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火山
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火山(Volcano)是巖漿穿過地殼,到達(dá)地面或噴出地表,形成的山體。

火山通常形狀為錐形,主要由火山錐、火山口和火山通道組成。根據(jù)火山活動(dòng)的狀況,分為古火山、休眠火山活火山三種類型;根據(jù)構(gòu)造成因分類分為匯聚板塊邊緣火山、離散板塊邊緣火山、熱點(diǎn)型火山、大陸裂谷型火山;根據(jù)火山的不同形態(tài)類型分類可分為盾狀火山、層狀火山、火山渣錐、熔巖穹丘、破火山口、低平火山口和泥火山。火山是板塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,火山活動(dòng)是巖漿活動(dòng)的一種形式,是地球動(dòng)力學(xué)過程的重要現(xiàn)象,也是地球內(nèi)能和熱量釋放的途徑之一。

火山并不是地球獨(dú)有的產(chǎn)物,在金星水星火星、月球等太陽系內(nèi)多個(gè)星球上都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了火山的存在,其噴發(fā)物也并不僅有巖漿噴發(fā),也有由液態(tài)的碳?xì)湫纬傻谋鹕降?,受其地質(zhì)條件制約,火山噴發(fā)的特點(diǎn)和高度也各不相同。地球上的火山帶主要分布在環(huán)太平洋火山帶、地中海印度尼西亞火山帶、洋脊火山帶、紅海沿岸和東非火山帶中,其地理分布區(qū)與地震分布區(qū)相似,火山狀態(tài)以古火山為主。

火山噴發(fā)是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害,火山噴發(fā)形成的火山碎屑、火山灰、熔巖可以對(duì)火山附近的居民造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失,影響航空安全和全球氣候。火山噴發(fā)還會(huì)造成地震、海嘯、泥石流、酸雨等次生災(zāi)害?;鹕揭部梢孕纬韶S富的礦產(chǎn)資源、地?zé)豳Y源、旅游資源。

命名

火山的英文Volcano一詞來自于意大利語vulcano“燃燒的山”或拉丁語Vulcanus“Vulcan是古羅馬神話中火神的名字”,古羅馬神話中記載著傳說在意大利西西里島上的埃特納火山的地底下住著火和鍛造之神,埃特納火山是他的熔爐,他把作坊都設(shè)在地下,讓煙從火山口中冒出。人們看見埃特納火山噴發(fā)的現(xiàn)象,以為天神在發(fā)怒,于是8月23日這天祭奠火神,并逐步用這位火神的名字來指代火山。

火山定義及形成原因

定義

火山是地下深處的高溫巖漿及其有關(guān)的氣體、碎屑從地殼中噴出而形成的、具有特殊形態(tài)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

形成原因

巖漿是在地殼之下50至200公里處受高溫高壓熔融的地下熔巖,受低密度影響,通過孔隙或裂隙向上運(yùn)移到火山下方或內(nèi)部形成巖漿囊。隨著巖漿的積累,腔室內(nèi)的壓力增加,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(dòng)時(shí),巖漿通過薄弱帶向地表上升。巖漿在上升過程中溶解在巖漿中的揮發(fā)分(主要是H2O、CO2、HCI、HF、SO2等)會(huì)從巖漿中溢出形成氣泡導(dǎo)致巖漿沸騰并引發(fā)爆炸,導(dǎo)致巖漿沖破地表形成噴發(fā)。巖漿沖出地表后溫度和壓力下降變成火山石堆積在火山口周圍形成火山。

火山成因的理論研究

火山構(gòu)造

火山構(gòu)造又稱為火山機(jī)構(gòu),主要由火山錐、火山口、火山通道三部分組成。

火山錐

火山錐是以火山口為中心,由火山噴出物在火山口周圍堆積形成的山丘,一般呈圓錐形形態(tài),也有受噴出物多少和物質(zhì)成分不同形成的盾形、穹形、鐘狀等火山錐。火山錐進(jìn)一步可劃分為火山碎屑巖錐(火山渣錐)、熔巖火山錐(盾火山)、復(fù)合火山錐(層火山)?;鹕剿樾紟r錐(火山渣錐)是主要有火山碎屑物構(gòu)成的渣堆,圓錐形構(gòu)造,上部坡度較陡,下部坡度較緩;熔巖火山錐(盾火山)是主要由熔巖構(gòu)成的坡度很緩的盾狀火山;復(fù)合火山錐(層火山)是由熔巖與火山碎屑巖交互錯(cuò)層形成層狀火山,其碎屑物的顆粒碎火山口的遠(yuǎn)近而變化,大碎屑圍在火山口周圍,細(xì)粒碎屑堆在較遠(yuǎn)的地方。有的火山錐在形成之后在火山錐上出現(xiàn)其他小型火山錐,這種火山錐通道與主體火山錐的通道相連通,但不具有獨(dú)立的巖漿源的,被稱作為寄生錐。

