利用D/V Meng Xiang在太平洋钻取完整的岩浆地壳样本，以揭示大洋莫霍面的岩石学性质

《Geoscience Frontiers》：Using D/V Meng Xiang to drill intact magmatic crust in the Pacific to reveal the petrological nature of the oceanic Moho

本文论证了在快速扩张的东太平洋 Rise (EPR) 进行完整海洋地壳钻探的可行性和必要性，指出慢速及超慢速扩张海岭因岩浆不足形成蛇纹石化橄榄岩为主的地壳，不适合Moho钻探。通过地质、地球物理及热力学模型分析，提出Meng Xiang号钻井船应优先选择赤道太平洋区域地形平缓、远离断裂带的海底靶区，以验证板块构造理论中海洋地壳与上地幔的岩石学边界，可能引发地球科学范式变革。

　　在地球科学领域，海洋地壳的结构和组成一直是研究的核心议题之一。近年来，关于是否需要穿透完整的海洋地壳以验证其地质构造和莫霍面（Moho）的岩性特征，引发了广泛讨论。本文基于对“梦想号”钻探船（D/V Meng Xiang）在“国际海洋地壳穿透研究研讨会”上的主题演讲，探讨了海洋地壳的岩性构成、其厚度变化以及莫霍面的科学意义，同时分析了当前钻探技术的可行性及未来钻探方向的选择。

海洋地壳通常被认为是由火山岩（如玄武岩、辉长岩和橄榄岩）和部分蛇纹石化橄榄岩组成，其中蛇纹石化橄榄岩是慢速和超慢速扩张洋中脊区域地壳的典型特征。然而，长期以来人们普遍认为海洋地壳完全由火山活动形成，这种假设导致了对地壳结构的误解。事实上，全球范围内形成的海洋地壳厚度约为6±1公里，但其组成却并不总是以火山岩为主。这一现象表明，我们需要重新审视“地震地壳”与“火山地壳”的概念差异，并认识到“地震地壳”并不等同于“火山地壳”。因此，试图通过地震数据直接推断地壳的岩性组成，可能会误导我们对地壳形成过程的理解。

尽管如此，对于某些特定的扩张速率区域，例如快速扩张的东太平洋海岭（East Pacific Rise, EPR），海洋地壳的岩性可能更接近经典的“火山地壳”模型。EPR的岩性结构较为完整，且地壳厚度相对稳定，这使得它成为研究莫霍面岩性特征的理想地点。然而，即便如此，莫霍面是否真的代表蛇纹石化橄榄岩与橄榄岩之间的界面，仍需通过实际钻探来验证。这一发现可能带来深远的理论变革，因为它可能颠覆我们对地壳-地幔边界形态的传统认知。

回顾历史，1957年至1966年的“莫霍计划”（Project Mohole）曾是人类首次尝试穿透海洋地壳以研究莫霍面的工程尝试。然而，由于多种原因，包括政治因素、技术挑战和高昂的成本，该计划最终被放弃。尽管如此，这一项目为后来的海洋钻探提供了宝贵的经验教训，特别是关于如何选择合适的钻探地点以及如何克服技术障碍。目前，只有“梦想号”这一专门设计的钻探船具备穿透完整海洋地壳的能力，因此，它在未来的莫霍面钻探任务中扮演着至关重要的角色。

为了确保莫霍面钻探的成功，我们需要在地质、地球物理和工程等多个学科领域进行深入讨论，以确定最佳的钻探地点。这些地点应具备相对简单的地形和较少的构造干扰，以便能够获得可靠的岩芯样本。此外，考虑到钻探过程中可能遇到的挑战，例如岩芯回收率低、不同岩层之间的过渡带可能存在结构扰动等问题，我们需要充分准备，确保在钻探过程中能够应对各种复杂情况。

在实际操作中，选择合适的钻探区域至关重要。例如，赤道太平洋区域的东太平洋海岭可能是一个理想的选择，因为该区域的地壳结构相对稳定，且具备足够的火山岩供应。通过在这些区域进行钻探，我们可以更好地理解海洋地壳的岩性特征，以及莫霍面在不同扩张速率区域的表现。同时，这一区域的海床深度适中，便于钻探设备的操作，也符合当前钻探技术的可行性要求。

此外，莫霍面的温度也是影响钻探可行性的关键因素之一。通过使用现代钻探技术，如Baker Hughes的热钻探头，我们可以在较浅的海床深度和较低的莫霍面温度下进行钻探。例如，在冰岛深钻计划（IDDP）中，钻探深度达到4659米，且莫霍面温度控制在300°C左右，这一经验为我们提供了宝贵的参考。如果在太平洋区域使用类似技术，我们有望在海床深度不超过4000米、年龄不超过15百万年的区域进行钻探，以确保钻探设备的耐久性。

综上所述，莫霍面的岩性特征是理解板块构造理论的关键，而“梦想号”作为当前最先进的钻探船，是实现这一目标的唯一可行平台。为了确保钻探任务的成功，我们需要在科学和工程层面进行充分的准备，选择合适的钻探区域，并通过综合的地球物理调查来确定最佳的钻探点。同时，我们也应认识到，某些区域的地壳可能并不适合钻探，例如慢速和超慢速扩张区域，因为这些地方的地壳结构可能过于复杂，且缺乏完整的火山岩层。因此，未来的莫霍面钻探应聚焦于快速扩张区域，如东太平洋海岭，以最大程度地推动地球科学的进步。