火山

火山

常見的地貌形态
火山是一種常見的地貌形态,由地下熔融物質及其攜帶的固體碎屑沖出地表後堆積形成的山體。地殼之下100至150千米處,有一個液态區,區内存在着高溫,高壓下含氣體揮發成份的熔融狀矽酸鹽物質即岩漿,它一旦從地殼薄弱的地段沖出地表,就形成了火山。火山分為活火山,死火山和休眠火山,火山是熾熱地心的窗口,地球上最具爆發性的力量,爆發時能噴出多種物質,主要物質為火山灰,火山灰凝固而成火山泥,火山泥在冶金,化工,壁材等領域應用廣泛。[1]
    中文名:火山 外文名:Volcano 拼音:huǒ shān 起源時代:古羅馬 分類:活火山,死火山,休眠火山 危害:火山泥石流、熔岩流 性質:地貌形态

成因

火山是一個由固體碎屑、熔岩流或穹狀噴出物圍繞着其噴出口堆積而成的隆起的丘或山。火山噴出口是一條由地球上地幔或岩石圈到地表的管道,大部分物質堆積在火山口附近,有些被大氣攜帶到高處而擴散到幾百或幾千公裡外的地方。

火山主要形成在闆塊交界處。這是因為在闆塊交界處,一個闆塊會俯沖到另一個闆塊之下,俯沖下去的那個闆塊的岩石會因為強大的壓力而融化形成岩漿,岩漿會上升,有些在上升到一定程度就停住了,另外一些(大部分)會上升到地面從而形成火山,地球内部的放射性物質衰變釋放出的熱量也會使岩石融化上升到地表形成火山(大部分非闆塊交界處的火山)。

岩漿的來源

岩漿分為原生岩漿和再生岩漿。

原生岩漿是地核俘獲的熔融物質形成的。地核俘獲熔融物質和其他一些物質形成巨厚的熔融層。這些物質其成分是不均的。原生岩漿凝固形成最原始的地球外殼。

現今所見到的各類侵入岩,如超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和堿性岩等,以及火山噴發出的各類岩漿,它們都是再生岩漿,隻是來源深度、通道、物質成分及分異程度不同而已。

再生岩漿包括原生岩漿變異出的岩漿和重熔岩漿。

現今地球液态層是由原生岩漿經變異形成的再生岩漿組成的——經過溫度、成分和物态的改變而形成的。

岩漿運移的動力

岩漿由地球深處移動到地殼内形成侵入岩或噴發到地表形成火山,岩漿移動的動力主要有二:

其一,由于地球内球比重大于液态層和外球,在繞太陽公轉時,内球始終偏向引力的反方向,内球不在地球中心。形成内球對液态層由内向外的擠壓力,使岩漿和其他氣液态物質由地球内部向外移動或噴發到地表。

其二,岩漿結晶或發生其他物化反應,産生一些水和氣及其他物質,形成膨脹擠壓力,使岩漿和其他氣液态物質由地球内部向外移動或噴發到地表。

構造

由火山口,岩漿通道和火山錐還有組成

在地球上已知的“死火山”約有2000座;已發現的“活火山”共有523座,其中陸地上有455座,海底火山有68座。火山在地球上分布是不均勻的,它們都出現在地殼中的斷裂帶。就世界範圍而言,火山主要集中在環太平洋一帶和印度尼西亞向北經緬甸、喜馬拉雅山脈、中亞、西亞到地中海一帶,現今地球上的活火山絕大部分都分布在這兩個帶上。

火山出現的曆史很悠久。有些火山在人類有史以前就噴發過,但不再活動,這樣的火山稱之為“死火山”,如安徽合肥大蜀山;而有史以來曾經噴發過,但長期以來處于相對靜止狀态的火山,此類火山都保存有完好的火山錐形态,仍然具有火山活動能力,或尚不能斷定其已喪失火山活動能力,人們稱之為“休眠火山”,如日本富士山;人類有史以來,時有噴發的火山,稱為“活火山”,如美國聖海倫火山。

地殼之下100至150千米處,有一個“液态區”(軟流層),區内存在着高溫、高壓下含氣體揮發份的熔融狀矽酸鹽物質,即岩漿。它一旦從地殼薄弱的地段沖出地表,就形成了火山。