火山口

火山口是火山噴發(fā)時(shí)候的出口,是由火山噴發(fā)后噴出物在噴出口周圍堆積形成的環(huán)形坑?;鹕娇谄矫娉式鼒A形,內(nèi)部是一個(gè)漏斗形體或碗狀形體。

火山通道

火山通道又稱為火山管,是將巖漿源與地表連接起來的管狀通道,火山通道形狀各不相同,有的呈圓筒狀,有的呈長(zhǎng)條狀或不規(guī)則狀,主要是受噴發(fā)類型影響。

完全構(gòu)造

一個(gè)完全的層狀火山主要由主巖漿庫、基巖、主熔巖通道、地面、侵入性火成巖脈、熔巖岔道、火山灰堆積層、側(cè)翼、熔巖堆積層、火山喉、寄山火山錐、熔巖流、噴發(fā)口、主火山口、灰云共計(jì)15部分組成,但并非所有的火山都具有完全的構(gòu)造,如有的泥火山并沒有噴發(fā)不存在巖漿噴發(fā)口、寄生火山錐等結(jié)構(gòu)。

火山噴發(fā)

火山噴發(fā)是在地下深處呈熔融狀態(tài)的巖漿物質(zhì),因地殼運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致巖層發(fā)生斷裂,地下巖漿受壓力降低的影響揮發(fā)組分從中剝離造成體積膨脹,巖漿沿?cái)嗔褞虻孛孢\(yùn)移至沖出地表形成火山噴發(fā)的現(xiàn)象。

火山作用(噴出作用)

火山作用(volcanism)又稱作火山的噴出作用(eruption),指地下巖漿通過火山通道噴出地表、產(chǎn)生爆炸、流出熔巖、噴射氣體和碎屑物質(zhì)等一系列與火山噴發(fā)相關(guān)的巖漿活動(dòng)。火山作用包括火山活動(dòng)的全過程,一些與火山活動(dòng)有關(guān)的成礦作用也是火山作用的一部分,常見的火山作用以噴發(fā)作用為主,分為火山爆發(fā)、巖漿噴溢、熔巖流侵出三種表現(xiàn)形式。

火山形成的必備條件

影響火山噴發(fā)類型的因素

巖漿的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

水的參與程度

巖漿爆發(fā)與蒸氣爆發(fā)是火山噴發(fā)的兩種類型,造成火山噴發(fā)類型不同的主要原因是揮發(fā)組分含量的不同,其揮發(fā)組分中主要是水的含量,水與熔體的比例,可以導(dǎo)致火山爆發(fā)程度的不同,也會(huì)導(dǎo)致火山產(chǎn)物的不同。巖漿中的含水量越高,其形成的水蒸氣越多,導(dǎo)致?lián)]發(fā)組分在巖漿中的占比增加,在火山噴發(fā)時(shí)增加爆炸的威力,易形成猛烈式噴發(fā)。另外火山所處的環(huán)境不同,噴發(fā)特點(diǎn)也不同,深海中的火山受水壓影響,無法產(chǎn)生爆炸,產(chǎn)生的巖漿也會(huì)被海水迅速冷卻。

火山通道和巖漿房的特點(diǎn)

火山通道和巖漿房的特點(diǎn)與火山噴發(fā)的形式有著密切的關(guān)系。若火山通道是巨大裂縫斷裂線,巖漿沿著裂縫溢出地表,噴發(fā)較為溫和寧靜;若火山通道為兩組斷裂帶交叉形成為桶狀通道,在壓力作用下噴發(fā)較為猛烈。巖漿房在火山通道的位置不同,其爆發(fā)特點(diǎn)也不相同,當(dāng)巖漿房位于火山管道的上部,爆產(chǎn)物為火山團(tuán)塊和火山渣,以拋射的方式噴出地表,幾乎沒有火山灰;巖漿房位于火山的底面之下時(shí),管道上部為松散堆積物時(shí),其爆發(fā)時(shí)有大量火山灰存在。

火山噴發(fā)類型

火山噴發(fā)可以分為兩種基本類型:裂隙式噴發(fā)和中心式噴發(fā)。

裂隙式噴發(fā)

