地球燃燒物質的起源以及山的形成

在地球內部，始終有火焰在熊熊燃燒，溫度高達3000至6700多攝氏度。那么，地球內部幾十億年如此高溫燃燒，這燃燒的物質從何而來？而且燃燒后的巖漿物質通過各種強大力量隆起，形成高山陸地。既然地球內部的物質不斷隆起，必然需要有物質進行源源不斷地輸送補充。經分析推測，這燃燒的物質來自于地球地殼及海洋物質的持續補充。既然存在燃燒物質的補充，那么加料點在何處？為何人類千萬年來都未發現這個隱蔽之處？若在陸地，理應容易被察覺，所以它極有可能位于隱秘的大洋深處。

一、地球燃燒的物質來自地殼海洋，加料點在海溝

燃燒物質補充“加料點”主要分布于四大洋里的30多條海溝，它們呈規律分布。其中，太平洋有21條（馬里亞納海溝-11034米、湯加海溝-10882米、日本海溝-10682米、千島海溝-10542米、菲律賓海溝-10497米、克馬德克海溝-10047米、小笠原海溝-9810米、新赫布里底海溝-9174米、托雷斯海溝-9162米、沃爾卡諾海溝-9156米、布干維爾海溝-9140米、雅浦海溝-8850米、新不列顛海溝-8320米、圣克里斯托瓦爾海溝-8310米、帕勞海溝-8069、秘魯-智利海溝-8064米、阿留申海溝-7822米、琉球海溝-7507米、中美海溝-6669米、西美拉尼西亞海溝-6534米、維提亞茲海溝-6150米）；大西洋6條（波多黎各海溝-9219米、南桑威奇海溝-8428米、羅曼什海溝-7856米、開曼海溝-7680米、多米尼加海溝-6200米、希臘海槽-5121米）；印度洋7條（阿米蘭特海溝-9074米、蒂阿曼蒂那海溝-8047米、爪哇海溝-7450米、維馬海溝-6492米、鄂畢海溝-5714米、毛里求斯海溝-5564米、查戈斯海溝，深5408米）；北冰洋5條（利特克海溝-5449米、弗拉馬海溝-5335米、南森海盆-5527米、馬卡羅夫海盆-4123米、加拿大海盆-3879米）[1]。當地球需要補充燃燒物質時，海溝就如同自動開啟的通道。此時，強烈的地震、海嘯或火山噴發等自然現象往往隨之發生。由于大洋深邃廣闊，人類通常只能觀察到這些現象的表面，難以洞察其內在的深層奧秘。這種持續的物質輸送和燃料補充，致使地殼緩慢但持續地移動。同時，大量的巖漿也依據地球內部運轉規律時而涌起時而噴發。這些過程神秘且難以直接觀測，但它們是地球內部動態平衡和能量轉換的重要組成部分。

至于難以觀察到這些過程的原因，主要是海溝深處的極端環境以及當前技術的限制。海溝是地球上最深的地方，其深處的壓力和溫度條件使得直接探測極為困難。然而，科學家們借助地震學、地質學和地球化學等手段，對這些過程有了更深入的了解。盡管無法直接看到這些隱蔽的“加料點”，但通過科學研究，能夠揭示地球內部物質循環的奧秘和規律[2]。

二、地球圈層結構及各圈層的主要特點

地球圈層結構分為地球外部圈層和地球內部圈層兩大部分。地球外部圈層可進一步劃分為三個基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈。而地球內圈也劃分為三個基本圈層，即地殼、地幔和地核。地殼和上地幔頂部（軟流層以上）由堅硬的巖石組成，合稱巖石圈。因本文主要研究地球的內部圈層，故僅對地球的內部圈層進行詳細介紹。

（一）地殼

地球的表層結構。作為地球表面的外層，是人類生活和生產活動的空間。盡管其厚度相對較薄，但具有顯著的不均勻性。大陸地殼的平均厚度約為35公里，其中最厚的部分位于我國的青藏高原地區，厚度超過65公里。相比之下，海洋地殼的厚度要薄得多，僅在5至10公里之間。綜合來看，全球地殼的平均厚度大約為17公里。地殼主要由巖石構成，其結構分為不同層次。在大陸地區，地殼的上層主要由花崗巖組成，下層則可能包含麻粒巖和閃巖。在海洋底部，地殼主要由橄欖巖構成。此外，土壤作為地殼表面的薄薄一層，由巖石風化產生的礦物質、動植物殘體分解產生的有機物、水分以及空氣等成分混合而成。隨著深入地殼，溫度會逐漸升高[2]。

