為什麼海拔越高地殼越厚?

時間 2021-05-06 10:32:17

1樓:多因地殼運動論

青藏高原海拔高,地殼厚。青藏高原是沉積地層經地殼運動而形成的。形成如此巨厚的沉積地層,證明該地區沉積前是非常深的負地形。

地殼厚是由於原始地球地表巨深負地形沉積及後期地殼運動作用形成的。

2樓:SRNDHFPBOOS

很有名的重力均衡原理;可以參考固體地球物理書籍。

另外,海拔越高不一定地殼越厚,例如智利Penu高原莫霍面比其靠北部的高原淺20km,但海拔是接近的,這是由於下地殼拆沉導致軟流圈上湧造成的熱隆公升

拆沉作用是英文delamination的翻譯,delamination字面上意思為「層離作用」,即成層地剝離下沉,但是國內學術界一般翻譯為拆沉作用,算是約定俗成

拆沉作用是指最下部下地殼沉到下面軟流圈地幔內,準確地說是下地殼和下部剛性岩石圈地幔拆沉到塑形軟流圈地幔中;因而拆沉作用又有下地殼拆沉和岩石圈拆沉兩類叫法。通常下地殼由麻粒巖組成,除非是高壓麻粒巖,密度都小於地幔(橄欖岩),而岩石圈地幔由於熔體抽離殘留的難熔地幔密度也小於軟流圈地幔,這也就是為什麼通常克拉通岩石圈較為穩定的原因。

然而,造山帶中或大陸弧由於板塊拼貼導致地殼加厚,使得下地殼部分發生榴輝巖相變質,榴輝巖密度顯著大於地幔橄欖岩,產生重力不穩定,可以發生拆沉。

3樓:

觀點:海拔越高地殼並不一定越厚。

寫在前面

這個問題不是我的專業方向,所以本不想也不敢答的。因為其中涉及到了一些我不完全了解的細節,而我又沒有時間和精力去查詢相關文獻。之所以寫這個答案,一方面是沒有看到滿意的答案,另一方面是已有的答案中有太多的「偏見」,對於非地球科學專業的人來說可能是一種誤導。

目前排名第一的答案以及其他稍微幾個稍微沾邊的答案中,都是用重力均衡理論來解釋為什麼「海拔越高地殼越厚」,卻絲毫不提這一命題是否一定正確。的確,對於地球上的大部分區域,都有「海拔越高地殼越厚」這一現象,且都可以用重力均衡來解釋。但地球上的確存在某些區域,海拔很低但是地殼卻很厚;對於其他類地行星而言,不滿足「海拔越高地殼越厚」這一現象的區域則更多,這些都是不能用重力均衡來解釋的。

在嚴謹地做科研時,顯然題目中的說法是不對的,重力均衡理論也不是普適的。因而下面會介紹3種引起地形變化的可能的物理機制,以表明在某些情況下題目是對的,有些情況下題目是錯的。

背景知識:

前面的答案其實已經介紹了背景知識,這裡為了答案的完整性,重新說一遍。

圖1:岩石圈與軟流圈

如圖所示,地球的表層有一層厚度為c的地殼(crust),地殼下面是非常厚的地幔(mantle)。整個地殼以及地幔的頂部的一小部分構成了岩石圈(lithosphere),也就是圖中厚度為H的部分,這一層的特點是薄(50km到200km左右)且堅硬。在岩石圈的下面是軟流圈(asthesphere),這一層從岩石圈底部開始,大概可以延伸到660km左右,這一層的特點從名字就可以猜出來,軟且容易流動。

因而,整個物理影象就是乙個很堅硬的岩石圈躺在很軟且可以流動的軟流圈上。

物理機制1:板塊彎曲理論圖2:板塊彎曲理論

上圖中,山的海拔(陰影區域)高度為h,由於山的存在,整個岩石圈向下彎曲,彎曲的振幅為w。岩石圈的彎曲會在地表形成乙個凹槽,凹槽的部分也會被山體所填充。需要注意的是,山和地殼從成分上是沒有區別的,因而實際的地殼厚度是h+w+c。

不嚴謹的說,w與h成正比,海拔h越高,w也就越大,因而海拔越高地殼越厚。地球上的大部分山應該都可以用這個機制解釋。

物理機制2:冰後回彈

同樣還是圖2,只是這裡陰影部分不再是一座石頭山,而是一座冰山。冰期一過,冰就會融化,相當於將圖2中的陰影部分直接拿走。此時,海拔是w,而地殼厚度為c。

因而與正常的地殼相比,雖然這個地方海拔是負值,但是地殼厚度卻沒有變化。因而這個機制表明海拔低地殼不一定就薄

關於冰後回彈,想象一下,把尺子上的重物拿開,此時尺子受力不平衡,會從向下彎曲狀態變成平坦,然後再向上彎曲,到某個極限後又回到平坦,類似高中物理學到的簡諧運動。彎曲的岩石圈也會產生類似的現象,這也就是"冰後回彈"中的回彈二字想要表達的意思。只是這裡回彈所需的時間相對於冰融化的時間而言要長很多,因而可以認為冰是被瞬間拿走的。

冰後回彈的乙個例項是格林蘭島附近,這個地方每年大概可以上公升2cm。當然這個地方的海拔到底是相對較高還是相對較低就不必去深究了。畢竟,我們現在看到的只是整個簡諧運動的瞬間;在重物的壓力下,原始地殼的厚度c會不會發生微小的變化也是乙個問題。

物理機制3:熱點模型

地幔中存在很多異常熱的區域,即雖然都是相同的物質,有些區域的溫度要比周圍的溫度高。溫度高導致密度低,密度低導致物質會受到向上的浮力,因而高溫物質會向上運動。當這些高溫物質上公升到地表時,地表的溫度會比較高,即所謂的熱點(hotspot)。

一般來說,熱點區會伴隨著大量的火山活動。

圖3:熱點模型

如圖所示,由於熱物質(陰影部分)的上湧,相當於岩石圈受到了乙個向上的力,與圖2相反,此時岩石圈會向上彎曲。因而此處,雖然海拔較高,地殼厚度卻沒有變化。因而,海拔高不一定地殼就厚

金星上有兩個超大型的高原,其中,Ishtar Terra可以用機制1解釋,Aphrodite Terra可以用熱點模型解釋。不過,有沒有更新的觀測來推翻這一模型,我就不確定了。

總結

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