巖漿沿著地殼中的斷裂帶溢出地表稱為裂隙式噴發(fā),這類噴發(fā)一般沒有爆炸現(xiàn)象,噴發(fā)溫和寧靜,噴出物多為基性玄武巖熔漿,冷凝后往往形成覆蓋面積廣薄的熔巖臺(tái)地、熔巖被或玄武巖高原。以冰島為主要代表,冰島的形成是由大洋中脊裂谷中多次噴發(fā)形成的,這種噴發(fā)類型也被稱為冰島式噴發(fā)。

中心式噴發(fā)

巖漿沿著管狀的火山通道噴出地表,稱為中心式噴發(fā)。中心式噴發(fā)的熔巖覆蓋面積較小,是現(xiàn)代火山活動(dòng)的主要形式,根據(jù)噴發(fā)的劇烈程度又分為寧靜式、爆裂式和中間式三種。

火山爆發(fā)指數(shù)

火山爆發(fā)指數(shù)VEI(Volcanic Explosivity Index)是1982年由美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的火山學(xué)家克里斯·紐豪爾(Christopher G. Newhall)和夏威夷大學(xué)馬諾阿分校的斯蒂芬·塞爾夫提出的,按照火山噴發(fā)出的噴出物體積、火山云和定性觀測(cè)來量度火山爆發(fā)的強(qiáng)烈程度,VEI量表劃分為1-8級(jí),等級(jí)數(shù)值越高,意味著火山噴出物更多,爆炸釋放的能量也更巨大,近1萬年以來,發(fā)生在地球上的火山爆發(fā)絕大多數(shù)的規(guī)模都在2級(jí)以下。

火山爆發(fā)指數(shù)DRE(Dense Rock Equivalent)是根據(jù)火山噴發(fā)巖漿的總質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,用于評(píng)估火山噴發(fā)的總能量。

火山爆發(fā)指數(shù)WRE(Whole Rock Equivalent)是根據(jù)火山噴發(fā)形成的總揮發(fā)物質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,用于評(píng)估火山噴發(fā)的氣體排放。

火山爆發(fā)指數(shù)MEI(Mantle-derived Eruption Index)是根據(jù)火山巖漿的來源和成分進(jìn)行估計(jì),用于評(píng)估火山噴發(fā)成因和類型。

火山噴發(fā)前兆

火山噴發(fā)前兆分為宏觀前兆和微觀前兆,宏觀前兆是肉眼和感官可以察覺到的前兆異?,F(xiàn)象,微觀前兆是指人體和動(dòng)物察覺不到,只能通過儀器才能檢測(cè)到的異常現(xiàn)象。

宏觀前兆

微觀前兆

火山噴發(fā)過程

巖漿的產(chǎn)生

巖漿在地殼深處和上地幔層受高溫高壓和地核輻射下熔融形成,地幔是地球巖漿形成最直接和最主要的源區(qū),在地幔層中距離地表80~200千米的區(qū)域叫做軟流層,一般被認(rèn)為是巖漿的發(fā)源地。

巖漿囊階段

原始巖漿在巖漿作用下發(fā)生分凝、上升、侵位等演變。最初形成的熔體分散于固態(tài)礦物顆粒之間,隨著熔融程度的增大,熔體會(huì)逐漸流動(dòng)、匯聚而與固態(tài)的顆粒相分離,形成大的巖漿囊或巖漿房。巖漿房的直徑數(shù)千米至數(shù)十千米不等,是由一個(gè)巖漿熔融體、揮發(fā)物、以及結(jié)晶體組成的混合物。

巖漿通道上升階段

巖漿房?jī)?nèi)的巖漿承受很高的壓力,部分巖漿可以是周圍達(dá)到臨界點(diǎn)的巖石圈熔融成為新的巖漿,利用巖漿與周圍巖石的密度差造成的浮力使巖漿從發(fā)源區(qū)上升。受板塊運(yùn)動(dòng)的影響,地殼在板塊交界地帶可能會(huì)形成張性或張-剪性破裂帶,如若這些裂隙互相連通,就可以作為巖漿噴發(fā)的通道,巖漿受壓力與浮力驅(qū)動(dòng)順巖漿通道上升沖破地表形成噴發(fā)。

