第十二講 火山

1、一火山的類型和噴發(fā)因素. 由于火山噴發(fā)的物理化學(xué)條件的不同，火山在形態(tài)上有多種不同的類型。1.盾狀火山(Shield Volcanoes)2.火山渣錐 Cinder cones (scoria cones)3. 復(fù)合型火山（層狀火山）( Composite Volcanoes)4. 熔巖穹丘（Domes）5. 破火山口（Calderas）6. 低平火山口（瑪珥湖 Maar）7. 泥火山（Mud volcano） 火山所處的大地構(gòu)造環(huán)境不同，火山噴發(fā)類型的特點(diǎn)也大不相同。縱觀世界火山的噴發(fā)類型，其決定因素一是巖漿的成分、揮發(fā)分含量、溫度和粘度。決定因素之二是地下巖漿上升通道的特點(diǎn);決定因素之。三

2、是巖漿噴出的構(gòu)造環(huán)境。1. 盾狀火山 盾狀火山是具有寬闊頂面和緩坡度側(cè)翼（盾狀）的大型火山。由于火山擠出的產(chǎn)物主要為低粘滯性的玄武巖巖漿。 夏威夷島（大島）是典型的盾狀火山。大島是由5個連續(xù)年齡的火山連接而成。其中的 Mauna Loa火山是最大的,從海底到山頂有9090米。返回2.火山渣錐 火山渣錐是玄武巖碎片堆積而成的山丘，噴出氣體攜帶熔巖滴進(jìn)入大氣，然后在火山口附近降落，而形成火山錐。熔巖滴通常在飛行中間，降落地面之前已經(jīng)是固態(tài)的或部分固態(tài)的，稱之為火山彈。如果氣體壓力下降，最后階段的可能是熔巖流沖出渣錐的底部，如果熔融巖漿中具有充裕的水，它們的相互作用將形成瑪珥湖（低平火山口）而不是火

3、山渣錐。 噴發(fā)時間越長，火山錐越高。火山渣錐可以單獨(dú)存在，也可以組成小的或大的群，或火山場。返回3.復(fù)合型火山 （層狀火山） 復(fù)合型火山為多次噴發(fā)所建造，其復(fù)發(fā)周期可以是幾十萬年，也可以是幾百年。形成復(fù)合型火山的最經(jīng)常的是安山巖，但也有例外。雖然安山巖復(fù)合型火山錐主要由火山碎屑組成， 有些巖漿侵入使錐體內(nèi)部破裂而形成巖墻或巖床。這樣多次侵入形成的巖墻或巖床將碎石編織成巨大堆積。這樣的構(gòu)造可以比單獨(dú)由碎屑物構(gòu)成的火山錐高 。由于其太高，有可能使其太陡、不穩(wěn)定而在重力作用下垮塌。地球上一萬年來已知1,511 火山噴發(fā)，其中699座為層狀火山。返回4. 熔巖穹丘 熔巖穹丘是高粘滯性、富硅巖漿緩慢擠出

4、而形成的，大部分熔巖穹丘比較小，但可能超過25立方公里。穹丘擠出可以相當(dāng)緩慢的熔巖運(yùn)動而終結(jié)，也可能開始爆炸，擴(kuò)展成為火山碎屑所覆蓋的坑。返回5. 破火山口 一種在火山頂部的較大的圓形拗陷，其直徑往往大于1英里。通常是巖漿回撤、火山自身塌陷時形成，或淺部巖漿囊噴發(fā)而形成的。大量巖漿的撤退可能是由于其構(gòu)造支撐的喪失而造成的。 破火山口直徑可達(dá)8-16公里，而火山口直徑通常不超過1-1.6公里，主要是在火山噴發(fā)期間由于爆炸而挖掘出來的。返回6. 低平火山口（瑪珥湖 Maar） 瑪珥的英文“maar”來源于拉丁文“mare”，即海的意思，是德國萊茵地區(qū)的人們對湖泊、沼澤的稱呼。 1921年德國科學(xué)家

5、Steininger把maar定義為一種火山類型。瑪珥是由巖漿水汽相互作用發(fā)生爆炸而形成的。在地表下形成了深切到圍巖的圓形火山口，并被一個低矮的碎屑環(huán)包圍?，旂硎且粋€由環(huán)形壁、火山口沉積物、火山筒和饋漿通道組成的系統(tǒng)。返回7. 泥火山 泥火山是泥漿與氣體同時噴出地面后，堆積而成。其外型多為錐狀小丘或者是盆穴狀，丘的尖端部常有凹陷，並由此間斷地噴出泥漿與氣體。返回二 火山的詳細(xì)特征火山碎屑流火山泥流1.火山的組成 火山是一個由固體碎屑、熔巖、流或穹狀噴出物圍繞著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?；驇r石圈到地表的管道，大部分物質(zhì)堆積在火山口附近，有些被大氣攜帶到高處而擴(kuò)散

