来自地幔的毁灭之柱 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
来自地幔的毁灭之柱
地幔柱，板块结构的补完，但却将在不久的将来毁灭世界，世界末日
自远古以来，地球本身的演化在多方面塑造出了有利的条件，让生命的诞生和发展成为可能。但是，科学家从远古带回的数据却不会因人们的自作多情而改变丝毫。自5.4亿年前的生物大爆发以来，几近所有的大型灭绝发生之时，人们总能够在当时的地层中找到某次巨型岩浆溢流灾难的影子。这很难让人相信这仅仅只是巧合。
岩浆溢流灾难听起来固然震撼，但它本身也不过是一种地质现象，追根溯源，它的背后到底是什么样的地球伟力在推动着它呢？为此我们有必要进行一次全新的地心旅行。在板块构造已然深入人心的今天，这趟旅行将为大家呈现另一种截然不同的地球动力学图景。它鲜为人知，却与地球上全部生命的生死存亡息息相关。它深达行星之核，横贯地球半径，轰裂地表，淌出岩浆洪流。这就是今天我们故事的主角——矗立在地底的宏伟巨杵：地幔柱（Mantle Plume）。
板块构造的补完
地球“是什么”早已摆明，但是它是“怎么动”的呢？
自从魏格纳（Alfred Lothar Wegener）让大地“漂起来”开始，将近一个世纪的时间里，越来越多的人已经接受了这样的图景：我们脚下最表面的这层物质——地壳，其实并不是刚板一块，而是一块块的七巧板，即可以拼合，也可以拆开，甚至还可以被掰断、支解。我们生活在这样的七巧板上，有可能因板块的拼合而汇聚为一，也同样有可能因板块的离散而相互支离——没错，这就是大家极为熟悉的板块构造学说。
其实早在魏格纳提出板块漂移学说之前的1858年，法国地理学家安东尼奥·斯奈德-佩列格里尼（Antonio Snider-Pellegrini）就已经绘制了关于大西洋形成的插画。
图片来源：wiki commons
但是，当时的人们不得不承认，板块构造自建立起就一直顶着一朵“乌云”：该学说全部的内容都建立在“地壳刚性”的预设之上，换句话说，板块互相之间的力，只会作用在板块的边缘，其内部不应该有大规模的地质活动。但是，人们却在稳定板块的内部，的确发现与预测完全不相符的活跃行为——比如夏威夷剧烈流淌的火山，比如黄石公园的喷发，又比如两亿多年前的西伯利亚的岩浆溢流。这些地质运动，无论在强度和影响效应上，都足以与板块构造体系下的火山弧、造山带等经典现象相媲美，完全不是那些可以忽略的误差选项。
板块构造理论刚成型尚不到十年，摩根（William Jason Morgan）教授就开创性地指出，对于地球动力学来说，板块构造其实并不是一个整全性的描述，而只是其中一种行为罢了。在同一个地幔内部，其实等价地存在着两套截然不同的动力学图景：
地幔软流圈如同传送带那样横向循环，托着板块满世界漂，以动能的形式消耗行星内核的放射热，这，是其中的一种运动行为，正如我们熟悉的那样，是为板块构造。
而当地幔在纵向上以非平移的行为运动时，情景便截然不同了。在地核的加热下，最靠近地核的那部分地幔会形成一个升腾的热柱——就像烟囱中的滚滚浓烟一样。它在流动的地幔中垂直上升，几乎完全不影响、也不干涉板块构造的“传送带运动”。这，又是另一种运动行为。而这种行为的主体，就是我们这里所说的地幔柱了。
地幔柱结构示意：蓝色实心球为地核。虚线透明部分包括从地幔到地壳的范围。黄色部分为地幔柱。色彩表示热异常的比率，越蓝表示热梯度越正常，越红则反之。
图片来源：
地幔柱不只是人们为解释现象而设计的一种模型，它本身是客观存在的。地幔柱被定义为“存在于地幔中的一种呈柱状分布的热异常领域（Thermal Anomalies）”，简单地说，就是与周边地幔对比，柱中的区域要有着更高的温度。热胀冷缩，温度的升高带来密度的降低，密度的降低让波速变慢。于是，当人们把人工地震波打向地球内部时，波速的变化可以让它现形。