火山活動能噴出多種物質,在噴出的固體物質中,一般有被爆破碎了的岩塊、碎屑和火山灰等;在噴出的液體物質中,一般有熔岩流、水、各種水溶液以及碎屑物和火山灰混合的泥流等;在噴出的氣體物質中,一般有水蒸汽和碳、氫、氮、氟、硫等的氧化物。除此之外,在火山活動中,還常噴射出可見或不可見的光、電、磁、聲和放射性物質等,這些物質有時能緻人于死地,或使電、儀表等失靈,使飛機、輪船等失事。

根源

在距離地面大約32公裡的深處存在大量高溫液體,其溫度之高足以熔化大部分岩石。

岩石熔化時膨脹,需要更大的空間。世界的某些地區,山脈在隆起。這些正在上升的山脈下面的壓力在變小,這些山脈下面可能形成一個熔岩(也叫“岩漿”)庫。

這種物質沿着隆起造成的裂痕上升。熔岩庫裡的壓力大于它上面的岩石頂蓋的壓力時,便向外迸發成為一座火山。

噴發時,熾熱的氣體、液體或固體物質突然冒出。這些物質堆積在開口周圍,形成一座錐形山頭。“火山口”是火山錐頂部的窪陷,開口處通到地表。錐形山是火山形成的産物。火山噴出的物質主要是氣體,但是像渣和灰的大量火山岩和固體物質也噴了出來。實際上,火山岩是被火山噴發出來的岩漿,當岩漿上升到接近地表的高度時,它的溫度和壓力開始下降,發生了物理和化學變化,岩漿就變成了火山岩。

形成

火山的形成涉及一系列物理化學過程。在上升過程中溶解在岩漿中揮發份逐漸溶出,形成氣泡,當氣泡占有的體積分數超過75%時,禁锢在液體中的氣泡會迅速釋放出來,導緻爆炸性噴發,氣體釋放後岩漿粘度降到很低,流動轉變成湍流性質的。如若岩漿粘滞性數較低或揮發份較少,便僅有甯靜式溢流。從部分熔融到噴發一系列的物理化學變化的差别形成了形形色色的火山活動。

分布

闆塊構造理論建立以來,很多學者根據闆塊理論建立了全球火山模式,認為大多數火山都分布在闆塊邊界上,少數火山分布在闆内,前者構成了四大火山帶,即環太平洋火山帶、大洋中脊火山帶、東非裂谷火山帶和阿爾卑斯-喜馬拉雅火山帶。闆塊學說在火山研究中的意義在于它能把很多看來是彼此孤立的現象,聯為一個有機的整體,但以這個學說建立的火山活動模式也并不是十分完美的,如環大西洋為什麼就沒有火山帶。

闆内火山不在闆塊邊界上,用地幔柱解釋它的成因似乎依據也不夠充分。新近又有學者(李鴻業,1993)提出兩極擠壓說,揭開了地球發展的奧秘,他認為在兩極擠壓力作用下,地球赤道軸擴張形成經向張裂和緯向擠壓,全球火山主要分布在經向和緯向構造帶内。全球火山和強震分布,紅色為全新世火山,數據取自Smithsonian研究所,白色為7級以上強震,根據中國地震台網目錄繪制。

一、環太平洋火山帶

環太平洋火山帶(又稱環太平洋帶、環太平洋地震帶或火環),南起南美洲的安第斯山脈,經北美洲西部的落基山脈(科迪勒拉山系),轉向西北的阿留申群島、堪察加半島,向西南延續的是千島群島、日本列島、琉球群島、台灣島、菲律賓群島以及印度尼西亞群島,全長4萬餘公裡,呈一向南開口的環形構造系。

環太平洋火山帶也稱環太平洋火環,有活火山512座,其中南美洲科迪勒拉山系安第斯山南段的30餘座活火山,北段有16座活火山,中段尤耶亞科火山海拔6723m,是世界上最高的活火山。再向北為加勒比海地區,沿太平洋沿岸分布着著名的火山有奇裡基火山、伊拉蘇火山、聖阿納火山和塔胡木耳科火山。北美洲有活火山90餘座。

