火山

火山喷发
火山喷发
    地壳之下100至150千米处,有一个“液态区”,区内存在着高温、高压下含气体挥发份的熔融状硅酸盐物质,即岩浆。火山爆发能喷出多种物质。岩浆一旦从地壳薄弱的地段到达地面或伴随有水气和灰渣喷出地表,就形成特殊结构和锥状形态的山体。

概况

  火山(volcano)是炽热地心的窗口,是地球上最具爆发性的力量。
  所属学科:地理学(一级学科);地貌学(二级学科)
  名字来源:古罗马时期,人们看见火山[1]喷发的现象  火山口,便把这种山在燃烧的原因归之为火神武尔卡发怒,于是意大利南部地中海利帕里群岛中的武尔卡诺火山便由此而得名,同时也成为火山一词的英文名称——Volcano。

·火山的构成

火山口
火山口
  由火山口和火山锥组成 。在地球上已知的“死火山”约有2000座;已发现的“活火山”共有523座,其中陆地上有455座,海底火山有68座。 火山在地球上分布是不均匀的,它们都出现在地壳中的断裂带。就世界范围而言,火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚地中海一带,现今地球上的活火山百分之九十九分布都在这两个带上。   
  火山活动能喷出多种物质,在喷出的固体物质中,一般有被爆破碎了的岩块、碎屑和火山灰等;在喷出的液体物质中,一般有熔岩流、、各种水溶液以及水、碎屑物和火山灰混合的泥流等;在喷出的气体物质中,一般有水蒸汽和碳、、氟、硫等的氧化物。除此之外,在火山活动中,还常喷射出可见或不可见的光、电、磁、声和放射性物质等,这些物质有时能致人于死地,或使电、仪表等失灵,使飞机轮船等失事。   
  火山喷发的强弱与熔岩性质有关,喷发时间也有长有短,短的几小时,长的可达上千年。按火山活动情况可将火山分为三类:活火山、死火山和休眠火山。其中休眠火山指有人类历史的记载中曾有过喷发,但后来一直未见其活动,世界上大约有500座活火山。   
  火山喷发可在短期内给人类生命财产造成巨大的损失,它是一种灾难性的自然现象。然而火山喷发后,它能提供丰富的土地、热能和许多种矿产资源,还能提供旅游资源。  
  火山出现的历史很悠久。有些火山在人类有史以前就喷发过,但现在已不再活动,这样的火山称之为“死火山”;不过也有的“死火山”随着地壳的变动会突然喷发,人们称之为“休眠火山”;人类有史以来,时有喷发的火山,称为“活火山”。 在地球上已知的“死火山”约有2000座;已发现的“活火山”共有523座,其中陆地上有455座,海底火山有68座。 火山在地球上分布是不均匀的,它们都出现在地壳中的断裂带。     许多书籍中都对火山喷发的情形做了详细的描述。例如在《黑龙江外传》中记述了黑龙江五大连池火山群中两座火山喷发的情况。“墨尔根(今嫩江)东南,一日地中出火,石块飞腾,声振四野,越数日火熄,其地遂成池沼此康熙五十八年事。”   
  地壳之下100至150千米处,有一个“液态区”,区内存在着高温、高压下含气体挥发份的熔融状硅酸盐物质,即岩浆。它一旦从地壳薄弱的地段冲出地表,就形成了火山。   

·火山的形成

  在距离地面大约32公里的深处存在大量高温液体,其温度之高足以熔化大部分岩石。   
  岩石熔化时膨胀,需要更大的空间。世界的某些地区,山脉在隆起。这些正在上升的山脉下面的压力在变小,这些山脉下面可能形成一个熔岩(也叫“岩浆”)库。   
  这种物质沿着隆起造成的裂痕上升。熔岩库里的压力大于它上面的岩石顶盖的压力时,便向外迸发成为一座火山。   
火山喷发
火山喷发
  喷发时,炽热的气体、液体或固体物质突然冒出。这些物质堆积在开口周围,形成一座锥形山头。“火山口”是火山锥顶部的洼陷,开口处通到地表。锥形山是火山形成的产物。火山喷出的物质主要是气体,但是象渣和灰的大量火山岩和固体物质也喷了出来。   
  实际上,火山岩是被火山喷发出来的岩浆,当岩浆上升到接近地表的高度是,它的温度和压力开始下降,发生了物理和化学变化,岩浆就变成了火山岩。
  火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离,熔融体通过孔隙或裂隙向上运移,并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给,岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时,岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出,形成气泡,当气泡占有的体积分数超过75%时,禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来,导致爆炸性喷发,气体释放后岩浆粘度降到很低,流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少,便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学变化的差别形成了形形色色的火山活动。