基于震波勘测的事实，摩根教授和后人们发展了地幔柱理论：在地核和地幔的边界处（Core-Mantle Boundary，CMB），星核巨温的加热，会令地幔中最靠近地核的部分温度升高。温度的升高必然带来密度的降低，当一个均一的体系内部发生密度分化，且还是密度低的在下，密度高的在上时，体系将发生瑞雷-泰勒失稳。在这种情况下，地幔中将会重新演绎一个“局部行星分异”——低密度的轻物质上浮，腾出空间让重物质下沉填充，地幔柱——这个低密度的流动结构，就沿着竖直方向一路缓缓上升了。
根据流体力学的模拟，一个柱缕结构在垂直上升中，其头部将会缓慢地扩展开来，就像一个蘑菇缓慢地张开自己的伞盖一样。越向上走，周围地幔的密度就会越低，直到地幔柱率先升起的头部走到与其密度大抵相当的地方，伞盖就会横向扩散，张开，缓慢地在横向上扩展出一个巨大的区域。地幔再怎么深，其深度也毕竟有限，一直上升的后果可想而知，这么大一个伞盖最终将“一头顶上”岩石圈的底部。地幔柱的头部可是富含来自地核的高温岩浆啊，将岩石圈顶裂之后，接下来会发生什么，我想，已经不言而喻了。
地幔柱示意图。途中中最黄色区域为内核，橙黄色为外核，深红色为地幔，灰色为地壳。右侧四个大小不同的地幔柱形象地表示它一边上升一边展开头部，最终冲击到岩石圈底，诱发大火成岩省的动态特征。左侧一个孤立的细小地幔柱表示地幔柱头部已经喷出消耗之后，其尾部在地球上继续打出的较小区域——大地热点（Hotspot）。热点一般形成海山，或随板块的移动而“搓出”无震海岭。
图片来源：
今天的地幔柱，明天的大灭绝
火山，是地球深部岩浆的输出口。它的喷发已然可怕，但找遍地球，哪怕把岛弧链和洋中脊这种大型火山带都包括进去，都从来没有哪种岩浆事件，能与那种被称为“大火成岩省”的星球级岩浆溢流体系相提并论。与现代能见到的火山喷发相比，大火成岩省根本就是完全不在一个层面上的另一种星球图景。人们虽然可（wàn）惜（xìng）地（a）没有生活在大火成岩省极盛喷发的时代，没法实际见到它的模样，但我们的地球科学家却可以精确地告诉人们：大火成岩省实在太大了，大到能覆盖三分之一个西伯利亚地域，更可怕的是，这么大的岩浆区域并不是在极长的时间内缓慢累积出来的——它的发育完成仅仅需要十分之一个标准地质时间单位。
这种大火成岩省的喷发，便是地幔柱直接拱裂岩石圈的可怕后果。咱们还是回到根源上想一想——地幔柱是什么？它是一个行星在极短时间内大规模释放内部核热的极端手段，而且，这种手段还不是板块运动那样热能对动能的转化——而是将最深部的热能直接输出到地表，输出到大气圈、水圈、生物圈这些地表的圈层。
如此规模的热量，一旦以CO2等岩浆挥发份为载体输出，会造成极大规模的温室效应。但与此同时，另一种主要的岩浆挥发份——SO2，又会积极地与大气中的水分结合，形成硫酸的气溶胶，不仅让酸雨“滋润四方水土”，更能有效地反射射至地表的太阳光，令局部产生冷室效应。在气候的冷热失调下，生物圈就只能有一种回馈方式了——灭绝。
于是，西伯利亚大火成岩省喷发后，就有了二叠纪末那场亘古大灭绝，超过95%的物种被清洗，伟大的古生代生物群至此被彻底摧垮，永远地凝固在了历史的记录中。自生物大爆发以来，持续3亿年的“远古生物时代”就此便结束了，历史进入“中古生物时代”的第一个纪元——三叠纪。又过了很长一段时间后，中央大西省喷发，把这个三叠纪连同它的生物群一起从地球日历上彻底撕掉，迎来侏罗纪。侏罗纪把恐龙推向了历史的高潮，然后繁盛了几千万年，在白垩纪的末期，印度德干地区又出现了大火成岩省）——这次好像还偶然跟地外事件重合到了一起——导致中生代恐龙王国直接歇菜，让“新生生物时代”的哺乳动物开心地充填空空如也的生态位。
大灭绝与巨型岩浆溢流事件的时间匹配图，其中红色的线条表示巨型岩浆溢流事件。括号内标出的是海底溢流事件，其中OJP表示翁通爪哇海台、KP表示凯尔盖朗海台、CP表示加勒比海台。
