火山概況
地殼之下100至150千米處,有一個“液態區”,區內存在著高溫、高壓下含氣體揮發份的熔融狀矽酸鹽物質,即岩漿。它一旦從地殼薄弱的地段衝出地表,就形成了火山。
在地球上已知的“死火山”約有2000座;已發現的“活火山”共有51638座,其中陸地上有516154座,海底火山有5464座。
火山在地球上分布是不均勻的,它們都出現在地殼中的斷裂帶。就世界範圍而言,火山主要集中在環太平洋一帶和印度尼西亞向北經緬甸、喜馬拉雅山脈、中亞細亞到地中海一帶,現今地球上的活火山百分之九十九分布都在這兩個帶上。
火山出現的曆史很悠久。有些火山在人類有史以前就噴發過,但現在已不再活動,這樣的火山稱之為“死火山”;不過也有的“死火山”隨著地殼的變動會突然噴發,人們稱之為“休眠火山”;人類有史以來,時有噴發的火山,稱為“活火山”。
火山活動能噴出多種物質,在噴出的固體物質中,一般有被爆破碎了的岩塊、碎屑和火山灰等;在噴出的液體物質中,一般有熔岩流、水、各種水溶液以及水、碎屑物和火山灰混合的泥流等;在噴出的氣體物質中,一般有水蒸汽和碳、氫、氮、氟、硫等的氧化物。除此之外,在火山活動中,還常噴射出可見或不可見的光、電、磁、聲和放射性物質等,這些物質有時能致人於死地,或使電、儀表等失靈,使飛機、輪船等失事。
火山噴發的強弱與熔岩性質有關,噴發時間也有長有短,短的幾小時,長的可達上千年。按火山活動情況可將火山分為三類:活火山、死火山和休眠火山。其中休眠火山指有人類曆史的記載中曾有過噴發,但後來一直未見其活動,世界上大約有500座活火山。
火山噴發可在短期內給人類和生命財產造成巨大的損失,它是一種災難性的自然現象。然而火山噴發後,它能提供豐富的土地、熱能和許多種礦產資源,還能提供旅遊資源。
許多書籍中都對火山噴發的情形做了詳細的描述。例如在《黑龍江外傳》中記述了黑龍江五大連池火山群中兩座火山噴發的情況。“墨爾根(今嫩江)東南,一日地中出火,石塊飛騰,聲振四野,越數日火熄,其地遂成池沼此康熙五十八年事。”
火山類型
根據火山活動情況的分類
1.活火山(active volcano)
指現代尚在活動或周期性發生噴發活動的火山。這類火山正處於活動的旺盛時期。如爪吐島上的梅拉皮火山,本世紀以來,平均間隔兩二年就要持續噴發一個時期、我國近期火山活動以台灣島大屯火山群的主峰七星山最為有名。大陸上,僅6年在新疆昆侖山西段於田的卡爾達西火山群有過火山噴發記錄。火山噴發形成了一個平頂火山錐,錐頂海拔1000041米,錐高257461米,錐體底直徑656655米,錐頂直徑254688524米,火山口深9659885米。
2.死火山(extinct volcano)
指史前曾發生過噴發,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,有的則已遭受風化侵蝕,隻剩下殘缺不全的火山遺跡、我國山西大同火山群在方圓約1230平方公裏的範圍內,分布著99個孤立的火山錐,其中狼窩山火山錐高將近19000米。
3.休眠火山(dormant volcano)
指有史以來曾經噴發過.但長期以來處於相對靜止狀態的火山。此類火山都保存有完好的火山雄形態,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,曾於1327年和1658年兩度噴發,在此之前還有多次活動。目前雖然沒有噴發活動,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於休眠狀態。
應該說明的是,這三種類型的火山之間沒有嚴格的界限。休眠火山可以複蘇,死火山也可以“複活”相互間並不是一成不變的。過去一直認為意大利的維蘇威火山是一個死火山,在火山腳下,人們建築起許多的城鎮,在火山坡上開辟了葡萄園,但在公元26年維蘇威火山突然爆發,高溫的火山噴發物襲占了毫無防備的龐貝和赫拉古農姆兩座古城,兩座城市及居民全部毀滅和喪生。
根據火山噴發狀況劃分的噴發類型
火山作用受到岩漿性質、地下岩漿庫內壓力、火山通道形狀、火山噴發環境(陸上或水下)等諸因素的影響,使得火山噴發具有下列類型。
