[揽瓜阁精读] 82.Lava

yyking625

熔体必须沿着巨大的裂缝 完成其向上旅程的最后一站。开放的裂缝 会使熔体上升得如此之快，以至于它没有时间与周围的岩石相互作用，裂缝核心的熔体也不会接触到侧面。虽然开放的裂缝不是上地幔的自然特征——压力实在是太大了——但一些研究人员认为，迁移的熔体的浮力有时可能足以破坏上面的坚硬岩石，就像一艘破冰船强行穿越极地冰块。法国AN科学家曾经以为，Op这种岩石以及岩脉，就是比喻中的破冰船，是厚的地幔，melt从裂缝喷发，并在裂缝中结晶。1970 年代初科学家层经认为：在地壳压力薄弱的地方，会形成crack，melt在这个巨大的开放的crack中，上升出来，没有来得及跟周围的岩石反应，成为洋中脊的lava。但这个解释的两个问题在于：1、Op（蛇纹岩）如果是个例子，那么岩脉中的岩石 都是最上层地幔形成的熔体结晶的岩石。而，中洋脊熔岩的起源地，来自于比45k更深的地下，所以形成机制应该不同。2、破冰船情景可能不适用，在大约 10k更深的地下，热地幔往往像在阳光下停留太久的焦糖一样流动，并不是很容易形成裂缝。慢慢流动的话，就必然跟周围的岩石反应，melt的化学物质就又变得很像了。

----
对地幔中高温和高压的了解导致研究人员在 1960 年代后期另一个假设，海洋地壳起源于“液体岩石”——几乎就像固态岩石正在“出汗”一样。即使是微小的压力释放（由于物质从起源地上升）也会导致熔体 在地幔岩石深处的微观孔隙 中形成。解释岩石汗水如何到达地表，更加困难。熔体的密度低于形成它的地幔岩石的密度，因此它会不断尝试向上迁移，朝向压力较低的区域。但实验室实验揭示的熔体化学成分，似乎 与 从洋中脊采集的岩石样本的成分不匹配。在实验室中使用专门的设备加热和挤压地幔岩石中的晶体，研究人员了解到，地幔中熔体的化学成分取决于其形成的深度；成分由熔体和构成其穿过的固体岩石的矿物质之间的原子交换控制。
----
实验表明，随着熔体的上升，它会溶解orth，并沉淀或留下ol。因此，研究人员可以推断，形成的地幔熔体越高，它溶解的orth就越多，留下的ol就越多。将这些实验结果与来自大洋中脊的熔岩样本进行比较表明，它们中的大多数都含有在深度超过 45 公里处形成的熔体的成分。这一结论引发了一场激烈的争论，即熔体如何能够通过数十公里的上覆岩石上升，同时保持更深深度的化学成分（45k以深）。如果熔体像研究人员所怀疑的那样，在岩石的小孔隙中缓慢上升，那么可以合理地假设所有熔体都反映了地幔最浅部分的成分，即 10 公里或更浅。然而，大多数洋中脊的成分表明它们的源熔体迁移通过地幔的最上部 45 公里，并且没有从周围的岩石中溶解orth。
----
（所以，另外的解释是需要找到一个岩石汗水在出汗上涌的过程中，并不与周围岩石交换成分的理由。）为了解释这个正在进行的谜团，我开始研究熔岩在融化区运输的另一种假设。在我 1980 年代后期的论文中，我提出了一种化学理论，提出随着上升的熔体溶解orth，它沉淀出的ol相对较少，因此最终结果是更大体积的熔体。我们的计算揭示了这种溶解过程如何逐渐扩大固体晶体边缘的开放空间，从而产生更大的孔隙，并开辟出一条更有利的熔体流动通道。随着孔隙的生长，它们连接起来形成细长的通道。反过来，类似的反馈驱动几个小支流合并形成更大的通道。事实上，我们的数值模型表明，超过 90% 的熔体集中在不到 10% 的可用区域中。这意味着数以百万计的流动熔体的微观线，最终可能会进入几十个 100 米或更宽的高孔隙率通道。即使在最宽的通道中，许多原始melt（45k）的结晶完好无损，堵塞了通道并抑制了流体的运动。这就是为什么熔体流动缓慢的原因，每年只有几厘米。然而，随着时间的推移，如此多的熔体通过通道，以至于所有可溶的斜方辉石晶体都溶解掉了，只留下了熔体无法溶解的橄榄石和其他矿物晶体。因此，这些通道内的熔体成分不再能适应压力下降，而是记录它最后一次“看到”斜方辉石晶体的深度。这个过程最重要的意义之一，称为聚焦多孔流动，只有在通道边缘的melt才能从管道内部的周围岩石熔体中溶解orth，同时管道内部的岩浆原封不动，不改变化学成分地上升。
----

