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扑朔迷离的“莫霍面”

(2013-06-06 21:30:08)
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杂谈

 

  地壳同地幔间的分界面,是南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现,故以他的名字命名,称为莫霍洛维奇不连续面,简称莫霍面(或莫氏面)。

  莫霍洛维奇在研究1909年的一次地震时发现,某些地震波到达观测站比预计的快。在该界面附近,纵波的速度从7.0km/s左右突然增加到8.1km/s左右;横波的速度也从4.2km/s突然增至4.4km/s。其出现的深度在大陆之下平均为33km,在大洋之下平均为7km,平均深度为17km。根据分析,1910年莫霍洛维奇提出地球有内外层之分。他指的内外层就是我们所说的地幔和地壳。而地壳与地幔的分界面也就被称之为莫霍洛维奇不连续面(莫霍面)。

  

在莫霍面上,地震波的纵波和横波传播速度增加明显,弹性和密度随深度逐渐增加,地幔物质密度、硬度大于地壳。此面以上物质平均化学组成与玄武岩相似,密度约2.9×10^3kg/m^3;此面以下物质平均化学组成与橄榄岩相近,密度约3.1-3.3×10^3kg/m^3。莫霍面温度为400-1000/℃ 。

 

将近百年前,人们就已经知道莫霍面的存在。1909年,克罗地亚地球物理学家安德利亚·莫霍洛维奇(1857-1936)在研究一次地震时发现,地震波在到达欧洲大陆地下35公里处时,传播速度突然加快,于是他猜测,地震波在那个位置可能遭遇到了地幔岩石。接下来的研究发现,这一现象具有全球性,人们发现那应该是地壳和地幔的分界线,于是用发现者莫霍洛维奇的名字,把界线起名叫“莫霍面”。
    莫霍面在大陆地区深度约在20至70公里左右。而在海洋底下,由于地壳很薄,莫霍面在海底地下的深度不超过10公里。如果在大洋底部打钻井,将有可能打到地幔位置,由于岩浆是从地幔处产生的,因此人类将有可能制造出一个微型“管状火山”,让岩浆顺着管子喷上来。如果真的发生岩浆涌出的现象,就能证明确实打到了莫霍面位置,见到了莫霍面的庐山真面目。
    打穿地壳,看到地幔的尝试从20世纪60年代就开始了。当时,美国自然科学基金会曾赞助一些海洋学家开发针对莫霍面研究的钻井技术。几十年过去了,人类想看到莫霍面的努力依然没有得到回报。不过科学家还是对地壳的厚薄有了新的认识,他们发现,在新的地壳产生的地方,比如大西洋中脊的位置,尤其是在北纬30度的大洋中脊附近,地壳非常的薄弱。原因是板块运动在那里把地壳的上层拽向两边,露出了很薄的地壳底层。
    通过放置在那里的地震检测仪,科学家们发现,地震波在洋底之下仅仅700米的地方就开始加速,他们判断,地震波一定是在那里遭遇到了新鲜的地幔,也就是说,在那里打井,只需要不到1公里的深度,就能见到躲躲藏藏很久的莫霍面了,这是现在的钻井技术能够达到的深度。于是,最近在海洋学家的指挥下,钻井工作者在北大西洋中部日夜加班加点,向下奋力打钻,试图打穿地球的地壳部分,见识一下传说中的莫霍面,也就是薄薄的地壳和2900公里厚的地幔的界线。
    然而,经过54天的奋战,1415米的钻井管子打了下去,采集上来的依然是固体岩石,依然找不到这个界面附近应该出现的新鲜的地幔岩石。梦寐以求的莫霍面跑哪里去了?
    从利用地震波绘制的海底二维剖面上,人们发现莫霍面似乎向下倾斜了,因此使人们近两个月的努力落空。
    莫霍面再次逃脱了人们的“追捕”,说明科学上利用地震波来确定莫霍面位置的理论存在重大缺陷。

而本人经过研究发现,莫霍面之所以无法追捕,是因为它是负电荷组成的电场层。

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