正文 第三章 火山(1 / 3)

1.海底火山

所謂海底火山,就是形成於淺海和大洋底部的各種火山。包括死火山和活火山。地球上的火山活動主要集中在板塊邊界處,而海底火山大多分布於大洋中脊與大洋邊緣的島弧處。板塊內部有時也有一些火山活動,但數量非常少。海底火山可分3類,即邊緣火山、洋脊火山和洋盆火山,它們在地理分布、岩性和成因上都有顯著的差異。海底火山噴發時,在水較淺、水壓力不大的情況下,常有壯觀的爆炸,這種爆炸性的海底火山爆發時,產生大量的氣體,主要是來自地球深部的水蒸氣、二氧化碳及一些揮發性物質,還有大量火山碎屑物質及熾熱的熔岩噴出,在空中冷凝為火山灰、火山彈、火山碎屑。

海底火山分類:

1.邊緣火山。沿大洋邊緣的板塊俯衝邊界,展布著弧狀的火山鏈。它是島弧的主要組成單元,與深海溝、地震帶及重力異常帶相伴生。

2.洋脊火山。大洋中脊是玄武質新洋殼生長的地方,海底火山與火山島順中脊走向成串出現。據估計全球約80%的火山岩產自大洋中脊,中央裂穀內遍布在海水中迅速冷凝而成的枕狀熔岩。中脊處的大洋玄武岩是標準的拉斑玄武岩。這種拉斑玄武岩是岩漿沿中脊裂隙上升噴發而生成的產物,它組成了廣大的洋底岩石的主體。

3.洋盆火山。散布於深洋底的各種海山,包括平頂海山和孤立的大洋島等,是屬於大洋板塊內部的火山。

海底火山與造島:1963年11月15日,在北大西洋冰島以南32公裏處,海麵下130米的海底火山突然爆發,噴出的火山灰和水汽柱高達數百米,在噴發高潮時,火山灰煙塵被衝到幾千米的高空。

經過一天一夜,到11月16日,人們突然發現從海裏長出一個小島。人們目測了小島的大小,高約40米,長約550米。海麵的波浪不能容忍新出現的小島,拍打衝走了許多堆積在小島附近的火山灰和多孔的泡沫石,人們擔心年輕的小島會被海浪吞掉。但火山在不停地噴發,熔岩如注般地湧出,小島不但沒有消失,反而在不斷地擴大長高,經過1年的時間,到1964年11月底,新生的火山島已經長到海拔170米高,1700米長了,這就是蘇爾特塞島。

兩年之後,1966年8月19日,這座火山再度噴發,水汽柱、熔岩沿火山口衝出,高達數百米,噴發斷斷續續,直到1967年5月5日才告一段落。這期間,小島也趁機發育成長,快時每晝夜竟增加麵積0.4公頃,火山每小時噴出熔岩約18萬噸。

海底火山的分布:海底火山的分布相當廣泛,大洋底散布的許多圓錐山都是它們的傑作,火山噴發後留下的山體都是圓錐形狀。據統計,全世界共有海底火山約2萬多座,太平洋就擁有一半以上。這些火山中有的已經衰老死亡,有的正處在年輕活躍時期,有的則在休眠,不定什麼時候蘇醒又“東山再起”。現有的活火山,除少量零散在大洋盆外,絕大部分在島弧、中央海嶺的斷裂帶上,呈帶狀分布,統稱海底火山帶。太平洋周圍的地震火山,釋放的能量約占全球的80%。海底火山,死的也好,活的也好,統稱為海山。海山的個頭有大有小,一二公裏高的小海山最多,超過5公裏高的海山就少得多了,露出海麵的海山(海島)更是屈指可數了。美國的夏威夷島就是海底火山的功勞。它擁有麵積l萬多平方公裏,上有居民10萬餘眾,氣候濕潤,森林茂密,土地肥沃,盛產甘蔗與咖啡,山清水秀,有良港與機場,是旅遊的勝地。夏威夷島上至今還留有5個盾狀火山,其中冒納羅亞火山海拔4170米,它的大噴火口直徑達5000米,常有紅色熔岩流出。1950年曾經大規模地噴發過,是世界上著名的活火山。

海底平頂山:海底山有圓頂,也有平頂。平頂山的山頭好像是被什麼力量削去的。以前,人們也不知道海底還有這種平頂的山。第二次世界大戰期間,為了適應海戰的要求,需要摸清海底的情況,便於軍艦潛艇活動。美國科學家普林斯頓大學教授H·H·赫斯當時在“約翰遜”號任船長,接受了美國軍方的命令,負責調查太平洋洋底的情況。他帶領了全艦官兵,利用回聲測深儀,對太平洋海底進行了普遍的調查,發現了數量眾多的海底山,它們或是孤立的山峰,或是山峰群,大多數成隊列式排列著。這是由於裂穀縫隙中噴溢而出的火山熔岩形成的。這是人類首次發現海底平頂山。這種奇特的平頂山有高有矮,大都在200米以下,有的甚至在2000米水深。凡水深小於200米的平頂山,赫斯稱它為“海灘”。1946年,赫斯正式命名位於200以深的平頂山為“蓋約特”。