图片出处：elements.geoscienceworld.org
古生代被地幔柱毁了，中生代被地幔柱毁了，咱们现在依然生活在新生代。地幔柱，不再来一发吗？
事实告诉我们，当下的地球内部不仅的确存在着地幔柱，而且还有两个：非洲下面一个，太平洋下面一个。2012年世界末日的才刚消停，地学界权威的学术杂志《地球与行星科学学报》便发布了一个震撼性的研究（参考文献3），把更精确的事实告诉了我们——
原来，这些地幔柱早就已经在酝酿了。
在地核与地幔的边界，几乎能覆盖整个太平洋的大型低波速域（LLSVP）正在潜伏着。为何会有低波速？温度高了，密度低了，已经开始不正常了。在这些LLSVP中，温度持续升高，最终使热力/密度分异强化为化学分异——浮力大的物质会集中聚拢起来，进一步演化，最终形成流动性更高、活动性更强烈的超强低波速域（ULVZ）。ULVZ里边的物质已经开始发生大规模的部分熔融了——说更通俗点其实就是更加高温的岩浆，只要喷出来就可以直接玩灭绝了。不过还好，研究指出，目前这些ULVZ还是非常局部的。但是，它们毕竟在缓缓聚拢。一旦它们丝缕相连，上升到地表，新生代估计也就差不多了。
EPSL 2013年2月所发布的最新研究中量化出的LLSVP面积。通过大陆的轮廓（白色线条）可以直观认识其大小。
图片来源：参考文献3
有两个消息。一个坏消息是，它们的确已经在高速地汇聚上升了——否则科学家们不可能告诉你现在地球上已经有两个地幔柱；但另一个好消息是，在地学上一切离开时间谈灾难的行为都是不靠谱的。永远记住，地球科学的基本时间单位不是“年”而是“百万年”，所以，就算它们“瞬间发生”，这个瞬间也过于漫长。
对于地球来说，无论是保护你，还是毁灭你，与你其实毫不相干。你只是地球系统里的一份子，演化的过程中，消失了又有什么好奇怪的呢？宇宙不是目的论的试验场。
但是，站在我们自己的立场上考虑，从宇宙中消失我们甘心吗？不甘心。那么好，就不妨抱着这种忧患的意识继续生存发展吧。环境赐予你压力，世间永无温室。无论是远征星辰大海，还是切实改造家园，在自然的伟力前，我们必须只有一个回答：活下去。
参考文献：
吴泰然等，《普通地质学》，北京大学出版社。
Morgan WJ. Deep mantle convection plumes and plate motions. Bull. Am. Assoc. Pet. Geol.(1972) 56:203–213.
Thorne MS et al. Mega ultra low velocity zone and mantle flow. Earth. Planet. Sc. Lett.(2013) 364:59-67
相关小组：
你可能感兴趣
构造地质学研究生，科学松鼠会成员
引用 的话：别说其它的，同学，说板块就说板块，说地幔就说地幔。我们现在所说的就是，你的“地幔之柱”的观点和理由是错的！错的！你能容忍我反对你么？？我说句板块你还真就盯着板块了。我上文说板块只是为 “科学不讲所谓正确，而只讲最优”这个观点举例而已。另外，地幔柱理论哪点“错”了？你能不能给点实质讨论？不要总在这儿摆立场。科学不关心立场，只要你给出自洽的解释，不用你说我也知道它错。当然，我有必要再次啰嗦一句，地幔柱理论也不是“对”的，因为定义“对”没有意义。还是那句话，“科学不讲所谓正确，而只讲最优解。”在目前各种理论里，它能将实验和观测所获得的客观事实解释得最好，仅此而已。
构造地质学研究生，科学松鼠会成员
引用 的话：如果岩浆溢流发生在大洋中部是否会稍微好点呢？以巨量海水作为冷却和缓冲体系..这个问题问得好！其实，在，岩浆遇水会发生水汽岩浆爆破作用（Hydromagmatic explosion），对于岩浆溢出气体来说其实是个正向贡献...
