我们为什么要钻穿完整的洋壳?

摘要

我们只有钻穿完整洋壳，回答长期被忽略的基本科学问题，才能完善板块构造理论。这些问题包括：洋壳由哪些岩石组成，它的厚度变化幅度有多大，洋壳-地幔地震波速不连续莫霍面(即Mohorovi■i■或Moho面)究竟反映什么样的岩石学变化?这些问题似乎都是众所周知的事实，但事实并非如此。准确地讲，我们目前的认知远不完整，一些流行的误解来自对方便假设的选择性解读。最流行的假设之一是，从地震波速推断的洋壳(即莫霍面之上的岩石)是岩浆成因的。检验这一假设是当年“莫霍面计划”(Project Mohole:1957—1966)的核心动机：钻透完整洋壳，钻穿莫霍面，钻入地幔。“莫霍面计划”因技术挑战和造船预算成本不断飙升等因素而终结，但所研发的技术使随后的大洋科学钻探取得了成功。因此，对初始的假说一直未能检验，只是人们一直简单地认为莫霍面之上的洋壳是在洋中脊由岩浆冷凝形成的。因为全球莫霍面的深度(即，洋壳厚度)很均一，为(6.0±1.0) km,所以整个固体地球科学界，被误导30多年，误认为地震波速揭示的洋壳(“地震洋壳”)是岩浆成因的“岩浆洋壳”,在全球厚度均匀一致，与洋脊扩张速率无关。然而在许多慢速、超慢速扩张洋脊地段有一致厚度的“地震洋壳”,却裸露有大量蛇纹岩化地幔橄榄岩。因此，我们必须客观严谨地审视关于洋脊岩浆作用的流行观点，这需要钻穿完整洋壳，钻入地幔。因为只有快速扩张洋脊有可能形成完整的岩浆洋壳，所以只有在太平洋海底地质简单的理想部位打钻才有可能实现钻穿岩浆洋壳的目标。美国引领全球大洋科学钻探的“决心号”(D/V JOIDES Resolution)已于2024年底退役。目前公认中国建造的“梦想号”(D/V Meng Xiang)大洋钻探船是当今唯一具备钻穿洋壳能力的钻井船，其先进的钻探能力和较低的运行成本使钻穿洋壳的科学梦想成为可能。

关键词

洋壳的形成 / 洋壳的组成和厚度变化 / Hess型洋壳 / 海洋Moho的岩石学性质 / 国际大洋科学钻探 / “梦想号”钻穿完整洋壳的使命