火山大自然的烟花上

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刘绍文南京大学地舆与海洋科学学院

地球深部火热的岩浆沿通道上涨,穿过地球表层薄弱的处所喷出大地,咱们把这一经过称为火山喷发。火山喷发出来的熔岩和碎屑流等物资盘绕喷口汇集孕育的不同形态的山丘即是火山。与咱们罕见的邻接升沉的山脉不同的是,火山大多显露出孤立的盾形或圆锥样式,通常返伴有陷落的山口,或积水成湖,我国的长白山天池即是模范的火山口湖。

火山不断以来就与传奇和传闻结缘。上古时间的地中海一带火山行动屡次,那时的人们觉得是地下物资的焚烧,并用罗马传奇中火和铸造之神Vulcan的名字来称号这类地下冒火的表象。火山的英文Volcano则是由Vulcano(铸造之神的烟囱)音译而来。华夏史书文件中也屡屡提到火山。如在《山海经》的大荒西经中就有“烈焰之山”的说法,《魏书》西域传记中也有“般悦国火山”。

初期人类良多都是火的崇敬者,是以火山当然地成为传奇的一部份。日本自古以来就把富士山视为神仙国常立尊的家,此日本的保护神。墨西哥海拔m的烟峰火山于年产生一次强烈地喷发,阿兹特克人确信这是天主对掠夺神庙的西班牙战胜者发火的展现。夏威夷的人们觉得火神佩莱太太寓居在基拉韦厄火山口内,很多人宣称在火山喷发前都曾见到佩莱太太。我国长白山主峰地带被视为清王朝茂盛发源之地,并于康熙16年(年)敕封为“长白山之神”。

左上富士山左下夏威夷基拉韦厄火山

右上墨西哥烟峰火山右下长白山

由于火山喷发的高温文弗成亲近性,尤其是火山喷发的庞大摧残性,人类首先对火山的回忆是恐怖和倒霉,在不能对火山喷发做出注解时,只可是归纳于“神”的推动。直到公元79年小布里尼详细纪录了意大利维苏威火山的喷发经过,人们对火山的了解才慢慢步入科学的轨道。火山和火山影响与人类生计处境关连亲昵,在历久的推广探究中,人们慢慢堆集和加深了对火山的领会和了解,火山学也从而进展成为当代地球科学中的一门分支学科。

现实上,不止是地球上具备火山行动,太阳系内很多行星也都产生过甚山影响,月球、金星和火星上均有火山影响孕育的地表。火山行动同时也是行星性命力的一种意味,那些今朝仍占有火山行动的星球则处于丁壮期,而火山行动已消逝殆尽的星球则步入晚年。咱们也会通常听到“泥火山”这个观点,它与咱们这边议论的火山不同样。泥火山是泥浆和大批的水汽、碳氢气体在压力影响下喷出地表,偶然也伴有气体的焚烧而呈现火焰,喷出物汇集成巨细不等的平顶锥形台地,宛如火山。我国台湾地域及新疆克拉玛依油田临近的独山子就有泥火山产出。由于泥火山喷发的物资起因、成份和物理经过不同于上述的火山喷发,且喷发物不是高温的,因此泥火山不该归于火山。

火山行动是一种要害的地质影响,它是地球释放内部能量的经过。它介入了地球不同圈层的孕育和衍化,也为人类文化和社会进展供应了很多要害的矿产和旅行资本。

一、火山的成因机制及喷发典型

按照火山行动情景,火山可分为活火山、睡眠火山和死火山。阅历上把正在喷发、史书时间有过喷发并预期未来有或许再次喷发的火山称为活火山,国际上个别把崭新世(距今1万年左右)以来喷发过的火山称为活火山。往时虽喷发过,今朝没有喷发,且较万古间内处于弛缓的火山称为睡眠火山。那些年月长远(1万年以上)且注解未来也不会行动的火山则称为死火山。现实上,活火山和睡眠火山很难划出明了的界线,也有学者觉得睡眠火山应归入活火山的领域。“死”和“活”也是相对的,没有绝对的科学准则加以界定。那些归为死火山的火山,若因后期的深部岩浆影响也或许从新行动;相悖,那些今朝被觉得的活火山,也或许正在走向灭火,从而成为死火山。寰球海洋上已知的活火山(含睡眠火山)约座,每年约有50座火山喷发。海底活火山更多,由于水下喷发,没法观察和统计。

