[揽瓜阁精读] 82.Lava

littlecedar

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x.w

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Shell_liang

p1：由于地幔中有强烈的高温和压力，研究者在1960年代假设大洋板块来源于熔化后流动的岩石。甚至很小的压力释放也会造成熔化。很难解释这种热的岩石是如何到达地表的。
熔化物的特点：less dense （密度不太高），所以它能向上移动到低压的地方。
【转折】但实验揭示，熔化物的化学物质和采集到的mid-ocean ridges岩石样本不匹配。
通过在实验中采用一些特殊的设备提取一些岩石晶体，调查人员发现：
1）熔化物的化学物质取决于它形成的深度（depth），
2）其化学成分是由熔化物和矿物质之间原子的交换控制的（exchange)
3) 当熔化物上升，就会分解一种矿物质、O物质以及沉淀物，或留下另一种矿物质olivine。
研究人员推断，地幔中形成的熔化物越高，会分解越多的O物质，也会剩余更多的olivine。
比较这些实验发现以及lava样本，发现几乎所有熔化物的成分都是形成于45公里深的地方。
这个结论也引起了一系列的讨论：熔化物是如何上升的。
如果这些熔化物是从岩石中的小孔缓慢上升，就可以认为所有的熔化物都能反映地幔中的某部分。然而lava的成分的丰富性表明它们的是来自于45公里深的地方，而没有被周围的岩石溶解。这是如何做到的？

p2：在1970年代早期科学家假设了一种可能：这种熔化物是通过巨大的破裂（crack）一下子上升的。这种crake能使得熔化物快速上升而不用和周围的岩石接触。
虽然这种crack不是上层地幔的自然特征-而是压力太大了-研究者认为流动的岩石的浮力能使上面的岩石破裂，就像北极圈的破冰船。
A N和他的同事发现了这种破裂的证据，当他们在研究岩石形成的时候。
典型的是，当大洋板块变老变冷，它会非常dense（稠密)，顺着trench沉到地幔里（subduction zones），例如那些环太平洋的一些地区。
Ophiolities，是海底比较薄的那部分，当两个板块相撞，下面的地幔就会涌到上面去。
一个著名的例子，S这个地方就是欧亚板块和阿拉伯板块相撞的结果。
N的团队还发现了不同寻常、浅色的纹理dike，他们解释为这种crack是熔化物在到达海底前的结晶。
【反驳】这种解释的问题是dike充满了地幔上层的熔化物结晶体，而不是在45公里下，而这是大多数lava的来源。
另外，这种破冰的情形也不会出现在10公里以下的地方，因为热地幔会更倾向于流出来，而不是crack。

p3：为了解释这个现象，我开始进行另外的lava研究。在我1980年代的学位论文中，发现了一个化学理论，当上升的熔化物溶解了O结晶，它也沉淀了一小部分olivine，所以结果是形成更大体积的熔化物。
我们计算这种溶解的过程逐渐扩大了固体结晶的边界，造成了更大的气孔，并且形成了一条熔化物能流出的路径。
当这个孔变大，他们会形成拉长的渠道。反过来，一些小的支流会形成更大的channel。
我们数字模型表明了超过90%的熔化物聚集在小于10%的可用区域。这意味着成千上万的小的流动的熔化物最终会汇聚成几十个100多米宽的channel。
即使在最宽的通道，许多原始地幔岩石的晶体也会保持完整，充满这个通道并且抑制液体流动。这也能够解释为何熔化物会流的这么慢，一年只能流动几厘米。
【转折】然而随着时间过去，如此多的熔化物通过channels，所有可融化的结晶都溶解了，只剩下oliven的结晶和其他的不能溶解的矿物质。
【结论】结果是，熔化物的成分不再能够适应减少的压力，并且见证记录了O结晶的深度。这个过程中最重要的含义是，focused porous flow（固定能渗透的流动性?)只有当通道边缘的熔化物溶解了周围岩石的O物质，内部的熔化物才能没有掺杂的上升。



minuscule 极小的
orthopyroxene 斜方辉石
precipitate 沉淀物
olivine 橄榄石，黄绿
lava 熔岩，火山岩
ample 丰富，足够的
buoyant force 浮力
ophiolite  蛇绿岩,蛇纹石
tributaries 支流
porosity 多孔性

Sophie_Lee

P1:
科学家假设：海洋地壳源自岩浆。解释岩浆是如何到达表层是困难的。因为岩浆比地幔岩石密度低，因此会向压力小的上方移动。
但是实验室通过研究发现：（1）岩浆中的化学组成和海洋地壳的化学组成不一样（质疑科学家的普遍假设）。（2）岩浆的化学组成和它在地底形成的深度有关，化学组成是通过原子在岩浆和矿石交换而决定的。（3）当岩浆上升，它就会分解一种矿物质Or，并且排出另一种矿物Olivine.
实验结论：岩浆形成的位置越深，越会有更多的Or分解，并有更多的Olivine排出。通过比较海洋地壳组成和实验研究发现，得出结论：岩浆所有的组成都是在超过45千米深度的地方形成的。
但是有一个debate出现：岩浆是怎么能够上升穿过几十公里的厚岩石同时还能保持在很深地方形成的化学物质的？（如果岩浆是从岩石中的小孔缓慢穿入，那么化学组成部分应该显示的深度更浅-10km以内，但是事实上表明岩浆确实是从45km深度升上来的）

