火山模型的制作論文.doc

1.基本成因：火山的形成涉及一系列物理化學(xué)過程。地殼上地幔巖石在一定溫度壓力條件下產(chǎn)生部分熔融并與母巖分離，熔融體通過孔隙或裂隙向上運移，并在一定部位逐漸富集而形成巖漿囊。隨著巖漿的不斷補給，巖漿囊的巖漿過剩壓力逐漸增大。當(dāng)表殼覆蓋層的強度不足以阻止巖漿繼續(xù)向上運動時，巖漿通過薄弱帶向地表上升。在上升過程中溶解在巖漿中揮發(fā)份逐漸溶出，形成氣泡，當(dāng)氣泡占有的體積分?jǐn)?shù)超過75時，禁錮在液體中的氣泡會迅速釋放出來，導(dǎo)致爆炸性噴發(fā)，氣體釋放后巖漿粘度降到很低，流動轉(zhuǎn)變成湍流性質(zhì)的。如若巖漿粘滯性數(shù)較低或揮發(fā)份較少，便僅有寧靜式溢流。從部分熔融到噴發(fā)一系列的物理化學(xué)過程的差別形成了形形色色的火山活動。2.噴發(fā)過程： 火山噴出地表前的過程歸納為三個階段：巖漿形成與初始上升階段、巖漿囊階段和離開巖漿囊到地表階段。 1.巖漿形成與初始上升階段 巖漿的產(chǎn)生必須有兩個過程：部分熔融和熔融體與母巖分離。實際上這兩種過程不大可能互相獨立，熔融體與母巖的分離可能在熔融開始產(chǎn)生時就有了。部分熔融是液體（即巖漿）和固體（結(jié)晶）的共存態(tài)，溫度升高、壓力降低和固相線降低均可產(chǎn)生部分熔融。當(dāng)部分熔融物質(zhì)隨地幔流上升時，在流動中也會產(chǎn)生液體和固體的分離現(xiàn)象，從而產(chǎn)生液體的移動乃至聚集，稱之為熔離。 2. 巖漿囊階段 巖漿囊是火山底下充填著巖漿的區(qū)域，是地殼或上地幔巖石介質(zhì)中巖漿相對富集的地方。一般視為與油藏類似的巖石孔隙（或裂隙）中的高溫流體，通常認(rèn)為在地幔柱內(nèi)，巖漿只占總體積的5%-30%。從局部看，可以視為內(nèi)部相對流通的液態(tài)集合。巖漿是由巖漿熔融體、揮發(fā)物、以及結(jié)晶體組成的混合物。 3. 從巖漿囊到地表階段 巖漿從巖漿源區(qū)一直到近地表的通路的上升，與巖漿囊的過剩壓力、通道的形成與貫通、以及巖漿上升中的結(jié)晶、脫氣過程有關(guān)。當(dāng)?shù)貧ぶ幸龔埢蛞龔?剪切應(yīng)力大于當(dāng)?shù)貛r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，就可以作為巖漿噴發(fā)的通道。 3.火山噴發(fā)條件：一個地方能否形成火山主要在于是否具備以下條件： 1.部分熔融體的形成，必須有較高的地?zé)幔ㄗ陨矸e累的或外邊界條件產(chǎn)生的），或隆起減壓過程，或脫水而減低固相線； 2.巖漿在地殼中的富集，或巖漿囊形成的位置與中性浮力面的深度有關(guān)，而中性浮力面的深度又與地殼流變學(xué)間斷面有關(guān)； 3.巖漿囊中的物理化學(xué)過程，主要是結(jié)晶體、揮發(fā)物與流體的分額與相互作用，巖漿噴發(fā)起著促使、或抑制作用。地殼巖漿囊的存在起著攔截、改造地幔升上的巖漿的作用。它也是形成爆炸式火山噴發(fā)的重要條件。 4.巖漿囊的存在對巖漿通道的形成有促進(jìn)作用，而構(gòu)造活動產(chǎn)生的引張應(yīng)力場是形成巖漿通道的主要原因。 5.巖漿離開巖漿囊后的上升受到壓力梯度與浮力的雙重驅(qū)動。1. 盾狀火山(shield volcanoes)：盾狀火山是具有寬闊頂面和緩坡度側(cè)翼（盾狀）的大型火山。