噴發(fā)階段

火山噴發(fā)時(shí)大體可分為3個(gè)階段:氣體爆炸、形成噴發(fā)柱和噴發(fā)柱塌落。

火山噴發(fā)物

火山噴發(fā)物主要包括氣體噴發(fā)物、固體噴發(fā)物和液體噴發(fā)物三種類型。

氣體噴發(fā)物

火山氣體成分以水蒸氣最多,一般占?xì)怏w總體積的60% ~90%,其他主要成分包括硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)、氫氟酸(HF)、氯化氫(HCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化銨(NH4CI)等,火山噴發(fā)早期的高溫階段氯化氫(HCl)氣體成分較多,晚期階段二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)等氣體成分較多。

固體噴發(fā)物

固體噴發(fā)物主要由火山口噴射到空中的巖石碎塊和巖漿凝固成的碎塊組成,按其大小和形狀可以分為火山塵、火山灰、火山砂、火山礫、火山渣、火山塊和火山彈?;鹕交沂侵睆叫∮?.01毫米的細(xì)小巖屑和細(xì)小漿屑,火山塵是比火山灰更細(xì)的碎屑物質(zhì),可以升到高空進(jìn)入平流層擴(kuò)散長(zhǎng)期不落;火山砂是比火山灰直徑大且不大于2毫米的碎屑顆粒;火山礫是直徑2~100毫米的火山碎屑;火山塊是大于100毫米的碎塊,常為棱角狀?;鹕皆鹕絿姲l(fā)時(shí)巖漿在空中凝固形成的熔渣,粒徑數(shù)厘米至數(shù)十厘米,形狀不規(guī)則,多孔洞;火山彈是由噴出的巖漿在空中冷凝而成,外形多樣,多呈紡錘形、球形、梨形,大小從數(shù)厘米到數(shù)米不等。固體噴發(fā)物在噴發(fā)后冷卻形成不同的巖石和礦物,常見的有玄武巖、安山巖、海螺巖、硫黃、玻璃狀石等。

液體噴發(fā)物

液體噴發(fā)物為噴出地表的巖漿,揮發(fā)成分逸出后成為熔漿。熔漿沿地面斜坡流動(dòng)被稱為熔巖流,冷卻后稱為熔巖。

火山分類

火山的分類大體可以分為三種,根據(jù)火山的活動(dòng)情況一般將火山分為古火山、活火山休眠火山三種;根據(jù)火山構(gòu)造成因分類將火山分為匯聚板塊邊緣火山、離散板塊邊緣火山、熱點(diǎn)型火山、大陸裂谷型火山;根據(jù)火山在形態(tài)上的不同類型可以分為盾狀火山、層狀火山(復(fù)合式火山)、火山渣錐、熔巖穹丘、破火山口、低平火山口和泥火山等。

活動(dòng)情況分類

活火山

活火山是現(xiàn)在尚在活動(dòng)或周期性活動(dòng)的火山。全球大約有1500座在一萬年以來有過噴發(fā)的活火山,其中有500多座在近400年來噴發(fā)過,如夏威夷群島冒納羅亞火山、南美洲圖蓬加蒂托火山意大利埃特納火山、中國新疆維吾爾自治區(qū)的卡爾達(dá)西火山、中國黑龍江省的五大連池火山群等都屬于活火山。

死火山

死火山是歷史上曾經(jīng)噴發(fā)過,但已經(jīng)長(zhǎng)期沒有爆發(fā)跡象的火山。如非洲東部的乞力馬扎羅山、中國山西省大同市火山群都屬于死火山

休眠火山

休眠火山是有史以來曾經(jīng)活動(dòng),但是長(zhǎng)期以來處于靜止?fàn)顟B(tài)的火山。休眠火山保存有完好的火山形態(tài),具有火山活動(dòng)的能力,存在重新噴發(fā)的可能性,如中國的長(zhǎng)白山火山群。

休眠火山、死火山、活火山的分類方法只是相對(duì)的,它們之間可以相互轉(zhuǎn)換而不是一成不變的。

構(gòu)造成因分類

匯聚板塊邊緣火山(Convergent plate boundaries)

匯聚板塊邊緣火山是在兩個(gè)或多個(gè)板塊碰撞交界帶地方的火山,受板塊俯沖影響易撕裂地殼形成火山,如環(huán)太平洋火山帶。

離散板塊邊緣火山(Divergent plate boundaries)

離散板塊邊緣火山是在大洋中脊受板塊構(gòu)造撕裂,海嶺增長(zhǎng)形成的火山,大多數(shù)離散板塊邊緣火山位于海洋底部形成海底火山,當(dāng)洋中脊高于海平面則形成火山島,如南太平洋洋島火山。