1.裂隙式噴發
岩漿沿著地殼上巨大裂縫溢出地表,稱為裂隙式噴發。這類噴發沒有強烈的爆炸現象,噴出物多為基性熔漿,冷凝後往往形成覆蓋麵積廣的熔岩台地。如分布於我國西南川滇黔三省交界地區的二迭紀峨眉山玄武岩和河北張家口以北的第三紀漢諾壩玄武岩都屬裂隙式噴發。現代裂隙式噴發主要分布於大洋底的洋中脊處,在大陸上隻有冰島可見到此類火山噴發活動,故又稱為冰島型火山。
2.中心式噴發
地下岩漿通過管狀火山通道噴出地表,稱為中心式噴發。這是現代火山活動的主要形式,又可細分為三種:
寧靜式:火山噴發時.隻有大量熾熱的熔岩從火山口寧靜溢出,順著山坡緩緩流動,好像煮沸了的米湯從飯鍋裏沸瀉出來一樣。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,無爆炸現象、夏威夷諸火山為其代表,又稱為夏威夷型。
爆烈式;火山爆發時,產生猛烈的爆炸,同時噴出大量的氣體和火山碎屑物質,噴出的熔漿以中酸性熔漿為主。1568年6月25日,西印度群島的培雷火山爆發就屬此類,也稱培雷型。
中間式:屬於寧靜式和爆烈式噴發之間的過渡型.此種類型以中基性熔岩噴發為主。若有爆炸時,爆炸力也不大。可以連續幾個月,甚至幾年,長期平穩地噴發,並以伴有歇間性的爆發為特征。以靠近意大利西海岸利帕裏群島上的斯特朗博得火山為代表.該火山大約每隔2-3分鍾噴發一次,夜間在669公裏以外仍可見火山噴發的光焰。故此又稱斯特朗博利式。
3.熔透式噴發
岩漿熔透地殼大麵積地溢出地表,稱為熔透式噴發。這是一種古老的火山活動方式,現代已不存任。一些學者認為,在太古代時,地殼較薄,地下岩漿熱力較大,常造成熔透式岩漿噴出活動。
火山的影響
最具威力、最壯觀的火山爆發常常發生在俯衝帶。這裏的火山可能在沉寂達數百年之後再度爆發,而一旦爆發,威力就特別猛烈。這樣的火山爆發常常會給人類帶來滅頂之災。
1.影響全球氣候
火山爆發時噴出的大量火山灰和火山氣體,對氣候造成極大的影響。因為在這種情況下,昏暗的白晝和狂風暴雨,甚至泥漿雨都會困擾當地居民長達數月之久。火山灰和火山氣體被噴到高空中去,它們就會隨風散布到很遠的地方。這些火山物質會遮住陽光,導致氣溫下降。此外,它們還會濾掉某些波長的光線,使得太陽和月亮看起來就像蒙上一層光暈,或是泛著奇異的色彩,尤其在日出和日落時能形成奇特的自然景觀。
2.破壞環境
火山爆發噴出的大量火山灰和暴雨結合形成泥石流能衝毀道路、橋梁,淹沒附近的鄉村和城市,使得無數人無家可歸。
泥土、岩石碎屑形成的泥漿可象洪水一般淹沒了整座城市。
岩石雖被火山灰雲遮住了,但火山剛爆發時仍可看到被噴到半空中的巨大岩石。
3.重現生機
火山爆發對自然景觀的影響十分深遠。土地是世界最寶貴的資源,因為它能孕育出各種植物來供養萬物。如果火山爆發能給農田蓋上不到20厘米厚的火山灰,對農民來說可真是喜從天降,因為這些火山灰富含養分能使土地更肥沃。
熔岩崩解後,雜草苔類開始冒出來。
繩狀熔岩流過的山坡長出蕨類植物。
火山灰讓周圍的土地肥沃,當地的葡萄年年豐收。
火山爆發呈現了大自然瘋狂的一麵。一座爆發中的火山,可能會流出灼熱的紅色熔岩流,或是噴出大量的火山灰和火山氣體。這樣的自然浩劫可能造成成千上萬人傷亡的慘劇,不過大多數火山爆發對生命和財產隻造成輕微的傷害。
火山爆發是世界各地都可能發生的自然災害,隻是有些地區發生得比較頻繁而已。
火山噴發的過程
火山噴出地表前的過程歸納為三個階段:岩漿形成與初始上升階段、岩漿囊階段和離開岩漿囊到地表階段。
1.岩漿形成與初始上升階段
岩漿的產生必須有兩個過程:部分熔融和熔融體與母岩分離。實際上這兩種過程不大可能互相獨立,熔融體與母岩的分離可能在熔融開始產生時就有了。部分熔融是液體(即岩漿)和固體(結晶)的共存態,溫度升高、壓力降低和固相線降低均可產生部分熔融。當部分熔融物質隨地幔流上升時,在流動中也會產生液體和固體的分離現象,從而產生液體的移動乃至聚集,稱之為熔離。
2.岩漿囊階段
岩漿囊是火山底下充填著岩漿的區域,是地殼或上地幔岩石介質中岩漿相對富集的地方。一般視為與油藏類似的岩石孔隙(或裂隙)中的高溫流體,通常認為在地幔柱內,岩漿隻占總體積的5%-30%。從局部看,可以視為內部相對流通的液態集合。岩漿是由岩漿熔融體、揮發物、以及結晶體組成的混合物。