由于火山擠出的產(chǎn)物主要為低粘滯性的玄武巖巖漿。 夏威夷島（大島）是典型的盾狀火山。大島是由5個連續(xù)年齡的火山連接而成。其中的 mauna loa火山是最大的,從海底到山頂有9090米。 2. 火山渣錐 cinder cones (scoria cones)：火山渣錐是玄武巖碎片堆積而成的山丘，噴出氣體攜帶熔巖滴進(jìn)入大氣，然后在火山口附近降落，而形成火山錐。熔巖滴通常在飛行中間，降落地面之前已經(jīng)是固態(tài)的或部分固態(tài)的，稱之為火山彈。如果氣體壓力下降，最后階段的可能是熔巖流沖出渣錐的底部，如果熔融巖漿中具有充裕的水，它們的相互作用將形成瑪珥湖（低平火山口）而不是火山渣錐。 噴發(fā)時間越長，火山錐越高。一些火山錐只有幾米高，而一些如墨西哥的paricutin火山，從1943年到1952年連續(xù)噴發(fā)，火山錐高達(dá)610米，隨著火山碎屑活動，熔巖流從其底部流出，摧毀了paricutin村. 火山渣錐可以單獨存在，也可以組成小的或大的群，或火山場。 3. 復(fù)合型火山（層狀火山） composite volcanoes(stratovolcanoes)：復(fù)合型火山為多次噴發(fā)所建造，其復(fù)發(fā)周期可以是幾十萬年，也可以是幾百年。形成復(fù)合型火山的最經(jīng)常的是安山巖，但也有例外。雖然安山巖復(fù)合型火山錐主要由火山碎屑組成， 有些巖漿侵入使錐體內(nèi)部破裂而形成巖墻或巖床。這樣多次侵入形成的巖墻或巖床將碎石編織成巨大堆積。這樣的構(gòu)造可以比單獨由碎屑物構(gòu)成的火山錐高 。由于其太高，有可能使其太陡、不穩(wěn)定而在重力作用下垮塌。地球上一萬年來已知1,511 火山噴發(fā)，其中699座為層狀火山。 地球上最高的火山為層狀火山智利的nevado ojos del salado火山高 6,887 m.歷史上噴發(fā)過的最高的火山為高6,739 m 的llullaillaco火山, 二者都在北智利安第斯山脈。 圣海侖斯火山為cascades最年輕的層狀火山，同時也最活動，地質(zhì)學(xué)家識別出過去3500年35層噴發(fā)的火山灰。 shasta火山是 cascades最大的層狀火山。 4. 熔巖穹丘（domes）：熔巖穹丘是高粘滯性、富硅巖漿緩慢擠出而形成的，大部分熔巖穹丘比較小，但可能超過25立方公里。穹丘擠出可以相當(dāng)緩慢的熔巖運動而終結(jié)，也可能開始爆炸，擴展成為火山碎屑所覆蓋的坑。 5. 破火山口（calderas）：一種在火山頂部的較大的圓形拗陷，其直徑往往大于1英里。通常是巖漿回撤、火山自身塌陷時形成，或淺部巖漿囊噴發(fā)而形成的。大量巖漿的撤退可能是由于其構(gòu)造支撐的喪失而造成的。 在西班牙語中caldera 意為罐或大鍋，在canary島原來指鍋底狀的拗陷，而不管其成因。 破火山口直徑可達(dá)8-16公里，而火山口直徑通常不超過1-1.6公里，主要是在火山噴發(fā)期間由于爆炸而挖掘出來的。 6. 低平火山口（瑪珥湖 maar）：瑪珥的英文“maar”來源于拉丁文“mare”，即海的意思，使德國萊茵地區(qū)的人們對湖泊、沼澤的稱呼。1921年德國科學(xué)家steininger把maar定義為一種火山類型。瑪珥是由巖漿水汽相互作用發(fā)生爆炸而形成的。在地表下形成了深切到圍巖的圓形火山口，并被一個低矮的碎屑環(huán)包圍?