地球深處發現大洋

美國科學家在地球深處發現相當於北冰洋大小的含有地下水的岩石區,尤其是北京的地下深處岩石的含水量最為豐富。地球深處的岩石中為何會含有如此大量的水呢?岩石層含水是否會影響北京地表的穩定呢?如此大量的地下水又是否能開採出來加以利用呢?

  近日,美國科學家報告說,他們在地球深處發現一個巨大的,面積與北冰洋一般大小的「大洋」。這是科學家第一次在地表下發現如此多的水,華盛頓州立大學的地質學家邁克爾·維瑟遜和校友加州大學的耶西·勞倫斯合作完成的論文已發表在美國地球物理協會的雜誌上。更為有意思的是,這一巨大水體的位置主要是在東亞及北京的地下深處。因此科學家把這種新的地底特徵稱為「北京異常」。


  地球深處發現相當於北冰洋大小的地下水,水分被禁錮在岩石內部

  邁克爾·維瑟遜和耶西·勞倫斯兩人一起分析了將近60萬份的震波圖(地震穿過地球時產生的震波的記錄,通過分佈在世界各地的裝置收集起來)。他們注意到,在亞洲大陸下面,地震波表現出了減弱的現象,而且速度也略有減慢。

  維瑟遜猜測,地震波的衰減有可能是由於受到大面積的地下水的影響。而這片地下水體的面積有可能與北冰洋一般大小。然而,如此面積巨大的水體不可能有一個人會打算利用潛艇對這一區域進行探測,原因在於,所發現的這些水體均被禁閉在位於地表以下700公里到1400公里的岩石之中。

  維瑟遜表示,事實上探測到的這個地下水體區域並不是真正的大洋。它只是含有水分的岩石,而且岩石的可能含水量不到0.1%。但是從這一區域的大小來判斷,僅僅這0.1%的水量累計也足夠達到一個巨大的程度。

  如果北京地下深處有水,將有可能在地表形成溫泉和汽泉

  地表以下700公里到1400公里位置本應該是屬於地幔層。地幔有可能存在如此大面積的地下水嗎?

  中國地質科學院地質所研究員韓同林告訴記者,目前各國科學家普遍認為地球作為一個整體,在構造上由同心圈所組成。最外面的一層叫地殼,地殼的平均厚度為33公里,大陸所在的地方比較厚一些,海洋的地方比較薄。地殼的壓力由上至下逐漸加大,由表面的一個大氣壓增至1300個大氣壓,溫度至底部增加到攝氏1000度左右。

  地殼往下的那一層叫做地幔,又稱「中間層」,介於地殼和地核之間,厚度2900公里左右。地幔的物質可能是固態的,也可能像黏膠一樣處在半流動狀態。地幔再往裡就是地核,它的半徑約3500公里。地核可分為「外地核」和「內地核」兩層。因為地核離開地面太深,所以我們至今對它瞭解得很少。

  韓同林指出,當地殼的某個地方發生裂隙,「地幔」上部的物質就會噴出地表,形成火山。如果正如美國專家所推測的那樣,在地下700公里到1400公里的地幔層發現大量含有水分的岩石,那麼在地下高溫高壓的情況下,岩石中的水必然會蒸發出來形成氣體,而「無孔不出」的在地面形成溫泉、汽泉等自然現象。但是目前我們在北京卻很難看到這樣的現象。

  地震波的衰減和很多因素有關,不僅僅是因為地下水,不同性質的岩石、過渡層等等都可以引起地震波的衰減。因此,東亞地區地下是否真正含有美國專家所推測的含水岩石區還需要進一步研究。

  岩石中的結晶水理論上可開採,但成本昂貴

  維瑟遜提到,新發現的地下水以0.1%的比例存在於距地表700公里到1400公里的岩石中,雖然它的比例很小,但是總量估計的數字卻非常巨大。如果進一步的勘測證明了維瑟遜的推測,那麼相當於北冰洋水量的這些結晶水是否能加以開發利用呢?

  韓同林說,雖然理論上我們通過開採這些岩石經過高溫融化蒸發收集和過濾是可以獲得水的,但是目前這項工作的成本將是人們負擔不起的。我們能做到的還是保護好我們現有的地下水資源。

  韓同林告訴記者,以北京為例,幾百年前北京還是一個「水城」,但是,目前北京地區地下鬆散層中的水基本上已近用光了,使用的基本上是巖溶水和裂隙水。目前,相關學者也在努力研究涵養北京水資源恢復地下水的好方法。

  ●專家解析

  地下水隨火山噴發跑出地面

  岩石中為何會有水呢?韓同林解釋,前蘇聯有科學家就曾提出,現在地球表面的水僅僅佔地球總水量中的13%,還剩87%的水量保存在地幔裡,成為不斷補充地表水分的後備來源。

  有一種關於地表水來源的假說就稱,地球表面本來沒有水,而地表最初的水,大部分以岩石結晶水的形成存在於地球內部,或者溶解在岩漿中。隨著地球的演化,這些地球內部的水通過火山噴發,也可能通過岩漿侵入等方式跑出來,蒸發到大氣中,再降落下來形成了地球上最初的地表水。甚至還有人估計,目前全世界每年僅因為火山爆發,就帶到大氣中4000~5000萬噸的水。

  ●延伸閱讀

  北京地區曾是海洋

  北京的海拔在二三十米左右,並且地面非常的平坦,很早的時候關於北京地勢平坦的原因就引起了人們的猜測。有人說是海洋將北京填平的,因此有學者推測,在數百萬年以前北京地區曾是海洋,而海邊就在現在的延慶,那時的海也就是我們現在看到的渤海。這個猜測成了著名的北京灣猜想。

  而幾十年來,地質和考古工作者也發現了大量的可以印證北京灣猜想的證據。如今王府井是北京最繁華的商業區,但是在20世紀末王府井地區曾經發掘出鯨魚的化石。不僅如此,上世紀70年代考古工作者還在順義和延慶地區發掘了大量的特殊沉積物,裡面含有大量的涵養生物化石。

  但是現在它也留給我們很多待解的問題,如果230萬年前北京曾是海洋,那麼海洋的面積有多大?是覆蓋了現在北京的整個16區縣嗎?海水又是什麼時候逐漸消失的?這些疑問還有待科研工作者進一步研究。

[ 本帖最後由 dumbmotor 於 2007-12-11 18:45 編輯 ]
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