日本计划获取板块边缘岩石,会产生什么影响?

原文:日本计划获取板块边缘岩石 探究南部海域海槽地震原理 【环球网报道记者王欢】为探究多次发生的海洋巨型地震的原理,日本海洋研究开发机构的探测船“地球…
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国庆长假的最后一天,大洋综合钻探计划(IODP)将正式启动第358个航次的钻探工作。本次钻探将由日本建造的海洋科考船Chikyu号(地球号)负责执行,钻探课题的名称为“NanTroSEIZE Deep Riser Drilling”,中文可以翻译为“南海海槽深部孕震区钻探”。具体介绍可见IODP官网及JAMSTEC官网:

www.iodp.org/expeditions/now-sailing

IODP 358航次钻井位置图,引自JAMSTEC官网

随着现代板块构造学说的逐渐完善,人们对大型地震成因的认识也逐渐深入。在各种地震成因模型中,断层间岩石锁闭-蓄能-爆发式运动的模型是当前最有效的地震机制解释。

海沟锁闭—地震—引发海啸的动态示意图。出处:https://giphy.com/gifs/cause-earthquakes-tsunamis-EKDXo6NX1mG0o

众所周知,海沟是一个板块向另一个板块下部运动的场所,板块之间发生相对运动是海沟地区的主要地质过程。然而,岩石之间的相对滑移显然不会“如丝般顺滑”,它会因为各种各样的原因卡住:岩石之间的摩擦力、海底地貌的不平整、或其他人们还未能认识的原因。

海山俯冲潜没后,在俯冲带向陆一侧留下的巨型痕迹。底图引自【1】

锁闭的岩石不断积蓄能量,当这种能量突破了岩石所能提供的最大约束后,猛烈的爆发会把过去成千上万年里积累的运动趋势一次性释放出来,并在巨大的尺度上引起岩石板块的回弹,一方面造成海拔标高的剧烈变动(如汶川地震、尼泊尔地震后的地面海拔标高变化),另一方面也会在海底顶托起巨量的海水,形成巨大的海啸。


不久前,千岛之国印度尼西亚遭受了严重的地震+海啸+火山三重打击,死伤惨重。看到这个新闻我一点也不惊讶,因为印尼迟早还会遭受海啸的侵袭,就像这个地区在历史上一直遭受海啸侵袭一样。

2004年,9.2级巨震袭击了苏门答腊的班达亚齐地区,随后引发的印度洋大海啸剥夺了30万刚刚过完圣诞节的生命。

后来,一群科学家们在班达亚齐的海边找到一个山洞,洞里生活着很多蝙蝠。蝙蝠每天飞去洞外觅食,带回一肚子食物后挂在洞壁睡觉,粪便落满了洞穴地面,形成黑色的粪便层。挖开地上的砂土,一个令人惊讶的沉积物剖面展现出来:

若干个黑色粪便层分隔开一系列灰色/褐色砂层,这些砂层是由淹没洞穴入口的大浪带来的,正如最顶层2004年大海啸带来了一层可观的灰色砂层一样。

截取自纪录片《The next mega tsunami》

每一次砂层的出现,都意味着一起古代海啸,而每个黑色粪便层则代表着海啸退去后的平静期,或者称为两次海啸之间的间歇期。如此往复,这个洞穴里的堆积物忠实记录下过去7400年里发生过的至少11次影响到该洞穴的大规模海啸。

大长图预警

蝙蝠粪便分割海啸沉积物的示意图,引自【3】

海啸的复发性令人感到恐怖,因为它意味着未来的某个时刻,如同2004印度洋大海啸一般规模的巨型海啸会在原地复现,再度吞噬无数生命。但另一方面,这一复发性的根源也令科学家着迷。

海啸的复发性来源于地震的复发性,地震的复发性来源于孕震带岩石锁闭的破与立。

这些岩石锁闭因何而立,又会在何时被打破,破与立之间对应着怎样的岩石状态(力学状态,矿物学状态,构造状态等),如何通过岩石的状态来反推岩石在破立循环中所处的位置,如何识别古代岩石锁闭留下的矿物学、力学和构造痕迹?

