土耳其“躺”在地震帶上，所以地震頻發(fā)，關(guān)注和研究土耳其下方地球地幔的華俊林（音譯）博士后，可以說歪打正著，意外有了新發(fā)現(xiàn)——隱藏在地球下方幾乎普遍存在的熔巖層！
2023-02-11土耳其地震在一天內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩次地震，地震的震級都是7.8級，震源深度都是20千米，給土耳其帶來了巨大的災(zāi)難。屋漏偏逢連陰雨，地震發(fā)生后，土耳其又出現(xiàn)了暴風(fēng)雪天氣，被廢墟掩埋的民眾，除了忍受身體被擠壓的痛苦之外，還要忍受寒冷和饑餓的考驗。
土耳其這場怪異的地震，也引發(fā)有的網(wǎng)友的猜想，會不會是某國發(fā)動的氣象戰(zhàn)爭？面對一件事，公說公有理婆說婆有理，仁者見仁智者見智，都是很正常的。到底是不是真的氣象戰(zhàn)爭，無人知曉。
拋卻氣象戰(zhàn)不談，從地質(zhì)學(xué)的角度看，土耳其發(fā)生地震是很正常的，因為土耳其就位于地震帶上（喜馬拉雅-地中海大地震帶），在地震帶上處于板塊與板塊的交界地帶，板塊運動是很活躍的，發(fā)生地震也是很自然的。
估計土耳其的這場大地震引起了世界上很多專家學(xué)者的注意，都在關(guān)注著這場地震發(fā)生的原因。其中美國得克薩斯大學(xué)的一名博士在研究土耳其地下地幔的地震圖像時，發(fā)現(xiàn)了地球的一個隱秘地層，位于地表以下100英里（約161公里）處的熔巖區(qū)域，至少覆蓋了地球的44%。
看到這里，估計不少網(wǎng)友會感到很驚訝：原來我們直接睡在巖漿上面??？有朝一日，地球上的我們會不會都變成了爆米花？
其實，這種擔(dān)憂多多少少有些杞人憂天的意思了。天上確實會墜落隕石，也有砸中人的概率，但是這種可能性是非常小的。當(dāng)然，對被砸中的人來說，概率是百分之百的。而對其他人來說，概率就變得非常小。
巖漿噴發(fā)也是如此，世界面積非常遼闊，有些地方分布著活火山，火山噴發(fā)也是很正常的，熔巖流動也是很自然的。根據(jù)新聞資料顯示，火山噴發(fā)也有導(dǎo)致民眾傷亡的消息。比如2021年，剛果（金）東北部的尼拉貢戈火山在晚上突然噴發(fā)，導(dǎo)致30多人死亡。印尼爪哇島塞梅魯火山爆發(fā)造成至少14人的死亡。在這些去世的民眾當(dāng)中，有些是被燒死的，有些是吸入了煙塵或有毒氣體。即便如此，放眼全球的話，出現(xiàn)這種情況的區(qū)域還是極少數(shù)的。
回答這個問題之前，先簡單科普一下地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)吧。高中畢業(yè)的網(wǎng)友，應(yīng)該都學(xué)過關(guān)于地球的知識，科學(xué)家把地球分成了三個圈層，最外面是地殼，然后是地幔，最里面是地核。根據(jù)我的理解，地球就像一個煮熟的雞蛋。雞蛋的外殼就相當(dāng)于地殼，雞蛋白相當(dāng)于地幔，蛋黃相當(dāng)于地核。
其實仔細觀察，煮熟的雞蛋蛋殼和雞蛋白之間有一個白色的膜，類似于莫霍界面（地殼和地幔的界線），雞蛋白和雞蛋黃之間也有一個分界，類似于古登堡界面（地幔和地核的界線），如果掰開雞蛋黃的話，你會發(fā)現(xiàn)蛋黃還能分成兩層，類似于內(nèi)核和外核。自然就是如此奇妙。
火山噴發(fā)的巖漿來自哪里呢？來自地球內(nèi)部的軟流層。準(zhǔn)確說是來自上地幔頂部的軟流層，軟流層以上就是巖石圈了。軟流層是一種什么東西呢？根據(jù)我的理解，軟流層既非固體，也非液體，而是介乎于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，就像把一些碎玻璃放進煤炭爐子里燒一段時間那樣，碎玻璃就會變成熔融狀態(tài)。
根據(jù)美科學(xué)家的觀測，地表之下44%的區(qū)域都分布著巖漿，那么這些暗流洶涌的地方是不是都會發(fā)生火山噴發(fā)呢？
答案當(dāng)然是否定的。
