火山是地球內(nèi)部熾熱的融熔狀態(tài)的巖漿等物沖出地表面所形成的山。一般來說,火山的噴發(fā)總是令人毛骨悚然,那猛烈的爆炸形成濃密的煙塵,遮天蔽日;黑暗中滾燙的巖漿從火山口向四面八方奔流,遍及之處無所不摧;大量的火山灰從天而降,令無數(shù)生靈涂炭?;鹕奖l(fā)是地球最有威力自然現(xiàn)象之一。
火山成因
在我們的地球上,火山活動一般常在一些不尋常的地質(zhì)背景上發(fā)生,其中大多數(shù)都在構(gòu)成巖石圈的龐大的板塊邊界處。約80%的地球活火山及其相關(guān)的火山活動都發(fā)生在兩個板塊相聚,并且其中一個俯沖到另一個下面的地方。俯沖下去的板塊,一方面因擠壓而造成局部壓力增加,一方面其自身也融為巖漿;這時,上面受到擠壓的板塊如果出現(xiàn)裂口或薄弱處,壓力極大的巖漿就會從這些地方噴出來,形成火山。還有另一種不同的情況,是在大洋中脊軸上,這里,巖漿自地幔涌出并向脊的兩側(cè)分開,形成新的洋底。這類火山活動實際上都發(fā)生在水下。
火山類型
火山是多種多樣的,根據(jù)它們的活動情況可以分為死火山、休眠火山和活火山三大類。死火山,指史前曾發(fā)生過噴發(fā),但有史以來一直未活動過的火山。此類火山已喪失了活動能力。有的火山仍保持著完整的火山形態(tài),有的則已遭受風(fēng)化侵蝕,只剩下殘缺不全的火山遺跡、我國山西大同火山群在方圓約50平方公里的范圍內(nèi),分布著2個孤立的火山錐,其中狼窩山火山錐高將近120米。休眠火山,指有史以來曾經(jīng)噴發(fā)過.但長期以來處于相對靜止?fàn)顟B(tài)的火山。此類火山都保存有完好的火山形態(tài),仍具有火山活動能力,或尚不能斷定其已喪失火山活動能力。如我國白頭山天池,曾于1597年和1792年兩度噴發(fā),在此之前還有多次活動。目前雖然沒有噴發(fā)活動,但從山坡上一些深不可測的噴氣孔中不斷噴出高溫氣體,可見該火山目前正處于休眠狀態(tài)?;罨鹕剑脯F(xiàn)代尚在活動或周期性發(fā)生噴發(fā)活動的火山。這類火山正處于活動的旺盛時期。如爪吐島上的梅拉皮火山,本世紀(jì)以來,平均間隔兩二年就要持續(xù)噴發(fā)一個時期、我國近期火山活動以臺灣島大屯火山群的主峰七星山最為有名。大陸上,僅95年在新疆昆侖山西段于田的卡爾達(dá)西火山群有過火山噴發(fā)記錄?;鹕絿姲l(fā)形成了一個平頂火山錐,錐頂海拔4900米,錐高145米,錐體底直徑642米,錐頂直徑175米,火山口深56米。
應(yīng)該說明的是,這三種類型的火山之間沒有嚴(yán)格的界限。休眠火山可以復(fù)蘇,死火山也可以“復(fù)活”相互間并不是一成不變的。過去一直認(rèn)為意大利的維蘇威火山是一個死火山,在火山腳下,人們建筑起許多的城鎮(zhèn),在火山坡上開辟了葡萄園,但在公元79年維蘇威火山突然爆發(fā),高溫的火山噴發(fā)物襲占了毫無防備的龐貝和赫拉古農(nóng)姆兩座古城,兩座城市及居民全部毀滅和喪生。
火山噴發(fā)時,氣體、巖漿、固體等物質(zhì)向外排出的出口叫做火山口。一般來說,中心噴發(fā)每次只有一個火山口,但絕大多數(shù)火山都是多次噴發(fā)。以后的噴發(fā)有些是從原來的火山口噴出,但更多的是在其側(cè)噴發(fā),從而形成新的火山口,被稱做寄生火山口。除了中心噴發(fā)還有裂隙噴發(fā),即噴發(fā)物質(zhì)從地殼裂隙處噴出來。它形成的火山口是比較多的。如冰島的拉基火山噴發(fā),在長達(dá)32公里的裂口里,熔巖從105個排成一列的火山口里不斷流出。火山口的形狀大部分為圓形,一般分為五類:對稱的火山口、不對稱的火山口、裂縫火山口、沒有明顯的火山口和沉降的火山口?;鹕娇谥杏幸活愝^特殊的,叫破火山口。它是因火山噴發(fā)過于猛烈,巨大量的巖漿一下子將火山頸和周圍的巖石沖開,這種噴發(fā)所造成的火山口,直徑往往超過5公里,猛烈的爆發(fā)除了形成破火山口外,還使火山的高度大大降低。如坦博臘火山爆發(fā),產(chǎn)生了一個直徑12公里的破火山口,并且海拔高度也隨之降低了1400米。