对于地球来说，无论是保护你，还是毁灭你，与你其实毫不相干。你只是地球系统里的一份子，演化的过程中，消失了又有什么好奇怪的呢？宇宙不是目的论的试验场。这句话霸气侧露啊！！！
显示所有评论
全部评论(137)
为啥我会想起那些“可歌可泣”的爱情悲剧……
噢噢噢噢噢噢
可以拿来发电么，岩浆
地幔柱才是最终BOSS。地震火山海啸只是龙套脚色吗？
“标准地质时间单位”，是什么单位？相当于多少年？
分子生物学准博士，天文爱好者
引用 的话：“标准地质时间单位”，是什么单位？相当于多少年？见倒数第三段结尾：“永远记住，地球科学的基本时间单位不是“年”而是“百万年”，所以，就算它们“瞬间发生”，这个瞬间也过于漫长。”
补充几点：1，上世纪七十年代初，地震学还没有发展到今天的成熟度。地幔柱首先是出于为Wilson热点理论提出动力学机制的理论模型，地震学和地质学的验证过程到现在还在继续。当然目前多数成果和主流学界是接受这个理论的。2，地幔柱产生岩浆的过程分两步：首先是高温岩石以地幔柱的形态上升，但此时地幔柱的头部仍然是固体。第二步是，到了浅部（两三百公里吧），减压熔融作用才会产生大量岩浆。3，引文三的概念是关于“super plume”，是一个比常规地幔柱更宏观的概念，而常规地幔柱不止两个。这个超级地幔柱模型是休斯顿大学的Burke老先生提出的，同样是一个先有理论再具体验证的研究课题。有个好玩的八卦是，Burke把这两个超级地幔柱命名为Jason和Tuzo，来纪念他的两位师友：老Jason Morgan和Tuzo Wilson。
土木工程研究生，FRP
没（tuo）时（yan）间（zheng）了（fan）！
有理论认为，渤海地区存在一个雏形阶段的地幔柱，地下物质的上升可能和华北-渤海-郯庐的一系列地震有关联
我们是见不到那一天了，好可惜，好庆幸，也学人类坚持不到那一天
去火星去火星
mark...LIPs这种规模的喷发若是发生在人口密集的地方真是无处可逃......来自
最后一段讲的真好，活下去。给我1楼说的那种感觉，为了怀孕的妻子活下去，杀人放火哭爹喊娘求神拜佛装13坑人阴谋诡计舍己为人舍身取义牺牲小我完成大我。。。。完全不在话下。凡是违反自然规律什么都没做导致怀孕妻子的成活率降低的，都消失在历史的长河里。举目所见都是成功者，失败者我们是看不到的。
植物分子生物学在读博士
如果岩浆溢流发生在大洋中部是否会稍微好点呢？以巨量海水作为冷却和缓冲体系..
对于地球来说，无论是保护你，还是毁灭你，与你其实毫不相干。你只是地球系统里的一份子，演化的过程中，消失了又有什么好奇怪的呢？宇宙不是目的论的试验场。这句话霸气侧露啊！！！
等到地球毁灭的时候，我?早已建造了行星般大小的宇宙飞船，搭载我们冲出地球，走向宇宙
闪鸣大大的文章必须顶
地质学博士生
搞岩浆的高度果然不凡
引用 的话：对于地球来说，无论是保护你，还是毁灭你，与你其实毫不相干。你只是地球系统里的一份子，演化的过程中，消失了又有什么好奇怪的呢？宇宙不是目的论的试验场。这句话霸气侧露啊！！！灭亡你，与你何干！
勘查技术与工程专业
可（wan）惜（xing）呀
构造地质学研究生，科学松鼠会成员
引用 的话：如果岩浆溢流发生在大洋中部是否会稍微好点呢？以巨量海水作为冷却和缓冲体系..这个问题问得好！其实，在，岩浆遇水会发生水汽岩浆爆破作用（Hydromagmatic explosion），对于岩浆溢出气体来说其实是个正向贡献...
