地質(zhì)學(xué)家破紀(jì)錄地對(duì)地殼的鉆探揭示了地幔的秘密

就像蚊子鉆進(jìn)皮膚，享受內(nèi)在豐富的盛宴一樣，地質(zhì)學(xué)家去年在地殼中挖了一根又長(zhǎng)又窄的鉆頭，拔出了地質(zhì)學(xué)的寶庫。

結(jié)果是一個(gè)長(zhǎng)圓柱體的巖石，稱為巖心樣本，測(cè)量破紀(jì)錄長(zhǎng) 1,268 米（4,160 英尺）。這個(gè)圓柱體由火成巖組成，這些火成巖在被稱為蛇紋石化的過程中被海水化學(xué)改變，現(xiàn)在已經(jīng)被分析并揭示了它的秘密。

這條從海洋深處提取的地球皮膚線是一個(gè)信息庫，可以用來探測(cè)地球神秘的地幔，即將地殼與地核分開的固體火山巖層。

“我們發(fā)現(xiàn)了一段 1268 米長(zhǎng)的蛇紋石化海洋地幔橄欖巖，”編寫一個(gè)團(tuán)隊(duì)由英國(guó)卡迪夫大學(xué)的巖石學(xué)家和地球化學(xué)家約翰·利森伯格（Johan Lissenberg）領(lǐng)導(dǎo)。

“幾乎連續(xù)的恢復(fù)提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以獲得上地幔的穩(wěn)健和定量的巖性、礦物學(xué)、結(jié)構(gòu)和蝕變清單。”

地球的地幔，對(duì)于我們這些地表爬行者來說，令人沮喪地遙不可及。在最薄的時(shí)候，地殼厚 6 公里（3.7 英里）。

我們確實(shí)擁有以下工具：向下鉆取相當(dāng)深從大陸表面——正如俄羅斯令人振奮的 12,262 米深的 Kola 鉆孔所證明的那樣——但大陸地殼厚了很多比海洋地殼。

我們也不太可能在短期內(nèi)從海底到達(dá)地幔，但海洋地殼是目前獲得使我們能夠研究它的樣本的最佳地點(diǎn)。在某些地方，構(gòu)造活動(dòng)將地幔物質(zhì)攪動(dòng)到地殼中，我們可以從那里獲取它。

但是，正如你所想象的那樣，在被火山活動(dòng)加熱的構(gòu)造邊界上鉆一個(gè)深洞，說起來容易做起來難。之前的努力已經(jīng)產(chǎn)生了一個(gè)深度不超過 200.8 米的孔——在鉆探的材料中，只有 47% 被回收。

因此，利森伯格和他的同事們的工作非常特別。他們深入研究了大西洋下的一個(gè)地物，稱為亞特蘭蒂斯地塊，一座巨大的山體，距海底約 4,267 米。大西洋中脊，兩個(gè)構(gòu)造板塊之間的邊界。該地塊由地幔巖組成，稱為橄欖巖，被認(rèn)為是由地幔巖石在地殼中向上擠壓而形成的。

“最初的計(jì)劃是在200米左右鉆一個(gè)淺孔，”特拉華大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家Kuan-Yu Lin說去年說，在鉆探完成后。

“但令我們驚訝的是，這個(gè)洞越來越深，采收率極高，這在鉆探這些類型的巖石時(shí)是前所未有的?？茖W(xué)黨對(duì)我們所看到的情況感到震驚，同意改變計(jì)劃，繼續(xù)加深這個(gè)洞。

他們的洞名為U1601C洞，延伸了創(chuàng)紀(jì)錄的1,268米，研究人員提取的甚至更好。他們?cè)O(shè)法回收了高達(dá)71%的核心樣本。

該樣本與地塊本身一樣，由以下部分組成橄欖巖，一種粗?；鸪蓭r，幾乎完全由橄欖石和輝石.

當(dāng)海水被引入時(shí)，它與礦物質(zhì)的相遇會(huì)引起一種稱為蛇紋石化的反應(yīng)，將暴露的橄欖石和輝石轉(zhuǎn)化為蛇紋石礦物，產(chǎn)生可以被海底生命形式使用的碳?xì)浠衔?。但?duì)地質(zhì)學(xué)家來說，結(jié)果是解釋巖石變得更加困難，就像試圖閱讀雨中留下的墨水一樣。

有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的核心樣品已經(jīng)變得非常蛇紋石化，即使是變化最小的橄欖巖，在整個(gè)樣品長(zhǎng)度上也發(fā)生了40%的轉(zhuǎn)化，這表明海水滲透率相當(dāng)高。盡管如此，主要的巖石成分比較淺的巖芯保存得更好，揭示了關(guān)于亞特蘭蒂斯地塊下方地幔的新信息。

研究人員發(fā)現(xiàn)輝石的含量比他們預(yù)期的要低得多，這可能是由于輝石在巖石被加熱時(shí)溶解。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)巖漿向上擠壓時(shí)，巖石從固體巖石中融化的運(yùn)動(dòng)與地幔上升流成斜角，這與熔體遷移模型。

最后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種名為輝長(zhǎng)巖.這些輝長(zhǎng)巖侵入體附近的橄欖巖顯示出與暴露于熱液環(huán)境有關(guān)的強(qiáng)烈變化，這在巖心樣品的其他部分是看不到的，這表明輝長(zhǎng)巖在迷人的失落之城熱液田賦予生命的熱液噴口的流體地球化學(xué)中發(fā)揮了意想不到的作用。

為了更好地了解塑造巖石的過程，我們將繼續(xù)進(jìn)行研究，但迄今為止的研究表明，鉆孔有多么寶貴。

“在399探險(xiǎn)期間獲得的全面巖石記錄為我們?cè)诶斫夂Ｑ笊系蒯７矫嫒〉酶拘赃M(jìn)展提供了大量機(jī)會(huì)。研究人員寫道.

“鉆孔U1601C滲透到Lost City熱液田的地下，為研究海洋巖石圈中生命的極限和范圍提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，并為未來對(duì)離軸熱液系統(tǒng)的地質(zhì)、化學(xué)和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)潛在的平臺(tái)?！?/p>

該研究已發(fā)表在科學(xué).

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