地殼下的巖漿是怎么形成的?
首先,我們需要知道一些概念。由巖漿冷凝而成的巖石成為火成巖。下文多次提到的巖石是由一種或多種造巖礦物按一定方式結(jié)合而成的天然集合體。簡(jiǎn)單的說,知道巖石由礦物組成就可以了。常見的火成巖造巖礦物有七種:橄欖石,輝石,角閃石,云母,長(zhǎng)石,石英,似長(zhǎng)石。不同的礦物組成與含量,通常意味著不同的巖石類型。也就是說,巖石的性質(zhì),顏色,密度,熔點(diǎn),由組成礦物來決定。于是乎,巖漿就有了基性巖漿與酸性巖漿等等的差別。
接下來,就是巖漿的形成了。
橫坐標(biāo)為溫度,縱坐標(biāo)為壓強(qiáng)。crystals意為結(jié)晶,就是固體,liquid+crystals就是液體加固體,理解為固體開始融解。wet solidus是濕固相線,solidus是干固相線。當(dāng)物質(zhì)的狀態(tài),就是溫度與壓力所投影的點(diǎn)處在固相線的右下方時(shí),該物質(zhì)就會(huì)是固態(tài)+液態(tài);當(dāng)物質(zhì)處在線上時(shí),則是固態(tài)開始熔解的狀態(tài),同樣的可以推理,當(dāng)處在左上方時(shí),就是固態(tài)。
由此圖我們看可以提取的信息是:濕的固體,比干的物體更容易達(dá)到熔融狀態(tài)。一個(gè)物質(zhì),向熔融狀態(tài)靠近,有三種辦法:升溫,降壓,加水。甚至,三者相互結(jié)合。也就是說,在一些滿足這些條件的區(qū)域,有機(jī)會(huì)產(chǎn)生巖漿。
降壓:
大洋中脊向外的擴(kuò)張,就是這樣一個(gè)降壓的過程。前幾年的冰島火山爆發(fā)也不難理解,冰島處于大西洋的洋中脊上。
或者是陸地上的裂谷,如東非大裂谷,就給巖漿的產(chǎn)生提供了條件。
加水
向右下角鉆過去的就是大洋殼,它給地幔帶去了大量的水,以及部分由陸地物質(zhì)沉積,也就是易熔物質(zhì)。
oceanic geotherm理解為洋殼的狀態(tài)線。同樣,黑色粗線與紅色虛線是兩條固相線。
上圖能夠提取的信息是這樣:
1:洋殼達(dá)不到dry solidus(干的固體)熔融的條件,不會(huì)熔融。
2:100km到150km深度狀態(tài)下,洋殼達(dá)到了wet solidus(濕的固體)標(biāo)準(zhǔn),可以熔融。
150km左右的距離,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了莫霍面,就是比地殼深,進(jìn)入了地幔。 由圖可知,此時(shí)的溫度并不是特別的高,1100攝氏度左右的溫度,并不能將地幔里的巖石完全溶解,但巖石里的部分礦物會(huì)變成液態(tài)熔融體,因?yàn)樗麄兊娜埸c(diǎn)低,比如角閃石,長(zhǎng)石,石英等礦物和許多揮發(fā)性組分,比如水。而熔不了的礦物將會(huì)保留在地幔,例如橄欖石。
隨著熔融的進(jìn)程進(jìn)行,液態(tài)熔融體越聚越多,會(huì)轉(zhuǎn)移到有足夠空間的地方,這就是我們所說的巖漿。此時(shí)巖漿找到的存儲(chǔ)空間成為巖漿房。
巖漿由深部(淺綠色區(qū)域)形成,轉(zhuǎn)移到莫霍面(MOHO,深綠色),發(fā)生一系列演化,順著裂隙向上運(yùn)動(dòng)。
而熔融體的密度遠(yuǎn)低于固態(tài)的剩余不熔物,由于密度差的關(guān)系,在壓力下,它會(huì)向上運(yùn)動(dòng),可以類比于浮力。當(dāng)原來的上部巖石有裂隙時(shí),巖漿就會(huì)順著裂隙向上沖,向上走直到巖漿密度與周圍巖石相近,巖漿就失去了向上的動(dòng)力,于是停留,緩慢凝結(jié),成為侵入巖。如果沒有裂隙,但是巖漿很多,密度很小,巖漿可以直接侵位,就是向上沖壞圍巖。如圖。
密度足夠小的話,它可以沖出地表,形成火山噴發(fā)。
升溫:
以美國(guó)為例,俯沖帶,造山帶與大陸內(nèi)部相比,越劇烈的摩擦與擠壓,產(chǎn)生越多的熱量,相同深度情況下,造山帶溫度最高,俯沖帶次之,大陸內(nèi)部最低。擠壓變形強(qiáng)烈的造山帶與俯沖帶容易形成巖漿。
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