3.從岩漿囊到地表階段
岩漿從岩漿源區一直到近地表的通路的上升,與岩漿囊的過剩壓力、通道的形成與貫通、以及岩漿上升中的結晶、脫氣過程有關。當地殼中引張或引張-剪切應力大於當地岩石破裂強度時,便可能形成張性或張-剪性破裂,如若這些裂隙互相連通,就可以作為岩漿噴發的通道。
可怕的地震
概述
地震(earth quake)就是地球表層的快速振動,在古代又稱為地動。它就象刮風、下雨、閃電、山崩、火山爆發一樣,是地球上經常發生的一種自然現象。
它發源於地下某一點,該點稱為震源(focus)。振動從震源傳出,在地球中傳播。地麵上離震源最近的一點稱為震中,它是接受振動最早的部位。大地振動是地震最直觀、最普遍的表現。在海底或濱海地區發生的強烈地震,能引起巨大的波浪,稱為海嘯。地震是極其頻繁的,全球每年發生地震約500萬次,對整個社會有著很大的影響。
地震的產生
地球內部介質局部發生急劇的破裂,產生地震波,從而在一定範圍內引起地麵振動的現象。地震開始發生的地點稱為震源,震源正上方的地麵稱為震中。破壞性地震的地麵振動最烈處稱為極震區,極震區往往也就是震中所在的地區。
地震現象
地震現象地震發生時,最基本的現象是地麵的連續振動,主要是明顯的晃動。極震區的人在感到大的晃動之前,有時首先感到上下跳動。這是因為地震波從地內向地麵傳來,縱波首先到達的緣故。橫波接著產生大振幅的水平方向的晃動,是造成地震災害的主要原因。1960年智利大地震時,最大的晃動持續了3分鍾。地震造成的災害首先是破壞房屋和構築物,造成人畜的傷亡,如1976年中國河北唐山地震中,70%~80%的建築物倒塌,人員傷亡慘重。地震對自然界景觀也有很大影響。最主要的後果是地麵出現斷層和地裂縫。大地震的地表斷層常綿延幾十至幾百千米,往往具有較明顯的垂直錯距和水平錯距,能反映出震源處的構造變動特征(見濃尾大地震,舊金山大地震)。但並不是所有的地表斷裂都直接與震源的運動相聯係,它們也可能是由於地震波造成的次生影響。特別是地表沉積層較厚的地區,坡地邊緣、河岸和道路兩旁常出現地裂縫,這往往是由於地形因素,在一側沒有依托的條件下晃動使表土鬆垮和崩裂。地震的晃動使表土下沉,淺層的地下水受擠壓會沿地裂縫上升至地表,形成噴沙冒水現象。大地震能使局部地形改觀,或隆起,或沉降。使城鄉道路坼裂、鐵軌扭曲、橋梁折斷。在現代化城市中,由於地下管道破裂和電纜被切斷造成停水、停電和通訊受阻。煤氣、有毒氣體和放射性物質泄漏可導致火災和毒物、放射性汙染等次生災害。在山區,地震還能引起山崩和滑坡,常造成掩埋村鎮的慘劇。崩塌的山石堵塞江河,在上遊形成地震湖。1923年日本關東大地震時,神奈川縣發生泥石流,順山穀下滑,遠達5千米。
地震的術語和相關知識
地球的結構就象雞蛋,可分為三層。中心層是“蛋黃”-地核;中間是“蛋清”-地幔;外層是“蛋殼”-地殼。地震一般發生在地殼之中。地球在不停地自轉和公轉,同時地殼內部也在不停地變化。由此而產生力的作用,使地殼岩層變形、斷裂、錯動,於是便發生地震。地下發生地震的地方叫震源。從震源垂直向上到地表的地方叫震中。從震中到震源的距離叫震源深度。震源濃度小於70公裏的地震為淺源地震,在70-300公裏之間的地震為中源地震,超過300公裏的地震為深源地震。震源深度最深的地震是1963年發生印度尼西亞伊裏安查亞省北部海域的5.8級地震,震源深度786公裏。對於同樣大小的地震,由於震源深度不一樣,也不一樣,對地麵造成的破壞程度也不一樣。震源越淺,破壞越大,但波及範圍也越小,反之亦然。
某地與震中的距離叫震中距。震中距小於100公裏的地震稱為地方震,在100-1000公裏之間的地震稱為近震,大於1000公裏的地震稱為遠震,其中,震中距越遠的地方受到的影響和破壞越小。
地震所引起的地麵振動是一種複雜的運動,它是由縱波和橫波共同作用的結果。在震中區,縱波使地麵上下顛動。橫波使地麵水平晃動。由於縱波傳播速度較快,衰減也較快,橫波傳播速度較慢,衰減也較慢,因此離震中較遠的地方,往往感覺不到上下跳動,但能感到達水平晃動。
