2014年12月2日

「中洋脊」被誤解的二三事

作者/朱美妃、喬凌雲(任教臺灣大學海洋研究所)

海洋佔據了地球表面積達70%以上,若將海水移去,中洋脊無異是這「內太空」當中最醒目的一道風景!它連綿在各大洋中,總長超過六萬公里,寬可達二千多公里,是地球上最長的山脈,不過,它卻是由地表最年輕的物質所組成,是海洋地殼的誕生地。儘管經過地球科學課的洗禮,「中洋脊」三字許多人早已如雷貫耳,然而大家對它卻常有一些誤會!

中洋脊是地函熱對流上升的地方?
曾煮過泡麵或熱湯吧!鍋子下方點著爐火,上方是溫度較低的空氣,鍋中的湯水會因為上下溫差而產生密度差異,進而開始了對流;假如你恰巧加了味噌,這對流的現象便能看得更清楚些,會見到一股股的味噌隨湯上湧,然後分向四周沉降,於是我們在味噌湯表面見到許多蜂巢狀的「對流胞」。但是,請你回想看看,可曾見過這些對流胞中心乖乖的排列、連結成線?(圖一)

「對流」這一物理現象當然是放諸四海皆準。太陽的核心進行著核融合作用,釋放出的大量熱能會加熱近表面的氣體組成,於是它們也產生一胞一胞的對流。當我們觀察太陽表面,也就是「光球層」時,由於光球層的底下是對流層的頂部,所以能見到因內部氣體對流所造成的「米粒組織」,對流上湧處,溫度高、看起來較亮,形成「米粒」的中心,當上升的物質將熱能散發後,溫度降低、看起來暗沉許多,並在對流胞的外側下沉,是米粒的邊緣。

同樣的,在地球內部,地函被內含的放射性元素蛻變與下方地核冷卻所釋放的能量加溫,上方則覆蓋著薄、冷的地殼與大氣,於是地函物質也會發生熱對流,當然也是那一胞一胞的熱對流。既是如此,如果中洋脊是地函熱對流的上升處,那麼從三維空間上考量,中洋脊火山便該在地表是點狀的分布,而不是近乎線狀地在海洋中綿延達數萬公里!事實上,地函熱對流的上湧,即地函熱柱(mantle plume),確實是在地表造成了點狀分布的熱點火山與洪流式玄武岩的噴發,至於中洋脊的下方,儘管那裡也有地函物質的湧升,卻不是肇因於地函熱對流,主要是張裂運動邊界條件所導致的「被動」流場所造成!......【更詳細的內容,請參閱第540期科學月刊】

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