熱點(diǎn)型火山(Hot Spots)

熱點(diǎn)型火山是構(gòu)造板塊在地表下的一個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域緩慢運(yùn)動(dòng),在地球內(nèi)部深處形成地幔柱上升成為火山。如美國的夏威夷火山群島、美國黃石火山群。

大陸裂谷型火山(Continental rifting)

大陸裂谷型火山主要分布在區(qū)域性斷裂帶或地塹構(gòu)造帶上,如東非大裂谷的火山群。

不同形態(tài)類型分類

盾狀火山

盾狀火山是主要有熔巖流組成具有寬闊頂面和緩坡度側(cè)翼的盾狀性火山。盾狀火山坡度較緩(坡度約2° ~10°),多為大型火山,一般由玄武質(zhì)巖漿構(gòu)成,巖漿黏度低,熔巖不斷堆積形成盾狀形態(tài),夏威夷群島、冰島火山都是盾狀火山的典型代表。

層狀火山(復(fù)合式火山)

層狀火山也稱為復(fù)式火山是一種多成因中央式火山,由多次噴發(fā)建造,由多層熔巖、火山碎屑、 浮巖和火山灰組成,是最常見的火山類型。層狀火山呈圓錐形,側(cè)翼較陡,多發(fā)生在板塊俯沖帶易形成火山鏈或者火山群,智利奧霍斯德爾薩拉多火山、美國華盛頓州圣海倫火山、日本富士山都是層狀火山的典型代表。

火山渣錐

火山渣錐是一個(gè)由火山渣、火山灰等火山碎屑物堆積形成的錐形山體。 火山渣錐通常是由一次噴發(fā)形成單成因火山,常出現(xiàn)在盾狀火山和層狀火山的側(cè)翼。火山渣錐在火山噴發(fā)時(shí)由火山灰在火山口附近形成錐體,噴發(fā)后期巖漿損失了大部分揮發(fā)分導(dǎo)致密度增加,以熔巖流的形式緩慢地流進(jìn)火山口內(nèi)部。尼加拉瓜的塞羅內(nèi)格羅火山是火山渣錐的典型代表。

熔巖穹丘

熔巖穹丘是從火山中由高黏性、富硅巖漿緩慢流出的形成的近圓形的突出物 。熔巖穹丘大多比較小,生長(zhǎng)非常緩慢,匯聚在板塊邊界地區(qū),是層狀火山的主要結(jié)構(gòu)特征之一,日本的愛鷹火山、美國加利福尼亞州拉森火山是熔巖穹丘的典型代表。

破火山口

破火山口是火山爆發(fā)口在火山頂部形成一種較大圓形拗陷的地形,其直徑大于1公里,通常由巖漿回撤、火山自身塌陷和淺部巖漿囊噴發(fā)形成,大致可分為爆發(fā)型破火山口、侵蝕型破火山口和陷沒型破火山口三種,日本阿蘇火山為破火山口的典型代表。

低平火山口

低平火山口是由巖漿水汽相互作用在地表下發(fā)生爆炸形成的地勢(shì)較低的圓形火山口。低平火山口內(nèi)壁通常深而陡,直徑相對(duì)較大,火山口邊緣低而平緩,火山口邊緣主要由火山碎屑和圍巖碎屑組成,火山口內(nèi)多形成一個(gè)相對(duì)較淺的火口湖稱做瑪珥湖,中國吉林市龍崗火山群具有較多的低平火山口。

泥火山

泥火山是由泥漿、水和氣體噴發(fā)后堆積而形成的地貌,外形多為錐狀或盆穴狀。泥火山不會(huì)產(chǎn)生熔巖不是真正的火成巖火山,多形成在板塊交接的俯沖帶,全球陸地約有1100座,最大的泥火山是印度尼西亞爪哇島的露西泥火山。

火山的分布

地球上的火山

全世界大約有2000座古火山,500多座活火山,大體呈帶狀分布,與地震帶相似,主要與地殼斷裂帶、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈?guī)Щ虬鍓K構(gòu)造邊緣軟弱帶有關(guān),集中在環(huán)太平洋火山帶、地中海至印度尼西亞火山帶、洋脊火山帶和紅海沿岸與東非火山帶四個(gè)地帶。

環(huán)太平洋火山帶

已知環(huán)太平洋火山帶約有活火山300余座,占全球活火山數(shù)量60%以上,分為環(huán)太平洋火山帶西帶和環(huán)太平洋火山帶東帶兩部分,將太平洋環(huán)繞其中,有火環(huán)之稱。環(huán)太平洋火山帶靠近大陸的一側(cè)多噴發(fā)為中、酸性巖漿,靠近海洋的一側(cè)以基性巖漿為主。

