為什麼地幔物質會跑到地殼上來?

2020-12-04 深夜書評

地球是一個龐大的熱庫。雖然地球外面被一層硬殼—-地殼包裹著,但在它的內部卻保存著源源不斷的熱流。

在地面以下100公裡深處,是地幔層的上部,它的溫度約有攝氏1300度。由於它處於強大的壓力之下(大約30000 個大氣壓),物質狀態不是稀薄的流體,也不是堅硬的剛體,而是塑性體,它可以在壓力的長期作用之下,以半黏性的狀態緩慢流動。因此,在深度70~250公裡之間的這部分地幔,被稱為軟流圈。在軟流圈以上的一部分地幔,和地殼一起由剛性的巖石組成,叫做巖石圈。

地幔中包含著許多放射性元素,這些元素在蛻變時,放出大量的熱能。假如這些放射性元素在地幔中是均勻分布的話,地幔各部分的熱景也就基本相等,地幔物質就不會產生流動。然而,放射性元素的分布是不均勻的,有的地方較少,放射出來的能量較低;有的地方放射性元素較為集中,它所放出的熱量較大,就成了熱源中心。也就是說,地幔上部熱量存在著差異。"世界上的每一差異中就已經包含著矛盾,差異就是矛盾。"由於熱量的差異,地幔物質產生了從溫度高的地方向溫度低的地方、從壓力高的地方向壓力低的地方流動。

在地幔物質向上運動的過程中,遇到堅硬地殼的阻擋,當它的力量超過地殼的強度時,就會把地殼巖石頂破,這樣,這部分地殼的壓力迅速減小,地幔物質就會通過這個"排洩口"衝出地表,成為巖漿噴出,這就是我們常說的火山噴發。在地殼表面,這種"排洩口"主要在海底或陸地上的大裂谷地帶。所以,大西洋海嶺的中央裂谷和非洲東部大裂谷等地方,都是火山較多的地方。

在地殼強度較大的地方,上升的地幔物質不能衝破地殼的阻力,它就會沿著裂隙侵入地殼中,成為巖漿侵入。更常見的是,先上升的地幔物質,在後上升的地幔物質的推動下,從上升中心向兩側擴散,產生大規模的水平流動。在水平流動的過程中,它還馱載著粘結在它上面的地殼隨著它一起,以每年1~6 釐米的速度向兩側移動。當它移動到了與另一股迎面而來的流動物質相遇時,兩股地幔物質相匯合,並連同粘結在它上面的地殼一起,又下沉返回到軟流圈較深的部位去。這種對流形式,很象我們燒開水時所見到的情景∶水壺底部接近爐火中心的地方,水分子受熱後向上運動,先前上升的水分子上升到水面後,被後上升的水分子推向兩側作水平運動,然後又沉入壺底參加下一次對流。

當相互匯合的兩股對流合併速度小於每年6釐米時,由於巖石圈的相互擠壓,在地表上就隆起了年輕的山脈;如兩股對流合併速度超過每年6釐米時,由於巖石圈的相I工碰撞,其中的一股被拉入地幔軟流圈,它使原有的巖石圈被拉裂破碎,下沉到地幔深處,於是就形成了深海溝。這個地方地震活動最頻繁。一由於地幔的對流,一部分地幔物質被帶上地殼,隨之還帶來了地幔中的巨大熱能,它就是我們能開發利用的地熱。

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