出露....)

並不會有什麼意外

地幔不是像想像一樣是熔漿,而是只有百分之幾熔融物質的岩石,可能和馬路上的瀝青(凝固狀態下)差不多的感覺(不負責任猜想),就是帶一點塑性的岩石。

另外,私以為不在正常速度擴張的大洋下打鑽而聲稱打穿莫霍面的都是耍流氓(Not Serious)

話是這麼說,看到將要打穿莫霍面的消息時還是激動萬分..


評估出正常人與智障的區別


意義就是又可以發好多文章了!

看了看評論才知道網民的平均智商有多可怕。。。知乎簡直太和諧了


hello,earth,我是你的破壁人


清朝人不敢照相,把他們的魂給勾走了


update,評論的網友也是,唉,隨手截圖,我為什麼會那麼說

難道沒有徹徹底底反應出國民九年義務教育的失敗和民智的嚴重缺失么?服

貴國需要科普,貴國民智水平嚴重不足,素質也低到讓人瞠目結舌


突然想到當年還很年輕的時候看到的劉慈欣的小說《帶上她的眼睛》(逃


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