嗨玩手游网

火山爆发的岩浆从哪来?

本月中旬,汤加海域发生火山喷发并引发海啸,对汤加造成了灾难性的影响。浓厚的火山灰遮天蔽日,使得整个国家通讯中断,近乎“失联”,牵动着全球人类的心。

而在人类的文化中,火山与岩浆往往意味着灾难。古罗马时期的人们便将火山爆发与火与工匠之神伏尔甘(Vulcānus)联系在一起,当火山爆发时便是伏尔甘在发怒,英文火山(Volcano)一词的词根便由此而来。他的宝物是世间最大的火山,意大利南部的武尔卡诺火山由此得名。

这个神明的名字可以追溯到克里特岛的神话传说,公元前1500年前后,距离克里特岛70公里的火山爆发,这一火山爆发规模超过了1815年的坦博拉火山爆发,导致克里特岛上的米诺斯文明迅速衰落,公元前1420年,克里特岛被北方落后的迈锡尼人征服,关于火山的神话传说可能由此被继承,代价是一个文明的毁灭。

克里特岛火山喷发

岩浆,就是融化的岩石,它到底从何而来呢?

当然,它来自地底下,( ̄▽ ̄)"。在小时候,我以为我们的大地之下全是炽热的岩浆,在地壳是薄薄的一层,在地壳的薄弱处,岩浆就会喷发出来,形成火山,带来灾难。

游戏中对岩浆场景的描绘

而事实真是如此吗,Σ(o゚д゚oノ)?

其实这种想象更类似于地球早期岩浆海(magma ocean)表面刚刚冷却时的样子。在地球形成的早期,大量的星际物质在重力的作用下不断撞击,大量的重力势能转化为了热能,而一些放射性元素的衰变也产生了大量的热,这些热量使得地球上几乎所有的岩石都完全融化,形成广袤的岩浆海[1]。

岩浆海想象图

然而,经过45亿年的冷却,如今的地球早已不是这种炽热的状态。如今的地球,大部分的硅酸盐岩石都已经冷却成了固体。根据地震学研究的结果,地球目前内部的结构大致为地壳、地幔和地核[2]。

地球的圈层结构

根据地震学的观测结果,只有地核中的外核部分以液态形式存在,地球的其他部分都以固体形式存在。

当然,仍有大量的热量赋存在地球深部。地核的温度约6000℃[3],在地表附近,深度每增加1公里,温度将升高25-30℃。在660km附近,温度可以达到约1700℃。

地温梯度线(图源网络[4])

那地下温度这么高,那为什么岩石还是没有融化呢?答案是:压力。

我们知道,物质的“熔点”还受到压力的影响。举个我们熟悉的例子:烧开水。压力越低,水越容易烧开,而压力越高,水越不容易烧开。对大部分岩石来说,压力越高,开始融化所需的温度也越高。而从地球的平均温压条件看,在特定压力下,温度总是比岩石开始熔化所需的温度要低[5]。这里我用“开始融化的温度”,并不是为了水字数,而是因为岩石的成分很复杂,它们没有一个固定的“熔点”,只有开始熔融的温度,我们称作“固相线”。从下面的示意图可以看到,地球的平均地热线落在岩石固相线的左边,说明在正常情形下,岩石不会融化成岩浆。

地热线与岩石固相线

尽管对大多数的情况而言,上面这张图都是成立的。但是在一些地方,地热线或者岩石的固相线会发生改变,使得地热线有一部分进入到固相线右侧,岩石就会融化成岩浆。

那么如何得到一碗热腾腾的岩浆呢?送给大家六字锦囊:减压、升温、加水。而达到这些条件成功让岩石融化成岩浆的典型区域分别是:洋中脊,地幔柱(洋岛)和俯冲带(岛弧)。

1.减压

减压使得地热线向上移动

洋中脊是贯穿四大洋,具有相似特征的海底山脉,又称洋脊或中央海岭,它是板块诞生的地方。在洋中脊两侧,板块向两边拉伸,压力降低,地温线上移,岩石可以部分熔融形成岩浆。这些岩浆在海底安静地喷发,形成“黑烟囱”的奇特景观。

洋中脊(上)与黑烟囱(下)