所有这些问题的解答,都需要我们直接针对孕震区岩石的各种特征展开观察。

换句话说,我们需要触碰到岩石样品。

这也是本次IODP358航次最主要的科学目的:钻取靠近孕震区的岩石样品,研究这些岩石的地质特征,探索孕震区岩石与岩石锁闭和巨震复发之间的关系。

如果真要说会产生怎样的影响,

大概是会加深人们对地震孕育区的认识,加深人们对岩石锁闭机制和锁闭周期性的认识,可以更深入的理解某一地区据大地震的复发性,以及相应的巨大海啸复发性。

然而,目前尚未通过IODP或JAMSTEC网站搜索到任何关于此次钻探的细节介绍及press release,只有JAMSTEC上有一些简要的介绍。如果有人能获知更多关于本航次的信息,欢迎一起探讨。


此前有一个答案完全曲解了本次IODP航次的钻探目的,这里简单的说(dui)一下。

这应该是基于板块漂移学说的探测实验。如果在板块交界——也就是板块边缘——能够挖出岩石进行观测的话,应该可以分析出板块漂移的速度和趋势等。(引者注:加粗体为曲解,也是错误的)

板块交界处,应该会出现两个板块岩石之间的挤压或叠压现象。通过研究岩石间的相对位移,就可以得到板块边缘的运动状态,进而得到其运动模型。根据运动模型和历史数据,就可能建立起板块漂移及海洋地震数学模型,从而对海洋地震起到预报的作用。(引者注:加粗体为曲解,并没有依据;下划线处为误解,外行的泛泛而谈而已)

引自答案及专栏文章:
王进华:日本计划获取板块边缘岩石,会产生什么影响?
日本计划获取板块边缘岩石,所为何来?

首先,板块漂移的速率问题,GPS技术早就给出了答案,与岩石无关,也不需要钻井取样。

第二,板块运动的模型或者板块漂移模型,需要深部地球物理资料和深部岩石地球化学资料的直接指导,板块的漂移速率却对此并没有什么帮助,几千米处的钻井采样也对于这个问题没有任何帮助。

第三,原作者并不理解何谓“板块漂移模型”或者“地震数学模型”。基于历史地震的统计资料,确实可以建立一个地震数据库,并从中获得一些统计学规律。但是,这些东西一方面已经早就建立,另一方面也已经被广泛证明对于预报地震基本没有什么帮助。

第四,板块漂移的速率,除了对于构建全球GPS/北斗定位系统和测绘工作有帮助以外(比如澳大利亚的大地坐标每年都快速变化),对于地震的研究和地震预报也是一点用也没有。

综合来看,那个答案和专栏文是外行在对地质学和事件背景一无所知的前提下,对一个行业事件做出的错误解读,传递了错误的信息——巧合的是,我很反感这样做。尽管他一再强调这些错误的解读不是他文章的重点,但过于泛泛的文章本来也没有什么真正意义上的重点。

科学的讨论在于以事实为本,以学科共识为讨论基础,主张有理有据,就事论事。对于张嘴就来,建立在个人误解、曲解和对某个行业无知基础上的讨论,只不过是吹牛,不算“科学讨论”。

论语有云,知之为知之,不知为不知。希望这位作者 @王进华 还能深入理解一下什么叫“不懂地质请不要乱说”——不懂是事实,乱说也是事实,我的描述难道不准确吗?

不要把别人的客观描述误解成情绪宣泄哦


参考资料:

【1】:Diving Mountains: Can They Stop, or Start, Earthquakes?

【2】:纪录片《The Next Mega Tsunami》,bilibili.com/video/av15

【3】:Rubin C M, Horton B P, Sieh K, et al. Highly variable recurrence of tsunamis in the 7,400 years before the 2004 Indian Ocean tsunami[J]. Nature Communications, 2017, 8(16019).

【4】:IODP各航次介绍:Information by Expedition

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