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火山也有家族

发布时间:2015-01-09    来源:    

  很久以前,人们对火山的认识纯粹是感性的,只从表面现象断定火山活动就是山在燃烧;古希腊学者亚里士多德根据火山喷发时发出的硫磺气味,认定是地下的硫磺燃烧的结果;俄国的著名科学家罗蒙诺索夫提出火山是地层中煤矿燃烧所形成。当然各种迷信的神话传说就更多了。随着科学的进步,人们才搞清火山活动是地球内部上地幔高温高压的岩浆,沿着地壳张开的裂缝,地质学家称为断层带的喷发现象,当然这只是一种极其概略的说法,真实的火山活动要复杂得多,以至于人们至今在很多地方还未揭开它们神秘的面纱。
    自然界的火山也有家族,它们活动多种多样,形态及构造更是五花八门,那么科学家是怎样把复杂的火山家族分门别类的呢?原来火山的喷发与岩浆的物质成分、物理性质特别是粘度有密切的关系,富含铁、镁少含二氧化硅的基性岩浆,因温度高粘度小而易于流动;富含硅、铝成分的酸性岩浆则因温度较低,粘度大,易堵塞通道及喷口而造成猛烈的爆炸;介于上述二者之间的中性岩浆,粘度中等,喷发的剧烈程度也属中等。综合这些特点,要把火山进行系统的分类也不是一件容易的事,因而出现某些学者偏重以火山的构造形态分类;另一些学者则根据火山的喷发特征,主要是爆发的猛烈程度来分类,并冠以地名或人物姓氏来命名。常见的是两种:一种按构造形态划分,另一种按喷发类型划分。
    按火山的构造形态分:
    熔岩高原  它是由大量粘度很小的基性玄武岩浆溢出地表,广大面积的地表被覆盖,一般表面平坦,一望无际,印度的德干高原是这种类型的代表,在那,玄武岩的分布面积不包括海底部分就达65万平方公里。高原玄武岩厚度可以达到数千米,它流出来后,可以将坑坑洼洼起伏不平的地表掩埋,较高的山脉可以像岛屿状突露在玄武岩中。在距今六千万年以来的新生代,由于喜马拉雅地壳运动的影响,在我国的内蒙古地区,随着地壳的抬升,伴随着大规模的玄武岩浆,沿着裂隙带喷溢,它们充填了大量低洼地带,覆盖了大片丘陵,形成熔岩台地,诞生了内蒙古高原。这里要说明的是,这种熔岩高原必须是在地球历史的长河中,经过漫长的时间,岩浆多次大规模喷溢才能形成,在短短的人类历史中,我们是不可能亲眼见到的。
    盾形火山  由粘度较小的玄武熔岩喷溢,在火山喷口的四周形成由熔岩流组成的宽阔平缓台地,形态像一武士举着盾牌,在火山的顶部为最后喷发出来的熔岩饼及岩渣等形成乳状突起的锥体,夏威夷就是一个巨型的盾形火山,它加上海水以下部分,高约10公里,但底径则达到400公里。
    穹形火山  粘性大的中酸性熔岩,从火山口溢出后很难流散,于是便在喷口上面及周边形成坡度很陡的圆顶山包,称为火山穹,它的生成通常有两种方式:大多是由喷口涌出来的粘稠熔岩,在未冷却凝固之前,仍具有很大的塑性,当继续补充的新岩浆从内部涌上来时,使原先形成的岩穹体膨胀壮大,好像吹气球一样;另一种方式是粘稠的熔岩从一个喷口顶上来时,穿破了原先形成的岩穹体,贴附在它的上面及周围,经过多次这样的溢出而成,但这种成因的岩穹比较少见。在拉丁美洲加勒比海中的马提尼克岛上的培雷火山,就是穹形火山的典型代表,它是由中酸性熔岩及火山碎屑物组成的层状火山,在1902年8月的一次爆发后,在火山口内拱起了一个直径约800米的穹隆状熔岩圆顶丘,几个月后,又从岩穹的上部顶起一个高约340米的岩柱,犹如一座巨型纪念碑,它像干红葡萄酒瓶中的软木塞子那样堵着火山通道,由于岩浆内部的压力越来越大,在后来的一次爆发中,最终把它完全炸掉。
