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1 # 蛋科夫斯基
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2 # 樂淘爸爸
為了獲得地球深部樣品資訊,前蘇聯傾全國之力向下打了12261米,不過碰了地殼的皮毛而已。可見直接獲得地球深部岩石資訊有多難。不過科學家堅信,我們可見宇宙的基本物理化學規律是一樣的,所以,我們可以依據科學思維來分析、歸納與總結相關資訊,間接地確定人類不能直接觸控的東西。
對於深部岩石性質,有如下方法可以利用:
1) 岩石俘虜體。一些上地幔的新鮮岩石被岩漿包裹著一起湧出地表。根據這些岩石,可以判斷地球深部的資訊。
2) 噴出的岩漿資訊。岩漿是從地下噴出來的,肯定攜帶著深部資訊。一個標準的洋殼包含上面的大洋拉班玄武岩,中間的輝長岩以及下面的橄欖岩。所以,可以假想,上地幔的成分應該是玄武岩和橄欖岩按照某種比例達成的混合體(比如1份玄武岩加3三份橄欖岩,注意是成分,而非簡單的岩石混合)。
3) 化學實驗。鮑文教授研究了岩漿從高溫熔融狀態逐漸冷卻過程中,各種礦物的結晶順序。他發現最早結晶的矽酸鹽是橄欖岩。這種橄欖岩很重,很快就沉入地幔深部。隨後是輝石、角閃石、雲母等等。一個平行的序列是長石。高溫結晶鈣長石,隨後向鈉長石、鉀長石等過渡。所以上地幔應該以橄欖岩、輝石、斜長石為主。在部分熔融情況,輝石和斜長石先融化分異,形成玄武岩,而橄欖岩則在上地幔更富集。
4) 高溫高壓實驗。矽酸鹽往深部下沉的過程中,壓力溫度逐漸增大,晶格結構逐漸發生變化,注意不是成分的變化。就如同一個海綿被逐漸擠壓的過程。高溫高壓實驗室發現下地滿比較穩定的結構是鈣鈦礦結構。
5) 和地震波的性質(波速等)相匹配。地震波(注意是能夠產生穿透地球的地震波,這種規模的天然地震能量巨大)在穿透介質時,會攜帶這些介質的資訊。這也是為什麼用地震波可以研究地球深部性質的物理機制。在高溫高壓狀態,測試人們預測的岩石波速,如果和天然地震波速很一致,就認為預測的岩石成份是合理的。
6) 利用地幔熱柱的岩石性質。人們逐漸認識到地幔熱柱可能來自下地幔。所以它噴出來的岩漿和洋中脊噴出來的岩漿肯定不一樣。結果也正是如此。目前得出的結論是洋中脊的岩漿已經被分異,好多較輕的成分早就分給了地殼,所以叫做虧損型別。而直接從更深部噴出來的玄武岩,是富集的型別。
對於地核的研究也有類似的思路。不過地核更深,除了地震波以外,還可以利用地球磁場資訊,因為磁場起源於液態的外核。
總之,對於這種深部資訊,我們只能說是標準模型,也就是科學家經過多重方法互相驗證,思維逐漸迭代,達到大家都認可的一種模型。並非完全證實的真理。
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但是地球不好敲,所以我們主要靠聽地震的時候,地球內部的一些動靜。
說實話,我要是詳細的解釋挺枯燥的,我還是去找個課件,大家看動圖吧。
如上圖所示,地震波與地球內部結構的對映。
上圖是根據地球引力,所建立的地球內部結構參考模型。
地球結構由外向內:地殼-地幔-外核(地核)-核心。
除了地震波之外,還要根據引力等其他資料,測算出這一層的密度,然後推測元素的構成。當然,內部具體結構,至今還存在很大的爭議。
回答不足之處還請指出。