火山噴發(fā)
因巖漿性質(zhì)、地下巖漿庫內(nèi)壓力、火山通道形狀、火山噴發(fā)環(huán)境(陸上或水下)等諸因素的影響,使火山噴發(fā)的形式有很大差別,一般有這樣一些分類:
1、裂隙式噴發(fā)
巖漿沿著地殼上巨大裂縫溢出地表,稱為裂隙式噴發(fā)。這類噴發(fā)沒有強烈的爆炸現(xiàn)象,噴出物多為基性熔漿,冷凝后往往形成覆蓋面積廣的熔巖臺地。如分布于我國西南川滇黔三省交界地區(qū)的二迭紀(jì)峨眉山玄武巖和河北張家口以北的第三紀(jì)漢諾壩玄武巖都屬裂隙式噴發(fā)?,F(xiàn)代裂隙式噴發(fā)主要分布于大洋底的洋中脊處,在大陸上只有冰島可見到此類火山噴發(fā)活動,故又稱為冰島型火山。
2、中心式噴發(fā)
地下巖漿通過管狀火山通道噴出地表,稱為中心式噴發(fā)。這是現(xiàn)代火山活動的主要形式,又可細(xì)分為三種:
寧靜式:火山噴發(fā)時.只有大量熾熱的熔巖從火山口寧靜溢出,順著山坡緩緩流動,好象煮沸了的米湯從飯鍋里沸瀉出來一樣。溢出的以基性熔漿為主,熔漿溫度較高,粘度小,易流動。含氣體較少,無爆炸現(xiàn)象、夏威夷諸火山為其代表,又稱為夏威夷型。這類火山人們可以盡情地欣賞。
爆烈式;火山爆發(fā)時,產(chǎn)生猛烈的爆炸,同時噴出大量的氣體和火山碎屑物質(zhì),噴出的熔漿以中酸性熔漿為主。1902年12月16日,西印度群島的培雷火山爆發(fā)震撼了整個世界。它噴出的巖漿粘稠,同時噴出大量浮石和熾熱的火山灰。這次造成26000人死亡的噴發(fā),就屬此類,也稱培雷型。
中間式: 屬于寧靜式和爆烈式噴發(fā)之間的過渡型.此種類型以中基性熔巖噴發(fā)為主。若有爆炸時,爆炸力也不大??梢赃B續(xù)幾個月,甚至幾年,長期平穩(wěn)地噴發(fā),并以伴有歇間性的爆發(fā)為特征。以靠近意大利西海岸利帕里群島上的斯特朗博得火山為代表.該火山大約每隔2-3分鐘噴發(fā)一次,夜間在50公里以外仍可見火山噴發(fā)的光焰,故而被譽為“地中海燈塔”。又稱斯特朗博利式。有人認(rèn)為我國黑龍江省五大連池火山屬于這種類型。
3、熔透式噴發(fā)
巖漿熔透地殼大面積地溢出地表,稱為熔透式噴發(fā)。這是一種古老的火山活動方式,現(xiàn)代已不存在。一些學(xué)者認(rèn)為,在太古代時,地殼較薄,地下巖漿熱力較大,常造成熔透式巖漿噴出活動。
決定火山噴發(fā)形式主要由兩個方面決定:一是巖漿的性質(zhì),二是噴發(fā)時固體、氣體、液體三者的比例。巖漿根據(jù)其含二氧化硅的多少,可以分為基性巖漿和酸性巖漿?;詭r漿粘性小,流動性大,又稱玄武巖巖漿,由這種巖漿引發(fā)的火山活動爆發(fā)較少,巖漿能在地面作較遠(yuǎn)距離的流動,并形成奇特的景觀。酸性巖漿粘性大,流動性差,由此引發(fā)的火山活動活動兇猛強烈。除此以外,以氣體為主的噴發(fā)最強,稱為“爆炸”;以固體為主的噴發(fā)次之,稱為“噴出”;以液體為主的最弱,稱為“流動”;三者都有的強度較大,稱為“噴射”。
火山分布
