这一样是因为最近上锺大的地球化学之後，才知道大三就应该懂得的东西，我现在才懂。 一样野人献曝分享给大家，有错请指正～ ----------------------------------------------- 网志版：http://mygeotravel.org/hcc/blog/2010/05/23/4518.html ----------------------------------------------- 软流圈是甚麽？ 如果学生说，「软流圈就是熔融的岩浆，地表上火山所喷发的岩浆就是来自软流 圈，而软流圈的热对流运动则是推动板块运动的动力来源。」那我一点都不会觉 得奇怪，我会觉得奇怪的是，这一大套讲法到底是学生自己建构出来的解释，还 是有人教的呢？学生给我的答案大多是，国中老师！ 要「破解」这一大套看似完美的逻辑，最困难的地方在於告诉他们软流圈为什麽 不可能是岩浆还不够，还必须告诉他们岩浆怎麽形成，以及地函热对流跟板块运 动是怎麽一回事。这其中只要有任何一个环节他们没能听懂，串不起一套完整的 说法，那只要过一阵子，他的答案就又会回到「软流圈就是熔融的岩浆…」了。 通常我会先给学生一张地表附近地震波（S波）速度分布图（下图），让学生根 据他已经知道的「S波无法在液体中传递」，以及图上显示「软流圈不但有S波通 过，而且速度还没有变慢很多」的结果，让学生先建立起「软流圈不可能是液态 的熔融岩浆」这种想法。但这个想法的威力很薄弱，学生很快会把他消灭，所以 要赶快派出援军，「那到底软流圈是甚麽样子呢」？ http://tinyurl.com/2dpnwbu 其实软流圈里面应该只有「一点点」岩浆。 我们先简单解释一下岩浆的形成原因。下图中横座标是温度、纵座标是压力或深 度，岩石在温度越高的状况下越容易熔融成为岩浆，但若是压力越大（深度越深）， 岩石就需要更高的温度才能融化，图中绿线就代表橄榄岩（地函主要组成物质） 的固融线（开始融化的条件）。但因为岩石是由不同矿物所组成的混合物，所以 当温压条件超过固融线之後，橄榄岩会由熔点低的矿物开始融化，产生一小部分 的部分熔融，而不是一次全部变成液态。 http://tinyurl.com/26ke3p2 图中的蓝线与黄线则分别代表海洋地区及大陆地区地底下温度随深度的变化，图 中很明显可以看出来，地底下的温度完全不足以让岩石产生部分熔融。但若是橄 榄岩中含有部分挥发性物质（例如水或二氧化碳），产生部分熔融的温度条件就 会降低，像上图中的红线就是含水橄榄岩的固融线。因此根据估计，软流圈大约 有5％的部分熔融存在，这也就是地震波速度在此深度会减慢一点点的主要原因。 最近我才知道，过去我用来解释软流圈发生部分熔融的图其实是错的（汗）。 下图是橄榄岩中发生部分熔融时，岩浆所存在的位置。此时的岩浆会储存於矿物 颗粒与颗粒交界的顶点位置（下图左），但这些岩浆在空间中是彼此独立且互不 相连的。如果部分熔融的程度稍微高一点，岩浆就会在矿物颗粒的边缘连结（下 图右）。不过在此温压条件下所形成的岩浆，其密度并没有比周围的岩石小，所 以岩浆不会因为浮力向上流动并聚集，而会一直保持在原地。 http://tinyurl.com/2fmnuhr 由於大陆地区与海洋地区的地壳及岩石圈厚度不同，连带影响了地底下温度与压 力的分布，因此世界各地的软流圈深度分布也有所不同。例如下图就是不同地区 的S波速度随深度变化，下图A中的颜色可以对应到图B和图C的速度变化，实 线是大陆地区，虚线是海洋地区；图B是在深度方向上平滑过的S波速度变化； 图C则是在深度方向上没有平滑过的S波速度变化。 http://tinyurl.com/2fsu5ny 根据定义，软流圈以上的部分我们称之为岩石圈。但从上图可以看出来，不同地 区的岩石圈似乎差异很大，特别是在大陆地区。甚至软流圈与岩石圈的分界到底 应该定在哪里，也都是很有趣的问题。总而言之，希望从这篇说明开始，可以让 我的学生渐渐摆脱「软流圈就是熔融的岩浆…」的那套说法～ Blatt, H., Tracy, R. J., Owens, B. (2005), Petrology: igneous, sedimentary, and metamorphic (New York: W. H. Freeman), P.147-149. Barbara, R. (2009), The Thickness of Tectonic Plates, Science, 324, P.474-476. --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 140.109.82.191 ※ 编辑: nmns 来自: 140.109.82.191 (05/23 19:43) ※ 编辑: nmns 来自: 140.109.82.191 (05/24 08:29) 我上面的意思可「完全没有」要老师把这些都教给国中生的意思喔！ 会提到「国中」，是因为我教的学生（高中生）通通都听过软流圈了， 但几乎都有「软流圈＝岩浆」的观念。 所以上面这些资料当然是以老师为对象写的， 我认为老师要不要教，怎麽教，教多少都可以， 但如果老师多懂一点，就算不教，也不会教出错的观念。 於是我才会一直念书，因为我希望自己不要教出太多错的观念， 然後把我念书的心得分享给需要的人。 也许是认真的老师，或好奇的学生，可以因此有所收获，我就达到目的了。 当然，希望有人指正我的错误，也是目的啦～ ※ 编辑: nmns 来自: 140.109.82.191 (05/24 17:16)