火山的分类  

·按活动情况分类

  1、活火山(active volcano) 指现代尚在活动或周期性发生喷发活动的火山。这类火山正处于活动的旺盛时期。如爪吐岛上的梅拉皮火山,本世纪以来,平均间隔两三年就要持续喷发一个时期、中国近期火山活动以台湾岛大屯火山群的主峰七星山最为有名。大陆上,仅6年前在新疆昆仑山</A>西段于田的卡尔达西火山群有过火山喷发记录。火山喷发形成了一个平顶火山锥。
  2、死火山(extinct volcano)指史前曾发生过喷发,但有史以来一直未活动过的火山。此类火山已丧失了活动能力。有的火山仍保持着完整的火山形态,有的则已遭受风化侵蚀,只剩下残缺不全的火山遗迹、我国山西大同火山群在方圆约123平方公里的范围内,分布着99个孤立的火山锥,其中狼窝山火山锥高将近1900米。
日本富士山
日本富士山
  3、休眠火山(dormant volcano)指有史以来曾经喷发过.但长期以来处于相对静止状态的火山。此类火山都保存有完好的火山锥形态,仍具有火山活动能力,或尚不能断定其已丧失火山活动能力。如我国长白山天池,曾于1327年和1658年两度喷发,在此之前还有多次活 动。目前虽然没有喷发活动,但从山坡上一些深不可测的喷气孔中不断喷出高温气体,可见该火山目前正处于休眠状态。
  应该说明的是,这三种类型的火山之间没有严格的界限。休眠火山可以复苏,死火山也可以“复活”相互间并不是一成不变的。过去一直认为意大利的维苏威火山是一个死火山,在火山脚下,人们建筑起许多的城镇,在火山坡上开辟了葡萄园,但在公元79年维苏威火山突然爆发,高温的火山喷发物袭占了毫无防备的庞贝和赫拉古农姆两座古城,两座城市及居民全部毁灭和丧生。

·按火山喷发类型分类

·  火山喷发类型按岩浆的通道分为裂隙式喷发和中心式喷发两大类。

爆裂式喷发
爆裂式喷发
   1、裂隙式喷发,又称冰岛型火山喷发。岩浆沿地壳中的断裂带溢出地表。喷发温和宁静,喷出的岩浆为粘性小的基性玄武岩浆,碎屑和气体少。基性熔岩溢出后,形成广而薄的熔岩被,或玄武岩高原。沿断裂带熔岩锥呈线状排列。
   2、中心式喷发:岩浆沿火山喉管喷出地面。根据喷出物和活动强弱又可分为下列几种,其名称用代表性的火山名或地名、人名命名。
  ①夏威夷型 岩浆为基性溶岩,气体和火山灰很少。熔岩从火山口中溢出,火山锥体为盾形,顶部碗状火山口中有灼热熔岩湖,湖面有熔岩“喷泉”。
  ②斯特朗博利型 岩浆为较粘性的中-基性,气体较多,具有中等强度的爆炸,喷出物主要是火山弹、火山渣和老岩屑,也有熔岩流。火山锥为碎屑锥或层状锥。
  ③乌尔坎诺型 猛烈喷发的一种。粘性的或固体有棱角的大块熔岩伴随大量火山灰抛出,形成“烟柱”。熔岩流少或没有熔岩流。形成碎屑锥或层状锥。
  ④培雷型 岩浆为粘稠的中-酸性,多气体,强烈爆炸,有迅猛的火山灰流。火山锥为坡度较大的碎屑锥,锥顶部为岩穹,经风化剥蚀后火山颈突出地面。
  ⑤普里尼型 粘稠岩浆在火山通道内形成“塞子”,一旦熔岩冲破“塞子”,爆炸特别强烈,产生高耸入云的发光火山云及火山灰流。锥顶为猛烈的爆炸所破坏的火山口。
       ⑥超乌尔坎诺型 通常无岩浆喷出,喷出物主要是岩石碎屑和火山灰、气体,量不多,火山口低平。
  ⑦蒸气喷发型 地下水被岩浆气化,连续的或周期性喷出气体。

火山喷发阶段

气体的爆炸
  在火山喷发的孕育阶段,由于气体出溶和震群的发生,上覆岩石裂隙化程度增高,压力降低,而岩浆体内气体出溶量不断增加,岩浆体积逐渐膨胀,密度减小,内压力增大,当内压力大大超过外部压力时,在上覆岩石的裂隙密度带发生气体的猛烈爆炸,使岩石破碎,并打开火山喷发的通道,首先将碎块喷出,相继而来的就是岩浆的喷发。
喷发柱的形成
  气体爆炸之后,气体以极大的喷射力将通道内的岩屑和深部岩浆喷向高空,形成了高大的喷发柱。喷发柱又可分为三个区:   
  (1)气冲区:它位于喷发柱的下部,相当于整个喷发柱高度的十分之一。因气体从火山口冲出时的速度和力量很大,虽然喷射出来的岩块等物质的密度远远超过大气的密度,但它也会被抛向高空。气冲的速度,在火山通道内上升时逐渐加快,当它喷出地表射向高空时,由于大气的压力和喷气能量的消耗,其速度逐渐减小,被气冲到高空的物质,按其重力大小在不同的高度开始降落。
  (2)对流区:位于气冲区的上部,因喷发柱气冲的速度减慢,气柱中的气体向外散射,大气中的气体不断加入,形成了喷发柱内外气体的对流,因此称其为对流区。该区密度大的物质开始下落。密度小于大气的物质,靠大气的浮力继续上升。对流区气柱的高度较大,约占喷发柱总高度的十分之七。
   (3)扩散区:位于喷发柱的最顶部,此区喷发柱与高空大气的压力达到基本平衡的状态。喷发柱不断上升,柱内的气体和密度小的物质是沿着水平方向的扩散,故称其为扩散区。被带入高空的火山灰可形成火山灰云,火山灰云能长时间飘流在空中,而对区域性的气候带来很大影响,甚至会造成灾害。此区柱体高度占柱体总高度的十分之二左右。
喷发柱的塌落
  喷发