什么情況下，巖漿才會噴出地表呢？科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，分布在上地幔頂部的熔融狀態(tài)的巖漿物質(zhì)，在高溫高壓條件下，因地殼運動導(dǎo)致巖層發(fā)生斷裂，聚集在地下的巖漿就會沿斷裂向地面運移，直至噴出地表，出現(xiàn)火山噴發(fā)的現(xiàn)象。
也就是說，只有在巖層出現(xiàn)斷裂的地方，才有可能出現(xiàn)火山噴發(fā)的現(xiàn)象。
說起這話題，還得談到地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)，地殼是由巖石組成的，地幔是由致密的造巖物質(zhì)組成的，上地幔是由超基性巖組成的，下地幔由金屬硫化物和氧化物組成的。地核是由外核和內(nèi)核組成的，有人說內(nèi)核是由固態(tài)的鐵和鎳組成的，而外核則是熔融狀態(tài)的鐵在流淌。我贊成這種說法。
地球的內(nèi)部到底有什么？有十八層地獄，還是有神秘的地心人？未知領(lǐng)域總是能激發(fā)人們的無限遐思。估計前蘇聯(lián)也是為了探個究竟，就想用鉆機把地球打穿一個洞（計劃鉆孔的深度是1.5萬米），看看里面到底有什么。最終的結(jié)果，很多網(wǎng)友都知道了，鉆到到12262米的時候就停止了這項偉大的探索行動。
為什么停止呢？網(wǎng)上也有很多傳言：有人說地球深處傳來鬼哭狼嚎的聲音，嚇得不敢繼續(xù)下去了；有人說是地球內(nèi)部的溫度太高了，超出鉆頭所能承受的溫度極限，不得不停止等等。對這幾種說法，我比較贊成第二種說法。
科學(xué)家探測發(fā)現(xiàn)，在地球的常溫層以下，地球內(nèi)部的溫度是隨度增大而增高的（每增加100m深度，溫度平均升高3℃）。在上地幔的頂部，有些巖性物質(zhì)在高溫高壓條件下，就能被高溫“熔融”，變成了巖漿。
巖漿在向地表噴涌的過程中，溫度會逐漸降低而冷卻，最終變成巖石，成為火山巖。噴出地表的巖漿生成的巖石叫做玄武巖，滿是氣孔。沒有噴出地表形成的巖石叫做花崗巖，質(zhì)地緊密，沒有氣孔?；鹕絿姲l(fā)的時候，還會噴出大量的火山灰，對人們的生產(chǎn)生活造成較大的影響。
宇宙當(dāng)中有太多的未知秘密，我們賴以生存的地球也充滿了無限的秘密。地球是我們共同的家園，要想讓家園變得更加美麗，必須做到人地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展才可以。當(dāng)然，這些知識需要科學(xué)家去研究探索，對我們普通老百姓來說，過好當(dāng)下就是最正確的選擇。
正是所謂的兵來將擋、水來土掩，沒有過不去的火焰山，沒有趟不過的通天河。
2023-02-10
土耳其“躺”在地震帶上，所以地震頻發(fā)，關(guān)注和研究土耳其下方地球地幔的華俊林（音譯）博士后，可以說歪打正著，意外有了新發(fā)現(xiàn)——隱藏在地球下方幾乎普遍存在的熔巖層！
土耳其鐵軌因強震而扭曲
土耳其道路因強震而橫向斷裂錯位
按照傳統(tǒng)概念，我們賴以生存的地球構(gòu)造組成，從外向內(nèi)依次是薄薄的地殼、地幔、外核和內(nèi)核。
地球構(gòu)造示意
地球構(gòu)造示意
華俊林博士后關(guān)注的地幔結(jié)構(gòu)又分為上地幔和下地幔。其中，在上地幔頂部、地表巖石圈下面，還有一層軟流層（下圖桔紅色）。軟流層位于地球表面以下約100~700公里之間。
大家都知道之所以火山噴發(fā)、地震等自然災(zāi)害發(fā)生，是因為地球板塊運動的結(jié)果。世界上的海洋和大陸位于15個主要移動和移動的塊上，稱為構(gòu)造板塊，它們由下地殼和上地幔組成。
地球上的構(gòu)造板塊運動趨勢
幾十年來，科學(xué)家們一直試圖解開地球構(gòu)造板塊如何運動的謎團。眾所周知，上地幔頂部的軟流層在板塊構(gòu)造中起著重要作用，因為它形成了一個相對柔軟的邊界，使構(gòu)造板塊能夠穿過地幔。但是，為什么地表堅固的巖石圈之下，為什么緊接著就有相對柔軟的軟流層，它們?yōu)槭裁磿冘?，一直沒有得到很好的研究。