P2: 回答P1的问题：岩浆是怎么从45km的地方上升同时保持化学物质不变的
1970年科学家的回答：（1）岩浆是从许多裂缝中穿过上升的。裂缝可以使岩浆快速上升，从而使它来不及和周边的矿石反应，在裂缝中的岩浆也不会碰到裂缝的边缘从而和裂缝边缘的矿石进行反应。（2）虽然裂缝不是天然就有的，但是科学家判断，沸腾的岩浆会足够将岩石撕扯出一个裂缝。

开始解释裂缝到底是怎么形成的
科学家Nicolas当在研究一种不常见的岩石Oph组成是发现了有关裂缝的证据：当海洋地壳变得老和冷，密度就会变大然后沉到一个深的缓冲带。岩石Ophie是当板块相撞后被托举到海平面上的岩石。科学家在岩石oph上发现一个带颜色的纹理叫做D，它可以解释岩浆在到达表面之前就在裂缝中晶体化。（岩浆在到达海平面前晶体化->从地底逐渐上升->撞击地幔形成裂缝->地表形成因为撞击后被托举到表层的岩石ophie)
作者质疑科学家Nicolas的解释：（1）岩浆的晶体被发现是在浅层形成的，而并非是在45km的深层形成的 （2）icebreaker撞击假说不成立

P3: 作者提出回应P1的新观点
岩浆上升过程中通过溶解or和排出olivine,岩浆数量会越来越多
作者观点：通过计算得出溶解过程如何逐渐扩大固体晶体边缘的开放空间，形成大的裂缝，并雕刻出一条更有利的路径，使岩浆能够流动。
岩浆上升都会集中到一小部分气孔穿过，因此当有太多的岩浆想要穿过气孔，挤压了通道并且阻碍了岩浆流动，因此岩浆上升过程十分缓慢。随着时间的流逝，因为通过气孔的时间需要的非常长，因此所有岩浆在通过气孔的时候or物质就都被分解了，只留下了不能分解的olivine和其他矿物质。因为or矿物质在穿气孔的时候都被分解了，因此岩浆再上升的时候没有可以分解的or，化学组成中也因此只会显示穿气孔时候的位置。

双木成林

生词：Buoyant浮力     subduction俯冲  caramel焦糖     adulterated掺入杂质的

主旨：讨论一个unexpected finding的成因。描述现象，分析研究过程。否定一个观点，并推举另一个观点。

段落：

1、（context：unexpected  finding）---------介绍地幔中的melt形成机理，实验室结论表明melt形成过程中不断溶解O物质, 沉淀olivine。提出问题：海底火山lava中的melt源于地下45公里之深，经过这么远距的的向上过程后，melt的化学成分依旧保持，而未从途经这么远距离的岩石中溶解任何O物质？

2、（提出一种观点——rapid, 并反驳）---------科学家提出因为上升速度rapid，melt来不及和周围环境发生反应。作者反驳。

3、（提出另一种观点——slow，并支持）---------作者研究认为，溶解反应所产生的晶体，促使岩石中形成大裂缝通道，汇聚了大部分melt，导致流动缓慢，而且可溶解的O物质溶解掉之后，留下不可溶解的物质。最终melt不能继续溶解，而继续保持最早期溶解O成分。结论：只有裂缝通道边缘处的melt得以得以和周遭岩石接触而继续反应，通道内部的melt在上升过程中没有发生反应。

邦德王

第一段（交待背景，引出假设）

定义了melt。实验室对于melt化学成分分析的实验结果和实际获得的岩石sample有差异。

实验室：吸收更多的orthopyroxene，释放更多的olivine。

实际：没有吸收任何的orthopyroxene。

引发了剧烈的讨论。

第二段（第一个假设，推翻假设）

介绍了1970年科学家的一个解释：

裂缝使得melt快速移动，所以没有时间给他们去和岩石发生反应。裂缝虽然不常见，但是可能是melt的力量造成的。Nicolas发现了裂缝的证据。解释了地幔是如何出现的，并举了一个例子。Nicolas还发现了一个特殊的现象dikes，在到达海面之前就会结晶化。这个理论的问题在于dikes不在45km之下。另外10km一下melt就很难造成裂缝了。（推翻了第一个解释）

第三段（第二个假设，得出结论）

作者提出了另一种假设：melt释放更少的olivine，这样就可以解释这个溶解的过程是如何扩大裂缝，让melt移动。解释了melt移动缓慢的原因。最后交待结论，只有melt溶解了orthopyroxene，melt才会上升。

张天涯

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弗朗克面包

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Rachellily

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