地殼下的岩漿是怎麼形成的?


最近正好在學習相關的內容,作為複習鞏固吧,不請自答。其中引用部分文獻,為保障作者版權,請勿將下文圖片以及文字用於商業用途。
先說結論:只有那些具備高溫又伴隨有壓力突然降低的條件下,固態物質才會局部熔融而產生岩漿

2015.03.19針對評論想了解有關地幔柱的信息,更新更新!!更新篇目放在最後.並順手修改了錯別字與漏打的造岩礦物石英。 @eliton 謝謝糾正。
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2016.09.07更新刪除部分超出問題回答的內容,並修改了一些錯別字。謝謝 @Jerry Sun 指正
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以下是正文與說明。
首先,我們需要知道一些概念。由岩漿冷凝而成的岩石成為火成岩。下文多次提到的岩石是由一種或多種造岩礦物按一定方式結合而成的天然集合體。簡單的說,知道岩石由礦物組成就可以了。常見的火成岩造岩礦物有七種:橄欖石,輝石,角閃石,雲母,長石,石英,似長石。不同的礦物組成與含量,通常意味著不同的岩石類型。也就是說,岩石的性質,顏色,密度,熔點,由組成礦物來決定。於是乎,岩漿就有了基性岩漿與酸性岩漿等等的差別。

接下來,就是岩漿的形成了。

橫坐標為溫度,縱坐標為壓強。crystals意為結晶,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。當物質的狀態,就是溫度與壓力所投影的點處在固相線的右下方時,該物質就會是固態+液態;當物質處在線上時,則是固態開始熔解的狀態,同樣的可以推理,當處在左上方時,就是固態。

橫坐標為溫度,縱坐標為壓強。crystals意為結晶,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。當物質的狀態,就是溫度與壓力所投影的點處在固相線的右下方時,該物質就會是固態+液態;當物質處在線上時,則是固態開始熔解的狀態,同樣的可以推理,當處在左上方時,就是固態。
由此圖我們看可以提取的信息是:濕的固體,比乾的物體更容易達到熔融狀態一個物質,向熔融狀態靠近,有三種辦法:升溫,降壓,加水。甚至,三者相互結合。也就是說,在一些滿足這些條件的區域,有機會產生岩漿。

升溫:

以美國為例,俯衝帶,造山帶與大陸內部相比,越劇烈的摩擦與擠壓,產生越多的熱量,相同深度情況下,造山帶溫度最高,俯衝帶次之,大陸內部最低。

以美國為例,俯衝帶,造山帶與大陸內部相比,越劇烈的摩擦與擠壓,產生越多的熱量,相同深度情況下,造山帶溫度最高,俯衝帶次之,大陸內部最低。擠壓變形強烈的造山帶與俯衝帶容易形成岩漿。升溫的方式有多種,請參考@馬思聰的答案,他說的對。

降壓:



大洋中脊向外的擴張,就是這樣一個降壓的過程。前幾年的冰島火山爆發也不難理解,冰島處於大西洋的洋中脊上。

或者是陸地上的裂谷,如東非大裂谷,就給岩漿的產生提供了條件。

或者是陸地上的裂谷,如東非大裂谷,就給岩漿的產生提供了條件。

加水

向右下角鑽過去的就是大洋殼,它給地幔帶去了大量的水,以及部分由陸地物質沉積,也就是易熔物質。

向右下角鑽過去的就是大洋殼,它給地幔帶去了大量的水,以及部分由陸地物質沉積,也就是易熔物質。

oceanic geotherm理解為洋殼的狀態線。同樣,黑色粗線與紅色虛線是兩條固相線。

oceanic geotherm理解為洋殼的狀態線。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:洋殼達不到dry solidus(乾的固體熔融的條件,不會熔融。
2:100km到150km深度狀態下,洋殼達到了wet solidus(濕的固體標準,可以熔融。
150km左右的距離,遠遠超過了莫霍面,就是比地殼深,進入了地幔。 由圖可知,此時的溫度並不是特別的高,1100攝氏度左右的溫度,並不能將地幔里的岩石完全溶解,但岩石里的部分礦物會變成液態熔融體,因為他們的熔點低,比如角閃石,長石,石英等礦物和許多揮發性組分,比如水。而熔不了的礦物將會保留在地幔,例如橄欖石。

隨著熔融的進程進行,液態熔融體越聚越多,會轉移到有足夠空間的地方,這就是我們所說的岩漿。此時岩漿找到的存儲空間成為岩漿房。

岩漿由深部(淺綠色區域)形成,轉移到莫霍面(MOHO,深綠色),發生一系列演化,順著裂隙向上運動。

岩漿由深部(淺綠色區域)形成,轉移到莫霍面(MOHO,深綠色),發生一系列演化,順著裂隙向上運動。

而熔融體的密度遠低於固態的剩餘不熔物,由於密度差的關係,在壓力下,它會向上運動,可以類比於浮力。當原來的上部岩石有裂隙時,岩漿就會順著裂隙向上沖,向上走直到岩漿密度與周圍岩石相近,岩漿就失去了向上的動力,於是停留,緩慢凝結,成為侵入岩。如果沒有裂隙,但是岩漿很多,密度很小,岩漿可以直接侵位,就是向上沖壞圍岩。如圖。