    锥形火山  火山锥体形态大体成截顶圆锥形,这是一类最为常见的火山,按组成锥体的物质又可分为由火山碎屑物堆成的碎屑锥;主要由熔岩流构成的熔岩锥;由碎屑物及熔岩流混杂组成的复合锥三种。五大连池火山属碎屑锥之列。
    马尔式火山  这种火山喷发,没有任何液态的熔岩溢出,没有火山锥,它的爆发主要来自岩浆中的高压气体,所以有的学者称之为气体火山,通常马尔式火山的爆发只有一次,强烈时火山碎屑物被抛出来,堆积在喷口的四周,火口近于圆形,直径常在1000米左右,深度不大,常常积水成湖,德国埃菲尔地区这种湖泊很多,当地人称为马尔,地质学中亦以此命名。我国广东湛江的湖光岩、吉林辉南龙岗火山群亦属此类型。
    按火山的喷发类型和剧烈程度分,除普里尼型是以人物定名外,其它均以火山发生地命名:冰岛型  北大西洋中的岛国——冰岛,是世界上著名的火山胜地,在近代裂隙式喷发的火山中便是典型的代表。在岛上,在一条长达40公里的大裂缝中,大量的基性玄武岩浆宁静而缓慢地喷溢,它们没有强烈的爆炸,因而火山碎屑喷出物很少。在人类历史上发生的惟一一次玄武岩泛滥,就是1783年6月在冰岛南部的拉基火山喷发,在这之前,曾发生强烈的地震,同时一条北东-南西方向延伸的裂隙张开,大量的高温玄武岩浆沿裂隙像喷泉一样溢出,形成波涛汹涌的岩流,持续长达两年,共喷出12.5立方公里的熔岩,泛滥的面积超过565平方公里,像被子一样覆盖了冰岛的大片土地,形成玄武岩高原。
    夏威夷型  在前面按形态的分类中,夏威夷火山被作为盾型火山的代表,而按火山喷发类型的分类中,它则是作为宁静式喷发的代表。跟冰岛型火山不同,这里是以中心式喷发为主。
    夏威夷是太平洋中的一座座从海底喷发形成的火山组成的群岛,其中最大的夏威夷岛如果从海底算起高达一万米,是地球上最大的火山,它是由粘度小流动性大气体含量少的基性玄武岩浆喷溢形成,没有或只有微弱的爆炸,因此火山碎屑物极少或没有,岩浆宁静地从火口溢出时,温度高达1000~1100摄氏度,流速达每小时20~30公里,整个山体便是由这种稀稀的岩浆喷喷停停,停停喷喷反反复复地流出,形成多层薄薄的玄武熔岩堆叠,表现为结壳熔岩和渣块熔岩的大面积分布。它没有陡峭的锥形山峰,而是形成底径比高度大得多的盾形台地。在夏威夷岛上的冒纳罗阿火山的顶部,断裂带在这里交叉汇合,形成一个陷落火口,好像一口直径5000米,深约100米的大锅,锅底有一长径约600米的熔岩湖,湖面时而降低,时而升高,当岩浆补给充足时,就会填满火山口,并从火口坦四周向外流淌。
    斯特朗博利型  由粘度中等气体多的中基性岩浆喷发,爆炸剧烈程度中等,喷出物为火山弹、火山砾、岩渣等,火山灰很少,间有一些玄武岩质或安山岩质的熔岩流出,组成形态完整的层状火山锥。喷发活动可断续地维持很长时间,并且是有节奏间歇性地进行。以意大利地中海利帕里群岛中的斯特朗博利火山最为典型而得名。它原是一座海底火山,由于长期的喷发逐渐露出海面而成岛屿,人们在公元前约450年观察到它的活动,到现在已两千多年一直没有停止,它每间隔15~60分钟喷发一次,喷发时发出雷鸣般的响声,大量气体夹裹着高温的岩渣、火山弹、火山砾等抛向空中,高达数百米,黑夜中看去,犹如火红色的焰火间歇性地奔放,十分壮观美丽,在岛周围150公里的海上游弋的船只上都能看到,人们誉称为地中海上天然的灯塔。这种现象的成因是由于地下岩浆库供给充足,它们运移至火山颈中并未凝固,岩浆中的气体漫漫积累,压力达到足以冲开上面覆盖物时,连同携带的液态熔岩喷向天空,就像美国怀俄明州黄石国家公园的间歇喷泉那样。