環(huán)太平洋火山帶西帶從阿拉斯加州西岸起,經(jīng)阿留申群島堪察加半島、千島群島、日本群島、中國臺(tái)灣島、菲律賓群島、印度尼西亞諸島至新西蘭,構(gòu)成西太平洋火山島弧,約有活火山200多座,約占全球活火山數(shù)量45%。

環(huán)太平洋火山帶東帶從南美西岸安第斯山脈起,經(jīng)中美、北美西部的科迪勒拉山系西至阿拉斯加,約有活火山100多座,約占全球活火山數(shù)量17%。

地中海至印度尼西亞火山帶

地中海至印度尼西亞火山帶又稱作阿爾卑斯山-喜馬拉雅山脈火山帶,西起伊比利亞半島,經(jīng)意大利、希臘、土耳其、伊朗、東至喜馬拉雅山脈,南至孟加拉灣與太平洋火山帶匯合。有活火山90多座,約占全球活火山數(shù)量18%。

洋脊火山帶

洋脊火山帶主要分布在大西洋、太平洋印度洋的洋脊部位,受板塊構(gòu)造撕裂,海嶺增長(zhǎng)形成,有的在水下噴發(fā),有的露出水面形成火山島。洋脊帶約有活火山60余座,約占全球活火山數(shù)量12%

紅海沿岸與東非火山帶

非洲板塊和印度洋板塊兩個(gè)板塊張裂拉伸形成東非裂谷火山帶,有活火山22座,約占全球活火山數(shù)量5%。

地球外的火山

火山并非地球上獨(dú)有的產(chǎn)物,科學(xué)家已經(jīng)在太陽系內(nèi)多個(gè)星球上發(fā)現(xiàn)了火山的存在,如金星水星火星、月球、土衛(wèi)六、土未二、海衛(wèi)一上都發(fā)現(xiàn)了火山的存在?;鹕降膰姲l(fā)物也并不一定是巖漿硫化物, 如土衛(wèi)六的表面存在著由液態(tài)的碳?xì)浠衔镄纬傻谋鹕?,噴發(fā)的則是冰水和氨的混合物。其火山噴發(fā)的能量也各不相同,包括萬有引力、放射性衰變、潮汐能摩擦作用、太陽能加熱等,受引力影響噴發(fā)的高度也呈現(xiàn)出不同的狀態(tài),1997年木衛(wèi)一的皮蘭火山噴發(fā)形成的火山云層達(dá)到木衛(wèi)一表面上空140千米,產(chǎn)生了超過3500千米長(zhǎng)的熔巖流。截止至目前為止,發(fā)現(xiàn)的火星表面的奧林帕斯火山(Olympus Mons)是太陽系最大的火山,高出周圍地區(qū)達(dá)25千米,是珠穆朗瑪峰高度的3倍,直徑約624千米,面積幾乎與整個(gè)美國亞利桑那州相當(dāng)。

火山災(zāi)害

火山災(zāi)害主要取決于火山噴發(fā)的類型、性質(zhì)、規(guī)模和所處的地點(diǎn)等因素,火山災(zāi)害主要致災(zāi)因子有火山噴發(fā)形成的熔巖流、火山彈、火山灰、碎屑流、涌浪、火山泥流、巖崩、酸雨和有毒氣體,還有因火山噴發(fā)動(dòng)力引起的沖擊波、地震、海嘯、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

直接災(zāi)害

火山碎屑流

火山碎屑流(pyroclastic flows)是由火山灰、巖石碎片和火山氣體組成的混合流體,通常溫度大于800℃,能量大,流速快,從火山噴發(fā)后可以以100千米/小時(shí)的速度向前推進(jìn),可達(dá)數(shù)公里甚至上百公里之遠(yuǎn),摧毀途徑的一切物體,具有極大的破壞性和致命性,是最危險(xiǎn)的火山災(zāi)害之一。

熔巖流

火山噴出的巖漿溫度可達(dá)1000~1100℃,其流動(dòng)速度因二氧化硅含量的不同而不等,通常其流動(dòng)速度要比火山碎屑流慢的多,但受其高溫影響可以摧毀各種建筑物和物體,常引起嚴(yán)重的火災(zāi)。