世界上有很多火山,在過去400多年里,爆發(fā)過的活火山就有500多座?;鹕降臄?shù)量雖多,但它的分布卻是很有規(guī)律的。人們把火山分為四帶:環(huán)太平洋火山帶、大西洋火山帶、地中?;鹕綆Ш蜄|非火山帶。太平洋火山帶包括東西兩岸,像我國的臺灣就在這條火山帶上。號稱“火山之國”的薩爾瓦多也在這條火山帶上,世界上最高的活火山-智利的尤耶亞科火山,海拔6723米;最高的死火山-智利的阿空加瓜火山,海拔6964米,也都在這個帶上。大西洋火山帶中最引人注目的海底火山爆發(fā)和隨之而來的火山島的形成。在那里,有時候你會看到海底火山噴發(fā)的奇特景象,數(shù)天的時間里,原來一片汪洋處就能冒出一座島嶼。由于新形成的火山島物質(zhì)還比較疏松,抵抗不住海浪的沖擊,所以經(jīng)常會像變魔術(shù)一般又突然消失了。地中?;鹕綆б曰鹕交顒宇l繁而著稱,舉世聞名的維蘇威火山就在這條火山帶上。這條帶上的很多火山至今仍然活動著,如位于西西里島上的埃特納火山,從公元前6千多年一直到今天從未停止過噴發(fā)。非洲大陸因受到兩側(cè)的拉扯力而形成斷層,叫作東非大裂谷,這里也是火山活動十分活躍的地方。大裂谷兩側(cè),聳立著一座座火山,死火山至今仍有水汽噴出,溫泉涌流,活火山更是熱氣騰騰,煙霧繚繞。兩個世界聞名的火山奇觀就在這里:一是第二大破火山口-恩戈羅恩戈羅火山口,一是尼拉貢戈火山的熔巖湖。非洲第一高峰-乞力馬扎羅山,第二高峰-肯尼亞山,這兩座死火山的山頂終年覆蓋著白雪,十分美麗。
中國的火山,約660座,其中絕大部分是死火山?;罨鹕胶托菝呋鹕街饕植荚谂_灣省、昆侖山區(qū)、黑龍江省、長白山和云南騰沖等地。黑龍江和吉林共有230多座,其中著名的有五大連池和白頭山。內(nèi)蒙古是我國火山數(shù)量最多的地區(qū),共有270多座,我國最大的,包含有100多座火山的火山群,就分布在這里,其中達(dá)里火山群有多達(dá)56座火山。臺灣省正好位于環(huán)太平洋火山帶中,是我國火山活動最為劇烈的地方。澎湖列島、火燒島、釣魚島等都是海底火山噴發(fā)而成的火山島。臺灣最著名的大屯火山群,在島的北部,由10多座海拔千米左右的火山組成。
上圖為世界火山分布圖,圖中的紅點表示火山區(qū)域
上圖是我國長白山的一個火山口湖,人稱長白山天池
火山資源
火山雖然經(jīng)常給人類帶來巨大的災(zāi)害,但它也并非一無是處?;鹕劫Y源的利用也可以帶給我們生活的樂趣與便利。一般來說,火山資源主要體現(xiàn)在它的旅游價值、地?zé)崂煤突鹕綆r材料方面?;鹕胶偷?zé)崾且粚\生兄弟,有火山的地方一般就有地?zé)豳Y源。地?zé)崮苁且环N廉價的新能源,同時無污染,因而得到了廣泛的應(yīng)用?,F(xiàn)在,從醫(yī)療、旅游、農(nóng)用溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖一直到民用采暖、工業(yè)加工、發(fā)電方面,都可見到地?zé)崮艿膽?yīng)用。人們曾對卡邁特火山區(qū)進(jìn)行過地?zé)崮艿挠嬎?,那里有成千上萬個天然蒸氣和熱水噴口,平均每秒噴出的熱水和蒸氣達(dá)2萬立方米,一年內(nèi)可從地球內(nèi)部帶出熱量40萬億大卡,相當(dāng)于600百萬噸煤的能量。冰島由于地處火山活動頻繁地帶,可開發(fā)的地?zé)崮転椋矗担皟|千瓦時,地?zé)崮苣臧l(fā)電量可達(dá)72億千瓦時,那里的人民很好地利用了這一資源,雖然目前開發(fā)的僅占其中的7%,但已經(jīng)給當(dāng)?shù)厝嗣駧砹撕芏嘈б?。其中,雷克雅未克周圍的3座地?zé)犭娬緸椋保等f冰島人提供熱水和電力,而整個冰島有85%的居民都通過地?zé)崛∨?。地?zé)豳Y源干凈衛(wèi)生,大大減少了石油等能源進(jìn)口。自1975年后,冰島空氣質(zhì)量大為改善。冰島人還善于提高地?zé)豳Y源的使用效率,包括進(jìn)行溫室蔬菜花草種植、建立全天候室外游泳館、在人行道和停車場下鋪設(shè)熱水管道以加快冬雪融化等?,F(xiàn)在,全世界有十幾個國家都在利用地?zé)岚l(fā)電,我國西藏羊八角建立了全國最大地?zé)嵩囼灮兀〉昧撕芎玫某煽儭?/font>