y11

看一下！               

平秋寒

同意！               

PennyWen95

Mark一下！               

鸡麦特焖焖

1

wmt111

看一下！               

miiga

Mark一下！               

平秋寒

黑框旻

看一下！               

PennyWen95

[揽瓜阁精读] 82.Lava

对地幔中强烈的热量和压力的了解使研究人员在1960年代后期假设海洋地壳起源于微量的液体岩石，称为融化，就好像固体岩石“出汗”一样。均匀微小的压力释放（由于材料从其原始位置上升）导致熔体在地幔岩石深处的微观孔隙中形成。解释岩石汗水如何到达地表更加困难。熔体的密度低于它形成的地幔岩石，因此它会不断尝试向上迁移，向压力较低的区域迁移。但是，实验室实验揭示了熔体的化学成分，似乎与从大洋中脊收集的岩石样品的组成不符，那里爆发的熔体硬化。
使用专门的设备在实验室中加热和挤压地幔岩石中的晶体，研究人员了解到地幔中熔体的化学成分根据其形成的深度而变化;该组合物由熔体和构成其通过的固体坑的矿物质之间的原子交换控制。实验表明，当熔体上升时，它会溶解一种矿物，正辉石，并沉淀或留下另一种矿物橄榄石。因此，研究人员可以推断，地幔熔体形成的位置越高，它溶解的正辉石就越多，留下的橄榄石就越多。将这些实验结果与来自大洋中脊的熔岩样本进行比较，发现几乎所有熔岩样本都具有在大于45公里的深度形成的熔体组成。这一结论引发了一场激烈的辩论，即熔岩如何能够通过数十公里的上覆岩石上升，同时保持适合更大深度的成分。如果融化物像研究人员所怀疑的那样在岩石中的小孔隙中缓慢上升，那么假设所有熔体都将反映地幔最低洼部分的成分（10公里或更短）是合乎逻辑的。然而，大多数洋中脊熔岩的组成表明，它们的源熔岩通过地幔最上层45公里的迁移，而没有从周围岩石中溶解任何正辉石。但是如何做到呢？

为了解释这个持续的谜团，我开始研究熔岩在熔化区域运输的另一种假设。在我1980年代后期的论文中，我发展了一种化学理论，提出当上升的熔体溶解正辉石晶体时，它会沉淀出较少量的橄榄石，因此最终结果是熔体体积更大。我们的计算揭示了这种溶解过程如何逐渐扩大固体晶体边缘的开放空间，产生更大的孔隙并雕刻出更有利的途径，使熔体可以流动。随着孔隙的生长，它们连接形成细长的通道。反过来，类似的反馈驱动几个小支流的聚结形成更大的渠道。事实上，我们的数值模型表明，超过90%的熔体被浓缩到不到10%的可用区域。这意味着数百万条流动熔体的微观线最终可能进入几十个100米或更宽的高孔隙率通道。即使在最宽的通道中，原始地幔岩石的许多晶体仍然完好无损，使通道堵塞并抑制流体的运动。这就是为什么熔体流动缓慢，每年只有几厘米的原因。然而，随着时间的流逝，如此多的熔体通过通道，以至于所有可溶性的正辉石晶体都溶解掉了，只留下橄榄石晶体和其他矿物质，熔体无法溶解。因此，这些通道内熔体的组成不能再调整到压力下降，而是记录它最后一次“看见”正辉石晶体的深度。该过程最重要的含义之一，称为聚焦多孔流，是只有通道边缘的熔体才能溶解周围岩石中的正辉石;在内部融化，导管的一部分可以不掺杂地上升。

在20世纪70年代初，科学家们提出了一个答案：熔体必须沿着巨大的裂缝向上行驶。开放的裂缝会使熔体上升得如此之快，以至于它没有时间与周围的岩石相互作用，也不会在裂缝的核心融化，曾经接触到的侧面。虽然开阔的裂缝不是上地幔的自然特征 - 压力太大 - 但一些研究人员认为，迁移融化的浮力有时可能足以破坏上面的固体岩石，就像破冰船强行穿过极地浮冰一样。法国蒙彼利埃大学的阿道夫·尼古拉斯（Adolphe Nicolas）和他的同事们在检查称为蛇绿岩的不寻常的岩层时，发现了这种裂缝的诱人证据。

通常，当海洋地壳变老和变冷时，它变得如此密集，以至于它沿着被称为俯冲带的深海沟沉入地幔，例如环绕太平洋的海沟。另一方面，Ophiolites是旧海底和相邻的底层地幔的厚部分，当两个行星的构造板块碰撞时，它们被推到大陆上。一个着名的例子，位于阿曼苏丹国，在阿拉伯和欧亚板块的持续碰撞中暴露出来。在这种和其他蛇石中，尼古拉斯的团队发现了不寻常的浅色矿脉，称为堤坝，他们将其解释为裂缝，其中融化物在到达海底之前已经结晶。这种解释的问题在于，堤坝充满了岩石，这些岩石是由地幔最上端形成的熔体结晶而成的，而不是低于45公里，大多数洋中脊熔岩的发源地。此外，破冰船的情景可能不适用于大洋中脊下的融化区域：低于约10公里，热地幔往往像焦糖一样在阳光下停留太久，而不是容易开裂。