密度足夠小的話,它可以衝出地表,形成火山噴發

以上。
部分內容摘引自:
孫鼐 彭亞鳴主編 火成岩石學 地質出版社 1985
圖片引自馬昌前


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地幔柱構造: @蚩尤

地球的岩漿系統主要受兩大構造體系控制,
一是板塊構造,上文提到的俯衝帶就是板塊構造里的一部分。
二是地幔柱構造

地幔柱是一種熱的物質流,從地核地幔邊界處上升,在地幔深處發生減壓熔融,我們平日里所說的「熱點」是地幔柱在地表的表現形式。

island arc島弧 hotspot 熱點ridge洋中脊 ocean大洋 upper mantle上地幔 mantle transition zone過渡區 lower mantle下地幔 outer core外核 inner core內核。

island arc島弧 hotspot 熱點ridge洋中脊 ocean大洋 upper mantle上地幔 mantle transition zone過渡區 lower mantle下地幔 outer core外核 inner core內核。
藍色向下俯衝的是洋殼,黃色向上上升的是地幔柱。

由這個模式圖我們可以看到:
大洋板塊向地球內部俯衝,可以到達下地幔。
地球深部物質向上升到達地表形成熱點。

它為什麼能夠這樣一直衝上來,其實,我也不知道。我只能解釋它上到地幔後,因為壓力迅速下降而形成岩漿,進入常見的岩漿形成模式,繼續向上運動,到達地表,噴發。
下面是夏威夷火山鏈


由板塊構造我們知道,岩石圈是浮在軟流圈上的,板塊是移動的。但是地幔柱由地核經過地幔通向地殼,這樣的通道不會改變,隨著板塊的移動,岩漿噴出的位置會出現定向排列,這樣的排列指示了板塊的運動方向,如上圖。這也說明了夏威夷群島是地質歷史以來多期次,不間斷的地幔柱岩漿上涌而形成的。


以上
參考
桑隆康 馬昌前 《岩石學》 地質出版社 2013
圖片引自馬昌前


謝邀~【第一次有兩個人邀請我回答問題...
先把小結放出來好了:
地幔是地球岩漿形成的最主要的源區,地球圈層結構的形成和地殼的生長都是由原始地幔的熔融分異所導致的。
1.地幔的主要成分是橄欖岩,地幔橄欖岩在升溫(如熱點和地幔柱加熱)、減壓(擴張洋中脊)和流體加入(俯衝帶)的條件下均可能發生部分熔融,地幔形成的岩漿主要為玄武質的;
2.地殼是花崗岩漿的源區,深埋變質和地殼物質的重熔是花崗岩漿形成的主要方式,同事,地幔形成的玄武質岩漿底侵在莫霍面也會導致上覆地殼的熔融;
3.在俯衝帶,洋殼脫水會降低上覆地幔橄欖岩的熔融溫度,促使地幔楔的熔融。

剛剛翻了一下岩石學的筆記,發現只記了一些關鍵點,沒有記具體解釋...所以,下面的內容湊合看吧:
岩漿產生的實質就是固態岩石向液態轉變的過程,按照一般的理解,只要提供熱源,使地殼或地幔的岩石所處環境達到液相出現的條件時,岩石就會發生熔融。
通常情況下,在岩石學的研究中,我們將岩石部分熔融的過程分為平衡熔融和分離熔融兩種;固相物質的熔融通常與溫度升高有關,但是壓力的下降和加入流體也可以使體系移動至固相線以上,從而因此岩石的熔融作用(如下圖)。目前,增溫,降壓,加入流體作為導致原岩發生部分熔融的主要因素已經被證實,並且這三個因素並不是獨立發生作用,而是互相影響的。

1.增溫

1.增溫
岩石溫度增加會導致地溫梯度高於正常的地溫梯度,地溫梯度線與岩石的固相線相交或者重合,導致岩石發生部分熔融(圖中B →A『)。
目前認為使岩石增溫的方式有以下幾種:
a.岩石或岩漿通過熱傳導或對流增溫(eg.地幔柱構造和岩漿底侵導致上覆岩石增溫而發生熔融);
b.剪切增溫;
c.放射性同位素衰變(由於岩石熔融形成的第一批熔體將會從原岩中帶走大量的不相容元素eg.K、Th、U,而K、Th、U的衰變是放射性同位素衰變產熱的主要原因);
d.構造增厚。
2.減壓
壓力降低,圖中B點下移至B』點,與岩石的固相線重合,此時岩石發生部分熔融。
地幔岩石的減壓熔融是洋中脊、大陸裂谷和洋島等構造延伸區產生大量玄武質岩漿的重要方式。
3.揮發分的加入
伴隨著揮發分的加入,干固相線在相圖中左移,B點所在區域由固相區變為液相區,岩石發生部分熔融。


最後放張圖...
參考:
《岩石學》第二版.地質出版社.馬昌前;
岩漿岩講義...地大(北京)地大(武漢)


地球內部的高溫是怎樣產生的?地球內部物質之間高壓摩擦產生熱能,無法及時向外散發,是產生岩漿的主要原因。岩漿冷卻就會產生地殼,地殼又會保護地球內部的溫度。地球內部的摩擦力是哪裡來的?由於星球的運動引起引力變化,是摩擦力的來源。地球各板塊受到的引力,會隨星球的運動而變化。所以地球在變化的引力的作用下,各板塊間就會產生摩擦。


首先得知道地殼的形成與分類。地殼分為存在於海洋板塊上的海洋地殼(Oceanic crust)和存在於大陸板塊上的大陸地殼(continental crust). 其中大陸地殼又包括上中下地殼,此分層是因為所含岩石種類不一樣(由地震觀測數據或其他地球物理數據證明).