早在2020年，華俊林（音譯）還在美國布朗大學(xué)讀博士時，就關(guān)注土耳其所處地幔的地震圖像研究，當(dāng)時他就在軟流層中發(fā)現(xiàn)了部分熔融巖石的跡象。在一篇名為《在安納托利亞地區(qū)測試的多頻Sp堆疊新方法》的論文中，華俊林博士指出，在土耳其安納托利亞地區(qū)布點研究時發(fā)現(xiàn)那里的軟流圈具有低地震波速，與高地幔溫度一致，并且可能只有一小部分呈現(xiàn)出部分熔融狀態(tài)，正如地表存在火山場所表明的那樣。他稱之為“虛弱低速層”，只是這個部分熔化的巖石層到底有多深，當(dāng)時還沒有研究透，只是用地震橫波的成像方法，測出整個安納托利亞地區(qū)軟流層上、下邊緣的深度。
覆蓋土耳其安納托利亞板塊的研究區(qū)域地圖，布滿了多個Sp 接收器功能的電臺
其實呢，華俊林之前的一些科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)了軟流層存在部分熔融的巖石層，不過大家都把這種現(xiàn)象當(dāng)成一種異常，而非常態(tài)，因此忽略了它的存在。
在布朗大學(xué)讀完2年碩士、3年博士學(xué)位之后，2021年8月華俊林來到德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校，在杰克遜地球科學(xué)學(xué)院做博士后研究員。在這里，他繼續(xù)研究上地幔中軟流層。在地球內(nèi)部尋找新層的想法來自于他。
華俊林博士后（音譯）
于是，華俊林通過分析了來自全球分布地震臺站的接收器功能數(shù)據(jù)，收集了從世界各地的地震探測器拍攝的700多張圖像，以對虛弱圈低地震速度帶的下游進行成像，并繪制了全球軟流圈地圖。
上地幔軟流層中的低速熔融層示意（圖中紅色斑點處）
這里有個疑問，他們怎樣測速呢？因為以現(xiàn)在的技術(shù)，科研人員根本無法到達軟流層，前文說過，它距地表100多公里。但是科研人員可以用間接方法來實現(xiàn)，他們可以使用地震成像和來自地球深處的樣本的化學(xué)成分來探明地球的這一部分，就像醫(yī)生會使用超聲波和血液化學(xué)來確定患者的狀況一樣。科學(xué)家們一直在使用地震產(chǎn)生的地震波穿過地球內(nèi)部來研究地震波在這些內(nèi)部層的傳播速度，類似于醫(yī)院的CT掃描。
軟流層中的部分熔融層示意
在研究這些圖像、制作地圖時，通過數(shù)據(jù)分析，華俊林看到了地震波如何穿過地殼下的不同物質(zhì)，包括到達探測地點的速度、方向和時間的變化，部分熔融層中熔體的存在意味著地震波移動得更慢。他注意到地震波在撞擊地表以下150公里深度的隱藏融化巖石層時會減慢速度。他的團隊稱該區(qū)域為“PVG-150”，意為“150公里處的正速度梯度”。
他們驚訝地發(fā)現(xiàn)“地殼下部分熔融巖石的跡象”，但是它們根本不是異常的，而是似乎在“不同地點的軟流層最熱的地方”普遍存在，熔融巖石出現(xiàn)在軟流層達到的最高溫度約1450℃。新發(fā)現(xiàn)的部分熔融層位于地球表面以下161公里處。該層是軟流層的一部分，位于構(gòu)造板塊下方。軟流層以堅實但可塑性的巖石的柔軟層形式存在，可導(dǎo)致構(gòu)造板塊移動和移動。他們形象地稱之為“蜂蜜”或“部分熔化的巧克力”。
在地幔中，對流或熱傳遞隨著熱、密度較低的物質(zhì)上升和較冷、密度較高的物質(zhì)下沉而發(fā)生。研究人員認為，固體巖石和對流的存在有助于板塊運動。之前的科學(xué)家們一直爭論軟流層中部分融化的巖石如何促進其上方構(gòu)造板塊的流動，部分原因是關(guān)于這些粘稠巖石在這一層中的豐度和分布還有很多東西需要了解。雖然人們可能認為大片融化的巖石會使軟流層變軟，從而為板塊流動提供一條容易的滑行路徑，但這些層與構(gòu)造運動之間的確切關(guān)系仍然是一個謎。
華俊林團隊最開始也直覺地認為“熔化的東西必須在材料的粘度中發(fā)揮重要作用”，但與直覺相反，隨后的研究發(fā)現(xiàn)：即使熔融的巖石在軟流層中分布相當(dāng)廣泛，它對地幔流動的影響也非常小。這些熔體并沒有顯著影響板塊構(gòu)造的表達方式，這意味著固體巖石變形的物理學(xué)仍然是控制板塊運動的因素。
研究結(jié)果表明，軟流層內(nèi)存在一個全球廣泛的、部分熔融的區(qū)域，比例大約占到44%，但低軟化層粘度主要由隨深度逐漸的壓力和溫度變化控制，不過熔融層對構(gòu)造板塊的運動幾乎沒有影響。