著名的有聖海倫斯火山、拉森火山、雷尼爾火山、沙斯塔火山、胡德火山和散福德火山。在阿留申群島上最著名的是卡特邁火山和伊利亞姆納火山。在堪察加半島上有經常活動的克留契夫火山,向擊千島群島和日本列島山島弧,著名火山分布在日本列島,如淺間山、岩手山、十勝嶽、阿蘇山和三原山都是多次噴發的活火山。琉球群島至台灣島有衆多的火山島嶼,如赤尾嶼、釣魚島、彭佳嶼、澎湖島、七星岩、蘭嶼和火燒島等,都是新生代以來形成的火山島。火山活動最活躍的可算菲律賓至印度尼西亞群島的火山,如喀拉喀托火山、皮納圖博火山、塔勻火山、坦博拉火山和小安的列斯群島的培雷火山等,近代曾發生過多次噴發。

環太平洋帶,火山活動頻繁,據曆史資料記載全球現代噴發的火山這裡占80%,主要發生在北美、堪察加半島、日本、菲律賓和印度尼西亞。印度尼西亞被稱為“火山之國”,南部包括蘇門答臘、爪哇諸島構成的弧-海溝系,火山近400座,其中129座是活火山,這裡僅1966—1970年5年間,就有22座火山噴發,此外海底火山噴發也經常發生,緻使一些新的火山島嶼出露海面。

環太平洋火山帶的火山岩主要是中性岩漿噴發的産物,形成了鈣堿性系列的岩石,最常見的火山岩類型是安山岩,距海溝軸150~300公裡的陸地内,安山岩平行于海溝呈弧形分布,即成所謂的“安山岩線”。另一特點是,自海溝向陸地方向岩石有明顯的水平分帶性,一般随與海溝距離的增大,依次分布為拉斑系列岩石、鈣堿性系列岩石和堿性系列的岩石。這裡的火山多為中心式噴發,火山爆發強度較大,如果發生在人口稠密區,則往往造成嚴重的火山災害。

二、洋脊火山帶

大洋中脊也稱大洋裂谷,它在全球呈“W”形展布,從北極盆穿過冰島,到南大西洋,這一段是等分了大西洋殼,并和兩岸海岸線平行。向南繞非洲的南端轉向NE與印度洋中脊相接。印度洋中脊向北延伸到非洲大陸北端與東非裂谷相接。向南繞澳大利亞東去,與太平洋中脊南端相邊,太平洋中脊偏向太平洋東部,向北延促又進入北極區海域,整個大洋中脊構成了“W”形圖案,成為全球性的大洋裂谷,總長8萬餘公裡。

大洋裂谷中部多為隆起的海嶺,比兩側海原高出2~3公裡,故稱其為大洋中脊,在海嶺中央又多有寬20~30公裡,深1~2公裡的地塹,所以又稱其為大洋裂谷。大洋内的火山就集中分布在大洋裂谷帶上,人們稱其為大洋中脊火山帶。根據洋底岩石年齡測定,說明大洋裂谷形成較早,但張裂擴大和激烈活動是在中生代到新生代,尤其第四紀以來更為活躍,突出表現在火山活動上。

大洋中脊火山帶火山的分布也是不均勻的,多集中于大西洋裂谷,北起格陵蘭島,經冰島、亞速爾群島至佛得角群島,該段長達萬餘公裡,海嶺由玄武岩組成,是沿大洋裂谷火山噴發的産物。由于火山多為海底噴發,不易被人們發現,據有關資料記載,大西洋中脊僅有60餘座活火山。冰島位于大西洋中脊,冰島上的火山可以直接觀察到,島上有200多座火山,其中活火山30餘座,人們稱其為火山島。

據地質學家S.Thorarinsson(1960)統計,在近1000年内,大約發生了200多次火山噴發,平均5a噴發一次。著名的活火山有海克拉火山,從1104年以來有過20多次大的噴發。拉基火山于1783年的一次噴發為人們所目睹,從25公裡長的裂縫裡溢出的熔岩達12公裡以上,熔岩流覆蓋面積約565km²,熔岩流長達70多公裡,造成了重大災害。1963年在冰島南部海域火山噴發,這次噴發一直延續到1967年,産生了一個新的島嶼——蘇特塞火山島,高出海面約150m,面積2.8km²。6a之後,在該島東北32公裡處的維斯特曼群島的海邁島火山又有一次較大的噴發。這些火山的噴發,反映了在大西洋裂谷火山噴發的特點。

在太平洋中脊,于南緯6°~14°的太平洋東隆的軸部,新生代以來的裂隙噴發,形成了寬40~60公裡,長800公裡的玄武岩台地,發現的活火山僅有14座,其活動強度與頻度都不如大西洋裂谷火山帶。