現在普遍接受關於地殼形成的觀點是: 當地幔對流 (mantle convection) 將地幔里的熱物質向上運送到地表時,形成洋中脊(mid ocean ridge, 比如當今大西洋的洋中脊)。同時在上移過程中, 這些地幔物質由於周邊溫度不斷降低會進行熔融作用 (partial melting),到達表面時就形成了海洋地殼。而大陸地殼的形成則是由於地球的高溫會進一步融化海洋地殼。籠統的說,大陸地殼可以是由海洋地殼演化而來。由於洋中脊的海底擴張運動(seafloor spreading,來自於上述過程的推力),海洋地殼會橫向移動並隨著離洋中脊中心越來越遠而變的越來越冷,厚,重。當它遇到其他地殼時,會在海溝(ocean trench)附近由於重力差異產生往地下的俯衝作用 (subduction)。當冷海洋板塊俯衝到熱地幔時,由於溫度差異又引起了地幔對流,從而形成了俯衝-地幔對流這一循環過程,並最終解釋了大陸漂移和碰撞理論。這裡有一個世界著名地球科學難題:俯衝和地幔對流的先後順序。好比雞和蛋的問題, 是先有雞(地幔對流)還是先有蛋(俯衝)。我個人是支持先有雞的。

說到地殼下的岩漿形成,依然是有兩種。一種是海洋地殼下的岩漿。上述所說的地幔熱物質不僅可以上升到海洋板塊的邊緣,同時也可以上升到板塊中間的位置並從海底噴出形成岩漿,這也就是所謂的「熱點」 (hot spot)。比如現在的夏威夷群島就是由於該熱點發生在太平洋板塊的中間所形成的。另一種是大陸地殼下的岩漿,這種岩漿的形成和俯衝作用有關。地球上最活躍的岩漿帶存在於太平洋板塊於其他大陸板塊的碰撞,也就是所謂的 「Ring of Fire」。當太平洋板塊俯衝到美洲板塊下面時,富含水的海洋地殼就會發生脫水作用 (dehydration), 脫離出的水會降低地幔岩石的融點,從而引起地幔楔(mantle wedge) 的物質融化後上升形成岩漿,最後噴出於地表形成火山噴發。比如南美安第斯山脈的火山帶。


長半衰期放射性元素衰變產生的熱量使地球內部溫度升高,幾千度以上就可以融化一切物質。


我做了那麼多托福閱讀應該會這道題的呀。


地球這麼大,地殼這麼薄,要說岩漿是地殼運動造成的,肯定是不可採信的。我傾向於另一個方向的答案:岩漿冷卻才有了地殼。那麼岩漿是怎麼形成的呢?我認為主要的原因在於地球在形成的過程中物質相互吸引,相互擠壓產生了大量的熱,這才是根本。當然,地球內部放射性物質的衰變和來自太陽的輻射能也會貢獻一些熱量,但是相對來說微不足道。


核變所被熱化掉的岩層和泥土


放射性物質衰變放熱


地球的岩漿是哪裡來的?由於地球之大模擬試驗或實驗難以做出。回答這個問題只能逆向思維既地球破碎了怎麼樣?

地球破碎了,地球的所有物資漂浮宇宙中,這些物質或被其它天體捕獲,或相互吸引形成大的天體。

我們再看看地球內部物質情況。依據地震波和物質狀態,對地球結構進行重新劃分:

地震發生時產生橫波與縱波。橫波只能在固態物質中傳播。在地下2900公里地震橫波消失,證明那裡的物質或氣態或液態,但氣態不可能,所以只能是液態的岩漿。這個層厚1800公里。

地球破碎後,岩漿漂浮在宇宙中。這些岩漿或自己凝固或被其它天體捕獲。

原始地核捕獲宇宙中熔融岩漿形成巨厚層,熔融層外部凝固形成原始地殼。熔融層與地殼間形成外過渡層既現在的地幔。熔融層與原始地核間形成內過渡層既現在的內外地核間的過渡層。沒有凝固的形成液態層既現在的外地核。

答案:地球的岩漿是原始地核捕獲宇宙空間熔融岩漿而形成的。


彗星接近地球可以加熱地球,那麼岩漿就會增加,地球內部體積增長會高於地殼固體膨脹,這樣地球就會被脹開。那麼火山就會活躍起來,死火山與活火山都面臨新爆發危機。
同時地球上的各種斷裂帶也面臨地震危機。


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