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在20世纪90年代,对这一现象的标准解释是:几乎整个金星的地表都是在一场5~7亿年前,持续不超过几千万年的火山活动中重新塑造的。
这与金星缺乏板块构造的原因一致。
因为缺乏板块构造,在大部分上层软流圈熔化之前,深层幔的大部分热量都被困在岩石圈盖之下。
最终,冷而致密的岩石圈崩塌,而困于岩石圈下面的岩浆将会喷发。
自金星形成以来,类似的事情可能已经发生了六次,在接下来的1亿年内可能还会再次发生。
最近,这种让金星有全球灾难性火山爆发的模型遭到了质疑,因为陨石坑的统计数据并不能排除这个塑造过程是在一个更长的时期内发生的,比如在过去的5亿年里,不定时被熔岩覆盖的随机区域越来越小。
地球
在地球上,内部热量的收支是由火山活动和板块构造共同调节的,从而不能使用金星上的软流层温度偏移的假设。
在地球岩石圈以下产生的热量中,只有大约三分之一是通过传导发散出去了。
其余大部分热量通过大洋中脊的喷发被传递到岩石圈顶部(在大洋中脊,新的物质被添加到分离的板块之间)。
此外,在岩石圈以下产生的小部分热量则是通过俯冲带上的火山爆发和地幔柱上的各种“热点”
被传递到岩石圈顶部。
在俯冲带,岩石圈板块旧的、冷的部分回流融入软流圈,使得它重新冷却。
我们最接近金星火山灾难的是:每隔几千万年,就有一个直径达1000千米的区域会被多达10立方千米的玄武岩熔岩所掩埋,这就是所谓的“洪流玄武岩”
。
印度西北部的“德干陷阱”
(6600万年前)、英国-北极泛滥玄武岩(格陵兰岛和不列颠群岛西北部,5700万年前)、哥伦比亚河洪流玄武岩(美国西北部,1600万年前)都是比较著名的例子。
这些重大且罕见的事件可能会向大气中注入大量火山气体,尤其是二氧化硫,以及被称为“火山灰”
的火山岩碎片,这会严重影响全球气候。
图8显示了地球上熔岩流的一个例子,可以与其他行星的图像进行比较。
图8 这张70千米宽的太空照片显示了美国爱达荷州的“月球火山口”
熔岩场。
熔岩流的来源是西北部崎岖高地边缘附近的一系列裂缝。
可将熔岩流的叶状形态与图6中的金星流进行比较
地球上的火山活动与其他行星最大的不同之处在于,地球岩浆中气体不断上升、膨胀,往往会使相当大一部分火山喷发具有爆炸性。
原因有二:其一是循环水、二氧化碳和二氧化硫会从俯冲带上方逸出,大大增加了原始气体深层的内部泄漏,因此地球上有更多的气体会驱动火山爆发;二是大陆地壳的存在有利于形成硅含量高于玄武岩的岩浆。
这些富含二氧化硅的岩浆比玄武岩更黏稠,也更容易破碎。
日本富士山(MountFuji)这种经典的“画册”
式尖顶锥形火山在地球之外的行星上很少见,因为它们是相对富含硅的火山爆发的结果,而且部分尖顶锥形火山的喷发是爆炸性的。
火星
与地球和金星相比,火星上的火山较少,但规模往往很大。
大型玄武岩盾状火山主要分布在塔尔西斯地区(大部分位于图9中)和埃律西昂地区。
奥林匹斯山是塔尔西斯最大的火山,直径约600千米,从山顶到山底的距离高达24千米,是整个太阳系最大的火山。
火星有这么大的火山的原因有两个。
首先,火星是一个“单板块行星”
,其岩石圈是一个完整的外壳,即一个单一的板块。
相对于底层地幔软流圈,火星的岩石圈实际上是静止的;而在地球上,板块相对于地幔柱四处漂移,因此,仅仅几百万年,由地幔柱补给的火山就会漂走,火山的岩浆供应也就被切断了。
与地球不同的是,只要地幔柱保持活跃,火星上的地幔柱就会一直向岩石圈的同一地点提供岩浆。
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