ขอบโมฮอโรวิค: คำจำกัดความ คุณลักษณะ และการวิจัย

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

โลกของเราประกอบด้วยสามส่วนหลัก (ธรณีสเฟียร์) แกนกลางตั้งอยู่ตรงกลาง เสื้อคลุมหนาทึบและหนืดยื่นออกมาเหนือมัน และเปลือกโลกที่ค่อนข้างบางคือชั้นบนสุดของร่างกายที่เป็นของแข็งของโลก ขอบเขตระหว่างเปลือกโลกและเสื้อคลุมเรียกว่าพื้นผิวโมโฮโรวิช ความลึกของการเกิดขึ้นนั้นไม่เหมือนกันในภูมิภาคต่างๆ: ภายใต้เปลือกโลกสามารถไปถึง 70 กม. ภายใต้มหาสมุทร - เพียงประมาณ 10 ขอบเขตนี้คืออะไรเรารู้อะไรเกี่ยวกับมันและเราไม่รู้อะไร แต่ สมมุติได้ไหม

มาเริ่มกันที่ประวัติของปัญหากัน

เปิด

ต้นศตวรรษที่ 20 ได้รับการพัฒนาโดยวิทยาแผ่นดินไหววิทยาทางวิทยาศาสตร์ แผ่นดินไหวครั้งรุนแรงหลายครั้งซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการศึกษาปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าเกรงขามนี้อย่างเป็นระบบ การทำรายการและการทำแผนที่ของแหล่งที่มาของการเกิดแผ่นดินไหวที่บันทึกด้วยเครื่องมือเริ่มต้นขึ้น และคุณลักษณะของคลื่นไหวสะเทือนก็เริ่มมีการศึกษาอย่างแข็งขัน ความเร็วของการแพร่กระจายขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและความยืดหยุ่นซึ่งทำให้สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของหินในลำไส้ของโลกได้

การเปิดไม่นานมานี้ ในปี 1909 Andrija Mohorovichic นักธรณีฟิสิกส์แห่งยูโกสลาเวีย (โครเอเชีย) ได้ประมวลผลข้อมูลเกี่ยวกับแผ่นดินไหวในโครเอเชีย พบว่า seismograms ของแผ่นดินไหวตื้นที่ได้รับที่สถานีที่ห่างไกลจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวมีสัญญาณสอง (หรือมากกว่า) จากแผ่นดินไหวครั้งเดียว - โดยตรงและหักเห หลังให้การว่ากระทันหัน (จาก 6.7-7.4 เป็น 7.9-8.2 กม./วินาที สำหรับคลื่นตามยาว) เพิ่มความเร็ว นักวิทยาศาสตร์เชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้กับการมีอยู่ของขอบเขตหนึ่งที่แยกชั้นของดินใต้ผิวดินที่มีความหนาแน่นต่างกัน: เสื้อคลุมที่อยู่ลึกลงไป มีหินหนาแน่น และเปลือกโลก - ชั้นบนประกอบด้วยหินที่เบากว่า

เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ค้นพบ การเชื่อมต่อระหว่างเปลือกโลกและเสื้อคลุมได้รับการตั้งชื่อตามเขาและเป็นที่รู้จักกันในชื่อขอบเขต Mohorovichic (หรือเพียงแค่ Moho) มานานกว่าร้อยปี

ความหนาแน่นของหินที่แยกจากกันโดย Moho ก็เปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน - จาก 2.8-2.9 เป็น 3.2-3.3 g/cm³ มีข้อสงสัยเล็กน้อยว่าความแตกต่างเหล่านี้บ่งบอกถึงองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน

อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะลงไปที่ด้านล่างของเปลือกโลกโดยตรงยังล้มเหลว