2.升温

升温使岩石地热线向右移动

地幔柱是来自地球深部的上升热源。在此处温度比其他地方要更高,地热线右移,使得岩石部分熔融形成岩浆。这些岩浆可以形成一系列的火山岛链。其中最著名的是夏威夷火山。

夏威夷火山岛链示意图

3.加水

加水改变岩石固相线

俯冲带是板块消亡的地方,在这里,一个板块向另一个板块俯冲,会将板块上携带的大量富挥发分和水的物质带入深部,将改变这一区域岩石的化学组成,就像加盐可以加快冰雪融化一样,挥发分和水的加入会改变岩石的固相线,使得岩石更容易融化变成岩浆。这些岩浆上涌就会形成岛弧火山。比较著名的有日本的富士山。而最近喷发的汤加火山就是由于西太平洋板块向澳大利亚-印度板块之下俯冲造成的。

岛弧火山形成示意图

而不同区域形成的岩浆也具有不同的性质。一般来说,洋中脊和洋岛处的火山往往具有更低的SiO2和挥发分含量,导致其粘度更低,它们的喷发更为温和。这类岩浆喷发在大多数情形下会“安静”地流淌,只影响熔岩流过的区域,你甚至可以近距离欣赏熔岩流。

熔岩流

而俯冲带后形成的岩浆就不一样了。它们往往具有更高的SiO2含量和挥发分成分。这类岩浆粘度高,不容易流动,通常是“不喷发则已,一喷发惊人”。会将大量的物质送入几千米的高空中。此次的汤加火山就属于这类。

历史上,这类火山爆发往往会具有极大的破坏力。公元79年,在前文所述的意大利地区,维苏威火山的爆发直接掩埋了意大利第二大城庞贝。当时,著名的博物学家老普林尼在拯救灾民时不幸被火山喷出的毒气毒死,在远处的小普林尼记录下了火山爆发的景象之后对火山爆发的类型进行了比较与研究,普林尼型喷发便是以小普林尼的名字命名。

近世以来,随着对火山研究的深入,科学家发现火山与人类文明的兴亡有着比较紧密的联系,除了比较知名的“无夏之年”外,“17世纪危机”中火山也扮演了相当重要的角色。2021年11月的一篇发表在《communications earth & environment》上的文章指出,火山爆发系统性地影响了王朝的覆灭。虽然这一消息令人吃惊,但文章也指出,灭亡与否也与社会应对与抗压能力有着直接关系[6]。因此,火山的爆发我们无法避免,所能做的只有提高人类社会应对灾难的能力,而这需要科学界与整个社会一起达成共识以促进抗灾能力的提升。科学的人文价值便在于此。

References

[1] Elkins-Tanton, L. T. Magma Oceans in the Inner Solar System. Annu Rev Earth Pl Sc 40, 113–139 (2012).

[2] Brown, J. M., & Shankland, T. J. (1981). Thermodynamic parameters in the Earth as determined from seismic profiles. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 66(3), 579–596.

[3] https://www.nsfc.gov/publish/portal0/tab446/info66077.htm

[4] https://vibaike/125528/

[5] Wyllie, P. J. Solidus curves, mantle plumes, and magma generation beneath Hawaii. J Geophys Res Solid Earth 93, 4171–4181 (1988).

[6] Gao, Chaochao, et al. "Volcanic climate impacts can act as ultimate and proximate causes of Chinese dynastic collapse." Communications earth & environment 2.1 (2021): 1-11.

撰稿:肖子聪、行思

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

来源:石头科普工作室

编辑:藏痴

我的世界网易版常用物品装备矿物英文ID合集

小皮果吖制作严禁搬运转载!

作者我的世界版本:网易手机版。

我的世界是一款沙盒游戏,该游戏以玩家在一个充满着方块的三维空间中自由地创造和破坏不同种类的方块为主题。

玩家在游戏中可以在单人或多人模式中通过摧毁或创造精妙绝伦的建筑物和艺术,或者收集物品探索地图以完成游戏的成就(进度)。

玩家也可以尝试在创造模式下(打开作弊)红石电路和指令等玩法。

因此在指令中会涉及到一些物品英文ID,皮果就给大家整理好啦!

