地球行星/6h. 鮑文反應系列
諾曼·L·鮑文於1907年駕駛他的獨木舟劃過魁北克和安大略省加拿大邊界附近茂密的拉德湖,那裡是哈德遜灣以南人口稀少的荒野地區。該地區的岩石是北美最古老的岩石之一,是北美克拉通的一部分,其中散佈著更新的火山岩,這表明該地區可能蘊藏著豐富的金銀礦藏。鮑文受僱於安大略省礦業局,當時他還是一名年輕的學生。在夏季獨自進行野外考察期間,鮑文學會了透過礦物識別來解讀岩石,並對岩石進行命名分類,並尋找該地區的採礦區域。他在野外觀察礦物在岩石中分佈方式的經歷為他的一生打下了基礎,即使後來他將自己投入到實驗室實驗中,透過加熱和熔化礦物來了解它們是如何變成液體以及它們是如何冷卻成晶體的。這些研究和實驗深刻地揭示了岩石是如何在不同礦物成分方面變得富集和貧乏的。他畢生的工作清楚地解釋了為什麼位於中洋脊附近的大洋地殼是鎂鐵質的,而大陸地殼是長英質的。

如今,鮑文提出的鮑文反應系列是一張圖表,說明了各種礦物在不同溫度下如何熔化。如果我們將地球的岩石迴圈視為地球上固體物質持續熔化和凝固的過程,隨著時間的推移,在較低溫度下熔化的礦物會“漂浮”在地表附近,而僅在非常高的溫度下熔化的礦物會“沉”入地球內部。地球外殼的這種分異導致了觀察到的在大陸地殼中發現的長英質礦物(石英、正長石、鈉長石和白雲母),而鎂鐵質礦物則被限制在海洋地殼(鈣長石、黑雲母、角閃石、輝石、橄欖石)。解決方案是長英質礦物在較低溫度下熔化,而鎂鐵質礦物會保持固態,因此會沉入地球岩漿的深處。隨著時間的推移,隨著岩石迴圈的持續過程,地球大陸將變得更加富含這些長英質礦物,尤其是石英,而地球的內部將變得更加富含鎂鐵質礦物,尤其是橄欖石。在中洋脊沿線由火山活動不斷產生的非常年輕的岩石位於世界海洋底部,岩漿富含鎂鐵質礦物,需要高溫才能熔化。學生們常常錯誤地認為海洋地殼是隻存在於海洋下面的地殼,但這種鎂鐵質岩石在化學和物理上與大陸上發現的大部分大陸岩石截然不同,大陸岩石異常富含長英質礦物。奇怪的是,我們每天在地球大陸上拾起的岩石在礦物學和化學成分上與海底發現的岩石根本不同。
鮑文的一個重要發現是斜長石在升溫過程中的熔化方式。斜長石實際上是長石族中的一系列礦物,它們呈現白色到藍色,包括兩個端元,鈉長石 (NaAlSi3O8) 含有鈉,鈣長石 (CaAlSi3O8) 含有鈣。鈉長石的熔點低於鈣長石,因此岩石中鈉長石和鈣長石的百分比可以揭示兩種礦物部分熔化的歷史,以及岩石是如何隨著時間的推移而變得富含某一種礦物的。岩漿深處的岩石會富含鈣長石,而淺層地殼和較冷岩漿中的岩石會富含鈉長石。兩種礦物的比例可以揭示岩漿內部的熔化溫度。

鮑文反應系列為我們提供了重要的視角,瞭解長英質礦物和鎂鐵質礦物是如何在地球漫長的歷史中逐漸分異的,形成固態富含長英質的大陸克拉通,漂浮在鎂鐵質成分不斷增加的岩漿之上。地球大陸的形成過程是長英質地殼在鎂鐵質大洋地殼的海洋中不斷累積在這些漂浮的固體島嶼上的漫長曆史,這些大洋地殼在中洋脊不斷形成並在俯衝帶不斷消亡。一個不斷地將這些漂浮的長英質大陸板塊在地球漫長的歷史中移動的岩石迴圈,這是板塊構造的結果。
| 上一頁 | 當前 | 下一頁 |
|---|---|---|