โครงการ Mohole - เริ่มต้นข้ามมหาสมุทร

ความพยายามครั้งแรกในการเข้าถึงเสื้อคลุมนั้นเกิดขึ้นโดยสหรัฐอเมริกาในปี 2504-2509 โครงการนี้มีชื่อว่า Mohole - จากคำว่า Moho และ hole "hole, hole" มันควรจะบรรลุเป้าหมายโดยการเจาะพื้นมหาสมุทรผลิตจากแท่นลอยน้ำทดสอบ

โครงการประสบปัญหาร้ายแรง เงินใช้จ่ายเกิน และหลังจากเสร็จสิ้นการทำงานระยะแรก Mohol ก็ปิดตัวลง ผลการทดลอง: เจาะ 5 หลุม เก็บตัวอย่างหินจากชั้นหินบะซอลต์ของเปลือกโลกในมหาสมุทร เจาะพื้นได้ 183 ม.

Kola Superdeep – เจาะลึกทั่วทั้งทวีป

จนถึงวันนี้ สถิติของเธอยังไม่ถูกทำลาย การวิจัยที่ลึกที่สุดและบ่อน้ำแนวตั้งที่ลึกที่สุดวางในปี 1970 ดำเนินการเป็นระยะจนถึงปี 1991 โครงการนี้มีงานทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคมากมาย บางส่วนได้รับการแก้ไขเรียบร้อยแล้ว ตัวอย่างที่ไม่ซ้ำกันของหินของเปลือกโลกทวีปถูกขุด (ความยาวรวมของแกนมากกว่า 4 กม.) นอกจากนี้ ในระหว่างการเจาะ ยังได้รับข้อมูลที่ไม่คาดคิดจำนวนหนึ่ง

การชี้แจงธรรมชาติของ Moho และการสร้างองค์ประกอบของชั้นบนของเสื้อคลุมเป็นหนึ่งในภารกิจของ Kola Superdeep แต่บ่อน้ำไปไม่ถึงเสื้อคลุม การขุดเจาะหยุดที่ระดับความลึก 12,262 ม. และไม่สามารถดำเนินการได้ต่อ

โครงการสมัยใหม่ยังคงข้ามมหาสมุทร

แม้จะมีความท้าทายเพิ่มเติมของการขุดเจาะใต้ท้องทะเลลึก แต่โปรแกรมปัจจุบันวางแผนที่จะไปให้ถึงขอบเขต Moho ผ่านพื้นมหาสมุทร เนื่องจากเปลือกโลกที่นี่บางลงมาก

ปัจจุบันไม่มีประเทศใดสามารถดำเนินโครงการขนาดใหญ่เช่นการขุดเจาะลึกพิเศษเพื่อไปถึงหลังคาเสื้อคลุมได้ด้วยตัวเอง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2556 ภายใต้กรอบโครงการนานาชาติIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) กำลังดำเนินโครงการ Mohole to Mantle เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ของเขาคือการได้ตัวอย่างสสารของเสื้อคลุมโดยการขุดบ่อน้ำที่ลึกมากเป็นพิเศษในมหาสมุทรแปซิฟิก เครื่องมือหลักในโครงการนี้คือเรือขุดเจาะญี่ปุ่น "Tikyu" - "Earth" ซึ่งสามารถเจาะลึกได้ถึง 10 กม.

เราทำได้แค่รอ และถ้าทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ในที่สุดในปี 2020 วิทยาศาสตร์ก็จะมีเสื้อคลุมที่ขุดออกมาจากเสื้อคลุมด้วยตัวมันเอง

การสำรวจระยะไกลจะชี้แจงคุณสมบัติของขอบเขต Mohorovicic

เนื่องจากยังคงเป็นไปไม่ได้ที่จะศึกษาชั้นดินโดยตรงในระดับความลึกที่สอดคล้องกับการเกิดขึ้นของชั้นเปลือกโลก-เปลือกโลก แนวคิดเกี่ยวกับพวกมันจึงอิงตามข้อมูลที่ได้จากวิธีธรณีฟิสิกส์และธรณีเคมี ธรณีฟิสิกส์ให้เสียงคลื่นไหวสะเทือนลึก การเกิดเสียงแม่เหล็กแบบลึก และการศึกษาแบบกราวิเมตริก วิธีการทางธรณีเคมีทำให้สามารถศึกษาเศษหินปกคลุม - xenoliths ถูกนำขึ้นสู่ผิวน้ำ และหินที่บุกรุกเข้าไปในเปลือกโลกในระหว่างกระบวนการต่างๆ

