「陸・海・空」はなぜ地質と切り離せないと言われるのでしょうか？

2024年6月21日、中国地質調査所天然資源物理地質データセンターの上級エンジニアである高建偉氏は、科学普及中国星空フォーラムの「科学で国家に奉仕する時が来た」テーマセッションで「地質学を学ぶことは山に住むことを意味するのか？」と題した講演を行った。 》。

以下は高建偉氏の演説からの抜粋です。

伝統的な地質学は、私たちが生存するために依存している地球、そして地殻の浅い部分と水圏、岩石圏、生物圏、その他の外部圏を含む地球の表面のみを研究します。

現在、科学技術の継続的な進歩に伴い、私たちの研究対象も、主に地球深部、深海、深宇宙に対応する天空、地中、海中の3つの方向に徐々に拡大しています。

地質学の2つの主要な課題

私たちの地質学には 2 つの主な仕事があります。 1 つ目は人類の生存と発展のニーズを満たすことであり、2 つ目は人類の未知の世界を探求することです。

地質学には主に2つの仕事があります。 1 つ目は人類の生存と発展のニーズを満たすことであり、2 つ目は人類の未知の世界を探求することです。

まず第一に、人類の生存と発展のニーズを満たすという点では、やらなければならないことがいくつかあります。まず第一に最も重要なのは、鉱物資源の発見について人々を導くことです。 2つ目は都市建設を指導することです。 3つ目は自然​​災害に抵抗することです。 4つ目は、人類の健康を守るために地質環境を研究することです。

もう一つの大きな課題は人類の未知の世界を探求することです。主に深海、深地球、深宇宙の3つの方向があります。

一つ目は深宇宙です。私たちは今、ハイテクな手段を使って太陽系の惑星地質学の研究を行い、宇宙の未知の世界を探求することができます。

2つ目は深海です。また、潜水艇などのハイテク手段を使用して深海探査を行い、海の知られざる秘密を解明します。

3つ目は地球深部探査です。地球上の生命の起源、地球の歴史における 5 回の大量絶滅の原因、地殻とマントルの間のモホ面の様子など、地質学には未だ解明されていない謎が数多く残っています。私たちはこれらの疑問を探求したいので、地球深部探査を行う必要があります。

海の地質学的謎

深海に行くには3つの方法があります。一つ目は潜水艇を使う方法です。潜水艇に乗って深海底まで直接行き、探検することができます。 2 つ目は、地球物理学的手法を用いて海洋内部を理解する地球物理学的探査船による調査です。 3つ目は、写真の「ドリーム」海洋掘削船のような海洋掘削船です。これは中国地質調査所が深海掘削の目的で建設したもの。船は海底に穴を掘り、研究のために深海から岩石を引き上げます。

深海には多くの謎が存在します。例えば、プレートテクトニクス理論の 3 つの部分は、大陸移動説、海底拡大説、プレートテクトニクス理論です。

当初、ウェゲナーは大陸移動説を提唱した。当時、彼は病院のベッドに横たわっていて、地図上の多くの大陸が一緒になることができることに気づき、これらの土地はもともと一緒にあったが、その後何らかの力の作用によって現在の形になったのではないかと考えました。彼は古生物学的化石、氷河の証拠、地殻変動の証拠など、大量の証拠を探し、大陸移動説を提唱した。

大陸移​​動説を提唱した後、ウェゲナーは多くの人々から疑問視されました。なぜ？なぜなら、彼は問題を解決しなかったからです。一体どのような力が、土地全体を現在の形に破壊する原因となるのでしょうか?彼はその問題を解決できなかった。

科学技術の進歩により、この疑問は海の中で解明されました。

まず、ハリー・ヘスはソナー技術を使って海底地形を測量し、深海の中央海嶺を発見しました。その後、人々は中央海嶺の両側で多くのドリルを掘削し、玄武岩の岩石サンプルを採取しました。その後、人々は同位体技術を使って玄武岩の年代を決定し、非常に興味深い現象を発見しました。それは、海の両側の玄武岩の年代が徐々に古くなっているという現象で、これは海底拡大理論を証明しました。海底拡大説によれば、中央海嶺では大量のマントル対流が起きていると考えられています。中央海嶺はマグマが上昇する場所です。マグマが上昇すると、この推進力によって海洋が分散し、両側の海洋地殻が両側に移動し始めます。つまり、ウェゲナーが解決できなかった「原動力」問題の答えは深海で見つかったのです。

その後、地質学者は、地球全体が6つの主要なプレートに分かれており、いくつかのプレートは収束し、いくつかのプレートは発散しているというプレート運動理論を提唱しました。それらが収束すると、衝突して山を形成し、世界を変えるでしょう。これらが分岐すると、大陸は分裂し、海水は海洋に集まり、このサイクルが何度も繰り返されます。これは海洋からの非常に重要な結果です。

深宇宙探査と地質学者とは何の関係があるのでしょうか?