6、到幾百或幾千公里外的地方。2.火山的成因 火山的形成涉及一系列物理化學(xué)過程。地殼上地幔巖石在一定溫度壓力條件下產(chǎn)生部分熔融并與母巖分離，熔融體通過孔隙或裂隙向上運(yùn)移，并在一定部位逐漸富集而形成巖漿囊。隨著巖漿的不斷補(bǔ)給，巖漿囊的巖漿過剩壓力逐漸增大。當(dāng)表殼覆蓋層的強(qiáng)度不足以阻止巖漿繼續(xù)向上運(yùn)動時，巖漿通過薄弱帶向地表上升。在上升過程中溶解在巖漿中揮發(fā)份逐漸溶出，形成氣泡，當(dāng)氣泡占有的體積分?jǐn)?shù)超過75時，禁錮在液體中的氣泡會迅速釋放出來，導(dǎo)致爆炸性噴發(fā)，氣體釋放后巖漿粘度降到很低，流動轉(zhuǎn)變成湍流性質(zhì)的。如若巖漿粘滯性數(shù)較低或揮發(fā)份較少，便僅有寧靜式溢流。從部分熔融到噴發(fā)一系列的物理化學(xué)過程的差別

7、形成了形形色色的火山活動。 3.火山的噴發(fā)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?zé)幔ㄗ陨矸e累的或外邊界條件產(chǎn)生的），或隆起減壓過程，或脫水而減低固相線； 2.巖漿在地殼中的富集，或巖漿囊形成的位置與中性浮力面的深度有關(guān)，而中性浮力面的深度又與地殼流變學(xué)間斷面有關(guān)； 3.巖漿囊中的物理化學(xué)過程，主要是結(jié)晶體、揮發(fā)物與流體的分額與相互作用，巖漿噴發(fā)起著促使、或抑制作用。地殼巖漿囊的存在起著攔截、改造地幔升上的巖漿的作用。它也是形成爆炸式火山噴發(fā)的重要條件。 4.巖漿囊的存在對巖漿通道的形成有促進(jìn)作用，而構(gòu)造活動產(chǎn)生的引張應(yīng)力場是形成巖漿通道的主要

8、原因。 5.巖漿離開巖漿囊后的上升受到壓力梯度與浮力的雙重驅(qū)動。4 45 5火山灰火山灰由巖石、礦物、火山玻璃碎片組成，直徑小于2毫米?；鹕交也煌跓熁?，它堅(jiān)硬、不溶于水?；鹕奖l(fā)時，巖石或巖漿被粉碎成細(xì)小顆粒，從而形成火山灰?；鹕奖l(fā)時熾熱的火山灰隨氣流快速地上升，將對飛行安全造成威脅。大規(guī)模的火山噴發(fā)所產(chǎn)生的火山灰可在平流層長期駐留，從而對地球氣候產(chǎn)生嚴(yán)重影響。火山灰也會對人、畜的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響?；鹕交业南侣湟矔o人們帶來傷害。返回火山礫火山礫 火山礫指的是264毫米直徑的火山噴發(fā)碎屑，在意大利語中“Lapilli”是“小石頭”的意思。另外，還有一種火山礫被稱為增生火山（accret

9、ionary lapilli），他的直徑范圍也是264毫米，其特殊之處在于它是球形的，是由細(xì)小的火山灰一層一層粘結(jié)而成。返回火山塊火山塊 火山塊是直徑大于64毫米的、棱角鋒利的巖塊。火山塊的成分一般是早期的熔巖。火山爆發(fā)導(dǎo)致火山錐上早期的熔巖體破碎形成火山塊。一般認(rèn)為熔巖體破碎時為固體狀態(tài)，從而才可能形成火山塊鋒利的棱角。返回火山彈火山彈 火山彈是直徑大于64毫米的、形狀圓滑的熔巖塊。火山彈是火山爆發(fā)時，熔融或部分熔融的巖屑飛入空中，冷卻下落形成。由于流體動力學(xué)的作用，巖塊形成了圓滑的形狀。火山彈包括圓形、長形、紡錘形等多種。返回火山渣火山渣 火山渣是火山噴發(fā)形成的礦渣狀多孔的巖石。由孔隙、火

