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深入钻探:我们已经深入地球地壳多远?

无数次行动都试图钻探到地壳深处。但没有一次能够穿透外地壳,许多未解之谜仍然隐藏在我们星球的地幔和更深层中。

作者:Tree Meinch
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图片来源:Elena_Nik/Shutterstock

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当儒勒·凡尔纳在1864年出版《地心游记》时,各种未经证实的空心地球理论盛行一时,人们猜测在我们脚下深处可能存在着什么。

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这是因为,在许多方面,我们对地球内部的了解还不如对宇宙空间的了解多。尽管如此,我们仍然可以肯定地说,地球内部是致密的,由多层紧密的结构组成,尽管人类进行了多次尝试,但都未能触及。

各种行动都试图钻出地球上最深的孔。即使穿透了地壳外层数英里,但没有一个能够到达地幔或其下埋藏的其他层。

但它们也挖掘出了一些有价值的样本和发现。

地球分层的基本概念

地球由四到五层(取决于如何定义)堆叠而成,有点像一个裹着糖衣的苹果。

与粘稠的嘉年华糖果不同,其中一些层坚硬而酥脆,而另一些层则柔软而黏稠,这取决于它们独特的成分和温度。

(图片来源:Naeblys/Shutterstock)

Naeblys/Shutterstock

这五层从外表面开始,描述如下:

  • 地壳——这是人类唯一接触过的地层——富含玄武岩和花岗岩,厚度在三到四十多英里之间。

  • 其下是上地幔,由橄榄岩构成,跨度为217英里。

  • 下地幔,由硅和一些铁混合而成,是最大的地层,厚度约为1550英里。

  • 外地核,由液态铁组成,厚度估计为1367英里。

  • 内地核由固态铁组成,厚度为746英里。


延伸阅读:地球的内核隐藏着第五层


发现了隐藏层?

截至今年四月,发表在《科学进展》(Science Advances)上的一项新研究还表明,在下地幔下方,地球核心可能被一个古老的洋底所环绕。

这项研究是基于地震数据翻译成的高分辨率地球内部图像。

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由于我们从未穿透到外地壳(或者说,我们苹果比喻中的糖衣)之下,我们对地球分层的了解或推测,大多是基于地震活动和地震、火山爆发(将地深物质喷射到地表)以及陨石。

因此,研究人员希望能够物理上钻探到这些地层更深处,并提取样本。

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延伸阅读:我们如何知道地球深处的情况,尽管从未去过那里


中国新的钻探项目

2023年6月,中国一个团队启动了一项雄心勃勃的行动,旨在钻探地球上最深的孔之一,以进行科学研究。

据《卫报》报道,目标是钻探近七英里深的地壳,穿过大约十二个大陆地层,并接触到距今1.45亿年前的古老岩石。

如果该团队能够实现这一壮举,它将成为中国最深的钻孔,但仍将未能达到我们星球上人类钻探的最深孔。

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这项纪录属于俄罗斯的科拉超深钻孔。

世界上最深的孔

科拉钻探项目始于1970年,地点位于俄罗斯西北部同名的半岛(当时为苏联)。

研究人员旨在提取岩石样本,并了解深层地质以及矿床是如何形成的。

最终形成的孔,即该项目中最成功的孔,被称为SG-3。它于1990年达到了约7.6英里的最终深度,使其成为地球上最深的人工钻孔。

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这项纪录至今仍然保持着,尽管科拉超深钻孔项目早已被废弃并关闭多年。

水下钻探提取地幔岩石

今年晚春,一个海洋钻探探险队宣布了一项科学上的又一个首创成就:从地幔中提取岩石样本

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但从技术上讲,该团队并未钻入地幔,而且他们的孔的深度也远远不及SG-3或中国未来钻孔的目标深度。

相反,该团队瞄准了海洋中的一个“构造窗口”,那里的地壳异常薄,地幔岩石被推到了更靠近地表的地方。

今年六月初,欣喜若狂的团队宣布他们获得了多个相当大的岩芯样本,其中主要成分是橄榄岩,这种岩石定义了地幔。

关于这些样本与地幔(而非下地壳)的相似程度,以及它们是否因接触海水而发生改变,随即引发了争论和疑问。

对这些标本的详细研究和分析才刚刚开始,人们寄予厚望,希望能解决关于我们星球表面下方神秘世界的更深层问题。


延伸阅读:地球内核正在变得不对称

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