印度洋,據查有三列走向近SN的海底山脈,即海嶺,僅有部分火山出露海面而成火山島嶼,如塞舌爾群島和馬爾克林群島,它們都是現代海底火山噴發形成的。

在大洋中脊以外,僅有一些零散火山分布,它們是以火山島嶼的形式出現,如太平洋海底火山噴發形成的島嶼有夏威夷群島,即通常所說的夏威夷-中途島的火山鍊,有關島、塞班島、提尼安島、帕勞群島、俾斯麥群島、所羅門群島、新赫布裡底群島及薩摩亞群島等。在大西洋,如聖赫勒拿島、阿森松島,特裡斯坦-達庫尼亞群島也都是一些火山島,南極洲的羅斯海中的埃裡伯斯火山也屬該種類型。這些火山島嶼都由玄武岩構成,與大洋裂谷帶内的火山岩基本相同。

三、紅海沿岸與東非火山帶

東非裂谷是大陸最大裂谷帶,分為兩支:裂谷帶東支南起希雷河河口,經馬拉維肖,向北縱貫東非高原中部和埃塞俄比亞中部,至紅海北端,長約5800公裡,再往北與西亞的約旦河谷相接;西支南起馬拉維湖西北端,經坦喀噶尼喀湖、基伍湖、愛德華湖、阿爾伯特湖,至阿伯特尼羅河谷,長約1700公裡。裂谷帶一般深達1000~2000m,寬30~300公裡,形成一系列狹長而深陷的谷地和湖泊,如埃塞俄比亞高原東側大裂谷帶中的阿薩爾湖,湖面在海平面以下150m,是非洲陸地上的最低點。

自中生代裂谷形成以來,火山活動頻繁,尤其晚新生代以來更為盛行,據統計,非洲有活火山30餘座,多分布在裂谷的斷裂附近,有的也分布在裂谷邊緣百公裡以外,如肯尼亞山、乞力馬紮羅山和埃爾貢山,它們的噴發同裂谷活動也密切相關。東非裂谷火山帶火山噴發類型有兩種,一種是裂隙式噴發,主要發生在埃塞俄比亞裂谷系兩側,形成了玄武岩熔岩高原(台地),占埃塞俄比亞全國面積的2/3,熔岩厚達4000m,它是30萬~50萬a以來上百次玄武岩漿沿裂隙溢流形成的。

在肯尼亞西北部,也形成了厚達1000m的熔岩台地,其形成時間晚于埃塞俄比亞的熔岩台地,大約形成于14萬~23萬年間,在更晚些時候形成的是響岩,在11萬~13萬年間形成了長達300公裡的響岩熔岩台地。第二種是中心式噴發,多分布在裂谷帶的邊緣,主要的活火山有紮伊爾的尼拉貢戈山、尼亞馬拉基拉山、肯尼亞的特列基火山、莫桑比克的蘭埃山和埃塞俄比亞的埃特爾火山等。有的火山噴發隻生成了爆裂火口,或成火口窪地,或是火口湖,如恩戈羅恩戈羅(坦桑)火口窪地直徑達19公裡,面積304km²。

現代火山活動中心集中在三個地區,一是烏幹達-盧旺達-紮伊爾邊界的西裂谷系,自1912—1977年就有過13次火山噴發,尼拉貢戈火山至今仍在活動;二是埃塞俄比亞阿費爾(阿曼)坳陷的埃爾塔火山和阿夫代拉火山,自1960—1977年曾發生過多次噴發;三是坦桑尼亞納特龍(坦桑)湖南部的格高雷(Grgory)裂谷上的倫蓋(坦桑)火山,自1954到1966年曾有過多次噴發,噴出岩為碳酸鹽岩類,有較高含量的碳酸鈉,為世界所罕見。位于肯尼圖爾卡納湖南端的特雷基火山在80—90年代間也曾多次噴發。現代火山活動區,溫泉廣泛發育,火山噴氣活動明顯,多為水蒸氣和含硫氣體,這是火山現今的活動迹象。

四、地中海-印度尼西亞火山帶

這一帶共有共有活火山70餘座,其中地中海沿岸有13座,印度尼西亞有60餘座。這一火山帶噴發的岩漿性質從基性到酸性都有,不同的火山表現不同,同一火山不同噴發階段也有變化。

