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天人地 2023-05-20 11:09
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地球内部有一个巨大的煤田,它的面积相当于中国的四分之一,它的厚度超过了1千米,它的长度达到了上千公里!这个煤田是世界上最大的煤田,它藏在地球深处,我们无法直接看到它,但是它却影响着我们的生活。这个煤田是怎么形成的呢?它是由植物遗骸堆积而成的吗?还是有其他的原因呢?


地球内部是什么样子的
我们都知道地球是一个圆的球体,但你知道地球内部是什么样子的吗?地球内部结构非常复杂,就像一个洋葱一样,有很多层。最里面的是地核,它分为内核和外核。内核是固体的,主要由铁和镍组成,温度高达6000摄氏度。外核是液体的,也是由铁和镍组成,但温度稍低一些,大约4000摄氏度。外核的流动产生了地球的磁场,保护我们免受太阳风的侵袭。


地核外面的是地幔,它占了地球体积的80%以上。地幔也分为上地幔和下地幔。上地幔是半固体的,由硅、镁、铁、铝等元素组成的岩石构成。
上地幔中有一层叫做软流层,它的岩石比较软,可以缓慢流动。软流层下面是下地幔,它是固体的,由更高压力和温度下形成的岩石组成。下地幔中有一些异常区域,其中最大的一个叫做大西洋异常区域(AAZ),它位于非洲和南美洲之间,厚达1000公里,绵延上千公里。
地幔外面的是地壳,它是地球表面最外层的岩石壳。地壳分为两种类型:大陆地壳和海洋地壳。大陆地壳比较厚,平均约35公里,主要由轻质的花岗岩组成。


海洋地壳比较薄,平均约7公里,主要由重质的玄武岩组成。大陆地壳和海洋地壳不是连续的,而是分成几块不同大小和形状的板块,这些板块在软流层上缓慢移动。板块之间的相互作用造成了山脉、火山、海沟、岛屿等地貌形成。


世界最大的煤田
这就是我们目前对地球内部结构的基本认识。但不为人知的是,在这些层中还隐藏着一个惊人的秘密:世界最大的煤田!这个煤田位于地幔的深处,厚达1千米,绵延上千公里,覆盖了欧亚大陆、非洲和南美洲的大部分地区。这个煤田的碳含量比地表上所有的煤、油、天然气和生物质加起来还要多!


那么,这么多的煤怎么会埋在地幔里呢?难道是古代的植物被埋在地下,经过亿万年的高温高压变成了煤吗?这个问题很有意思,我们在下一段会详细解答。但是在此之前,我们先来看看这个煤田有多惊人。


首先,这个煤田的温度非常高,达到了3000摄氏度以上。这比地表上最热的沙漠还要高出几百倍!如果你把一块冰放在这个煤田上,它会立刻蒸发掉。如果你把一块铁放在这个煤田上,它会立刻融化掉。如果你把一块钻石放在这个煤田上,它会立刻变成碳粉。


其次,这个煤田的压力也非常高,达到了3000兆帕以上。这比地表上最深的海沟还要高出几千倍!如果你把一个气球放在这个煤田上,它会立刻爆裂掉。如果你把一个西瓜放在这个煤田上,它会立刻被压扁掉。如果你把一个足球场放在这个煤田上,它会立刻变成一张邮票大小。


最后,这个煤田的能量也非常巨大,相当于1000亿颗原子弹的威力。这比人类历史上所有的核武器加起来还要多出几百倍!如果这个煤田发生爆炸,它会摧毁整个地球。如果这个煤田被点燃,它会引发全球变暖。如果这个煤田被利用,它会满足人类无穷无尽的能源需求。


碳富层是怎么形成的
我们刚刚介绍了地幔中世界最大的煤田,它是由碳富层组成的。那么,这个碳富层是怎么形成的呢?难道是古代的植物被埋在地下,经过亿万年的高温高压变成了煤吗?这个说法听起来很有道理,毕竟我们在地表上挖出来的煤就是这么来的。但是,科学家们发现,这个说法并不正确。


原来,这个碳富层是由地球内部的碳循环造成的。什么是碳循环呢?简单来说,就是碳在地球表层和深部之间不断地交换和转化的过程。你可能知道,地球表层有很多碳,比如植物、动物、土壤、海洋、大气等等。这些碳会随着板块运动、火山喷发、生物活动等等而发生变化。