    武尔卡诺型  古罗马时期,人们看见火山喷发的现象,便把这种山在燃烧的原因归之为  火神武尔卡,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。
    这种类型的火山为猛烈至中等程度的爆发,熔岩常为中酸性的安山岩或英安岩,粘度较大,喷出物为火山灰、火山砾和带棱角的火山岩块,很难见到熔岩流流出,强烈喷发时,火山灰云雾形成的黑色烟柱可上升至数万米高空,火山锥形态比较完整,由碎屑物堆积而成。
培雷型  在按火山构造形态的分类中,培雷火山是穹形火山的代表,在按喷发类型的分类中,它也成了强烈程度喷发的代表。
    它是第四纪形成的火山,由安山质熔岩、火山碎屑物堆叠为层状的火山锥,在火山口内已经生成一个穹隆状的熔岩圆顶丘。1902年8月,火山再度大爆发,喷出规模巨大的火烧云,据火山学者考证,这种火烧云实际上是夹带着火山灰尘的高温热气流,白天看去是向前飞奔的浓黑烟云,夜里观之则闪耀着暗暗的红色光亮,估计火烧云离开火口的时候,温度高达1000摄氏度,以每小时200公里的高速度,自火山口以低角度沿着地面向山下倾泻,到达距离火山9公里的圣皮埃尔镇时,温度仍可达800摄氏度,使该镇遭到毁灭性破坏,在火烧云席卷的地方,留下了近40厘米厚的火山灰,除2人逃生外,有2.8万人死亡,海港中的船舶,一艘脱险,其余都消失在火海中,圣皮埃尔顿时变成了一片废墟。这次喷发的晚期,如前所述,在火山口内又溢出粘稠的熔岩,形成穹隆状的圆顶岩丘和340米高的岩柱。
    普里尼型  这是惟一一个以人物命名的火山类型。普里尼是罗马人,公元79年意大利维苏威火山爆发,在考察火山的过程中因受有害气体侵袭中毒而死,为了纪念他,将这种火山喷发命名为普里尼型。这类火山是由于粘度很大的中酸性岩浆堵塞了火山通道,阻碍了高压气体的排出,当气体压力聚集越来越大,最终发生剧烈的爆炸,撕碎的岩浆形成浮石碎屑和火山灰,抛到数万米高空,当火山灰进入平流层时它并不下落,而是常期飘浮,周游全球。在太阳光的照射下,人们还可看到异常的霞光,原来的火山锥也因猛烈的爆炸及塌陷,遭到严重的破坏。公元79年维苏威火山爆发,喷向空中的气体因冷却变成倾盆大雨下了起来,与火山灰混在一起形成泥流,在临近它的赫库兰尼姆城和庞培城被火山灰泥流及火山灰掩埋。位于印度尼西亚巽他海峡拉亚角北方海域的喀拉喀托火山,是第四纪岩浆喷发形成,1883年8月,发生了猛烈的爆炸,其响声在澳大利亚也能听到,喷出的火山灰云冲向7万米高空,这座由安山岩组成的火山岛屿三分之二的地方被炸掉,随后火山的中央大部分塌陷,形成近300米深的破落火口,成了人类历史上记录下来的最猛烈的火山爆发。
    人们现在在研究某个火山时,也常常情不自尽地要把它归属于某种类型,但是,不管哪种火山活动,往往并不只是采取某一种形式,同一座火山,在不同的喷发周期,因岩浆源物质成分的变化,就会形成不同类型的喷发,多数情况表明,它们通常是以其中一种形式为主。
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