分布

全世界有516座活火山,其中69座是海底火山,以太平洋地區最多。活火山主要分布在環太平洋火山帶,地中海-喜馬拉雅-印度尼西亞火山帶、大洋中脊火山帶和紅海-東非大陸裂谷帶。中國境内的新生代火山錐約有900座,以東北和内蒙古的數量最多,約有600~700座。如今一次噴發的火山是位于新疆于田縣的卡爾達的火山。火山的分布受控于全球闆塊構造。

如俄羅斯堪察加半島希韋盧奇火山。2012年4月17日早晨,希韋盧奇火山強烈噴發,噴發出的火山灰高度高于海平面9500米。報道說,俄羅斯科學院遠東火山與地震研究所的專業人員在距火山40公裡的研究站觀測到了噴出的火山灰。火山灰氣流在東側方向綿延100公裡。此次噴發是2012年初以來該火山最強烈的一次噴發。盡管火山灰不會給附近居民點帶來嚴重影響,但對當地航空安全造成了威脅。

火山活動是一種宇宙自然現象。宇航探測發現月球、火星、金星、木衛一上均有火山活動。

類型

按活動情況:

1、活火山(active volcano)

指尚在活動或周期性發生噴發活動的火山。這類火山正處于活動的旺盛時期。如爪哇島上的梅拉皮火山,本世紀以來,平均間隔兩三年就要持續噴發一個時期、中國火山活動以台灣島大屯火山群的主峰七星山最為有名。大陸上,僅在新疆昆侖山西段于田的卡爾達西火山群有過火山噴發記錄。火山噴發形成了一個平頂火山錐。

2、死火山(extinct volcano)

指史前曾發生過噴發,但有史以來一直未活動過的火山。此類火山已喪失了活動能力。有的火山仍保持着完整的火山形态,有的則已遭受風化侵蝕,隻剩下殘缺不全的火山遺迹、中國山西大同火山群在方圓約123平方公裡的範圍内,分布着99個孤立的火山錐,其中狼窩山火山錐高将近1900米。

3、休眠火山(dormant volcano)

指有史以來曾經噴發過.但長期以來處于相對靜止狀态的火山。此類火山都保存有完好的火山錐形态,仍具有火山活動能力,或尚不能斷定其已喪失火山活動能力。如中國長白山天池,曾于1327年和1658年兩度噴發,在此之前還有多次活動。雖然沒有噴發活動,但從山坡上一些深不可測的噴氣孔中不斷噴出高溫氣體,可見該火山如今正處于休眠狀态。

應該說明的是,這三種類型的火山之間沒有嚴格的界限。休眠火山可以複蘇,死火山也可以“複活”相互間并不是一成不變的。過去一直認為意大利的維蘇威火山是一個死火山,在火山腳下,人們建築起許多的城鎮,在火山坡上開辟了葡萄園,但在公元79年維蘇威火山突然爆發,高溫的火山噴發物襲占了毫無防備的龐貝和赫拉古農姆兩座古城,兩座城市毀滅,居民全部喪生。

按噴發類型:

火山噴發類型按岩漿的通道分為裂隙式噴發、熔透式噴發和中心式噴發三大類。

裂隙式噴發:又稱冰島型火山噴發。岩漿沿地殼中的斷裂帶或裂隙溢出地表,這樣形成的火山通道在地表呈窄而長的線狀,向下呈牆壁狀。這類噴發沒有強烈的爆炸現象,噴發溫和甯靜,噴出的岩漿為粘性小的基性玄武岩漿,碎屑和氣體少。基性熔岩溢出後,可以形成廣而薄的熔岩流、熔岩坡或熔岩台地,甚至形成熔岩高原。

熔透式噴發:熔透式噴發的岩漿上升時,由于溫度很高,再加上岩漿和岩石之間的一些化學作用,緻使上面的岩石被熔透而頂開,形成直徑很大、形狀不規則的火山通道;岩漿失去壓力後大面積溢出地表。熾熱的岩漿從火山通道緩慢溢出形成熔岩流,最後逐漸冷凝形成熔岩。熔透式噴發形成的火山岩分布範圍很廣,火山口一般不明顯。這類噴發有時岩漿上升停留在中途,沒能融化頂部岩層便冷凝下來,隻在地面隆起成丘,這種火山稱為“潛火山”或“地下火山”。一些學者認為,遠古時代地殼較薄,地下岩漿熱力較大,常造成熔透式岩漿噴發,現代已不存在。

