亚特兰蒂斯浅滩

位于南纬32度42分、东经57度17分的西南印度洋中脊“亚特兰蒂斯浅滩”是一个海岭顶端长40公里、宽30公里的穹状隆起。科学家确信这里是研究地壳与地幔转化的理想“构造窗口”。

1、起源

古希腊哲学家柏拉图在其著作中提到，曾有一处叫“亚特兰蒂斯”的文明之地，后沉没于大西洋底。如今，西南印度洋中脊有一处可能“触摸”到地壳与地幔边界的神秘之地，科学家取用这一名字，称其为“亚特兰蒂斯浅滩”。

2、地理位置

亚特兰蒂斯Ⅱ转换断层位于东经57度，东侧分布了一系列隆起的海岭。亚特兰蒂斯浅滩就位于一个最高的海岭顶端，是一个长40公里、宽30公里的穹状隆起，处于水下700多米。

3、特殊意义

西南印度洋中脊是世界著名的超慢速扩张洋中脊。由于岩浆供应量不足，不能及时形成完整的新洋壳。在拆离断层的“拉拽”作用下，下洋壳或地幔岩石被向上抬升，并裸露在海底，形成“大洋核杂岩”。穹状的亚特兰蒂斯浅滩正是这样的“大洋核杂岩”，这使得它对地质海洋科考具有特殊意义。

4、研究历史

1987年，科学家在亚特兰蒂斯浅滩钻了一个编号为735B的孔，钻孔深度为504.5米。1997年，科学家找到735B孔继续钻探，钻到1508米时，恶劣的天气与海况不幸使近千米长的钻杆折断在钻井里，再也无法取出。1998年，科学家又在附近钻了一个编号为1105A的160米深孔。这些钻孔都钻取到下洋壳的代表性岩石——辉长岩。

除了开展大洋钻探，科学家还在亚特兰蒂斯浅滩开展过多波束探测、磁异常调查、重力异常调查、水下机器人地质取样、载人深潜器地质取样、地质拖网等多种科学考察，绘制出约２５平方公里的高分辨率等深线图。

地震波探测结果显示，亚特兰蒂斯浅滩下方莫霍面位于5500米深处。传统观点认为莫霍面就是地壳与地幔的分界面。但区域构造地质分析却显示，亚特兰蒂斯浅滩下方的壳幔分界面位于更浅位置。尤其是水下机器人考察结果发现，亚特兰蒂斯浅滩的下洋壳辉长岩厚度可能只有1500至1895米，再往下就是蛇纹石化的橄榄岩，目前观点认为后者主要存在于地幔中。

上述结果对莫霍面的传统概念提出挑战，即通过地震波探测得出的莫霍面可能并不代表地壳与地幔分界面，而是代表新鲜橄榄岩与蚀变橄榄岩的界面。由于海水渗入地幔与橄榄岩发生反应，导致其蛇纹石化，而蛇纹石化橄榄岩中的地震波速与下地壳辉长岩类似，这使得地幔与下地壳很难通过地震波速有效区分。

科学家认为，至少在亚特兰蒂斯浅滩这一特殊构造区域，莫霍面并不能代表壳幔边界，而是代表了地幔橄榄岩的蚀变界面。为了验证这一新观点，他们计划通过3个航次的大洋钻探，在亚特兰蒂斯浅滩重新钻一个孔，目标是分三步钻穿地壳，直达壳幔边界。目前，“决心”号大洋钻探船正在进行第一个航次钻探，计划钻孔1300米。

5、触摸边界

打超深钻井，钻穿地壳，直接“触摸”到地壳与地幔的边界，这是全世界地球科学家的理想。

2015年12月，美国、英国、中国等12个国家的30名科学家已登上美国“决心”号钻探船，准备在西南印度洋开展打穿地球壳幔边界的第一次大洋钻探。

这是国际大洋发现计划的第360航次，也是名为“SloMo”计划的第一个航次。“SloMo”是“慢速扩张脊下地壳和莫霍面的性质”缩写。该计划致力于在人类历史上首次钻穿壳幔边界，以检验“在慢速、超慢速扩张脊下方的莫霍面代表了地幔的蚀变边界”的假说。中国科学院地质与地球物理研究所刘传周研究员、同济大学海洋地质国家重点实验室周怀阳教授、课题组成员马强博士等人全程参加。

莫霍面是以地震学家莫霍洛维奇命名的地壳与地幔的分界面。在这一界面，地震波的纵波和横波传播速度明显增加。传统的理论认为：大洋下地壳由辉长岩组成，与地幔之间被莫霍面分开。

但最新的假说认为：在慢速或超慢速扩张洋脊下方，地震波很难准确反映出下洋壳内部的岩性变化。因为，海水渗入到地幔后，与橄榄岩发生反应，橄榄岩在反应过程中降低了地震波速，变得和下洋壳辉长岩的地震波速相近。因此，莫霍面也可能是蚀变的橄榄岩和未蚀变的橄榄岩之间的界面，而不是壳幔边界。

为检验上述假说，在今后两个月，科学家将乘坐“决心”号前往南纬32度、东经57度附近的西南印度洋中脊海域，钻一个1300米深的钻孔。在后续计划中，科学家还将乘坐钻探能力比“决心”号更强的日本“地球”号，把这一钻孔加深至3000米，最终打穿壳幔边界。

探寻神秘的莫霍面

蓝色的“决心”号静静地停靠在斯里兰卡科伦坡港口，高大的钻井架几乎与港口的吊架齐高。在船上的小会议室里，来自美国、英国、中国等12个国家的30名科学家济济一堂，讨论即将奔赴西南印度洋开展的大洋科学钻探。

这是国际大洋发现计划的第360航次，其钻探目标是在西南印度洋中脊打一口1300米深的钻井，为今后人类钻穿壳幔边界打下基础。

1910年，地震学家莫霍洛维奇通过观测地震波在地球内部的传播情况，率先提出地球的地壳和地幔之间存在一个不连续的分界面。人们将这一壳幔分界面称为“莫霍洛维奇不连续面”，简称“莫霍面”。

神秘的莫霍面到底是由什么物质组成的？这一谜题吸引了无数地球科学家的好奇心。早在1957年，美国地质学家就曾提出“莫霍计划”，在地球上打一口深井，钻穿地壳，一直钻到莫霍面，取一些样品直接看看。由于地球上的洋壳比陆壳薄得多，该计划选择在深海大洋里打钻。

“人们对头顶的天空充满好奇，对脚踩的大地却知之甚少，研究手段也十分有限。打穿洋壳，进入莫霍面，是我们长久以来的梦想。”美国伍兹霍尔海洋研究所的亨利·迪克教授说，“在较薄的洋壳基岩钻孔非常重要，因为那里的岩芯能向我们传递地球深处的信息。”

科学家为此次前往钻探的地点起了一个非常浪漫的名字——“亚特兰蒂斯浅滩”。根据以往的研究，位于西南印度洋中脊、面积约25平方公里的“亚特兰蒂斯浅滩”，是一处研究地球壳幔转化的理想“构造窗口”。科学家曾在“亚特兰蒂斯滩”成功打过两个深钻孔，都获得了很长的辉长岩剖面。

在即将进行的第360航次中，“决心”号将在“亚特兰蒂斯滩”的北部边缘新钻一个1300米的孔。新孔将与以前的两个孔组成一个断面，以便今后开展横向的火成岩、变质岩与构造的层序对比研究，检验洋壳的磁性条带异常特征，并调查地球深部的生命活动。