地板(通常)不是熔岩

我们倾向于想象地壳之下,地球是一个沸腾的熔岩池——但事实并非如此

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


你小时候玩过“地板是熔岩”的游戏吗?从一件家具跳到另一件家具,尽量不要踩到地板,因为——显然——地板是熔岩,踩到熔岩可不好。

不幸的是,我没有玩过,因为在我的成长地意大利,没有这个游戏。然而,在许多其他国家,熔岩是几乎每个孩子日常玩耍的一部分,无论他们是否在现实生活中经历过。

熔岩(正如你无疑知道的那样,是火山喷发的部分熔融岩石)通常来自地幔——地球的中间层,夹在地壳和地核之间。一旦到达地表,熔岩会迅速冷却并完全凝固,形成新的陆地。


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。


作为成年人(甚至作为孩子),我们都知道客厅的地板实际上不是熔岩;我们只是在假装。但我们大多数人可能仍然认为地球的地幔熔岩,或者非常相似的东西。得知事实并非如此,你可能会感到失望。

这种信念可能来自我们在学校都见过的描述板块构造现象的教科书插图。正如地质学家在 20 世纪中期发现的那样,地球的地壳被分成许多宽阔、相对较薄的固体岩石“板块”,横跨数百或数千英里,但只有数十英里厚。这些构造板块在数百万年的时间里缓慢移动和重新排列(所以如果南美洲东海岸在地图上看起来可以轻松地嵌入非洲西海岸,那是因为它曾经是这样的)。

人们很容易相信它们之所以移动,是因为漂浮在一个巨大的地下岩浆海洋上。当岩浆从裂缝中——板块之间的边界——挤上来时,就会发生火山爆发。这是一个非常令人满意的解释:所有部分似乎都完美地契合在一起。教科书的插图只是强化了这种印象:地壳通常用棕色描绘(很像土壤),而地幔是红色的。这是一个不幸的颜色选择,因为红色、热和熔融之间的联想是直接且难以动摇的。

但是,红色的地幔非常具有误导性。地幔应该用绿色表示。部分原因是为了不暗示地幔是熔融的。但主要是因为地幔真的绿色的。绿色的矿物橄榄石,构成地球地幔的主要成分之一,是造成这种颜色的原因。我们知道这一点是因为当岩浆上升时,有时会夺走一块地幔,并将其一直带到地表(我们称之为捕虏岩)。它是绿色的。

但它不是熔融的。它已经有数十亿年没有熔融了。你可能会有不同的假设:地球内部的温度每深入一公里升高约 30 摄氏度,这意味着地幔岩石应该在地表以下 27 到 40 公里处融化。但温度并不是唯一随深度增加的东西——压力也会增加,而压力会阻碍熔化。温度和压力之间存在持续的竞争,而压力几乎总是获胜。因此,地球地幔中根本不存在熔化的适当条件。

也就是说,除非在非常特殊的地方,地表上有活火山标记的地方。在那里,情况会稍微复杂一些。例如,在两个板块彼此远离的地方(裂谷带,如非洲大裂谷),一些压力得到释放,促使下方的地幔熔化。在一个板块沉入另一个板块下方的地方(俯冲带,如美国喀斯喀特山脉),水会发挥作用,降低地幔的熔点,很像盐降低冰的熔点(这就是为什么我们在冬天在道路上撒盐的原因)。地幔可以熔化——只是现在不是通过加热熔化。

现在你知道,在你脚下几公里的地方没有岩浆海洋,但你可能仍然会想象火山下方散布着“岩浆池”。我们倾向于想象岩浆聚集在那些地下池中,等待爆发。但是——你猜对了——这也不是对岩浆房的准确描述。想象一块湿海绵,并将岩浆换成水。海绵的大部分仍然是固体岩石。那是因为熔化的条件存在(在某些地方),但仅仅是——只够熔化一小部分岩石。

所以地板不是熔岩,因为它一旦暴露在空气中就会迅速凝固。地下室——也就是地幔——也不是熔岩,因为地球的地幔在大多数地方都无法真正熔化。而且也没有充满熔岩的池子,因为即使地幔熔化,熔化的量也非常少。

只有在地球上极少数特殊的地方,一小部分地幔才会熔化并变成岩浆。然后,岩浆会穿过地壳上升,其中一些最终会到达地表,通过火山以熔岩的形式喷出。然后,熔岩会冷却并非常迅速地凝固成岩石。但在凝固之前,在短暂而宝贵的时刻,地板真的熔岩。

你不想和它玩任何游戏:虽然野外火山学家早就从经验中得知这一点,但莱斯特大学的本科生所做的研究量化了这样一个事实,即熔岩地面上方几米处的空气温度太高,你无法生存——更不用说在其中玩耍了。

作为一名火山学家,我绝对可以证明这一点!并不是说我真的尝试在野外工作时玩“地板是熔岩”的游戏,但我确实非常靠近熔岩站立过,而且与我面带微笑的自拍照所暗示的相反,这样做非常痛苦。

尽管如此,作为一名成年专业火山学家,近距离观察熔岩流与小时候玩“地板是熔岩”一样令人兴奋。并且了解到熔岩为了形成并一路到达地球表面所克服的难以置信的障碍,使其更加引人入胜。

© . All rights reserved.