中心式噴發:岩漿沿火山喉管噴出地面。根據噴出物和活動強弱又可分為下列幾種,其名稱用代表性的火山名或地名、人名命名。

按火山錐:

火山熔岩構成的是熔岩錐,它形狀扁平、坡度緩(2°~10°),頂部有碗狀火山口。其中規模巨大的叫盾形火山。全部由火山碎屑組成的是碎屑錐。其平面近似圓形,坡度約30°,頂部有一個漏鬥狀火山口。由熔岩和碎屑互層構成的叫複合錐,也叫層狀火山錐。其坡度大多超過30°,形狀比較對稱,上部多熔岩,下部和邊緣主要是火山碎屑。火山口呈碗狀或漏鬥狀。有些火山錐坡上還有小型火山錐,其通道與主火山錐的通道相連,無獨立的岩漿源。這種小型火山錐稱寄生錐。

危害

火山泥石流

火山爆發噴出的大量火山灰和暴雨結合形成泥石流能沖毀道路、橋梁,淹沒附近的鄉村和城市,使得無數人無家可歸。泥土、岩石碎屑形成的泥漿可像洪水一般淹沒了整座城市。

岩石雖被火山灰雲遮住了,但火山剛爆發時仍可看到被噴到半空中的巨大岩石。

碎屑污染

火山碎屑是火山噴出的岩漿冷凝碎屑以及火山通道内和四壁岩石碎屑。火山碎屑按大小分為大于雞蛋的火山塊,小于雞蛋的火山礫,小于黃豆的火山砂和顆粒極細小的火山灰;按形狀分為:紡錘形、條帶形或扭動形狀的火山彈,扁平的熔岩餅,絲狀的火山毛;按内部結構分為:内部多孔、顔色較淺的浮石,泡沫,内部多孔、顔色黑、褐的火山碴。被噴射到空中的火山碎屑,粗重的落在火山口附近,輕而小的或被風吹到幾百千米以外沉降,或上升到平流層随大氣環流。火山噴發時灼熱的火山灰流與水(火山區暴雨、附近的河流湖泊等)混合則形成密度較大的火山泥流。火山灰流和泥流都帶有災害性。

火山碎屑熔岩是火山碎屑物質的含量占90%以上的岩石,火山碎屑物質主要有岩屑、晶屑和玻屑,因為火山碎屑沒有經過長距離搬運,基本上是就地堆積,因此,顆粒分選和磨圓度都很差。

火山碎屑流

火山碎屑流是主要的火山殺手之一,具有極大的破壞性和緻命性。由于其速度很快,因而很難躲避。火山碎屑流是氣體和火山碎屑的混合物。它不是水流,而是一種夾雜着岩石碎屑的、高密度的、高溫的、高速的氣流,常緊貼地面橫掃而過。火山碎屑流溫度可達1500℉,速度可達每小時100~150英裡(Myers等,1995),它能擊碎和燒毀在它流經路徑上的任何生命和财物。火山碎屑流起因于火山爆炸式噴發或熔岩穹丘的崩塌。

熔岩流

在火山噴發後,有一定概率會形成熔岩流。呈液态在地表流動的熔岩被稱為熔岩流,熔岩流冷卻後形成固體岩石堆積有時也稱之為熔岩流。呈液态流動的熔岩溫度熔岩流常在900~1200℃之間,如熔岩中氣體的含量多,更低的溫度也能流動。酸性熔岩粘滞,流動不遠,大面積的熔岩流常為基性熔岩。溫度高、坡度陡時,熔岩流的流速可達每小時65km。熔岩流的形态取決于多個方面,如熔岩成分(玄武岩、鞍山岩、英安岩、流紋岩)、流量、地形和環境等。

山體滑坡

在火山噴發之後,火山噴發所産生的巨大震動,會導緻火山周邊的泥土松動,從而導緻山體滑坡。

腐蝕性

2018年5月21日,美國夏威夷基拉韋火山口噴發的熔岩已經流入太平洋。熔岩遇到海水将産生高溫且具有腐蝕性的氣體熔岩霧霭。

美國地質調查所稱,夏威夷大島上的兩股熔岩連夜順着東南部普納海岸流入海洋。這一過程中産生的熔岩霧霭是鹽酸氣體、蒸氣及火山玻璃顆粒形成的刺激性混合物,對人體有害。

這種溫度極高且具腐蝕性的混和氣體,曾在2000年出現過,并在當地造成兩起死亡案例。由于火山連續噴發,排放的火山氣體量已驟增3倍。尤其是在火山下風口地區,可能會形成濃度不一的“火山煙霧”。