，旂硎且粋€由環(huán)形壁、火山口沉積物、火山筒和饋漿通道組成的系統(tǒng)。 7. 泥火山（mud volcano）：泥火山是泥漿與氣體同時噴出地面后，堆積而成。其外型多為錐狀小丘或者是盆穴狀，丘的尖端部常有凹陷，並由此間斷地噴出泥漿與氣體。 1.活火山的定義發(fā)展：根據(jù)哪些準(zhǔn)則來判斷一座火山的“死”或“活”或“休眠”，迄今并沒有一種嚴(yán)格而科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。 經(jīng)驗上或傳統(tǒng)上將有過歷史噴發(fā)或有歷史噴發(fā)記載的火山稱為活火山，但這樣的火山在全球有534座。但是歷史或歷史記錄對每個國家和地區(qū)可以是很不相同的，有的只有三、四百年，有的則可達(dá)三、四千年或更長。在那些渺無人煙的偏遠(yuǎn)地區(qū)，即使是發(fā)生在近代的活火山噴發(fā)，也可能不為人所知或沒有任何歷史記錄。例如我國靖宇以西40km的金龍頂子火山，在距今約1600年前曾發(fā)生過一次爆炸式噴發(fā)，但迄今未發(fā)現(xiàn)有歷史記載。顯然，基于歷史或歷史記錄的活火山的定義是很不完全和不符合實際的。于是一些火山學(xué)家根據(jù)對大量活火山噴發(fā)間隔期和熄滅的火山最后一次噴發(fā)時間的統(tǒng)計，提出一個有一定時間條件限制的、改進(jìn)的活火山的定義，即那些在過去10000年、5000年或2000年來有過一次噴發(fā)的火山，稱為活火山。究竟是采用10000年、5000年或2000年，將允許根據(jù)不同國家不同地區(qū)的具體情況而定。這一改進(jìn)的活火山定義仍然允許有例外情況，并且要求對一個具體的活火山進(jìn)行評價時，能夠提供該火山地下是否存在活動的巖漿房系統(tǒng)的證據(jù)。 但是火山的“死”或“活”仍然是相對的。有一些在10000年甚至更長時期以來沒有發(fā)生過噴發(fā)的“死”火山，也可能由于深部構(gòu)造或巖漿活動而導(dǎo)致重新復(fù)活而噴發(fā)。例如我國五大連池火山群中，大部分火山是在100000年前噴發(fā)的，但是其中的老黑山火山和火燒山火山卻是在公元1719-1721年噴發(fā)形成的。 于是，在火山下面是否存在活動的巖漿系統(tǒng)巖漿系統(tǒng)，就成為判斷一座火山“死”或“活”的關(guān)鍵，怎樣才能知道火山下面存在活動的巖漿系統(tǒng)呢？一般可根據(jù)以下現(xiàn)象作出初步判斷：(1)在活火山區(qū)存在水熱活動或噴氣現(xiàn)象；（2)以火山為中心的小范圍內(nèi)，微震活動明顯高于其外圍地區(qū)；(3)火山區(qū)出現(xiàn)某些可觀測到的地表形變。上述現(xiàn)象都是由于火山下面巖漿系統(tǒng)具體活動情況，則必須在該火山區(qū)布設(shè)長期地震地形變觀測臺網(wǎng)，以及其他多種地球物理物理、地球化學(xué)方法進(jìn)行探測。這是當(dāng)該火山已被確認(rèn)為危險的火山之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的基本監(jiān)測和探測研究。2.活火山的概念：根據(jù)以上所述，我們可以得到關(guān)于活火山的一般概念：那就是正在噴發(fā)的或歷史時期及近10000年來有過噴發(fā)的火山稱為活火山。