宇宙船などさまざまなハイテク手段の発達により、地質学でも深宇宙の部分的な探査が行われるようになりました。

嫦娥5号の帰還カプセルから月の土壌サンプルを採取するスタッフ

例えば、2年前、嫦娥5号は大量の月の土壌サンプルを持ち帰り、これらのサンプルの研究を通じて多くの重要な成果が得られました。

例えば、以前、アポロが持ち帰ったサンプルを研究した結果、外国の地質学者は、30億年前には月にはマグマ活動がなく、死んだ惑星になっていたと信じていました。中国の地質学者たちは、収集された月の玄武岩のサンプルを分析・検査し、約20億年前には月でマグマ活動がまだ行われていたと考えている。これは大きな進歩であり発見です。

地球の奥深くへ

ディープアースとは、地球の深部まで進出し、深い探査を行うことです。

私たちには2つの手段があります。

1つは地球物理学的手法であり、これは比較的間接的な手法です。簡単に言えば、地球物理学とは、地球のさまざまな異常を含む内部構造を調査するために地球物理学的手法を使用することです。その主な方法としては、重力、磁気、電気、地震などがあります。

たとえば、地質学者は地震を利用して地球の構造を研究することができます。地質学者は、地球上で起こるいくつかの大地震の地震波速度を測定し、地球を地殻、マントル、核の 3 つの層に分けます。その後、地質学者は、地球の内部は完全に硬いわけではなく、すべてが岩石でできているわけでもないが、上部マントルにアセノスフェアの層があり、それが私たちが食べる餃子スープに少し似ていると提唱しました。流動性はあるが完全に液体ではないアセノスフェアです。

2 番目の方法は、より直接的な方法である科学的掘削です。簡単に言えば、地表からできるだけ深く地下深くまで穴を掘ることを意味します。世界で最も深い科学掘削井戸はコラ半島にあり、その深さは 12,000 メートルを超えます。

1996年、国際社会は「大陸科学掘削計画」を設立した。この科学掘削計画の下、中国は東シナ海の大陸科学掘削井、青海湖の大陸科学掘削井、松遼盆地の科学掘削井の3つの科学掘削井を相次いで掘削した。

現在、中国で掘削された最も深い井戸は、上記の3つの井戸ではなく、まだ建設中のタコ1井戸です。まだ建設中で、深さは1万メートル以上に達しています。

タコ1号井戸建設現場

また、松遼盆地には松科2号井があり、深さ7,018メートルまで掘削されている。なぜソンケ第2井を掘削したいのですか?目的は2つあります。

まず、松遼盆地の奥深くに石油やガスの資源があるかどうかを見てみましょう。石油は再生不可能な資源なので、地球の奥深くから資源を探す必要があります。

第二に、地球の気候を回復します。地質学には、「現在を用いて過去を論じる」という方法と、「過去を用いて現在と未来を論じる」という方法がありますが、これは「過去を用いて現在と未来を論じる」という方に属します。松遼盆地の古代の環境と気候を研究することで、地球の現在および将来の気候の変化を予測することができます。

宋柯二号井から採取された岩石コアは極めて貴重である。地質学者は7,000メートル以上の深さで、岩石コアのすべての層と1センチメートルごとに分析テストを実施し、当時の松遼盆地の古代の環境と気候を復元し、小惑星絶滅の新たな証拠を提供しました。

新しい証拠は何ですか?

伝統的に、恐竜の絶滅は小惑星の衝突によって引き起こされたと信じられています。しかし、中国の地質学者は、松柯二号井の研究を通じて、小惑星衝突以前、松遼盆地の環境と気候はすでに非常に厳しかったと考えている。当時、空気中の二酸化炭素濃度は非常に高く、一部の生物は死滅したり絶滅したりしていました。そして、白亜紀末期の小惑星衝突により、多数の生物が死滅しました。そのため、科学者たちは現在、恐竜の絶滅は複数の要因によって引き起こされ、火山と小惑星の衝突の複合的な影響が恐竜のさらなる絶滅につながったと考えています。

著者: 高建偉、科学ライター、中国地質調査所天然資源物理地質データセンター上級エンジニア