楚天都市报科学家用地震波绘制地球地幔图首次捕捉到小尺度起伏特征有助于解答地球演化之谜

楚天都市报记者贺俊通讯员杨婷婷实习生周聪

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倪四道,中国科学院测量与地球物理研究所副所长,大地测量与地球动力学国家重点实验室主任,中国地球物理学会常务理事、副秘书长,教育部长江学者特聘教授。主要从事计算地震学、全球地震学、深部地震物理等方面的研究。

“地球的状态基本是稳定的,大家不用担心。”3月11日,听楚天都市报记者提起热门影片《流浪地球》,倪四道笑着说。与地球打交道30年来,他不断搜集地震等来自地球内部的信号,对脚下看不见的世界日渐了解。近日,倪四道研究团队与中国科学技术大学及国际同行开展合作,首次揭示了地幔410及660千米间断面的小尺度起伏特征,为地幔对流模式研究提供关键证据。

历时六年监控全球地震波

“我们的工作就是测量地球。”最新发表在《科学》期刊上的成果,是关于地幔的,倪四道说着,为记者画起地球的地简易构造图。

地幔的对流运动为地球板块运动提供动力。但科学界对地幔对流模式一直存在争议:有人认为地幔是一个整体,有人认为分上下两层互相对流;有的认为混合有分层和整体,也有区域性差异。此问题困扰了许多科学家们很久。

倪四道介绍,当P波走到深处的地幔回波中,可以探测到微小变化。他和他的团队发现,当界面特别不平的时候,这些变化可能会影响传播路径,这样就可以探测小尺度的起伏特征。这项工作需要大量数据,他们收集了全球多个台阵记录到的深层事件信息。

“要挑选能量大的深震”,在分析230多条的地震波形后,他发现结果支持了混合模型。国际著名学者Christine Houser评论:“该项研究成果可以帮助回答有关宇宙演化的问题。”

坚守基础研究苦中寻找乐趣

“这项成果是非常基础的研究,将来它将影响我们对于矿产资源形成以及发生大规模灾害机理等领域进行更精确分析。”倪四导向记者解释,该成果将促进跨学科合作,如在地球动力学、海洋古生物和环境化学等领域进行交叉学习。

他还回忆,在1976年的唐山大 earthquake 时,他作为一个六岁的小男孩,与家人一起避难于防空壕。在求学期间,他加入了一支由少年班组成并且专攻“Earth Physics”的学生群体,那时候他成为这个专业唯一的人。在加州理工学院完成博士后,就继续留在那里参与更多的地质调查工作。2004年回到国内后,他创建的大陆构造与强烈地下现象国家级实验室已经成为我国减少自然灾害重要平台之一。

“这颗蓝色星球就像我们巨大的试验场。”尽管做这些基础工作很辛苦,但也让他找到了一种乐趣。他经常带领他的团队前往西部偏远地区安装新的监视设备,并亲自考察那些断裂线和不同类型的地质情况,以便更好理解这些过程如何运作给予我们生命所需资源如水源、新能源或金石资源的地方价值及其分布规律。

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