火山灰

火山灰(volcanic ash)是火山噴發(fā)時(shí)形成的顆粒直徑小于2毫米的細(xì)小火山碎屑物。火山灰由微小的鋸齒狀巖石、礦物質(zhì)和火山玻璃碎片組成,火山噴發(fā)時(shí)的火山灰一不會(huì)受重力影響在空氣中短時(shí)停留后降落到地面成為降灰掩埋破壞地面植被和建筑,也會(huì)對(duì)生物造成傷害;一部分火山灰會(huì)在大氣環(huán)流帶動(dòng)下漂浮在在大氣層中形成含有大量二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)、氯化物、甲烷(CH4)組成的火山灰云,火山灰云在大氣層中會(huì)使對(duì)流層紫外線輻射增加,加速光化學(xué)煙霧形成,破壞臭氧層,長(zhǎng)時(shí)間遮擋陽光,造成地表氣溫下降,有毒氣體集中在火山底層時(shí)會(huì)造成中毒或窒息事件,其降落時(shí)含有腐蝕性的成分可能形成酸雨給生產(chǎn)和生活帶來不利影響,火山灰會(huì)進(jìn)入飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吸附在渦輪葉片上影響航空安全。

間接災(zāi)害

地震

火山帶與地震帶同處于板塊交界處,地震與火山活動(dòng)密切相關(guān),火山噴發(fā)巖漿在運(yùn)移的過程中,常會(huì)引起表破裂和地殼顫抖形成火山地震。通常火山地震都是小型地震不易被人察覺,但也有強(qiáng)烈的火山地震可以導(dǎo)致房屋倒塌危及生命安全。

海嘯

火山海嘯是大規(guī)模的海底火山噴發(fā)產(chǎn)生的破壞性海浪形成海嘯,部分陸地火山也可以形成海嘯,引發(fā)海嘯災(zāi)難。

泥石流

火山泥石流是火山爆發(fā)后導(dǎo)致火山湖泊破裂溢出或致使火山山頂?shù)姆e雪融化形成泥石流,泥石流中夾雜著巖石、火山碎屑物和水等混合物沖下山坡,其流速大,破壞力大,是火山地區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害之一。

酸雨

火山氣體中含有大量的二氧化硫、二氧化碳、氯化物、甲烷等氣體,在大氣層中形成硫氧化物或氮氧化物并溶于水汽,降落呈酸雨可以腐蝕建筑物和造成人體傷害。

自公元 1500 年以來最致命的火山爆發(fā)

火山資源

火山噴發(fā)是地球上一個(gè)重要的地質(zhì)現(xiàn)象,它不僅可以造成火山災(zāi)害影響,也可以形成重要的礦產(chǎn)、地?zé)岷吐糜钨Y源。

礦產(chǎn)資源

火山巖漿中含有豐富的、、、、等金屬元素,許多大型礦床都形成于火山噴發(fā)后的富集帶中,如中國臺(tái)灣地區(qū)的金瓜石金礦床、南非布什維爾德鉻與鉑礦床等。火山噴發(fā)冷卻后形成的火山石可以用作各種工業(yè)上,如過濾劑、絕緣材料、土壤改良劑,火山灰中的火山玻璃可以用于藥膏及混凝土添加劑,硬化的火山灰可以用作建筑材料,含硫氣體冷卻后形成硫磺礦等?;鹕交抑懈缓?a href="/hebeideji/7207662947823894562.html">鉀、等元素,是農(nóng)業(yè)和種植業(yè)發(fā)展的重要化肥材料。

地?zé)豳Y源

火山巖漿高熱的溫度是良好的地?zé)豳Y源,可以被用作溫泉、地?zé)岚l(fā)電等用途。

旅游資源

火山可以創(chuàng)造出許多壯觀的火山景觀、地?zé)釡厝龋蔀槁糜蔚膭俚?。?a href="/hebeideji/7203268384938917920.html">日本的富士山景區(qū)、中國的長(zhǎng)白山景區(qū)新西蘭的陶波湖景區(qū)、美國的黃石火山國家公園都是由火山形成的旅游景點(diǎn)。

其他

火山也可以創(chuàng)造新的陸地,像冰島、美國的夏威夷群島都是火山島嶼;火山灰云在大氣層中長(zhǎng)時(shí)間遮擋陽光可以起到地表氣溫下降調(diào)節(jié)地球氣候的作用。

火山監(jiān)測(cè)與預(yù)警

火山監(jiān)測(cè)

