為什么海底火山不會(huì)被海水澆滅？

如果追溯地球46億年的演化歷史就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律的作用：大約46億年前，地球在無(wú)數(shù)星子的碰撞中逐漸誕生，碰撞的能量轉(zhuǎn)換為熱量，因此，當(dāng)時(shí)的地球是一個(gè)巨大的巖漿球（整個(gè)或大部分地表都是巖漿），其表面溫度高達(dá)數(shù)千攝氏度。

無(wú)數(shù)小行星的撞擊下地球就是一個(gè)紅彤彤的巖漿球，圖片中的環(huán)狀就是撞擊產(chǎn)生的。

（圖片來(lái)源：flickr/Kevin Gill）

隨后，由于巖漿是可流動(dòng)的，因此重的物質(zhì)下沉，輕的物質(zhì)上?。矗@里又是一條物理規(guī)則）。重的物質(zhì)下沉?xí)r，重力勢(shì)能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能；同時(shí)，原本分散在星子中的放射性元素也因此而聚集在一起，不斷進(jìn)行衰變，同時(shí)釋放出能量。這些能量讓地球內(nèi)部的巖漿一直處于加熱狀態(tài)。

但與此同時(shí)，由于宇宙背景溫度很低，平均為-270℃，所以地球以熱輻射的方式不斷向外傳遞熱量（熱量傳遞三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射，但宇宙中為真空，沒(méi)有介質(zhì)，所以地球只能以熱輻射形式向外傳遞熱量）。

既然傳遞了熱量，那么地球肯定要降溫——地表最先降溫，于是這里的巖漿就會(huì)先冷卻下來(lái)形成巖石，這就是最初的地殼了。

地球逐漸冷卻的過(guò)程，巖漿會(huì)形成最初的巖石（圖中黑色）

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步演化后最終形成了原始地殼

（圖片來(lái)源：wikipedia/Jack Madden）

到了現(xiàn)在，地球已經(jīng)演化出地殼、地幔、地核三層結(jié)構(gòu)，其溫度也是從地殼到地核越來(lái)越高。同時(shí)，因?yàn)橹氐奈镔|(zhì)不斷下沉，導(dǎo)致其密度也是越來(lái)越高的——地殼平均密度2.8g/cm3，地幔平均密度4.59 g/cm3，地核平均密度11 g/cm3。所以我們也可以認(rèn)為地殼就是“漂浮”在地幔之上的——就跟木板漂在水上一樣。

地球的三層結(jié)構(gòu)

（圖片來(lái)源：123rf）

到了這時(shí)候，我們就可以把地球想象成一個(gè)火鍋——地核是火爐，能量來(lái)源于重力勢(shì)能以及放射熱能；地幔是火鍋湯底，因?yàn)榛馉t的炙烤不斷升溫；地殼則是漂浮在最上層的白菜幫子。在地核加熱下，地幔不斷產(chǎn)生熱對(duì)流——熱的地幔從地核處往上運(yùn)動(dòng)，冷的地幔物質(zhì)從地殼之下往下層鉆。

地幔中的熱循環(huán)模式，有人認(rèn)為是全幔循環(huán)，有人認(rèn)為是上下地幔分別循環(huán)

（圖片來(lái)源：wikipedia）

而地殼部分相對(duì)于地幔和地核非常薄，地殼平均厚度只有17千米（大陸地殼33千米，海洋地殼10千米），就算加上上地幔頂部部分固態(tài)巖石后組成的巖石圈，其厚度也只有100千米左右。與之相比，地幔厚度則高達(dá)2850千米，因此，在地幔運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下，這些薄薄的固態(tài)巖層必然會(huì)被撕裂開(kāi)來(lái)，并隨著地幔而運(yùn)動(dòng)——就好像火鍋上的白菜幫子會(huì)因?yàn)榛疱仠椎姆v而運(yùn)動(dòng)不休一樣。

地球的板塊時(shí)刻處于運(yùn)動(dòng)中

（圖片來(lái)源：wikipedia）

被撕裂的地殼的各個(gè)部分就變成了板塊，而隨著地殼的運(yùn)動(dòng)，板塊之間也會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，有些板塊之間相互碰撞，有些板塊之間相互分離。從常識(shí)就能知道，這些相互分離的板塊邊界處又薄又脆弱，其下的地幔物質(zhì)也很容易突破巖層的封鎖，噴出地表——這樣就會(huì)沿著板塊邊界形成一長(zhǎng)溜火山帶。

而隨著板塊之間分開(kāi)的越來(lái)越遠(yuǎn)，板塊邊界處火山噴發(fā)后的巖漿冷卻，就形成了薄薄的地層，也就是洋殼——由于這里相對(duì)于板塊內(nèi)部地層薄很多，因此自然就是低洼地帶，所以就會(huì)積水形成海洋。事實(shí)上海洋也就是這么形成的，而海洋的形成也與板塊運(yùn)動(dòng)息息相關(guān)。

我們?cè)谀壳暗牡厍蛏暇湍苷业礁鱾€(gè)生長(zhǎng)階段的海洋：裂谷-小洋盆-成熟的洋盆-消亡階段的洋盆-死亡即將閉合的洋盆-完全閉合的洋盆。這在地質(zhì)學(xué)中被稱(chēng)為威爾遜循環(huán)。

威爾遜循環(huán)

（圖片來(lái)源：wikipedia）

所以，海底火山實(shí)際上就是板塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，其中絕大部分海底火山都位于板塊分離的邊界。從二戰(zhàn)以后，隨著人類(lèi)對(duì)海洋探索的深入，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了漫長(zhǎng)的海底火山帶，它們大多位于海洋中間的位置，被稱(chēng)為洋中脊。它們是世界上最長(zhǎng)的山脈，總長(zhǎng)度約有8萬(wàn)千米。

地球上的洋中脊分布圖，有洋中脊的地方就有海底火山

（圖片來(lái)源：wikipedia）

當(dāng)然，還有另外一些海底火山。它們的形成與地幔熱柱的活動(dòng)有關(guān)系。在地幔處并不是處處均勻受熱的，其中部分地幔物質(zhì)要比其他地方熱很多，熱了就會(huì)向上跑，于是它們就會(huì)形成直達(dá)地殼之下的地幔熱柱，地幔熱柱頂端可能還會(huì)分出不少分支小熱柱來(lái)，它們的活動(dòng)也會(huì)頂破薄薄的洋殼的束縛，成為不斷噴涌的海底火山。夏威夷島鏈的形成就與此有關(guān)。

在這個(gè)理論中，地幔熱柱的位置是不變的，但是由于地殼運(yùn)動(dòng)（圖中深藍(lán)色箭頭），地幔熱柱就在地殼上形成一系列火山

圖中的數(shù)字是島嶼的形成年代，單位為百萬(wàn)年，比如4.89，就是489萬(wàn)年

（圖片來(lái)源：getarchive.net）

從太空中俯瞰夏威夷島鏈

（圖片來(lái)源：wikipedia）

但無(wú)論是板塊邊緣，還是地幔熱柱，火山的形成都是地球內(nèi)部熱量循環(huán)的結(jié)果，僅靠地表這薄薄的一層海水是無(wú)法讓地球內(nèi)部停止活動(dòng)的。所以說(shuō)，大家就不必為海底的火山而擔(dān)心啦！

出品：科普中國(guó)

作者：地星引力

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

編輯：孫晨宇

文章僅代表作者觀點(diǎn)，不代表中國(guó)科普博覽立場(chǎng)

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