10、山玻璃和礦物組成。孔隙是由于泡沫破裂、氣體逃逸而形成?；鹕皆缓V鐵，而含有較少的硅，通常為黑色、深灰色、紅色和棕色。火山渣非常堅(jiān)硬，由于堅(jiān)硬且多孔因而是鋪設(shè)路面的極好材料?？紫侗壤浅４蟮幕鹕皆环Q為網(wǎng)狀火山渣。返回網(wǎng)狀火山渣網(wǎng)狀火山渣 網(wǎng)狀火山渣中的氣泡幾乎都已破裂，形成密集的開放孔隙。大量的開放的孔隙和易碎的火山玻璃構(gòu)成了類似蜂巢的、精細(xì)的網(wǎng)狀火山渣。網(wǎng)狀火山渣也被稱為玄武巖浮巖，它甚至比浮巖還輕，但由于其開放的孔隙結(jié)構(gòu)，因而不能浮于水面之上。返回浮巖浮巖 浮巖由火山玻璃、礦物和氣泡所組成，是一種輕的、多氣泡的、類似海棉狀的火山巖。火山爆發(fā)時，巖漿中分離出的大量火山氣體形成泡沫，隨后泡沫

11、冷卻，氣體被“凍結(jié)”在浮巖中，浮巖中的氣泡約占巖石總體積的70%以上，氣泡間只有極薄的火山玻璃和礦物，因而可以浮于水面之上，故被稱作浮巖。返回巖漿的表現(xiàn)形式 由于熔巖化學(xué)成分的不同或火山環(huán)境的由于熔巖化學(xué)成分的不同或火山環(huán)境的差異，熔巖有多種表現(xiàn)形式。差異，熔巖有多種表現(xiàn)形式。 熔巖流（熔巖流（Lava Flow） 熔巖穹丘（熔巖穹丘（Lava Dome） 熔巖管道（熔巖管道（Lava Tube）和熔巖隧洞）和熔巖隧洞（Lava Tube Caves） 渣塊熔巖（渣塊熔巖（aa） 結(jié)殼熔巖（結(jié)殼熔巖（Pahoehoe） 枕狀熔巖（枕狀熔巖（Pillow Lava）先看圖片熔巖流熔巖流呈液態(tài)在地

12、表流動的熔巖被稱為熔巖流，熔巖流冷卻后形成固體巖石堆積有時也稱之為熔巖流。呈液態(tài)流動的熔巖溫度常在9001200C之間，如熔巖中氣體的含量多，更低的溫度也能流動。酸性熔巖粘滯，流動不遠(yuǎn)，大面積的熔巖流常為基性熔巖。溫度高、坡度陡時，熔巖流的流速可達(dá)每小時65公里。 熔巖流的形態(tài)取決于多個方面，如熔巖成分（玄武巖、鞍山巖、英安巖、流紋巖）、流量、地形和環(huán)境等。返回熔巖穹丘熔巖穹丘熔巖穹丘是圓形的、邊緣陡峭的丘狀物，是由于高粘度的火山熔巖（英安巖或流紋巖）堵塞噴火口所形成。熔巖穹丘頂端一般無火山口，從地下涌來的巖漿擠入熔巖穹丘內(nèi)部，從而引起熔巖穹丘突起變形。熔巖穹丘的表面是已經(jīng)冷卻的堅(jiān)硬的熔巖，因

13、此當(dāng)深部巖漿不斷擠入，熔巖穹丘將會爆炸，形成碎屑坑。返回熔巖管道和熔巖隧洞熔巖管道和熔巖隧洞熔巖管道是在熔巖流內(nèi)部自然形成的管道。當(dāng)液態(tài)的熔巖流流動時，由于表面冷卻較快，形成固體硬殼，在表層硬殼的保溫作用下，其內(nèi)部溫度高、流速快，從而形成管道。一個大型的熔巖流常有一個主管道和若干小的分支。當(dāng)火山噴發(fā)結(jié)束，熔巖供給終止，或上游熔巖流轉(zhuǎn)向，熔巖管道中的熔巖繼續(xù)向下流動，從而形成排空的熔巖隧洞。一般排空的熔巖隧洞底面平坦，頂部常懸掛熔巖鐘乳。熔巖管道的存在增加了熔巖流流動的速度和距離。返回渣塊熔巖渣塊熔巖“aa”是夏威夷詞匯，音“阿阿”，用來描述表面粗糙的熔巖流。這種熔巖流中布滿多孔帶刺的熔巖碎塊，被稱為“渣塊”。 渣塊熔巖是因熔巖在流動過程中，表層熔巖不斷固結(jié)，固結(jié)的表層隨著熔巖的流動不斷發(fā)生脆性破裂，形成“渣塊” “渣塊”又有隨同液體熔巖翻滾、粘結(jié)，形成翻花狀。因此渣塊熔巖由稱為翻花熔巖。返回結(jié)殼熔巖結(jié)殼熔巖 “Pahoehoe”是夏威夷詞匯，用來描述一種有光滑表面的熔巖。這種熔巖有時呈圓丘狀或繩狀，也稱為繩狀熔巖。 結(jié)殼熔巖流動過程中表面冷