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催生地殼的化學推手

根據實驗岩石學的結果,科學家認為在上部地函過量的二氧化碳,可能造成中洋脊底下深達330公里的部分熔融,這有助於解釋利用地球物理方法在東太平洋隆起觀測到的現象。

作者:JR

2006/05/08

根據實驗岩石學的結果,科學家認為在上部地函過量的二氧化碳,可能造成中洋脊底下深達330公里的部分熔融,這有助於解釋利用地球物理方法在東太平洋隆起觀測到的現象。

中洋脊是海洋地殼的新生地,炙熱岩漿在洋脊底下形成,上湧後在寬約1到2公里的脊軸位置形成新鮮地殼,隨著時間的流逝,逐漸冷卻並遠離洋脊。根據地球物理的電磁與震波觀測,科學家認為東太平洋隆起下方的熔融玄武岩漿,其水平分佈可廣達數百公里、垂直深度可超過100公里,因此熔融區域不只集中在脊軸正下方;並且在200至300公里的深度,震波仍有非均向性(剪力波的垂直方向速度大於水平方向),這代表此處仍有垂直方向的流動。然而,科學家對此分佈型態的產生機制仍不清楚。

美國明尼蘇達大學科學家Rajdeep Dasguptam與Marc M. Hirschmann以上部地函的主要成分橄欖岩(peridotite)混入不同比例的二氧化碳進行高溫高壓實驗。他們發現只要有些微過量的二氧化碳,大約120~1200ppm的含量,就會讓橄欖岩的熔點提高,亦即使熔融的深度增加,估計可以深達330公里;同時,熔融產生的碳酸岩漿(carbonatite liquid)向上遷移時,可能會使周圍的礦物變質或促使礦物再結晶或重新排列,科學家認為這可能可解釋深部觀察到的震波非均向性,研究結果發表在Nature期刊上。

若此看法為真,科學家可能需要重新估算二氧化碳、氦、氬進入地球水圈與氣圈的通量,因為熔融產生的碳酸岩漿會將這些元素從上部地函移除,影響它們在地球系統中的循環。

原始論文: Dasgupta et al., Melting in the Earth’s deep upper mantle caused by carbon dioxide, Nature, 440, 659-662(2006

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