它離我們很近,但危機四伏

《流浪地球》上映後,被大家討論最多的就是地球會不會被行星發動機懟碎。畢竟地球不是個硬邦邦的大石頭,而是分成了地殼、地幔和地核等幾個部分。地球從地表向內部,看起來更像一個雞蛋。

我們人類就生活在薄薄的“雞蛋皮”——地殼上,不過對於地球這顆“雞蛋”來說,“雞蛋皮”和“雞蛋清”的分界面並不是那麼“涇渭分明”,甚至至今仍沒有人見過它.....

它离我们很近,但危机四伏

莫霍面——地殼和地幔的分界面

莫霍面,是距離人類最近的地球內部的分界面,同時,它也是一個非常“危險”的分界面。

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莫霍面的前世今生

莫霍面是克羅地亞地震學家莫霍洛維奇於1909年發現的,他在研究巴爾幹半島的一次地震時發現,地震波在到達歐洲大陸下33公里處時,傳播速度突然加快,這說明該深度上下物質在成分和狀態上不同,因此認為地球有內外層之分。後來的研究表明這個界面在全世界都普遍存在,並認為這個界面就是地殼與地幔的分界面,將其命名為“莫霍洛維奇面”,也稱“莫霍面”,常用“M”或者“Moho”來表示。

為啥地震波的速度到這兒突然加快了呢?

科學家們認為,這是因為莫霍面上下分佈著不同屬性的岩石成分。就像聲波在固體物質中和氣體中傳播的速度不一樣,地震波在不同環境中的傳播速度也會發生改變。

岩石學家們認為,莫霍面以上的地殼主要是由“輝長岩”或者“麻粒巖”組成,而界面以下的地幔則由“橄欖岩”組成。相比於橄欖岩,輝長岩和麻粒巖中含有更多的硅元素,使得岩石具有相對較低的密度,地震波傳播至此速度隨之而改變。

它离我们很近,但危机四伏

要說地球像“雞蛋”,不如說更像一顆掉到地上的,表面坑坑窪窪的碎雞蛋。因為最薄最硬的“雞蛋皮”地殼裂成了幾大板塊,而且與雞蛋不同,地殼各處的厚度並不均勻。各大板塊之間相互擠壓、碰撞、拉伸,在漫漫時間長河中,使得莫霍面的深度起伏明顯:一般來說,陸地莫霍面深度大於海洋莫霍面深度,高原地區莫霍面深度大於平原地區

它离我们很近,但危机四伏

對一些構造活躍帶而言,如:活動大陸邊緣、裂谷區、碰撞造山帶等,地殼相對於構造穩定的地區會發生明顯的加厚或減薄現象,其變化幅度甚至可達數十千米,我國青藏高原莫霍面深度接近70公里,而中國大陸東部平原地區則在中生代經歷了大規模地殼減薄事件,現今莫霍面深度僅為30公里,相比全球大部分大陸莫霍面要淺。

雖然人類無法窺見莫霍面的真容,但通過地震波在地球內部的反射,我們同樣能“看到”莫霍面:古老地殼通常呈現平坦、清晰的莫霍面形態,年輕的造山帶、板塊連接帶的莫霍面則斷斷續續地顯示,並出現明顯起伏與疊置特徵,代表了一些碰撞與增生過程,因此有人形象地將莫霍面比喻成地球構造演化的“活化石”。

02

研究莫霍面幹啥?

首先一個原因,有礦有資源。

在地球深部,莫霍面是地殼和地幔進行物質和能量交換的界面,在物質與能量交換的過程中,一些地幔深處的金屬元素和熱能上升進入地殼,並在地殼演化過程中運移到人類所能開發利用的深度範圍內。往往在莫霍面成像不清晰的地區,這種物質的交換就比較活躍,更容易找到金屬礦藏以及地熱資源

它离我们很近,但危机四伏

再一個原因,這裡非常危險。高山平原、江河湖海的形成以及自然災害的發生都與莫霍面演化分不開,如我國2008年發生的汶川8.0級大地震及其餘震的震源正是分佈在青藏高原與四川盆地連接的莫霍彎曲帶之上。為了減輕自然災害風險、探究地震發生的規律,也值得我們研究下去。

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莫霍面好研究嗎?

很簡單又很難。

說是簡單,是因為自打20世紀初,人類就已經開始通過地震波研究莫霍面以及地幔的組成情況,相當於我們一直在給地球做B超,但直到現在也沒人見過它到底長啥樣。所有的研究結果都建立在一些假設和前提上,很可能跟實際情況有所出入。

它离我们很近,但危机四伏

如果不僅僅做B超,假如有個像腸鏡、胃鏡一樣的內窺鏡,深入地球直接看看就好了。因此,通過鑽孔直接觀測莫霍面上下岩石類型、礦物組成和溫壓條件是科學家們努力的一個方向。

目前研究大多認為全球莫霍面最淺的地方位於大洋中脊的位置,科學家們多次嘗試在洋中脊處向地下打孔觀測莫霍面,最近的一次是於2015年12月開啟的亞特蘭蒂斯大洋科學鑽探計劃,據估計此處的莫霍面深度僅為2.9公里左右,鑽探計劃分三個階段進行鑽孔,但是直到目前還並未鑽遇莫霍面。

但願地球早日向我們揭開它秘密的面紗......


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