
地球上规模最大的山脉系统,并不在陆地之上,而是隐藏在深深的海底,它被称为“大洋中脊”(mid-ocean ridge)。
“大洋中脊”在全球各大海洋中均有分布,在太平洋,其位置偏向东部,在大西洋,“大洋中脊”呈现为“S”形走向,并且向北一直延伸至北冰洋,而在印度洋,“大洋中脊”分为三支,形态类似于一个“入”字。
它们在南半球相互衔接,形成了一个贯穿全球海底的山脉系统,根据科学家的估算,其总长约为8万公里,覆盖面积更是高达1.2亿平方公里左右。那么,规模如此巨大的山脉是怎么形成的呢?下面我们就来简单了解一下其中的原理。
首先来讲,地球外层的岩石圈并不是一个整体,而是分为了若干个板块,这些板块并非固定,而是在缓慢的运动,这也被称为板块运动,其主要驱动力则来自地幔对流。
地幔主要是由岩石构成,由于处在极高的温度和压力之下,它们会表现出一种类似流体的性质,可以极其缓慢地“流动”,而在地球内部越往里走温度就越高,所以它们就会发生对流运动(即热的物质上升,冷的物质下沉),这就被称为地幔对流。
地幔对流就像巨大的传送带一样驱动着地球外层的板块运动,在此过程中,板块可能会被撕裂,也可能会出现相互碰撞、相互错动以及相互分离等情况。
而“大洋中脊”,正是出现在海洋板块被撕裂或相互分离的地方,当地幔上升流出现在板块的薄弱区域或者两个板块的交界处下方时,板块就会被其巨大的力量分开,于是一个巨大的“裂谷”开始形成。
随着这个“裂谷”的加深,其下方的地幔上升流承受的压力也就越来越低,当达到一定程度时,就会发生一种被称为“减压熔融”(Decompression Melting)的现象。
简单来讲,这种现象就是指足够高的压力可以让高温的地幔物质维持固态,但现在压力降低了,固态也就无法维持了,于是它们就会发生熔融。
“减压熔融”会产生大量密度相对较低的岩浆,它们会不断地“上浮”,进而沿着“裂谷”所造成的缝隙抵达海洋的底部。
于是有一部分岩浆就会首先释放出来,当它们遇到海水时就会凝固成“硬壳”,但下方的岩浆还在继续向上挤压,达到一定程度时,这个不是很坚固的“硬壳”就会被“撑破”,新的岩浆又会被释放出来,然后又凝固成新“硬壳”……
随着上述过程的反复进行,海底就会形成隆起的山脉,而这就是“大洋中脊”的简单解释,其规模之所以如此巨大,其实是因为它是地球板块分离边界的连续体系统,是地球内部在漫长的时间里持续活动的累积结果。
那未来“大洋中脊”会不会越来越高呢?答案是否定的,因为“大洋中脊”其实是填补了板块分离后产生的“裂缝”,形成了新的地壳。
在刚开始的时候,“大洋中脊”中心新形成的地壳温度高、密度低,被地幔上升流托起形成隆起的山脉,但随着新地壳冷却、变厚、变重,它就会逐渐向两侧下沉,与此同时,新的岩浆又在中间补上形成更新的地壳,进而推动其两侧板块持续分离,这就是所谓的“海底扩张”。
也就是说,“大洋中脊”会源源不断地形成新地壳,并持续推动“老地壳”,直到“老地壳”向下俯冲回到地幔深处“回炉重造”,如此一来,就形成了一个动态的平衡,也使得地球内部和表面的物质能够持续地交换。
(↑地球海洋地壳的年龄,越偏向红色端就越年轻,越偏向蓝色端就越古老 )
值得一提的是,“大洋中脊”并不是全都存在于海底,在有些区域,它也可以露出海面,比如说冰岛其实就是北大西洋中脊露出海面的一小部分,所以那里也成为了科学家研究“大洋中脊”的珍贵窗口。