價值

增加資源

火山資源的利用也可以帶來生活的樂趣與便利。一般來說,火山資源主要體現在它的旅遊價值、地熱利用和火山岩材料方面。火山和地熱是一對孿生兄弟,有火山的地方一般就有地熱資源。地熱能是一種廉價的新能源,同時無污染,因而得到了廣泛的應用。從醫療、旅遊、農用溫室、水産養殖一直到民用采暖、工業加工、發電方面,都可見到地熱能的應用。人們曾對卡邁特火山區進行過地熱能的計算,那裡有成千上萬個天然蒸氣和熱水噴口,平均每秒噴出的熱水和蒸氣達2萬立方米,一年内可從地球内部帶出熱量40萬億大卡,相當于600萬噸煤的能量。

冰島由于地處火山活動頻繁地帶,可開發的地熱能為450億千瓦時,地熱能年發電量可達72億千瓦時,那裡的人民很好地利用了這一資源,雖然開發的僅占其中的7%,但已經給當地人民帶來了很多效益。其中,雷克雅未克周圍的3座地熱電站為15萬冰島人提供熱水和電力,而整個冰島有85%的居民都通過地熱取暖。地熱資源幹淨衛生,大大減少了石油等能源進口。自1975年後,冰島空氣質量大為改善。冰島人還善于提高地熱資源的使用效率,包括進行溫室蔬菜花草種植、建立全天候室外遊泳館、在人行道和停車場下鋪設熱水管道以加快冬雪融化等。地熱發電,中國西藏羊八井建立了全國最大地熱試驗基地,取得了很好的成績。

火山活動還可以形成多種礦産,最常見的是硫磺礦的形成。陸地噴發的玄武岩,常結晶出自然銅和方解石,海底火山噴發的玄武岩,常可形成規模巨大的鐵礦和銅礦。另外,熟知的鑽石,其形成也和火山有關。玄武岩是分布最廣的一種火山岩,同時它又是良好的建築材料。熔煉後的玄武岩稱為“鑄石”,可以制成各種闆材、器具等。鑄石最大的特點是堅硬耐磨、耐酸、耐堿、不導電和可作保溫材料。

重現生機

火山爆發對自然景觀的影響十分深遠。土地是世界最寶貴的資源,因為它能孕育出各種植物來供養萬物。如果火山爆發能給農田蓋上不到20厘米厚的火山灰,對農民來說可真是喜從天降,因為這些火山灰富含養分能使土地更肥沃。

熔岩崩解後,雜草苔類開始冒出來。

繩狀熔岩流過的山坡長出蕨類植物。

火山灰讓周圍的土地肥沃,當地的葡萄年年豐收。

資源:火山雖然經常給人類帶來巨大的災害,但它也并非一無是處。

制造奇觀

間歇泉是火山噴發後期的一種自然現象。當地下的高溫将地下水加溫到一定壓力後,水和蒸氣就會從噴口處沖出,壓力降低後便停止噴出,進入下一個過程。美國黃石公園的間歇泉是很著名的,其中有些可射到100多米高,其驚濤駭浪般的吼聲使人驚心動魄。如老忠實泉,它噴出的水柱可達180米左右,沸水散發出的蒸氣像一團潔白的雲挂在藍天上。它每一小時噴射一次,每次曆時5分鐘,非常準時,所以得了這麼一個名字。

有的火山口底部有岩漿湖,就像一鍋滾開的粥一樣。夏威夷島上的基拉韋厄火山口直徑4000多米,深130米,在這個“大鍋”的底部,就是一片深十幾米的岩漿湖,有時湖上還會出現高達數米的岩漿噴泉。

中國黑龍江省有一處“地下森林”,它是由7個死火山口演化來的。由于火山噴發物經風化後形成了肥沃的土壤,一些植物便在這大坑裡安下了家。這種地下森林是很少見的。

有些火山口堪稱是大自然的鬼斧神功之作。如号稱“世界第八奇迹”的恩戈羅恩戈羅火山口,它深達600多米,上面直徑為18公裡,面積254平方公裡,底面積為260平方公裡,活像一口直上直下的巨井。而在這口“井”裡,還生活着獅子、長頸鹿、水牛、斑馬等很多動物,簡直像個熱鬧的動物園。