火山監(jiān)測(cè)是通過地面觀察和儀器測(cè)量記錄和監(jiān)視與火山活動(dòng)密切相關(guān)的地質(zhì)與地球物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的工作,目的是掌握火山活動(dòng)動(dòng)向,分析火山活動(dòng)性,劃分火山危險(xiǎn)區(qū)及可能的災(zāi)害區(qū),為預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和防御火山災(zāi)害服務(wù)?;鹕奖O(jiān)測(cè)技術(shù)分為三大類,分別為火山地震監(jiān)測(cè)、火山形變監(jiān)測(cè)和火山氣體監(jiān)測(cè)。其它常用的火山監(jiān)測(cè)方法還包括熱紅外遙感監(jiān)測(cè)、次聲監(jiān)測(cè)和電磁監(jiān)測(cè)等。

火山地震監(jiān)測(cè)是利用火山噴發(fā)時(shí)形成的火山構(gòu)造地震獨(dú)有的地震構(gòu)造特征來檢測(cè)火山活動(dòng),是監(jiān)測(cè)火山活動(dòng)和預(yù)報(bào)噴發(fā)重要而有效的工具,已形成專門研究火山活動(dòng)產(chǎn)生的地震信號(hào)的火山地震學(xué)。

火山形變監(jiān)測(cè)是利用垂直形變網(wǎng)、水平形變網(wǎng)、重力測(cè)量網(wǎng)、跨斷層形變測(cè)量網(wǎng)、重力與固體潮觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)、地應(yīng)變與與固體潮臺(tái)網(wǎng)和連續(xù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)等觀測(cè)手段觀測(cè)地球動(dòng)力學(xué)及地震動(dòng)力學(xué)作用下的地殼運(yùn)動(dòng)、變形及地下介質(zhì)物性時(shí)空變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、巖石圈與其他圈層動(dòng)力學(xué)耦合的相關(guān)數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)火山活動(dòng)。

火山氣體監(jiān)測(cè)是利用火山在巖漿孕育、運(yùn)移至地表噴發(fā)的過程中,揮發(fā)組分內(nèi)部氣體元素含量和成份都會(huì)發(fā)生變化,并通過特定通道(尤其是一些與巖漿房有密切聯(lián)系的火山溫泉或噴氣孔)逸出,通過對(duì)火山周圍氣體含量的變化來推斷火山的發(fā)展階段,是重要有效的火山監(jiān)測(cè)方法之一。

火山監(jiān)測(cè)站

火山監(jiān)測(cè)站是對(duì)火山進(jìn)行研究和監(jiān)測(cè)的機(jī)構(gòu),世界上多個(gè)國家都已建立起火山監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)。維蘇威火山監(jiān)測(cè)站始建于1841年,是世界上最早建立的火山監(jiān)測(cè)站,也是現(xiàn)今世界上最大的火山監(jiān)測(cè)站。美國、日本、冰島、菲律賓、印度尼西亞、中國等多個(gè)國家都處在火山帶上,均建立起自己的火山監(jiān)測(cè)站系統(tǒng),如夏威夷火山監(jiān)測(cè)站、中國吉林省長(zhǎng)白山天池火山監(jiān)測(cè)站、中國云南省騰沖市火山監(jiān)測(cè)站等。

火山預(yù)警

現(xiàn)行多數(shù)國家采用的火山警告是由由日本氣象廳所制定的一種警告,該警告根據(jù)火山的活動(dòng)狀況將危險(xiǎn)等級(jí)分為以1-5級(jí)。

火山學(xué)

火山學(xué)時(shí)研究火山及其活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。研究?jī)?nèi)容為與火山相關(guān)的地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)現(xiàn)象,包括但不局限于火山的形成與演化、火山活動(dòng)的特征、火山的空間分布規(guī)律、火山作用的產(chǎn)物與成礦作用、火山與其他自然作用的關(guān)系等。1815年德國地質(zhì)學(xué)家克里斯蒂安·利奧波特·馮·布赫(Christian Leopold von Buch)提出火山隆起說,1825年英國地質(zhì)學(xué)家喬治·尤利烏斯·波萊特·斯科羅普(George Julius Poulett Scrope)提出火山堆積學(xué),并發(fā)布《對(duì)火山的見解》奠定現(xiàn)代火山學(xué)的基礎(chǔ)。1941年建立了第一個(gè)火山監(jiān)測(cè)站(維蘇威火山觀測(cè)站),現(xiàn)代火山學(xué)在火山觀測(cè)的基礎(chǔ)上,在20世紀(jì)逐步發(fā)展起來成為一門新的科學(xué),并成為地球科學(xué)的一個(gè)重要分支。

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