地震本身的大小,用震級表示,根據地震時釋放的彈性波能量大小來確定震級,我國一般采用裏氏震級。通常把小於2.5級的地震叫小地震,2.5-4.7級地震叫有感地震,大於4.7級地震稱為破壞性地震。震級每相差1級,地震釋放的能量相差約30倍。比如說,一個7級地震相當於30個6級地震,或相當於900個5級地震,震級相差0.1級,釋放的能量平均相差1.4倍。
當某地發生一個較大的地震時,在一段時間內,往往會發生一係列的地震,其中最大的一個地震叫做主震,主震之前發生的地震叫前震,主震之後發生的地震叫餘震。
地震具有一定的時空分布規律。從時間上看,地震有活躍期和平靜期交替出現的周期性現象。從空間上看,地震的分布呈一定的帶狀,稱地震帶,主要集中在環太平洋和地中海—喜馬拉雅兩大地震帶。太平洋地震帶幾乎集中了全世界80%以上的淺源地震(0千米~70千米),全部的中源(70千米~300千米)和深源地震,所釋放的地震能量約占全部能量的80%。
地震時一定點地麵震動強弱的程度叫地震烈度。我國將地震烈度分為12度。
震級與烈度,兩者雖然都可反映地震的強弱,但含義並有一樣。同一個地震,震級隻有一個,但烈度卻因地而異,不同的地方,烈度值不一樣。例如,1990年2月10日,常熟-太倉發生了5.1級地震,有人說在蘇州是4級,在無錫是3級,這是錯的。無論在何處,隻能說常熟-太倉發生了5.1級地震,但這次地震,在太倉的沙溪鎮地震烈度是6度,在蘇州地震烈度是4度,在無錫地震烈度是3度。
地震烈度是經常使用的一個名詞。劃分烈度有定性和定量標準。
地震起因
引起地球表層振動的原因很多,根據地震的成因,可以把地震分為以下幾種:
1.構造地震
由於地下深處岩層錯動、破裂所造成的地震稱為構造地震(圖 1—1)。這類地震發生的次數最多,破壞力也最大,約占全世界地震的90%以上。
2.火山地震
由於火山作用,如岩漿活動、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震。隻有在火山活動區才可能發生火山地震,這類地震隻占全世界地震的7%左右。
3.塌陷地震
由於地下岩洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規模比較小,次數也很少,即使有,也往往發生在溶洞密布的石灰岩地區或大規模地下開采的礦區。
4.誘發地震
由於水庫蓄水、油田注水等活動而引發的地震稱為誘發地震。這類地震僅僅在某些特定的水庫庫區或油田地區發生。
5.人工地震
地下核爆炸、炸藥爆破等人為引起的地麵振動稱為人工地震。
人工地震是由人為活動引起的地震。如工業爆破、地下核爆炸造成的振動;在深井中進行高壓注水以及大水庫蓄水後增加了地殼的壓力,有時也會誘發地震。
地震波發源的地方,叫作震源。震源在地麵上的垂直投影,叫作震中。震中到震源的深度叫作震源深度。通常將震源深度小於70公裏的叫淺源地震,深度在70-300公裏的叫中源地震,深度大於300公裏的叫深源地震。破壞性地震一般是淺源地震。如1976年的唐山地震的震源深度為12公裏。
二十世紀以來的八大最強地震
蘇門答臘島附近海域28日(北京時間29日零時9分)發生裏氏8.5級地震,這是自1900年以來人類曆史上發生的八大最強烈地震之一。以下是八次大地震的基本情況(按震級排列):
1.智利大地震(1960年5月22日):裏氏9.5級。發生在智利中部海域,並引發海嘯及火山爆發。此次地震共導致5000人死亡,200萬人無家可歸。
2.美國阿拉斯加大地震(1964年3月28日):裏氏9.2級。此次引發海嘯,導致125人死亡,財產損失達3.11億美元。阿拉斯加州大部分地區、加拿大育空地區及哥倫比亞等地都有強烈震感。
3.美國阿拉斯加大地震(1957年3月9日):裏氏9.1級,發生在美國阿拉斯加州安德裏亞島及烏那克島附近海域。地震導致休眠長達200年的維塞維朵夫火山噴發,並引發15米高的大海嘯,影響遠至夏威夷島。
4. XX大地震(2004年12月26日):裏氏9.0級,發生在位於XX蘇門答臘島上的亞齊省。地震引發的海嘯席卷斯裏蘭卡、泰國、印度尼西亞及印度等國,導致約30萬人失蹤或死亡。