为什么上升的地幔矿物会融化，而上升的大气水却会凝结?

Question

在地幔中，岩石浮力柱中所含的矿物经历了从固体到液体的相变(减压熔融)。在大气中，含有浮力气流的水经历了从气体到液体(云和降水)的相变。

两个系统中的羽流在上升过程中压力和温度都在下降。为什么相变方向相反，即为什么上升的地幔矿物融化而上升的大气水凝结?

Answer 1

“大气”的化学成分与地幔岩石的化学成分无法进行比较，两者上升的结果彼此之间几乎没有任何关系。上升大气的冷却是一个相当简单的热力学过程，既不需要分子成分的变化，也不需要水的化学释放，也不需要热不渗透的边界。

相比之下，上升的地幔物质会经历不同的融化过程，这取决于它们的含水量和化学性质。在最简单的情况下，就像海洋中部的热点，没有受到水和碳酸盐岩等熔体通量的污染，上升的地幔岩石经历了“减压融化”，其中发生了两件事:

1)保持上升的地幔物质固态所需的压力被释放，物质变成液体(就像迈克尔粗略画的那样，上图)。记住，只要有足够的压力，任何东西都可以加热并保持固态……即使是氢，也被认为存在于地核中。

2)组成矿物在上升到上地壳底部的过程中经历相(矿物学)变化。请记住，地幔物质以玄武岩的形式来到地球表面，而玄武岩在矿物学上与地幔中富含橄榄的橄榄岩不同。尽管化学成分相似，但深层地幔岩石中含有的矿物质在晶体学上比玄武岩更致密。当它们被养育时，这些矿物质经历相变，改变了它们的晶体结构;它们变成了不同的矿物质，重量更轻，浮力更强，进一步降低了上升熔体的密度。

所以，就是这样(简单地说):降低热固体材料的压力可以使其变成液体，也会引起矿物质的相变，使整体材料的密度降低。

Answer 2

当潮湿空气上升时，它会到达更高的高度，在那里它会遇到更冷的空气。由于空气是流体，它很容易与周围较冷的空气混合，从而降低H的蒸汽压₂O和凝结为液体或固体(即水或冰)。这与热传递非常相似平流而且对流．(也请注意下面Casey的评论)

另一方面，地幔是固体。热羽与较冷环境的混合极其缓慢，只发生在传导．岩石是热的糟糕导体，所以它们只会冷却绝热地，这根本不算多。如果我们看看我画得很糟糕的相图

你可以看到一个上升的岩石(红色和蓝色的线)没有迅速冷却到足以错过固相体(曲线表示- t岩石融化的条件)。因此，它会融化。

我还想补充一点，地幔柱中的大多数岩石实际上并没有融化，或者它们的融化程度有限。地幔柱会引起大范围的融化，因为它们上升并聚集在其他不那么难熔(更容易融化)的岩石下面。这可能是因为它们的成分不那么基性，或者因为它们有像水这样的通量。地幔柱对这些地壳岩石的加热通常是导致大范围融化的原因。