互动科普

对流运动形成板块及火山

使地球冷却的“地幔对流运动”使地表呈现出各式各样的地貌。

覆盖地球表面的板块多达10余块，这些板块由厚达约100公里的坚硬岩石构成，最上层即为地壳。部分板块漂在熔化并流动的地幔层之上，以每年数厘米的速度运动。

处在地表的板块会逐渐冷却变重，其边缘开始沉降。因受到下沉部分的牵引，板块上的某些区域也会被张力撕裂、产生裂痕。横亘于海底且狭长绵延的“海岭”即为这种区域之一。为填补板块的缝隙，在海岭开裂的部分，地幔物质上升，随着压力的减小，地幔物质变为熔融状态的“岩浆”，这些岩浆遇到海水后冷却固化，成为板块新形成的部分。

图：由于对流运动产生的地貌

上升流和下降流造就火山和大陆

另一方面，地幔物质随着对流运动从地球深处上升到地表并冲破地壳，形成了火山岛，夏威夷群岛或冰岛的成因即为此。这样的地方被称为“热点”（热地幔柱在地壳表面的出露点）。随着地壳运动，夏威夷热点向西北部运动，连结成海底山脉，形成了今天的夏威夷群岛，并在阿留申海沟处下沉终结。这些过去由同一热点形成的火山随着板块一起运动，并逐渐停止了活动。此前，夏威夷热点已经持续活动了7000万年以上。

在遥远的过去，地球上遍布着比现在多得多的大规模热点。那时在世界范围内，有很多地方的熔岩喷出量是现在普通火山的成百上千倍，印度的德干高原就是其中之一。很久以前，规模巨大的地幔上升流（超级热柱）的蘑菇状前端，喷出像洪水泛滥一样的岩浆，形成了这些熔岩台地。科学家还认为发生在远古时代的生物大灭绝事件和超级大陆分裂，与巨大的超级热柱也有一定关系。

板块下沉的区域，是形成陆地的重要场所。水分从位于大陆板块之下的大洋板块中游离出来，使地幔物质熔点降低变成岩浆上升。这种岩浆一部分作用于地壳之下，使大陆地壳增厚；还有一部分通过火山爆发喷射出来，堆积在地壳表面。另外堆积在大洋板块上的一些物质，在大洋板块俯冲下插到大陆板块下面的时候，被大陆板块剥离，而后沉积附着在大陆板块边缘，这种堆积物被称为“附加体”，并成为大陆板块的一部分。这就是板块运动对陆地形成所起的作用。另外，通过这种作用所形成的大陆地壳比地幔轻，所以大陆板块不会下沉。

综上所述，地球表面呈现出的各式各样的地貌形态，追根溯源，成因均为地球内部冷物质下沉、热物质上升的对流运动。

（本文发表于《科学世界》2012年第6期）