本期为常用物品英文ID,更多看往期文章。

常用物品

air空气

arrow箭

anvil铁砧

bow弓

bucket桶

bread面包

bed床

book书

bedrock基岩

blackstone黑石

blaze_powder烈焰粉

beacon信标

chest箱子

cake蛋糕

carrot胡萝卜

concrete混凝土

diamond钻石

dirt泥土

elytra鞘翅

end_rod末地烛

end_crystal末影水晶

end_portal_frame末地传送门

ender_chest末影箱

ender_eye末影之眼

ender_pearl末影珍珠

enchanting_table附魔台

enderman_spawn_egg龙蛋

enchanted_golden_apple附魔金苹果

feather羽毛

flint燧石

fireworks_rocket烟花

grass草块

gravel沙砾

glass玻璃

golden_carrot金胡萝卜

golden_apple金苹果

glowstone萤石灯

glass_bottle空瓶

gunpowder火药

hopper漏斗

heart_of_the_sea海洋之心

hay_block干草块

honey_block蜂蜜方块

jukebox唱片机

kelp海带

lava_bucket岩浆桶

lantern灯

lead栓绳

leather皮革

ladder梯子

filled_map空地图

mab_spawner刷怪笼

name_tag命名牌

nether_star下界之星

oak_boat橡木船

oak_sign橡木告示牌

obsidian黑曜石

potion水瓶

paper纸

quartz下界石英

quartz_ore下界石英矿石

quartz_block石英块

redstone红石

redstone_block红石块

redstone_ore红石矿

redstone_torch红石火把

redstone_lamp红石灯

stone石头

sand沙子

slime粘液块

totem_of_undying不死图腾

undyed_shulker_box潜影盒

vine藤蔓

wood橡木

water_bucket水桶

shears剪刀

stick木棍

string线

yellow_glazed_terracotta黄色带釉陶瓦

zombie_spawn_egg僵尸蛋

常用装备

剑sword

wooden_sword木剑

stone_sword石剑

iron_sword铁剑

golden_sword金剑

diamond_sword钻石剑

netherite_sword下界合金剑

稿pickaxe

wooden_pickaxe木稿

stone_pickaxe石稿

iron_pickaxe铁稿

golden_pickaxe金稿

diamond_pickaxe钻石稿

netherite_pickaxe下界合金稿

头盔helmet

leather_helmet皮革帽子

chainmall_helmet锁链头盔

iron_helmet铁头盔

golden_helmet金头盔

diamond_helmet钻石头盔

netherite_helmet下界合金头盔

turtle_helmet海龟壳

胸甲chestplate

leather_chestplate皮革上衣

chainmall_chestplate锁链胸甲

iron_chestplate铁胸甲

golden_chestplate金胸甲

diamond_chestplate钻石胸甲

netherite_chestplate下界合金胸甲

护腿leggings

leather_leggings皮革裤子

chainmall_leggings锁链护腿

iron_leggings铁护腿

golden_leggings金护腿

diamond_leggings钻石护腿

netherite_leggings下界合金护腿

靴子boots

leather_boots皮革靴子

chainmall_boots锁链靴子

iron_boots铁靴子

golden_boots金靴子

diamond_boots钻石靴子

netherite_boots下界合金靴子

其它

shield护盾

crossbow弩

bow弓

arrow箭

fishing_rod钓鱼竿

trident三叉戟

斧axe

wooden_axe木斧

stone_axe石斧

iron_axe铁斧

golden_axe金斧

diamond_axe钻石斧

netherite_axe下界合金斧

铲shovel

wooden_shovel木铲

stone_shovel石铲

iron_shovel铁铲

golden_shovel金铲

diamond_shovel钻石铲

netherite_shovel下界合金铲

锄hoe

wooden_hoe木锄

stone_hoe石锄