赫斯發現海底平頂山之後,當時非常納悶,他苦苦思索著:山頂為什麼會那麼平坦?滾圓的山頭到哪兒去了?後來,經過科學家門潛心地研究,終於解開了這個謎。原來海底火山噴發之後形成的山體,山頭當時的確是完整的,如果海山的山頭高出海麵很多,任憑海浪怎樣拍打衝刷,都無法動搖它,因為海山站穩了腳跟,變成了真正的海島,夏威夷島就是一例。倘若海底火山一開始就比較小,處於海麵以下很多,海浪的力量達不到,山頭也安然無恙。隻有那些不高不矮,山頭略高於海麵的,海浪乘它立足不穩,拚命地進行拍打衝刷,經曆年深日久的功夫,就把山頭削平了,成了略低於海麵、頂部平坦的平頂山。

海底火山的生物:人們常認為海底火山附近溫度較高,但在火山口附近仍有厭氧耐熱菌存在,這為科學家的聲明存活條件的研究提供了新的思路。

2.火山簡介

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。”根據火山活動情況的分類:

1.活火山: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: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: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。

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。

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。

一個地方能否形成火山主要在於是否具備以下條件:

1.部分熔融體的形成,必須有較高的地熱(自身積累的或外邊界條件產生的),或隆起減壓過程,或脫水而減低固相線;

2.岩漿在地殼中的富集,或岩漿囊形成的位置與中性浮力麵的深度有關,而中性浮力麵的深度又與地殼流變學間斷麵有關;

3.岩漿囊中的物理化學過程,主要是結晶體、揮發物與流體的分額與相互作用,岩漿噴發起著促使、或抑製作用。地殼岩漿囊的存在起著攔截、改造地幔升上的岩漿的作用。它也是形成爆炸式火山噴發的重要條件。

4.岩漿囊的存在對岩漿通道的形成有促進作用,而構造活動產生的引張應力場是形成岩漿通道的主要原因。

5.岩漿離開岩漿囊後的上升受到壓力梯度與浮力的雙重驅動。

3.複式火山

複式火山

複式火山是由兩種以上的簡單類型的火山體組成的火山。西西裏埃特納火山是一個典型的複式火山。它是被一個300米高的火山渣錐蓋頂的巨大的盾火山。複雜的火山構造說明了其噴發過程的近代變化。

在其曆史的大部分時間內,平靜噴發的熔岩流建造了盾火山。愈近代,它的噴發愈猛烈,而且形成了火山渣錐。南極洲羅斯島上的埃裏伯斯火山是一個活動的,具有複雜曆史的複式火山,高度達4000多米。它的基部是一個具有緩坡的盾火山;在盾火山上形成了一個複合火山,以及在複合火山錐的破火山口中有三個更年輕的火山錐。

複式火山,其外觀多為優美、對稱的錐形。它們是由無數熔岩流不斷堆積形成的。此種火山的熔岩黏滯性較高,通常為安山岩質。因其優美對稱的外型,多成為觀光勝地。許多著名的山都屬此類,例如:日本的富士山、台灣的七星山、菲律賓的馬榮火山、意大利的維蘇威火山、Stromboli火山等。

4.聖海倫火山

聖海倫火山

聖海倫火山是一座活火山,位於美國太平洋西北區華盛頓州的斯卡梅尼亞縣,西雅圖市以南154公裏,波特蘭市東北85公裏處,是喀斯喀特山脈的一部分。山的名稱來自英國外交官聖海倫勳爵,他是18世紀對此地進行勘測的探險家喬治·溫哥華的朋友。聖海倫火山是包含160多個活火山的環太平洋火山帶的一部分,因火山灰噴發和火山碎屑流而聞名。

聖海倫火山最著名的一次爆發發生在1980年5月18日的08:32(太平洋標準時間)。這是美國曆史上死傷人數最多和對經濟破壞最嚴重的一次火山爆發(1912年阿拉斯加卡特邁火山爆發是美國曆史上規模最大的一次火山爆發)。聖海倫火山爆發造成57人死亡,250座住宅、47座橋梁、24公裏鐵路和300公裏高速公路被摧毀。火山爆發引發的大規模山崩使山的海拔高度從爆發前2950米下降到了2550米,並形成了1.5公裏寬、125米深的馬蹄形火山口。噴發出的火山灰和碎屑的體積達到了2.3立方公裏,是曆史記載中最大規模的一次。雖然與其他地質年代發生過的火山爆發相比則有所遜色。