世界上最大的活火山口是日本九州島上的阿蘇火山,這個火山口東西方向17公裡,南北方向25公裡,周長100多公裡,從它規模就可以想當時爆發的巨大威力。火山的附近經常還有溫泉,人們非常喜愛它。

噴發

一、火山噴發的過程

火山噴出地表前的過程歸納為三個階段:岩漿形成與初始上升階段、岩漿囊階段和離開岩漿囊到地表階段。

1.岩漿形成與初始上升階段

岩漿的産生必須有兩個過程:部分熔融和熔融體與母岩分離。實際上這兩種過程不大可能互相獨立,熔融體與母岩的分離可能在熔融開始産生時就有了。部分熔融是液體(即岩漿)和固體(結晶)的共存态,溫度升高、壓力降低和固相線降低均可産生部分熔融。當部分熔融物質随地幔流上升時,在流動中也會産生液體和固體的分離現象,從而産生液體的移動乃至聚集,稱之為熔離。

2.岩漿囊階段

岩漿囊是火山底下充填着岩漿的區域,是地殼或上地幔岩石介質中岩漿相對富集的地方。一般視為與油藏類似的岩石孔隙(或裂隙)中的高溫流體,通常認為在地幔柱内,岩漿隻占總體積的5%~30%。從局部看,可以視為内部相對流通的液态集合。岩漿是由岩漿熔融體、揮發物、以及結晶體組成的混合物。

3.從岩漿囊到地表階段

岩漿從岩漿源區一直到近地表的通路的上升,與岩漿囊的過剩壓力、通道的形成與貫通、以及岩漿上升中的結晶、脫氣過程有關。當地殼中引張或引張-剪切應力大于當地岩石破裂強度時,便可能形成張性或張-剪性破裂,如若這些裂隙互相連通,就可以作為岩漿噴發的通道。噴發時常有巨大的閃電出現。

二、破火山口的形成

1.破火山口形成時

火山輕微爆發期間,岩漿升到火山主要裂口的頂部。

2.下一階段

當噴發力量加強時,岩漿迅速回落到岩漿池的頂部。

3.頂點

在蒲林尼型或佩萊型火山噴發達到頂點後,岩漿回落到岩漿池頂部的下面,在過去支撐池頂的地方留下一個空間。

4.塌陷

一旦失去岩漿支撐,破火山口就陷入岩漿池,破火山口的底部會有更多噴發。

三、火山噴發條件

一個地方能否形成火山主要在于是否具備以下條件:

1.部分熔融體的形成,必須有較高的地熱(自身積累的或外邊界條件産生的),或隆起減壓過程,或脫水而減低固相線。

2.岩漿在地殼中的富集,或岩漿囊形成的位置與中性浮力面的深度有關,而中性浮力面的深度又與地殼流變學間斷面有關。

3.岩漿囊中的物理化學過程,主要是結晶體、揮發物與流體的分額與相互作用,岩漿噴發起着促使、或抑制作用。地殼岩漿囊的存在起着攔截、改造地幔升上的岩漿的作用。它也是形成爆炸式火山噴發的重要條件。

4.岩漿囊的存在對岩漿通道的形成有促進作用,而構造活動産生的引張應力場是形成岩漿通道的主要原因。

5.岩漿離開岩漿囊後的上升受到壓力梯度與浮力的雙重驅動。

益處

火山的益處舉凡火山地質、火山地形及後火山作用的地熱和溫泉,肥沃火山土壤,都帶給人們相當多的益處。

火山作用并非完全有害無益。例如岩漿隻要能留在地表下,就是很好的地熱來源。火山附近常有溫泉或熱泉,這就是因為岩漿散發出的熱度使地下水變熱而形成的。這種熱源稱為地熱,規模大的可形成“地熱田”。

火山作用的另一個好處是制造陸地。地球表面大約有71%被海水所覆蓋,海底火山經年累月不斷地冒出岩漿,冷凝成岩石,如此長期堆積,直到有一天岩石高出水面形成島嶼。夏威夷群島與冰島就是這麼形成的,至今,島上還有活動火山不時噴出岩漿。

此外,火山爆發所形成的火山灰雲層會在爆發後一段時間内影響該區阻擋太陽光,該區的平均溫度亦因此下降,科學家認為火山爆發是地球天然的氣候調整機制。

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