為什么海底火山不會被海水澆滅？

如果追溯地球46億年的演化歷史就會發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律的作用：大約46億年前，地球在無數(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)時的地球是一個巨大的巖漿球（整個或大部分地表都是巖漿），其表面溫度高達(dá)數(shù)千攝氏度。

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

（圖片來源：flickr/Kevin Gill）

隨后，由于巖漿是可流動的，因此重的物質(zhì)下沉，輕的物質(zhì)上?。?，這里又是一條物理規(guī)則）。重的物質(zhì)下沉?xí)r，重力勢能會轉(zhuǎn)化為熱能；同時，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，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)、熱對流、熱輻射，但宇宙中為真空，沒有介質(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先冷卻下來形成巖石，這就是最初的地殼了。

地球逐漸冷卻的過程，巖漿會形成最初的巖石（圖中黑色）

經(jīng)過進(jìn)一步演化后最終形成了原始地殼

（圖片來源：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越高。同時，因?yàn)橹氐奈镔|(zhì)不斷下沉，導(dǎo)致其密度也是越來越高的——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)

（圖片來源：123rf）

到了這時候，我們就可以把地球想象成一個火鍋——地核是火爐，能量來源于重力勢能以及放射熱能；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)生熱對流——熱的地幔從地核處往上運(yùn)動，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)

（圖片來源：wikipedia）

而地殼部分相對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)動的帶動下，這些薄薄的固態(tài)巖層必然會被撕裂開來，并隨著地幔而運(yùn)動——就好像火鍋上的白菜幫子會因?yàn)榛疱仠椎姆v而運(yùn)動不休一樣。

地球的板塊時刻處于運(yùn)動中

（圖片來源：wikipedia）

被撕裂的地殼的各個部分就變成了板塊，而隨著地殼的運(yùn)動，板塊之間也會運(yùn)動起來，有些板塊之間相互碰撞，有些板塊之間相互分離。從常識就能知道，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——這樣就會沿著板塊邊界形成一長溜火山帶。

而隨著板塊之間分開的越來越遠(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)動息息相關(guān)。

我們在目前的地球上就能找到各個生長階段的海洋：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)中被稱為威爾遜循環(huán)。

威爾遜循環(huán)

（圖片來源：wikipedia）

所以，海底火山實(shí)際上就是板塊運(yùn)動的結(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，隨著人類對海洋探索的深入，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了漫長的海底火山帶，它們大多位于海洋中間的位置，被稱為洋中脊。它們是世界上最長的山脈，總長度約有8萬千米。

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，熱了就會向上跑，于是它們就會形成直達(dá)地殼之下的地幔熱柱，地幔熱柱頂端可能還會分出不少分支小熱柱來，它們的活動也會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)。

在這個理論中，地幔熱柱的位置是不變的，但是由于地殼運(yùn)動（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，單位為百萬年，比如4.89，就是489萬年

（圖片來源：getarchive.net）

從太空中俯瞰夏威夷島鏈

（圖片來源：wikipedia）

但無論是板塊邊緣，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法讓地球內(nèi)部停止活動的。所以說，大家就不必為海底的火山而擔(dān)心啦！

出品：科普中國

作者：地星引力

監(jiān)制：中國科普博覽

編輯：孫晨宇

文章僅代表作者觀點(diǎn)，不代表中國科普博覽立場

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