當(dāng)火山下面存在活動的巖漿系統(tǒng)或巖漿房時，這個火山被認(rèn)為具有噴發(fā)危險性，應(yīng)置于現(xiàn)代的火山監(jiān)測系統(tǒng)之中。 火山的形成涉及一系列物理化學(xué)過程。地殼上地幔巖石在一定溫度壓力條件下產(chǎn)生部分熔融并與母巖分離，熔融體通過孔隙或裂隙向上運移，并在一定部位逐漸富集而形成巖漿囊。隨著巖漿的不斷補給巖漿囊的巖漿過剩壓力逐漸增大。當(dāng)表殼覆蓋層的強度不足以阻止巖漿繼續(xù)向上運動時，巖漿通過薄弱帶向地表上升。在上升過程中溶解在巖漿中揮發(fā)份逐漸溶出，形成氣泡，當(dāng)氣泡占有的體積分?jǐn)?shù)超過75%時，禁錮在液體中的氣泡會迅速釋放出來，導(dǎo)致爆炸性噴發(fā)氣體釋放后巖漿粘度降到很低，流動轉(zhuǎn)變成湍流性質(zhì)的。如若巖漿粘滯性數(shù)較低或揮發(fā)份較少，便僅有寧靜式溢流。從部分熔融到噴發(fā)一系列的物理化學(xué)過程的差別形成了形形色色的火山活動。3.噴發(fā)過程：概述火山噴出地表前的過程歸納為三個階段：巖漿形成與初始上升階段、巖漿囊階段和離開巖漿囊到地表階段。 巖漿形成與初始上升階段巖漿的產(chǎn)生必須有兩個過程：部分熔融和熔融體與母巖分離。實際上這兩種過程不大可能互相獨立，熔融體與母巖的分離可能在熔融開始產(chǎn)生時就有了。部分熔融是液體（即巖漿）和固體（結(jié)晶）的共存態(tài)，溫度升高、壓力降低和固相線降低均可產(chǎn)生部分熔融。當(dāng)部分熔融物質(zhì)隨地幔流上升時，在流動中也會產(chǎn)生液體和固體的分離現(xiàn)象，從而產(chǎn)生液體的移動乃至聚集，稱之為熔離。 巖漿囊階段巖漿囊是火山底下充填著巖漿的區(qū)域，是地殼或上地幔巖石介質(zhì)中巖漿相對富集的地方。一般視為與油藏類似的巖石孔隙（或裂隙）中的高溫流體，通常認(rèn)為在地幔柱內(nèi)，巖漿只占總體積的5%-30%。從局部看，可以視為內(nèi)部相對流通的液態(tài)集合。巖漿是由巖漿熔融體、揮發(fā)物、以及結(jié)晶體組成的混合物。 從巖漿囊到地表階段巖漿從巖漿源區(qū)一直到近地表的通路的上升，與巖漿囊的過剩壓力、通道的形成與貫通、以及巖漿上升中的結(jié)晶、脫氣過程有關(guān)。當(dāng)?shù)貧ぶ幸龔埢蛞龔?剪切應(yīng)力大于當(dāng)?shù)貛r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，就可以作為巖漿噴發(fā)的通道。 4.噴發(fā)條件：一個地方能否形成火山主要在于是否具備以下條件： 1.部分熔融體的形成必須有較高的地?zé)幔ㄗ陨矸e累的或外邊界條件產(chǎn)生的），或隆起減壓過程，或脫水而減低固相線； 2.巖漿在地殼中的富集，或巖漿囊形成的位置與中性浮力面的深度有關(guān)，而中性浮力面的深度又與地殼流變學(xué)間斷面有關(guān)； 3.巖漿囊中的物理化學(xué)過程，主要是結(jié)晶體、揮發(fā)物與流體的分額與相互作用，巖漿噴發(fā)起著促使、或抑制作用。地殼巖漿囊的存在起著攔截、改造地幔升上的巖漿的作用。它也是形成爆炸式火山噴發(fā)的重要條件。 4.巖漿囊的存在對巖漿通道的形成有促進(jìn)作用，而構(gòu)造活動產(chǎn)生的引張應(yīng)力場是形成巖漿通道的主要原因。 5.巖漿離開巖漿囊后的上升受到壓力梯度與浮力的雙重驅(qū)動。5.