iron_hoe铁锄

golden_hoe金锄

diamond_hoe钻石锄

netherite_hoe下界合金锄头

常用矿物

其它

charcoal木炭

netherite_scrap下界合金碎片

ancient_debris远古残骸

矿物

coal煤炭

redstone红石

copper_ingot铜锭

lapis_lazuli青金石

iron_ingot铁锭

gold_ingot金锭

diamond钻石

emerald绿宝石

netherite_ingot下界合金锭

quartz下界石英

矿粒nugget

iron_nugget铁粒

gold_nugget金粒

矿块block

coal_block煤炭块

copper_block铜方块

lapis_block青金石块

redstone_block红石块

iron_block铁块

gold_block金块

diamond_block钻石块

emerald_block绿宝石块

netherite_block下界合金块

quartz_block石英块

矿石ore

coal_ore煤炭矿石

redstone_ore红石矿石

copper_ore铜矿石

lapis_ore青金石矿石

iron_ore铁矿石

gold_ore金矿石

diamond_ore钻石矿石

emerald_ore绿宝石矿石

quartz_ore下界石英矿石

粗矿raw

raw_copper粗铜

raw_iron粗铁

raw_gold粗金

粗矿块raw_block

raw_copper_block粗铜块

raw_iron_block粗铁块

raw_gold_block粗金块

深层矿石deepslate_ore

deepslate_coal_ore深层煤炭矿石

deepslate_redstone_ore深层红石矿石

deepslate_copper_ore深层铜矿石

deepslate_lapis_ore深层青金石矿石

deepslate_iron_ore深层铁矿石

deepslate_gold_ore深层金矿石

deepslate_diamond_ore深层钻石矿石

deepslate_emerald_ore深层绿宝石矿石

——完。

未经允许严禁搬运转载作者:小皮果吖

火山爆发的岩浆从哪来?

本月中旬,汤加海域发生火山喷发并引发海啸,对汤加造成了灾难性的影响。浓厚的火山灰遮天蔽日,使得整个国家通讯中断,近乎“失联”,牵动着全球人类的心。

而在人类的文化中,火山与岩浆往往意味着灾难。古罗马时期的人们便将火山爆发与火与工匠之神伏尔甘(Vulcānus)联系在一起,当火山爆发时便是伏尔甘在发怒,英文火山(Volcano)一词的词根便由此而来。他的宝物是世间最大的火山,意大利南部的武尔卡诺火山由此得名。

这个神明的名字可以追溯到克里特岛的神话传说,公元前1500年前后,距离克里特岛70公里的火山爆发,这一火山爆发规模超过了1815年的坦博拉火山爆发,导致克里特岛上的米诺斯文明迅速衰落,公元前1420年,克里特岛被北方落后的迈锡尼人征服,关于火山的神话传说可能由此被继承,代价是一个文明的毁灭。

克里特岛火山喷发

岩浆,就是融化的岩石,它到底从何而来呢?

当然,它来自地底下,( ̄▽ ̄)"。在小时候,我以为我们的大地之下全是炽热的岩浆,在地壳是薄薄的一层,在地壳的薄弱处,岩浆就会喷发出来,形成火山,带来灾难。

游戏中对岩浆场景的描绘

而事实真是如此吗,Σ(o゚д゚oノ)?

其实这种想象更类似于地球早期岩浆海(magma ocean)表面刚刚冷却时的样子。在地球形成的早期,大量的星际物质在重力的作用下不断撞击,大量的重力势能转化为了热能,而一些放射性元素的衰变也产生了大量的热,这些热量使得地球上几乎所有的岩石都完全融化,形成广袤的岩浆海[1]。

岩浆海想象图

然而,经过45亿年的冷却,如今的地球早已不是这种炽热的状态。如今的地球,大部分的硅酸盐岩石都已经冷却成了固体。根据地震学研究的结果,地球目前内部的结构大致为地壳、地幔和地核[2]。

地球的圈层结构

根据地震学的观测结果,只有地核中的外核部分以液态形式存在,地球的其他部分都以固体形式存在。

当然,仍有大量的热量赋存在地球深部。地核的温度约6000℃[3],在地表附近,深度每增加1公里,温度将升高25-30℃。在660km附近,温度可以达到约1700℃。

地温梯度线(图源网络[4])

那地下温度这么高,那为什么岩石还是没有融化呢?答案是:压力。

我们知道,物质的“熔点”还受到压力的影响。举个我们熟悉的例子:烧开水。压力越低,水越容易烧开,而压力越高,水越不容易烧开。对大部分岩石来说,压力越高,开始融化所需的温度也越高。而从地球的平均温压条件看,在特定压力下,温度总是比岩石开始熔化所需的温度要低[5]。这里我用“开始融化的温度”,并不是为了水字数,而是因为岩石的成分很复杂,它们没有一个固定的“熔点”,只有开始熔融的温度,我们称作“固相线”。从下面的示意图可以看到,地球的平均地热线落在岩石固相线的左边,说明在正常情形下,岩石不会融化成岩浆。