其中,一个重要的变化就是板块俯冲。你可能也知道,地球表层由许多不同的板块组成,它们会相互碰撞、分离、滑动。当一个板块下沉到另一个板块下面时,就叫做板块俯冲。这个过程会把一些碳带到地幔里去。


比如,当海洋板块俯冲时,它会带着一些海底沉积物和海水进入地幔。这些沉积物和海水里面含有很多碳酸盐,比如钙镁碳酸盐、钠钙碳酸盐等等。当这些碳酸盐进入地幔后,它们会遇到高温高压的环境,从而发生分解和反应。


有些碳酸盐会分解成氧化物和二氧化碳(CO2),比如钙镁碳酸盐会变成氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)和CO2这些CO2会随着岩浆上升到地表或者留在地幔里。
有些碳酸盐会和其他矿物反应生成新的矿物和CO2,比如钠钙碳酸盐会和橄榄石(Mg2SiO4)反应生成辉石(MgSiO3)、氧化钠(Na2O)、氧化钙(CaO)和CO2。
这些CO2同样会随着岩浆上升到地表或者留在地幔里。
总之,板块俯冲会把大量的碳从地表带到地幔里,并且释放出CO2。


那么,这些CO2是怎么形成碳富层的呢?其实,这些CO2并不是直接变成煤的。而是先变成了一种叫做碳酸岩(carbonatite)的岩浆。
什么是碳酸岩呢?简单来说,就是含有很多CO2的岩浆。它们通常是由其他岩浆中分离出来的一部分,因为CO2在高温高压下容易溶解在岩浆里,而在低温低压下容易从岩浆里分离出来。
当这些CO2富集到一定程度时,它们就会形成一种特殊的岩浆——碳酸岩。这种岩浆除了含有很多CO2外,还含有一些其他元素,比如钾、钠、铁、镁、钙等等。


这种岩浆有什么特点呢?首先,它们非常稀薄和流动性强,因为CO2可以降低岩浆的粘度和密度。其次,它们非常易挥发和爆发性强,因为CO2可以增加岩浆的气压和膨胀性。
因此,当这种岩浆上升到地幔或者地壳时,它们会迅速冷却凝固或者喷发到地表。如果冷却凝固了,它们就会形成一种叫做碳酸岩(carbonatite)的岩石;如果喷发到地表了,它们就会形成一种叫做火山灰(volcanicash)或者火山泥流(lahar)的物质。


无论哪种情况,它们都会把大量的CO2带到地表或者近地表,并且与其他物质发生反应或者沉积。
比如,在非洲东部大裂谷区域,就有很多喷发过或者正在喷发的碳酸岩火山。
其中最著名的一个就是奥尔多尼奥·伦盖火山(OlDoinyoLengai)。
这座火山的特点是它喷发的不是普通的岩浆,而是碳酸岩。这种岩浆非常稀薄,像水一样流动,而且温度很低,只有500摄氏度左右。这种岩浆在空气中会迅速变黑,形成一种叫做尼亚特拉石(nyerereite)的矿物。


这种矿物非常稀有,只有在奥尔多尼奥·伦盖火山和几个其他地方才能找到。它们含有很多碳酸盐,比如钠钾碳酸盐、钙钾碳酸盐等等。
这些碳酸盐在遇到雨水或者湿气时,会溶解掉,释放出CO2。这就是为什么这座火山的喷发会造成周围地区的植被死亡和土壤酸化的原因。
当然,并不是所有的碳酸岩岩浆都能上升到地表。有些碳酸岩岩浆会在地幔或者地壳里冷却凝固,形成碳酸岩岩石。


这些碳酸岩岩石会与周围的其他岩石发生反应或者交代,从而形成一些含有碳的矿物,比如金红石(rutile)、菱铁矿(siderite)、菱镁矿(magnesite)等等。
这些含有碳的矿物就是构成碳富层的主要成分。
随着时间的推移,这些含有碳的矿物会在地幔或者地壳里不断地累积和分布,从而形成了厚达1千米,绵延上千公里的世界最大的煤田!


结语
通过本文,我们了解了世界最大煤田——位于深层地幔中巨大而神秘的碳富层。它不仅揭示了地球内部惊人而活跃的变化过程,也展示了无与伦比而难以触及的资源潜力。
这个碳富层是由地幔中的碳酸岩岩浆冷却凝固而成的。它对我们有正面和负面的影响,既可以缓解全球变暖,又可以促进生命的发展,但也可能造成地震和火山的危险。我们应该更多地了解和保护这个碳富层,让它与我们和谐共存。


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