噴發(fā)類型：概述縱觀世界火山的噴發(fā)類型，其決定因素一是巖漿的成分、揮發(fā)分含量、溫度和粘度 ，如玄武質(zhì)巖漿含sio2成分低，含揮發(fā)分相對少、溫度高、粘度小，因此巖漿流動性大，火山噴發(fā)相對較寧靜，多為巖漿的噴溢，可形成大面積的熔巖臺地和盾形火山；流紋質(zhì)和安山質(zhì)巖漿富含sio2和揮發(fā)分，其溫度低、粘性大，流動性差，因此火山噴發(fā)猛烈，爆炸聲巨大，有大量的火山灰、火山彈噴出，常形成高大的火山碎屑錐，并伴有火山碎屑流和發(fā)光云現(xiàn)象，往往造成重災(zāi)。決定因素之二是地下巖漿上升通道的特點，若巖漿房中的巖漿沿較長的斷裂線涌出地表，即形成裂隙式噴發(fā)；若沿兩組斷裂交叉而成的筒狀通道上涌，在巖漿內(nèi)壓力作用下，便可產(chǎn)生猛烈的中心式噴發(fā)。決定因素之三是巖漿噴出的構(gòu)造環(huán)境，看其是在陸地，還是水下；是在洋脊還是在板內(nèi)；是在島弧還是在碰撞帶等等?；鹕剿幍拇蟮貥?gòu)造環(huán)境不同，火山噴發(fā)類型的特點也大不相同。 玄武巖泛流噴發(fā)這種噴發(fā)如印度的德干高原，北美的哥倫比亞高原。它們是巖漿沿一個方向的大斷裂（裂隙）或斷裂群上升，噴出地表，有的從窄而長的通道全面上噴；有的火山呈一字形排列分別噴發(fā)，但向下則相連成為墻狀通道，因此稱為“裂隙噴發(fā)”。噴發(fā)以玄武巖為主，流動方向近于平行，厚度及成分較為穩(wěn)定，產(chǎn)狀平緩，以熔巖被多見，常形成熔巖高原。因為玄武巖流動性大，熔巖噴出量大，少有爆發(fā)相，在地形平坦處似洪水泛濫，到處流溢、分布面積廣，所以又稱“玄武巖泛流噴發(fā)”。1783年冰島的拉基火山噴發(fā)，從長25km的裂隙中噴出約12km3的熔巖及3km3的火山啐屑物，覆蓋面積達(dá)565km2。美國亞利桑那州的威廉峪谷，從120m寬的裂隙中一次性流出熔巖，形成1422km2的高原，厚度最大達(dá)240m。我國貴州、云南、四川的二疊紀(jì)玄武巖（260000km2）及河北省的漢諾壩（1700km2）也都是玄武巖泛流噴發(fā)。 夏威夷式噴發(fā)屬熱點火山，以美國夏威夷島為代表，特點是很少發(fā)生爆炸，常常從山頂火山口和山腰裂隙溢出相當(dāng)多數(shù)量的玄武質(zhì)熔巖流，巖漿粘度小，流動性大，表現(xiàn)為比較安靜的溢流，氣體釋放量可多可少。由于噴發(fā)時巖漿受到較大的靜壓力以及氣泡的膨脹作用，當(dāng)其到達(dá)地表時，形成熔巖噴泉，被逸出氣體推動的熔巖噴泉可高達(dá)300m或更高，被噴出的多是玄武質(zhì)熔巖，也可以是安山質(zhì)熔巖，也有少量的火山渣和火山灰。這種噴發(fā)類型，熔巖往往是多次溢流，而且有許多裂隙作為通道，流出的熔巖形成比較平坦的熔巖穹。例如1924年基拉維厄和1975年冒納羅亞火山的噴發(fā)就是典型的夏威夷式噴發(fā)。這種類型噴發(fā)基本沒有人員傷亡，但可以毀壞農(nóng)田村莊，造成財產(chǎn)損失。 斯通博利型噴發(fā)源自20世紀(jì)初早期意大利語。最典型的是意大利的斯通博利火山，位于西西里風(fēng)神島，經(jīng)常有火山噴發(fā)活動，從古代起即被稱為“地中海的燈塔”，其噴發(fā)特征是或多或少的定期的中等強度噴發(fā)，噴出熾熱熔巖，其粘性比夏威夷式要大一些，伴隨著白色蒸汽云。火山口的熔巖有輕度硬結(jié)，主要為塊狀熔巖，由玄武質(zhì)、安山質(zhì)成分的巖石組成，熔巖流厚而短，也有少數(shù)為繩狀，每隔半小時就有氣體從中逸出。