地热线与岩石固相线

尽管对大多数的情况而言,上面这张图都是成立的。但是在一些地方,地热线或者岩石的固相线会发生改变,使得地热线有一部分进入到固相线右侧,岩石就会融化成岩浆。

那么如何得到一碗热腾腾的岩浆呢?送给大家六字锦囊:减压、升温、加水。而达到这些条件成功让岩石融化成岩浆的典型区域分别是:洋中脊,地幔柱(洋岛)和俯冲带(岛弧)。

1.减压

减压使得地热线向上移动

洋中脊是贯穿四大洋,具有相似特征的海底山脉,又称洋脊或中央海岭,它是板块诞生的地方。在洋中脊两侧,板块向两边拉伸,压力降低,地温线上移,岩石可以部分熔融形成岩浆。这些岩浆在海底安静地喷发,形成“黑烟囱”的奇特景观。

洋中脊(上)与黑烟囱(下)

2.升温

升温使岩石地热线向右移动

地幔柱是来自地球深部的上升热源。在此处温度比其他地方要更高,地热线右移,使得岩石部分熔融形成岩浆。这些岩浆可以形成一系列的火山岛链。其中最著名的是夏威夷火山。

夏威夷火山岛链示意图

3.加水

加水改变岩石固相线

俯冲带是板块消亡的地方,在这里,一个板块向另一个板块俯冲,会将板块上携带的大量富挥发分和水的物质带入深部,将改变这一区域岩石的化学组成,就像加盐可以加快冰雪融化一样,挥发分和水的加入会改变岩石的固相线,使得岩石更容易融化变成岩浆。这些岩浆上涌就会形成岛弧火山。比较著名的有日本的富士山。而最近喷发的汤加火山就是由于西太平洋板块向澳大利亚-印度板块之下俯冲造成的。

岛弧火山形成示意图

而不同区域形成的岩浆也具有不同的性质。一般来说,洋中脊和洋岛处的火山往往具有更低的SiO2和挥发分含量,导致其粘度更低,它们的喷发更为温和。这类岩浆喷发在大多数情形下会“安静”地流淌,只影响熔岩流过的区域,你甚至可以近距离欣赏熔岩流。

熔岩流

而俯冲带后形成的岩浆就不一样了。它们往往具有更高的SiO2含量和挥发分成分。这类岩浆粘度高,不容易流动,通常是“不喷发则已,一喷发惊人”。会将大量的物质送入几千米的高空中。此次的汤加火山就属于这类。

历史上,这类火山爆发往往会具有极大的破坏力。公元79年,在前文所述的意大利地区,维苏威火山的爆发直接掩埋了意大利第二大城庞贝。当时,著名的博物学家老普林尼在拯救灾民时不幸被火山喷出的毒气毒死,在远处的小普林尼记录下了火山爆发的景象之后对火山爆发的类型进行了比较与研究,普林尼型喷发便是以小普林尼的名字命名。

近世以来,随着对火山研究的深入,科学家发现火山与人类文明的兴亡有着比较紧密的联系,除了比较知名的“无夏之年”外,“17世纪危机”中火山也扮演了相当重要的角色。2021年11月的一篇发表在《communications earth & environment》上的文章指出,火山爆发系统性地影响了王朝的覆灭。虽然这一消息令人吃惊,但文章也指出,灭亡与否也与社会应对与抗压能力有着直接关系[6]。因此,火山的爆发我们无法避免,所能做的只有提高人类社会应对灾难的能力,而这需要科学界与整个社会一起达成共识以促进抗灾能力的提升。科学的人文价值便在于此。

References

[1] Elkins-Tanton, L. T. Magma Oceans in the Inner Solar System. Annu Rev Earth Pl Sc 40, 113–139 (2012).

[2] Brown, J. M., & Shankland, T. J. (1981). Thermodynamic parameters in the Earth as determined from seismic profiles. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 66(3), 579–596.

[3] https://www.nsfc.gov/publish/portal0/tab446/info66077.htm

[4] https://vibaike/125528/

[5] Wyllie, P. J. Solidus curves, mantle plumes, and magma generation beneath Hawaii. J Geophys Res Solid Earth 93, 4171–4181 (1988).

[6] Gao, Chaochao, et al. "Volcanic climate impacts can act as ultimate and proximate causes of Chinese dynastic collapse." Communications earth & environment 2.1 (2021): 1-11.

撰稿:肖子聪、行思

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

来源:石头科普工作室

编辑:藏痴