构造地质学研究生，科学松鼠会成员
引用 的话：闪鸣大大的文章必须顶呀，KD8里的童鞋? 0v0
恐龙灭绝那次,也许是小行星砸裂了地壳.下面正好有个地幔柱.
植物分子生物学在读博士
引用 的话：这个问题问得好！其实，在，岩浆遇水会发生水汽岩浆爆破作用（Hydromagmatic explosion），对于岩浆溢出气体来说其实是个正向贡献...也就是说效果更严重？
引用文章内容：地幔柱，不再来一发吗？能别这么邪恶么我说。。。
我来秀我的头。。。 话说灭绝跟我们没关系了 真无趣
喵要活下去
松鼠的文章真心耐看。一直以为地质的演变发展一个板块漂移说就说完了呢。原来恐龙的灭绝不只是因为天外来客，更有内患。人造电力系统就因为电能不能大量储存，就衍生出了很多问题。而人力所不能控制的岩浆，一旦喷出地壳，确实后果不堪设想。还好，与地质年代相比，人生很短。
感觉好可怕不过我好奇一个问题地球内部的放射物质放射完后（衰变到放射性物质相对少的时候） 地球是不是就停止掉了
显示所有评论
(C)2013果壳网&京ICP备号-2&京公网安备您所在位置： &
&nbsp&&nbsp
谈尼采《悲剧的诞生》中的“审美”视角及其理论意义探析.pdf50页
本文档一共被下载：
次 ,您可免费全文在线阅读后下载本文档
文档加载中...广告还剩秒
需要金币：50 &&
你可能关注的文档：
··········
··········
学位论文独创性声明
学位论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含
其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机
构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡
献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名 量写 ： 1
签字日期：
厂月|7钐日
／丁孙户之
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借
阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行
检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授
权中国科学技术信息研究所和中国学术期刊 光盘版 电子杂志社将本学位论
文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据
库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务。
保密的学位论文在解密后适用本授权书
靴敝作弼≯
熟暾婿昏引
签日期：励J睁侈月乙日签-7--嗍乏秽如／乙日
正在加载中，请稍后...一切生灵都会死去，身边的事物终有一天会毁灭，即使是无穷的宇宙也可能在某一时刻消失，既然如此，我们的_百度知道
一切生灵都会死去，身边的事物终有一天会毁灭，即使是无穷的宇宙也可能在某一时刻消失，既然如此，我们的
一切生灵都会死去，身边的事物终有一天会毁灭，即使是无穷的宇宙也可能在某一时刻消失，既然如此，我们的生命的意义是什么？世上为何要产生生命、产生这一切？
提问者采纳
所以的事情都不会平白无故的发生，从宇宙大爆炸再到星系的形成，恒星的形成再到地球的形成，所有这一切的发生其实就是极大的偶然，生命的诞生更是一个几率小到千百亿分之一的事情。可它就是发生了，为什么会产生这一切？人类的存在到底意义如何？说句实在话，哲学家都不一定弄明白的事情，我们又为何要计较呢。人类的生命意义在于生活，那么生活又是什么？生活其实就是生下来，活下去，就这么简单，关键在于活的精彩活的漂亮。至于你的生活到底是怎样的，那取决于你自己。&史蒂芬霍金说过，“宇宙的就是终极奥秘就是它为何存在，人类要是能够清楚的话，那我们就实实在在的掌握了宇宙，人类就变成了宇宙的主宰&（此话摘自“走进霍金的宇宙世界”）