火山活動還可以形成多種礦產(chǎn),最常見的是硫磺礦的形成。陸地噴發(fā)的玄武巖,常結(jié)晶出自然銅和方解石,海底火山噴發(fā)的玄武巖,??尚纬梢?guī)模巨大的鐵礦和銅礦。另外,我們熟知的鉆石,其形成也和火山有關(guān)。玄武巖是分布最廣的一種火山巖,同時它又是良好的建筑材料。熔煉后的玄武巖稱為“鑄石”,可以制成各種板材、器具等。鑄石最大的特點是堅硬耐磨、耐酸、耐堿、不導(dǎo)電和可作保溫材料。
火山預(yù)報
歷史上火山曾經(jīng)給人類帶來巨大的災(zāi)難,一次火山噴發(fā)使數(shù)萬生靈和他們的家園毀于一瞬?;鹕絿姲l(fā)看起來是突然的,但它是有規(guī)律的,前兆也比地震明顯得多?;鹕絿姲l(fā)前山體易膨脹,這是熔巖在其內(nèi)部涌動所造成的。火山附近的溫泉、熱氣口及火山口湖的溫度在噴發(fā)前經(jīng)常急劇上升。熔巖在深處流動會引起局部地區(qū)重力和磁力的變化。為了準(zhǔn)確、及時預(yù)報火山噴發(fā),科學(xué)家們一直在不懈地努力,并成功地對一些大爆發(fā)做出了準(zhǔn)確的預(yù)報。如1979年在圣海倫斯山的北坡產(chǎn)生過一個圓丘,1980年5月18日大爆發(fā)前,該圓丘竟以每天45厘米的速度增長。美國在此周圍設(shè)有13個觀測站,最終準(zhǔn)確地做出了預(yù)報,而火山的爆發(fā)就是從掀去這個圓丘開始的。
公元79年8月24日意大利維蘇威火山爆發(fā),掩埋了兩座城市,造成了巨大的悲劇。這是被火山灰吞沒的人們。
火山奇觀
因火山而形成的地質(zhì)奇觀有許多,間歇泉是火噴發(fā)后期的一種自然現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵碌母邷貙⒌叵滤訙氐揭欢▔毫?,水和蒸氣就會從噴口處沖出,壓力降低后便停止噴出,進(jìn)入下一個過程。美國黃石公園的間歇泉是很著名的,其中有些可射到100多米高,其驚濤駭浪般的吼聲使人驚心動魄。如老忠實泉,它噴出的水柱可達(dá)180米左右,沸水散發(fā)出的蒸氣像一團潔白的云掛在藍(lán)天上。它每一小時噴射一次,每次歷時5分鐘,非常準(zhǔn)時,所以得了這么一個名字。
有的火山口底部有巖漿湖,就像一鍋滾開的粥一樣。夏威夷島上的基拉韋厄火山口直徑4千多米,深130米,在這個“大鍋”的底部,就是一片深十幾米的巖漿湖,有時湖上還會出現(xiàn)高達(dá)數(shù)米的巖漿噴泉。
我國黑龍江省有一處“地下森林”,它是由7個死火山口演化來的。由于火山噴發(fā)物經(jīng)風(fēng)化后形成了肥沃的土壤,一些植物便在這大坑里安下了家。這種地下森林是很少見的。
有些火山口堪稱是大自然的鬼斧神功之作。如號稱“世界第八奇跡”的恩戈羅恩戈羅火山口,它深達(dá)600多米,上面直徑為18公里,面積254平方公里,底面積為260平方公里,活像一口直上直下的巨井。而在這口“井”里,還生活著獅子、長頸鹿、水牛、斑馬等很多動物,簡直像個熱鬧的動物園。
世界上最大的破火山口是日本九州島上的阿蘇火山,這個火山口東西方向17公里,南北方向25公里,周長100多公里,從它規(guī)模就可以想當(dāng)時爆發(fā)的巨大威力。
火山研究
1980年,圣海倫斯火山噴發(fā)時,碎石和火山灰被高達(dá)300多度的瓦斯氣流推著以每小時1000公里的速度從山上滾下來。當(dāng)時美國著名火山學(xué)家楊斯頓正在觀察這次火山噴發(fā)。后來人們只找到了一盤錄音帶,上面錄下了一聲巨響和他最后的一句話:“來了,來了?!睂鹕降难芯?,正是因為有楊斯頓這樣一批卓越的科學(xué)家,取得了很大的成功。不僅使我們生活得更安全,更快樂,也讓我們能夠欣賞到火山活動的壯觀景象。讓我們在這里對他們表示敬意吧。
下圖為巖漿吞沒了樹林和公路