與喀斯喀特山脈其他火山類似,聖海倫火山呈圓錐形,由熔岩、火山灰、輕石和其它沉積物交替層疊堆積而成。聖海倫火山還包括玄武岩和安山岩層,幾個英安岩火山穹丘即為從中噴發形成。最大的一個火山穹丘構成了老的山峰,另一個則構成了北側的“山羊石”。1980年的爆發將其全部摧毀。

聖海倫火山位於喀斯開山脈東段,亞當斯火山正西55公裏處。這些“兄弟姐妹火山”分別距喀斯開山脈火山中的巨人——瑞尼火山約80公裏。與聖海倫火山距離最近的主要火山是東南方向約95公裏處俄勒岡州的胡德火山。

與喀斯開山脈其他主要火山相比,聖海倫火山的地質年齡相對較小,1980年爆發之前的山峰更是在約2200年前才開始形成。在全新世裏,它是喀斯開山脈最活躍的火山。

即便在由於爆發失去其部分高度之前,聖海倫火山也不屬於喀斯開山脈中最高的,其山峰海拔在華盛頓州隻排在第五。聖海倫火山在周圍的群山中受到矚目是因其山峰形狀的對稱,以及1980年前山峰上厚厚的積雪,並因此得到了“美國的富士山”的昵稱。火山的底部與臨近的山脊相連,橫跨約9.5公裏,北側海拔約1340米,其餘部分海拔約1220米。火山山峰從底部向上直聳1500米。在爆發前的林木線位置,山峰的寬度約有6.4公裏。

火山上的溪流分別彙入三大河流係統:北方和西北方的圖爾特河,西邊的卡拉瑪河,和東南方向的路易斯河。當地每年平均3.6m的降雨和山頂上厚度可達4.9米的積雪為溪流供應了充足的水源。Lewis河上有三座水庫,用於水力發電。山南側和東側的溪流流入火山正南方位於上遊的雨燕水庫。

雖然聖海倫火山屬於斯卡梅尼亞縣,最佳的登山線路卻在西麵穿越考利茨縣。華盛頓州504號州路,即靈湖紀念公路,在火山西55公裏處與車流繁忙的5號州際公路49號出口相連。這條南北方向的主要州際公路沿科裏茲河掠過低地上的羅克堡、郎維尤和凱爾索等城市,並穿過西南80公裏處的溫哥華—波特蘭城市群。離火山最近的居民區是山峰西南偏南18公裏劉易斯河穀上的庫噶爾村。火山周圍被吉福德·平肖國家森林環繞。

對美洲原住民的重要性:吉福品徹國家森林中發現的古代營地遺跡顯示從6500年前開始就有人類在這一地區生活。曆史上,聖海倫火山的活動對當地住民的生活有巨大的影響。考古學者發現3500年的一次大爆發把原住民的定居點掩埋在了一層厚厚的輕石下麵,導致居民對這一地區放棄了長達2000年。到了近代,當地的Cowlitz、Taidnapam、Klickitat、Chinookan和Yakama部落季節性的移居到這裏,采集越橘果、捕鮭魚、駝鹿和鹿。

美洲原住民的民間故事中有不少關於聖海倫火山和喀斯開山脈其他火山爆發的描述。其中最著名的大概是Klickitats人的眾神之橋傳說。在故事中,眾神的首領TyheeSaghalie和他的兩個兒子Pahto和Wyeast從遙遠的北方順哥倫比亞河而下尋找適合定居的地方。

他們來到了現今被稱作TheDalles的地方,發現這裏的環境前所未見的美麗。兩個兒子為了這塊土地爭執起來,為了解決這場爭吵,父親用他的神弓朝南北方向各射了一箭。Phato循著北方的箭而去,並在那裏定居下來,Wyeast則定居到了南方。Saghalie接著造了Tanmahawis,即眾神之橋,以便他的家人定期團聚。

後來Saghalie的兩個兒子同時愛上了美麗的少女Loowit。Loowit不知如何選擇,兩個兒子便為她而打鬥起來,村莊和叢林在打鬥中燃燒起來。整個地區都被毀壞,地麵的劇烈振動還使眾神之橋也落入了河中,形成了哥倫比亞河峽穀一帶的山脈。作為懲罰,Saghalie把兩個兒子變成了兩座山。Wyeast,頭顱揚起代表著他的驕傲,變成了今天的胡德火山;而Pahto,頭朝向著他的愛人,成為了亞當斯火山。少女Loowit變成了聖海倫火山,Klickitats則稱她為Louwala-Clough,即“煙火之山”之意。