ดังนั้นจึงเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าขอบเขตของโมโฮโรวิซิกนั้นแยกสื่อสองตัวที่มีความหนาแน่นและค่าการนำไฟฟ้าต่างกัน เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าคุณลักษณะนี้สะท้อนถึงลักษณะทางเคมีของ Moho

เหนืออินเทอร์เฟซ มีหินค่อนข้างเบาของเปลือกโลกล่างซึ่งมีหลักองค์ประกอบ (gabbroids) - ชั้นนี้เรียกว่า "บะซอลต์" ตามอัตภาพ ด้านล่างขอบเขตคือหินของเสื้อคลุมชั้นบน - อัลตรามาฟิกเพอริโดไทต์และเนินทราย และในบางพื้นที่ภายใต้ทวีป - นิเวศวิทยา - หินมาฟิคที่แปรสภาพอย่างล้ำลึก ซึ่งอาจเป็นวัตถุโบราณของพื้นมหาสมุทรโบราณ ถูกนำเข้ามาในเสื้อคลุม มีสมมติฐานว่าในสถานที่ดังกล่าว Moho เป็นขอบเขตของการเปลี่ยนเฟสของสารที่มีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน

คุณลักษณะที่น่าสนใจของ Moho คือรูปร่างของเส้นขอบนั้นเชื่อมโยงกับความโล่งใจของพื้นผิวโลก สะท้อนมัน: ภายใต้ความกดอากาศ เส้นขอบจะถูกยกขึ้น และใต้ทิวเขาจะโค้งงอลึกลงไป ด้วยเหตุนี้ ความสมดุลของไอโซสแตติกของเปลือกโลกจึงเกิดขึ้นที่นี่ ราวกับว่าจุ่มอยู่ในเสื้อคลุมชั้นบน (เพื่อความชัดเจน ขอให้เราระลึกถึงภูเขาน้ำแข็งที่ลอยอยู่ในน้ำ) แรงโน้มถ่วงของโลก "โหวต" สำหรับข้อสรุปนี้เช่นกัน: ขอบเขต Mohorovichic ได้รับการทำแผนที่ในเชิงลึกทั่วโลกแล้ว ต้องขอบคุณผลการสังเกตการณ์แรงโน้มถ่วงจากดาวเทียม GOCE ของยุโรป

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าขอบเขตนั้นเป็นแบบเคลื่อนที่ มันสามารถยุบได้ระหว่างกระบวนการแปรสัณฐานที่สำคัญ ที่ระดับความดันและอุณหภูมิหนึ่ง มันจะก่อตัวขึ้นอีกครั้ง ซึ่งบ่งบอกถึงความเสถียรของปรากฏการณ์ภายในโลกนี้

ทำไมต้อง

ความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ใน Moho ไม่ได้ตั้งใจ นอกจากความสำคัญอย่างยิ่งต่อวิทยาศาสตร์พื้นฐานแล้ว ยังต้องชี้แจงปัญหานี้สำหรับพื้นที่ความรู้ที่ประยุกต์ใช้ เช่น กระบวนการทางธรรมชาติที่เป็นอันตรายของธรรมชาติทางธรณีวิทยาปฏิสัมพันธ์ของสสารทั้งสองด้านของส่วนเปลือกโลก - ชีวิตที่ซับซ้อนของเสื้อคลุมเอง มีอิทธิพลชี้ขาดต่อทุกสิ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกของเรา - แผ่นดินไหว สึนามิ อาการต่าง ๆ ของภูเขาไฟ และการทำความเข้าใจพวกเขาให้ดีขึ้นหมายถึงการทำนายให้แม่นยำยิ่งขึ้น