（二）地幔

地幔是地球內部的中間層，其厚度大約為2865公里，占據了地球內部體積和質量的最大部分。地幔進一步被劃分為上地幔和下地幔兩個層次。上地幔的頂部存在一個特殊區域，稱為軟流層，這是巖漿的發源地。軟流層以上的地幔部分與地殼緊密結合，共同構成巖石圈。而下地幔具有更高的溫度、壓力和密度，物質在這種極端環境下呈現出可塑性的固態狀態。值得注意的是，地殼中存在的有機物、水分和空氣等成分在地幔中并不存在。隨著深度增加，地殼的溫度也隨之上升[3]。

（三）地核

作為地球最深處的核心層，其平均厚度約為3400公里。它在地球的總質量和體積中占有顯著比例，分別占31.5%和16.2%。地核分為液態的外核和固態的內核。外核的緩慢流動被認為是地球磁場形成的關鍵因素之一。內核因橫波能夠通過，表明它是固態的[4]。 科學已證明，地球內部的物質不僅在水平方向上發生局部流動，還存在垂直方向的對流運動，盡管這種對流的速度非常緩慢，每年僅移動約1厘米。此外，有觀點推測地核內部的物質可能受到太陽和月球引力的影響，從而產生有節奏震動。這些理論揭示了地球內部動態的復雜性，盡管人類對地核的了解還遠未完全，但這些發現為揭開地球深部秘密提供了寶貴線索。

三、海溝海弧的形成隱藏巨大的奧秘

海溝的形成是地質學上一個復雜而重要的現象，其形成原因主要與大陸板塊和大洋板塊的相互作用有關。

（一）板塊擠壓和張裂

海溝的形成主要源于大洋板塊與大陸板塊之間的自然開合。當地球內部需加料時，密度較大的大洋板塊會俯沖至密度較小的大陸板塊之下。當大洋板塊以大約30度的角度向大陸板塊下俯沖時，其前端因受到強烈擠壓而發生下潛和彎曲，形成一側陡峭、另一側相對平緩的深邃海溝。

（二）地殼物質重力作用

除了板塊開合的直接影響，地殼物質重力作用也是海溝形成的關鍵因素。海溝區域的重力值通常低于正常值，這表明在巨大壓力作用下，地幔隆起形成的地球內部暫時空隙需要燃燒物質填充，因此海溝下的巖石圈被迫向下沉降加料，從而加深海溝深度。

（三）火山與地震活動：海溝區域常常是火山和地震活動的熱點區域。這是因為在板塊開合和俯沖的過程中，地殼物質遭受強烈的擠壓變形，產生巨大的震動和能量，從而引發火山爆發、地震或海嘯。這些地質活動不僅塑造了海溝的形態，而且對其周邊地區的地質環境產生深遠影響。

綜合上述，島弧的形成與劇烈的地質活動緊密相連，包括強烈的火山活動、地震以及造山過程。在海洋中，許多島嶼呈弧形排列，形成島弧。太平洋西部海域是島弧分布最為密集的區域。特別引人注意的是，這些島弧靠近大洋的一側，常常伴隨著一系列深邃而狹長的海溝，這些海溝與島弧平行排列。有趣的是，島弧上的山峰越高，其鄰近的海溝也越深。這些海溝是地球上最深的水域，且大多分布在大洋邊緣，而非大洋中央。全球20多條深度超過7000米的海溝，絕大多數環繞在太平洋周圍。

海溝與大洋邊緣的島弧常常成對出現，相互依存。例如，在太平洋西部島弧的東側，就平行排列著阿留申海溝、千島海溝、日本海溝、琉球海溝、馬里亞納海溝和菲律賓海溝等。這種海溝與島弧的配對關系，不僅在地理上形成了一道獨特的風景線，也在地質學上揭示了地球板塊運動和地殼演化的奧秘和規律。