這種火山韻律性地噴出白熱的火山渣、火山礫和火山彈，爆炸較為溫和，很多火山碎屑又落回火口，再次被噴出，其它的落到火山錐形成的坡上并滾入海中。如斯通博利火山（意大利）、帕利庫廷火山（墨西哥）、維蘇威火山（意大利）、阿瓦琴火山、克留契夫火山（前蘇聯(lián)），都具有斯通博利型噴發(fā)特點。 武爾卡諾型噴發(fā)武爾卡諾島位于地中海西西里島附近。這種類型噴發(fā)比斯通博利式火山熔巖粘度更大，呈熔漿狀，噴發(fā)較為猛烈。不噴發(fā)時在火山口上形成較厚的固結(jié)外殼，氣體在固結(jié)的外殼下聚集，使熔巖柱的上部氣體趨于飽和。當(dāng)壓力增大時，發(fā)生猛烈的爆炸，有時足以摧毀一部分火山錐，使阻塞物被炸，一些碎片和熔巖組成的“面包皮狀火山彈”和火山渣被一起噴出，同時伴隨著含相當(dāng)數(shù)量火山灰的“菜花狀”噴發(fā)云。當(dāng)火山口的“阻塞物”都被噴出后，就有熔巖流從火山口或火山錐側(cè)緣的裂隙中涌出。 培雷式噴發(fā)名字起源于西印度群島馬提尼克島培雷火山1902年的噴發(fā)，當(dāng)時毀滅了圣皮埃爾城，死亡人數(shù)超過3萬。這種噴發(fā)產(chǎn)生高粘度巖漿，爆發(fā)特別強烈，最明顯的特征是產(chǎn)生熾熱的火山灰云，這是一種高熱度氣體，全是熾熱的火山灰微粒，就象活動的乳濁液，密度大，當(dāng)它沿山坡向下移動時，足以產(chǎn)生象颶風(fēng)一樣的效果。在培雷式噴發(fā)中，向上逃逸的氣體經(jīng)常被火山口中的熔巖堵住，壓力逐漸增大發(fā)生爆炸時就象從瓶塞底下噴出水平方向的一陣疾風(fēng)。熔巖被火山灰含量很高的氣體所推動向外流出，但除了從火口中流出粘稠的熔巖外，其它地方就沒有熔巖流出的現(xiàn)象了。歷史上發(fā)生培雷式噴發(fā)的火山較多：1835年科西圭那、1883年喀拉喀托、1902年蘇弗里埃爾、1912年卡特邁、1951年拉明頓火山、1955-1956年別茲米揚、1968年馬榮和1982年埃爾奇瓊火山噴發(fā)都屬此種類型。 普林尼式噴發(fā)巖漿粘度大、爆發(fā)強烈，火山碎屑物常達(dá)90%以上，其中圍巖碎屑占10%25%，噴出物以流紋質(zhì)與粗面質(zhì)浮巖、火山灰為主，分布較廣，伴有少量熔巖流或火山灰流。由于爆發(fā)強烈及巖漿物質(zhì)大量拋出，常形成錐頂崩塌的破火山口。這種火山噴發(fā)過程常為：清除火山通道巖漿泡沫化猛烈爆發(fā)出浮巖及火山灰通道壁上碎石墜入及堵塞火山通道，如此反復(fù)作用，形成復(fù)雜的火山機構(gòu)。公元79年維蘇威火山爆發(fā)是典型的普林尼式噴發(fā)，伴隨噴發(fā)大規(guī)模降落浮石、火山渣和火山灰。噴出的火山渣順風(fēng)降落，離火山口13km的龐貝城，為平均7m 厚的浮石層所掩埋。日本1783年的淺間火山活動也同樣降下浮石層，大噴發(fā)中同時有火山碎屑流和熔巖流的噴出。1980年5月18日美國圣海倫斯火山爆發(fā)也是普林尼式，爆發(fā)時形成熱液巖漿爆炸。 超武爾卡諾型噴發(fā)和水蒸氣爆發(fā)一樣，幾乎是無巖漿物質(zhì)的爆發(fā)式噴發(fā)。有的稱超火山（日本磐梯山）型爆發(fā)。由于噴發(fā)只有噴發(fā)物質(zhì)而無熔巖，因此噴發(fā)物質(zhì)是在冷卻狀態(tài)下噴發(fā)的，偶爾在熾熱狀態(tài)下噴出。其特點是出現(xiàn)大量的基底火山碎屑，有時可達(dá)75%100%。 