2012年5月12日，基拉韦厄哈勒马乌麻乌熔岩湖喷发的熔岩。图片：HVO/USGS。我在Eruptions这里收到很多问题，但一个更常见的主题是岩石的性质——特别是为什么它们会在特定地点融化以产生岩浆？关于地球内部存在许多误解，即我们居住的构造板块（大陆板块和海洋板块）位于构成地幔的“岩浆海”之上。正如我以前说过的，地球的地幔，这个从约10-70公里深度开始延伸到约2900公里深处的外核的硅酸盐岩层，构成了地球的大部分体积，它不是熔融的，而是固体，可以呈现塑性。这意味着它可以流动和对流，这是地质学家理论化板块运动如何开始和持续的一种方式。然而，众所周知，岩石在地球内部完全是熔融的，那么地球的很大一部分是固体，但有些部分也会融化呢？
这张草图说明了地球上的岩石为何会融化。地温线（实线）表明岩石不应融化，因为它从未越过干地幔固相线（仅通过加热即可使地幔岩石融化的点）。加水后，固相线会移至湿地幔固相线（短虚线）。在恒定温度下减压地幔，会使地幔在上升时越过固相线（粗实线）。更多详情请参见正文。图片：Erik Klemetti 问题始于“如何融化一块岩石？”你可能会想到的最直接的方法是“提高温度！”这正是冰的情况——它是固体水，当温度超过0ºC/32ºF时就会融化。然而，对于岩石来说，我们遇到了一个问题。地球实际上没有足够的热量来融化地幔岩石，而地幔岩石是洋中脊、热点和俯冲带玄武岩的来源。如果我们假设融化的地幔是由二辉岩*构成，那么固相线（岩石开始熔化的点）在200公里深度（上地幔）处约为2000ºC。现在，地球的地温梯度（深度越深温度越高；见上文）模型表明，当你穿过地壳到达上地幔时，200公里处的温度在1300-1800ºC之间，远低于二辉岩的熔点。那么，如果向上温度更低，为什么这些二辉岩会融化形成玄武岩呢？嗯，这需要你停止考虑如何加热岩石使其熔化，而是考虑如何改变岩石的熔点（固相线）。想想我们的冰的类比。在冬天，你有很多时候想摆脱那
描绘俯冲带熔融的草图。俯冲板块在深度处释放水分，加热后导致上方地幔部分熔融，形成玄武岩。图片：Erik Klemetti 冰，但当时的 ambient 温度低于空气温度。那么，你该怎么办？一种方法是通过破坏H2O分子之间的键来在较低温度下融化冰——从而阻止坚硬的冰的形成。盐是破坏这一点的绝佳方法，所以往冰上撒些NaCl或KCl，它就会在低于0ºC的温度下融化。对于岩石来说，水就像盐一样。将水添加到地幔二辉岩中，它会在较低的温度下融化，因为构成岩石的矿物中的键会被水分子（我们称之为“网络改性剂”）破坏。在俯冲带（如喀斯喀特山脉或安第斯山脉），其中一个海洋板块在另一个板块下滑，那个俯冲的板块在加热时会释放出水分。然后，这些水会上升到它上面的地幔，导致地幔在较低的温度下融化，然后！在称为
熔剂熔融的过程中产生玄武岩。
描绘洋中脊减压熔融的草图。温暖、肥沃的地幔上升，部分熔融形成玄武岩，然后随着冷却远离洋中脊。图片：Erik Klemetti 等一下！地球上最大的火山系统是洋中脊系统，那里没有任何俯冲作用将水带入地幔以帮助熔融。那么，为什么那里会有玄武岩呢？这次我们必须使用另一种方法来融化二辉岩——我们需要在恒定温度下对其进行减压。这被称为绝热上升。地幔在对流，将地幔从深处带到地表，并且随着它的移动，地幔物质保持高温，比周围岩石更热。二辉岩的熔点（固相线）随压力变化，因此200公里处的2000ºC熔点在50公里处仅为~1400ºC。所以，保持地幔物质高温并对其进行减压，你就会得到熔融形成玄武岩！因此，在洋中脊下方（以及像夏威夷这样的热点），地幔正在上涌，导致减压熔融发生。让我们回顾一下：在正常条件下，上地幔中的二辉岩等地幔岩石不应融化——它太冷了。然而，通过加水可以降低岩石的熔点。或者，通过对岩石进行减压，可以将其带到固相线较低的压力。在这两种情况下，都会形成玄武岩浆，考虑到它比周围岩石更热、密度更低，它会渗入地表……其中一些会喷发！*地幔绝不是均质的，但对我们来说，我们感兴趣的是所谓的“肥沃地幔”——也就是说，未经熔融且能够产生玄武岩液体的地幔。