提问者评价
太给力了，你的回答完美的解决了我的问题！
其他类似问题
按默认排序
其他3条回答
我们活着的意义？首先，是为了让别人记住你，其次是为了繁衍，再其次是为了活着而活着，虽然每个人都会死，但有一种叫做责任的东西让你不得不面对生活好好的活下去，对你的父母你有责任，对你的妻儿你有责任，对你的身边的人你也有责任，这是不会断开的线，等你感觉没有责任的那一天，就是你死亡的那一天，而在那之前你的儿女的责任就是照顾你，这是一根线，牵连着多人甚至是宇宙的一根线，世上为何要有生命？因为孤独，可能是星球孤独了也可能是宇宙孤独了，千万亿年过去，孤独这个词从宇宙诞生的开始就已经存在了，为了让自己不再孤独，为了有人能陪伴一颗星球直到终结为止，它不想一个人孤老终生，需要有人陪伴，生命的诞生以及起源是延续了那种古老的智慧所产生的结晶，而生产制造时为了让生活变的有意义，有价值，有探索，有目标，有计划，还有，就是因为我们活着，总要为自己找点事情做，不是么？
其实人类出现在这世界上，还有这宇宙的存在，都是荒谬和可笑的。
那为什么还会存在？
存在虽然荒谬，但并不影响存在。正如人类，虽然人会死，但人为什么还要活着？活着又是为什么？单个家庭活着便是为什么下一代，一个群体活着就是为了自己的族人。大到一个国家，一个地球就是为了一个文明承传
这都是世界改变化成这样的
我们人类插不进去的
等待您来回答
下载知道APP
随时随地咨询
出门在外也不愁吾名毁灭 _百度百科
特色百科用户权威合作手机百科 收藏 查看&吾名毁灭作&&&&者神马vs连载网站起点中文网
玄幻小说聂羽,五行大陆上唯一一个身怀第六元素...毁灭元素的人,在无尽风雷中诞生在四象镇聂家之中,从此,五行大陆的历史被改写看聂羽如何驾驭第六元素,傲视群雄……
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看好像有一个句子，意思是毁灭诞生什么的~~是谁说的啊，哪个句子怎么说_百度知道
好像有一个句子，意思是毁灭诞生什么的~~是谁说的啊，哪个句子怎么说
有一个句子，意思是毁灭诞生什么的~~是谁说的啊，哪个句子怎么说
提问者采纳
生存,还是死亡. 莎士比亚.哈姆雷特生存还是毁灭？这是个问题。究竟哪样更高贵，去忍受那狂暴的命运无情的摧残,还是挺身去反抗那无边的烦恼，把它扫一个干净。去死，去睡就结束了，如果睡眠能结束我们心灵的创伤和肉体所承受的千百种痛苦，那真是生存求之不得的天大的好事。去死，去睡，去睡，也许会做梦！唉，这就麻烦了，即使摆脱了这尘世可在这死的睡眠里又会做些什么梦呢？真得想一想，就这点顾虑使人受着终身的折磨,谁甘心忍受那鞭打和嘲弄，受人压迫，受尽侮蔑和轻视，忍受那失恋的痛苦，法庭的拖延，衙门的横征暴敛，默默无闻的劳碌却只换来多少凌辱。但他自己只要用把尖刀就能解脱了。谁也不甘心，呻吟、流汗拖着这残生，可是对死后又感觉到恐惧，又从来没有任何人从死亡的国土里回来，因此动摇了，宁愿忍受着目前的苦难而不愿投奔向另一种苦难。顾虑就使我们都变成了懦夫，使得那果断的本色蒙上了一层思虑的惨白的容颜，本来可以做出伟大的事业，由于思虑就化为乌有了，丧失了行动的能力。
提问者评价
谢谢~~~写论文用的，就是这段话o(∩_∩)o...
其他类似问题
按默认排序
其他4条回答
是不是莎士比亚的
出自哈姆雷特（又叫王子复仇记）To be or not to be, that's a question. 是生存,还是死亡,这是一个问题.
TO BE OR NOT TO BE ,THAT'S A QUESTION？？莎士比亚
生存,还是死亡.莎士比亚.哈姆雷特
鲁迅:不在沉默中爆发,就在沉默中灭亡
等待您来回答
下载知道APP
随时随地咨询
出门在外也不愁}