軟流層遐想 在地下100千米至300千米範圍內是軟流層。軟流層即有固態物質也有液態物質,固體之間大部分相互連接,液體之間基本也相互連通。 關鍵詞巖石圈 軟流層 熔化 固體柱 地震 在巖石圈下面有一層大約厚200千米的軟流層。有的說,軟流層物質是介於固態和液態之間的物質。有的說,軟流層物質是處於熔融臨界狀態的物質,稍一改變壓力,它的表現狀態就改變了,眾說紛紜。 如果我們明確軟流層內的物質是眾多物質的混合物,就有思路了。不同物質在同一壓力下的熔點不同,同一物質在不同壓力下的熔點也不同。 地球剛剛形成時,在軟流層所處的位置附近,溫度還不高,隨著時間的推移,溫度逐漸升高,低熔點的物質已開始熔化,在整個軟流層區域,已經開始形成一個個微小的液態物質聚集區。隨著放射性天素的繼續衰變,放出的熱量比通過地表損失的熱量多,地球繼續增溫。在軟流層內,相對熔點高一點的物質也開始被熔化,原有的液態物質聚集區開始變大,又增加一些新的液態聚集區。隨著時間的繼續推移,最終增加了無數多個液態聚集區,液態物質聚集區,也變的較為巨大,並且許多液態聚集區之間開始相互聯通,就像平原地區地下水一樣相互聯通。 整個軟流層已成千瘡百孔,在這孔隙中,充滿著液態物質,那些高熔點的物質依然呈固態。有的物質處於熔解平衡狀態,它時刻在熔解著,也時刻在凝固著,固態與液態之比幾乎不變。 有些物質熔化的多一點,有些物質凝固的多一些,對於軟流層的固態與液態物質的比例,取決於溫度與壓強,還與組成的物質以及物質的比例有關。 軟流層內的物質分異還是很有意思的。液態的密度大的物質總是趨向於向下沉,密度小的物質總是趨向於向上浮。那些溶解於液態物質中的重金屬也是這樣,麥克斯韋重力分異規律,適合軟流層中液態物質的分布。比如黃金在軟流層中的分布,應是下層要比上層多得多,軟流層中的黃金要比我們陸地上的多。 軟流層中的固態物質也會有重力分異,軟流層在遙遠的過去,開始形成許多微小的液態物質集聚體時,固體的重力分異就開始了。那些在微小的液態物質集聚體中,難溶的固體物質,密度小的向上運動,密度大的向下運動。那些微小的眾多的液態物質集聚體,能聯結成更大的純液態物質聚集體,照樣是難融的固體物質,經過重力分異來實現。到現在已形成巨大的液態物質集聚體。這個趨勢,看來會導致軟流層變薄,因為軟流層頂部,會得到難融的輕物質,底部會得到難熔的重物質。這共同導致軟流層逐漸變薄。 上面的討論似乎給人一種這樣的感覺,軟流層中間全部是液態物質,事實上不是這樣的。在軟流層中,有液體,也有大量的連接軟流層上頂與下底的固態物質,甚至這類固態物質比液態物質還要多。這是怎樣形成的呢?可以斷定,這些固體物質都是相對難熔的物質。液態物質中的微小固態物質,從溶解角度看(不是熔化),比大塊相同的固態物質容易溶解。當然它也容易在大塊的相同的固態物質上結晶(不是凝固)。事實上,這種結晶與溶解從軟流層,開始出現微小的液態物質集聚體,就已經開始了。 從地球開始形成時的物質概率分布上,既然可以有上下聯為一體的熔點低的物質,當然也可以有上下聯為一體的高熔點物質。不過它們的上下聯結總是彎彎曲曲的,很難直上直下。這些上下聯結為一體的高熔點物質,就是那些高熔點物質的匯集地。這些高熔點物質總是一點一點的在上面結晶,經過很長時間,就形成巨大的上下連接的固體柱,不過這個固體柱子既不圓、也不直。在軟流層中,就有無數多個這類上接巖石圈,下穿軟流層的固體柱子。 這個固體柱子上,固體物質的分布如何呢?上面的固態物質密度小,下面的固態物質密度大,軟流層中的液態物質分布也是這樣的。軟流層中的溫度分布是下面的溫度比上面的溫度高。 這些彎彎曲曲的固體物質柱子,對地震波的橫波起著傳播作用。橫波從巖石圈開始,從這些彎彎曲曲的固體柱子上傳過軟流層,所經過的路程要比軟流層的平均厚度長得多,當然給人一種橫波在軟流層中,波速較慢的感覺。也許可以通過橫波在軟流層中,傳播速度的變化,來推導這些固體柱子的平均彎曲程度。 縱波在軟流層中傳播前進中,時而是固態,時而是液態。因為縱波在液態物質中傳播較慢,所以總體上給人一種,縱波在軟流層中傳播速度較慢的感覺。這也是必然的,也許可以根據縱波在軟流層中,傳播速度的變化,來估計軟流層中的液體與固體之比。