火山喷发是地下岩浆喷出地表的经过,是以岩浆的孕育、汇集和输送是领会火山孕育机制的关键成分。咱们领会,地球从地表到地心挨次可分为地壳(海洋地壳的均匀厚度约为33km,海洋地壳的均匀厚度约10km)、地幔(厚约km)和地核(厚约km)三个圈层(类比鸡蛋的蛋壳、蛋清和蛋黄)。地球上最结实的外貌层称为岩石圈,它由地壳和部份上地幔构成,厚度为80~km不等。地壳下部和地幔上部的岩石在高温、高压前提下会部份熔融孕育岩浆。岩浆要紧由硅酸盐和蒸发物(水蒸气、CO2、SO2等气体)构成地壳物资熔融孕育岩浆时所需温度为~℃,压力为0.5×~1.0×Pa;上地幔物资孕育岩浆时所需温度为~℃,压力大于1.5×Pa。个别情景下,地球内部的温度虽高,但压力也大,大部份地域的温度未超出熔点,岩石还处于固态。在一些特别的地质处境下,经过减小压力、补充温度和介入蒸发物等路径来使岩石熔融,从而孕育岩浆。岩石的熔点与其受的压力关联,压力越大,岩石熔点也越高。地球深部的热对流影响使得地幔物资上涌,在上涨经过中压力消沉,因而熔点消沉,孕育岩浆。其余,岩石圈板块的俯冲也会把地球表层汇集物带入地球深部,这些汇集物产生脱水反映,脱出来的水及蒸发物则投入地幔,孕育岩石的熔点消沉,孕育岩浆。

带领蒸发物的岩浆在上涨经过中,温度和压力会消沉,蒸发物气体到达过饱和,这时气意会出溶,孕育气泡并成长,此时一切人系的体积飞快膨胀,启动气液搀杂物上涨;当岩浆延续顺着火山通道上涨且温度延续降落时,富含蒸发物的岩浆碰到地下水时会沸腾起来而泡沫化和碎屑化,孕育碎屑化面。火热的岩浆与地下水或地表水彼此做历时并使水快速气化而致使爆炸。岩浆和水汽等蒸发物源源不断地经过甚山管道向大气层喷发孕育喷发柱,喷发高度可达20~30km,以至50km。喷发的强烈水平与岩浆的黏度及蒸发物的含量几许关联。若岩浆的黏度小,消融气体轻易从岩浆中跑出来,岩浆一边上涨,气体一边释放,快到大地时,气体都已跑完,这时孕育的喷发就不强烈。若岩浆中的气体蒸发物含量较低时,也不会孕育泡沫化和碎屑化,则直接由火山口或裂隙中溢流出来,这类情景下的火山喷发较为静谧。

按照岩浆通道的形态,火山喷发也可分为裂隙式喷发和中央式喷发两种典型。前者主假如沿地壳中的裂隙喷发到地表,孕育一大片的熔岩地域。澎湖列岛、夏威夷群岛和印度德干高原均由此孕育。后者是指以某一据点为喷发中央停止延续喷发,如美国圣海伦斯火山和日本富士山均为模范的中央式喷愤怒山。固然,地球上的火山喷发既有上述的两种端元方法,也有这两种方法的复合。

其余,按照岩浆的黏度及气体蒸发物的多寡,火山喷发情势还可分为爆炸式和静谧式喷发。前者是指黏度大的岩浆,因起伏慢,气体不易消散,积聚至充分压力时成爆炸式喷发。这类喷发方法常炸破火山口,并将岩石碎屑及火山灰喷至高空,落下后孕育火山碎屑岩。由于熔岩的黏度大,易在通道界限汇集成锥状火山。锥顶由于大批物资喷发掏空后引发崩落,孕育庞大的破火山口,若积水,则成火山口湖。静谧式喷发的岩浆多为玄武岩浆,其黏度低,气体轻易逸散,玄武岩熔岩流多孕育熔岩台地或盾状火山。今朝天下上行动最屡次的火山都是静谧式喷发,如夏威夷和冰岛的火山。很多海洋上的高原都是熔岩台地,如前方说起的印度德干高原和美国哥伦比亚高原等。

二、活火山的散布规律

火山活行为为地球的物资轮回和能量释放的一种方法,其散布并非碎裂无序,而是与大地构造处境亲昵关联。大批的火山行动观察材料说明,天下上的活火山绝大部份齐集在不同岩石圈板块的来往带上(也即板块畛域带之上),仅小量火山散布在板块内部或海洋裂谷带之上。我国的火山多散布在东部和青藏高原及周边地域,也是与特定的地质构造行动关联。

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天下活火山的散布特性

天下上模范的活火山带要紧为环承平火柴山带、地中海-喜马拉雅火山带和洋中脊火山带,其余还存在一些板内火山带。

环承平火柴山带环承平洋沿岸是承平洋板块向岛弧和海洋之下俯冲荫藏的地带,地质影响激烈,因故也是天下上火山和地动行动至多的处所,散布约多座活火山,是以被称为环承平火柴圈。该带西岸南自印度尼西亚、菲律宾,向北经日本、库页岛和堪察加半岛,向东经阿留申群岛,至北美、中美和南美洲的西海岸。该带西岸闻名的活火山包含日本的富士山、菲律宾的马荣、印度尼西亚的坦博拉、巴布亚几内亚的包尔及新西兰塔拉韦拉等火山。东岸则有美国的奥古斯汀,墨西哥的科利马等火山,加勒比地域的圣玛利亚、科西圭火山及马提尼克岛佩雷火山、圣文森特岛苏弗里埃尔火山等。仅拉丁美洲的活火山数量就攻下寰球总额的1/5以上。该带不止火山数量多,况且行动性强,喷发也激烈,是火山学家最为


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