經深入研究分析，島弧與海溝的平行共存現象，實際上是大洋地殼與大陸地殼在向地幔輸送燃燒物質過程中相互作用的結果。以太平洋為例，其地殼較薄且密度較大，加之位置相對較低，導致太平洋地殼俯沖至東亞大陸地殼之下。這一俯沖過程使得大洋一側形成了深度極大的海溝。隨著大陸地殼的持續運動，其前緣的表層沉積物相互疊加，逐漸堆積形成了島弧。由于這兩種地殼之間的相對運動速度較快，因此形成的海溝深度和島弧上的峰嶺高度都相對較大。這表明島弧和海溝是在相同的地殼運動過程中形成的，它們具有相同的地質成因。

簡而言之，島弧和海溝的共生關系揭示了地球板塊運動的復雜性和動態平衡。它們是地球內部能量和物質循環的直接證據，也是地球板塊之間相互依存和相互作用的紐帶。 正是大洋地殼與大陸地殼之間的激烈擠壓和開合，這種相互“加料”的過程，激發了地震和火山活動，使得島弧與海溝地區成為全球地殼活動最為頻繁的區域。太平洋周邊之所以火山和地震活動特別集中，正是由于海底地殼沿海溝的開合俯沖作用。這種開合俯沖作用不僅塑造了地質面貌，也因其潛在的破壞力，被人們形象地稱為“地獄之門”。

島弧地區是地殼變動劇烈、極不穩定的地帶，火山和地震活動極為頻繁。事實上全球超過90%的淺源地震以及幾乎所有的深源地震都集中發生在這里。

四、結論

一是地核和地幔在3000至6700攝氏度的高溫下經歷“燃燒”過程，這些極端條件下的物質在地球自轉和公轉的巨大內外作用力推動下，使得巖漿以巨大的力量外涌或噴發，逐漸塑造出雄偉的山脈，像喜馬拉雅山、昆侖山等，還有張家界、廣西桂林、湖南莽山等地的奇山秀水。特別是張家界的石柱，底部寬度僅在10到30米之間，而高度卻達100至300米以上，這些石柱的生成不僅僅是地殼運動的結果，更是經過幾十萬年、幾百萬年甚至更長時間逐漸形成的自然奇觀。地幔中一些經過高溫“燃燒”后變得堅硬耐燃的物質，形成了新的更為堅硬的物質，這些物質繼續下沉，最終成為地核的一部分[5]。

二是巖漿噴發后，地球內部需要新的燃料來維持其燃燒過程。在地球的強大引力和海水壓力的共同作用下，最薄的海洋地殼以及海水下沉，進入地球內部，轉化為新的燃燒物質。這是一個有規律且不斷遞進的過程，物質有規律地補充進地幔和地核，維持著地球內部的動態平衡。表面上看，這似乎是地球板塊的碰撞和運動，但實際上，這是地球有節奏地將燃料物質輸送到地幔和地核中進行燃燒，以形成地球的生命力和自轉公轉巨大的推動力。這種循環往復的過程，確保了地球相對永恒的活力。由于這種長期不斷的物質輸送，地震和海嘯成為億萬年來往復循環的自然現象，海溝和島弧也因此在地球的加料點海溝處形成[6]。

三是當大量地殼物質和海水涌入地幔后，在地幔的高溫高壓作用下發生了一系列復雜的物理化學變化。海水中的氫和氧在這種極端條件下發生分解，形成可以參與地幔物質循環的新物質。（作者分別系廣州市番禺區京師奧園南奧實驗學校教師、廣東省科普協會作家）

參考文獻：

[1] 杜強. 海溝EB/OL. 科普中國網，2021-12-31

[2] 地球內部物質循環的地震學研究 [J]. 地球科學前沿，2024 （2）： 15 - 28.

[3] 王仁. 地球物理學 [M]. 高等教育出版社，2020.

[4] Smith J， Johnson A. Geochemical Insights into Earth's Interior Processes [M]. Academic Press， 2023..

[5] 李四光. 地質力學概論 [M]. 科學出版社，2021

[6] 地球內部物質循環與板塊運動的關系研究 [J]. 地質學報，2023 （3）： 456 - 470.