探险探测海沟最深的秘密

探险探测海沟最深的秘密

远程操作的车辆 Deep Discoverer在2016年深度6000米处探索马里亚纳海沟。一项新的努力旨在了解海沟不寻常的地球动力学。

NOAA海洋勘探研究办公室
探险探测海沟最深的秘密

北京 - 马里亚纳海沟“有点疯狂,”林健说。 西太平洋海底的镰刀状裂缝长2550公里,比海洋中的任何其他地方深达11公里。 但是,作为马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的海洋地球物理学家林先生,这是一个可怕的地形。 沟槽标志着俯冲带,其中一块地壳在另一块地下滑动。 但是,许多其他俯冲板块逐渐向下倾斜,而在马里亚纳,太平洋板块几乎垂直向下倾斜。

长期以来,科学家一直想知道这次急剧下潜是什么原因,以及为什么在其他俯冲带产生长期海啸的大规模地震尚未记录在海沟中。 现在,一支中美团队在马里亚纳的山坡上种植了一系列地震仪。 通过聆听地震波,项目联合负责人林说,这项为期5年,耗资1200万美元的马里亚纳海沟计划旨在详细描绘海沟内外的翘曲岩层,寻找有关它们形状的线索。

“这非常令人兴奋,”德克萨斯大学达拉斯分校的地质学家罗伯特斯特恩说,他没有参与这项工作。 “它应该为地球上最深处的特殊特征提供宝贵的见解。”

该计划的重点是壕沟的最深处,一个叫做Challenger Deep的槽形山谷。 中国研究船十堰3号的科学家上个月在海沟周围部署了33个宽带地震仪,深度达8137米(见下图)。 能够承受高达1000个大气压的压力 - 比任何其他地震仪更大 - 仪器可以从地震和研究船上的强力气枪中获取振动,探测岩石支撑沟槽。

调查人员计划将这些数据与2012年地震学活动的结果进行比较,这些研究在较浅的马里亚纳海峡中部进行,其中倾角更为渐进。 应该让他们“测试关于为什么挑战者深度表现得如此奇怪的各种假设,”远征首席科学家孙金龙说,他是中国广州南海海洋研究所的海洋地球物理学家。 在一项模拟研究中,该团队仅在考虑了太平洋板块上的巨大而神秘的向下力量之后,再现了挑战者深部的地形和裂缝模式。

深入了解

中美团队在马里亚纳海沟周围的海床上放置了33个海底地震仪,以更好地了解其地球动力学。

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(图)A. Cuadra / Science ; (资料)南海海洋研究所

夏威夷大学檀香山分校的地质学家Patricia Fryer表示,地形的另一个可能的解释是太平洋板块的撕裂,这将使板块更加柔软并且能够更陡峭地倾斜。 由远距离地震仪站监测的地沟中的地震活动暗示着撕裂。 弗莱尔说,新布设的深​​海地震仪具有前所未有的能力,能够在地沟下绘制地震,并提供明确的答案。

2012年探险队领导密苏里州圣路易斯华盛顿大学的地球物理学家道格拉斯·维恩斯也希望能找到线索,而不仅仅是运气能解释马里亚纳海沟缺少巨大地震的问题。 地震数据应揭示板块是否“紧密耦合” - 能够累积应力,从而引发更大的地震 - 或轻松滑过彼此。

俯冲带中的弱耦合的一个暗示是蛇纹石的存在 - 当下降板带下的海水与地幔岩石反应时形成的矿物质。 Wiens说,2012年的探险队在中央马里亚纳海沟下方21公里处发现了蛇纹岩。 蛇纹石倾向于滑动而不是粘住,这对于在沟槽处继续保持安静可能是个好兆头。 然而,其他科学家并不放心。 “壕沟可能完全能够发生更大的地震,”林说,“但我们的记录太短,无法检测到它们。”