超武爾卡諾型噴發(fā)出的物質(zhì)體積大小變化很大，從巨形巖塊到火山灰均有。碎屑通常是棱角狀和尖棱角狀，無火山彈和熔渣。 蘇特塞式噴發(fā)19631967年，冰島南部近海不停的火山噴發(fā)產(chǎn)生一個蘇特塞火山島。火山活動的前半個時期，在淺海海底的一個火山口以反復(fù)爆發(fā)式噴發(fā)為特征，當(dāng)玄武質(zhì)巖漿與海水接觸時又發(fā)生爆炸，產(chǎn)生大量細(xì)粒物質(zhì)（火山灰），這種由巖漿水蒸氣、水蒸氣巖漿爆發(fā)的類型與陸上的斯通博利型噴發(fā)不一樣。 以上的分類法也不是最完善的，實際調(diào)查揭示，即使是同一種噴發(fā)類型也可能出現(xiàn)在不同類型的火山作用中，而同一座火山在自身的活動過程中也可能產(chǎn)生不同的噴發(fā)類型，甚至在同一噴發(fā)期也有時出現(xiàn)不同的火山活動形式。如以斯通博利型而命名的斯通博利火山，發(fā)生幾次武爾卡諾型噴發(fā)；命名為夏威夷式噴發(fā)的基拉韋厄和冒納羅亞火山，在不同時期均觀測到從斯通博利型到超武爾卡諾型的噴發(fā)。6.噴發(fā)指數(shù)： 火山噴發(fā)中危險性最大的是爆炸式噴發(fā)，其中最大的災(zāi)害是噴發(fā)柱，因而習(xí)慣于用噴發(fā)物總質(zhì)量與噴發(fā)柱高度來衡量，通常稱之為火山爆發(fā)指數(shù)vei（volcanic explosivity index）。 爆發(fā)指數(shù)vei與火山噴發(fā)能量e(erg)的關(guān)系(s de la cruz-reyna,1996) 為：lg e = 0.78 mvei + 21.02 上一次vei=7的噴發(fā)是在1815年tambora，象這樣的噴發(fā)（vei=7）大致千年一次。長白山1199年噴發(fā)，日本北海道火山灰2-5厘米，估計噴發(fā)體積120km3，vei=7，相當(dāng)于一次9.8地震。 上一次vei=6的噴發(fā)是 1991年6月皮納圖搏噴發(fā)，dvi火山塵幕指數(shù)達(dá)1000。再上一次vei=6的噴發(fā)是1883年krakatoa，象這樣的噴發(fā)大致百年一次。 vei=5的噴發(fā)如維蘇威火山公元79年噴發(fā)（vei=5）十-三十年有一次。 vei=4的噴發(fā)如云仙岳1991年噴發(fā)（vei=4）3-5年有一次。 長白山1668-1702年噴發(fā)140公里外火山灰3-5厘米，估計噴發(fā)體積1km3，強度vei=45，相當(dāng)于一次8.5地震。 vei=3的噴發(fā)如1985年ruiz噴發(fā)。黑龍江根據(jù)碎屑體積/總噴發(fā)體積，估計老黑山爆發(fā)指數(shù)vei=4火燒山vei=3 老黑山噴發(fā)柱高度1-2公里，強度vei=2，能量相當(dāng)于一次七級地震。 vei=2的噴發(fā)如1991年云仙岳噴發(fā)。 vei=1的噴發(fā)如1996年stromboli噴發(fā)。 vei 形容 噴發(fā)體積km3 噴發(fā)柱高度km 能量erg 相當(dāng)于地震震級 1 微 10-5-10-3 0.1-1 6.3*10226.72 小 0.001-0.01 1-5 3.8*1022 7.2 3 中 0.01-0.1 3-15 6.3*1023 7.7 4 中大 0.1-1 10-25 1.4*1024 8.2 5 大 1-10 25-45 8.3*1024 8.7 6 很大 10-100 30-50 5.0*1025 9.3 7 巨大 100-1000 35-55 3.0*1026 9.8 8 特大 1000 45-55 1.8*1027 10.3 7.主要活火山：現(xiàn)在的科學(xué)發(fā)現(xiàn)表明，在許多行星和衛(wèi)星上都有火山。在太陽系中現(xiàn)在有確實證據(jù)證明仍有火山活動的是地球和木星的衛(wèi)星埃歐（木衛(wèi)一）。地球上的火山活動平均每年大約有50多次。但是其中大部分都是在海底和人跡罕至的群山中，因此對人類產(chǎn)生影響的火山活動感覺上很少。 地球 15個被選為“火山十年”觀測計劃的主要火山是： 墨西哥的科利馬火山 意大利的埃特納山 哥倫比亞的加勒拉斯火山 印尼的默拉皮火山 剛果民主共和國的尼拉貢戈火山 美國華盛頓州的雷尼爾山 日本鹿兒島縣的櫻島火山 危地馬拉的圣塔馬利亞火山/圣地亞古多火山 (santamaria/santiaguito) 希臘的圣多里尼火山 菲律賓的塔爾火山 (taal) 西班牙加那利群島的泰德峰 (teide peak) 巴布亞新幾內(nèi)亞的烏拉旺火山 (ulawun) 日本的云仙火山 意大利的維蘇威火山 最高的活火山智利和阿根廷之間的奧霍斯德爾薩拉多火山是世界上最高的活火山，它有6887米高。1. 火山噴發(fā)碎屑：火山噴發(fā)碎屑（tephra）是火山學(xué)家對火山爆發(fā)噴出而沒有形成火山碎屑巖或凝灰?guī)r的火山碎屑的泛稱，這些碎屑的成分、體積和侵位方式各不相同。如果空氣中有大量火山噴發(fā)碎屑，太陽的光線和熱能會被反射離開地球，有些情況會導(dǎo)致氣溫下降甚至火山冬天（volcanic winter）?；鹕絿姲l(fā)碎屑與降雨結(jié)合，形成酸雨和酸雪（acid snowfall）。 火山噴發(fā)碎屑可依其體積分為火山灰直徑小于2毫米 火山礫直徑2毫米至64毫米 火山塊或火山彈直徑大于64毫米 火山灰年代學(xué)根據(jù)火山噴發(fā)碎屑層的不同化學(xué)成分和特征，推算考古遺址和地質(zhì)景點的所在年份。2. 火山渣和浮巖：火山渣和浮巖均為火山噴發(fā)時產(chǎn)生的富含氣泡或多孔的巖石。產(chǎn)生這類巖石的過程有點類似于打開啤酒瓶時泡沫噴出的過程。當(dāng)啤酒瓶開啟時，瓶內(nèi)的壓力驟然下降，致使啤酒中 溶解的二氧化碳?xì)怏w迅速逃逸形成泡沫。火山爆發(fā)時，火山通道內(nèi)的巖漿中溶解的火山氣體迅速逃逸也形成了大量泡沫，這些泡沫冷卻后就形成火山渣和浮巖。 一、火山渣（scoria） 火山渣是火山噴發(fā)形成的礦渣狀多孔的巖石。由孔隙、火山玻璃和礦物組成?？紫妒怯捎谂菽屏?、氣體逃逸而形成。火山渣富含鎂鐵，而含有較少的硅，通常為黑色、深灰色、紅色和棕色。火山渣非常堅硬，由于堅硬且多孔因而是鋪設(shè)路面的極好材料?？紫侗壤浅４蟮幕鹕皆环Q為網(wǎng)狀火山渣（reticulite）。二、網(wǎng)狀火山渣（reticulite）網(wǎng)狀火山渣中的氣泡幾乎都已破裂，形成密集的開放孔隙。大量的開放的孔隙和易碎的火山玻璃構(gòu)成了類似蜂巢的、精細(xì)的網(wǎng)狀火山渣。網(wǎng)狀火山渣也被稱為玄武巖浮巖，它甚至比浮巖還輕，但由于其開放的孔隙結(jié)構(gòu)，因而不能浮于水面之上。 三、浮巖（pumice） 浮巖由火山玻璃、礦物和氣泡所組成，是一種輕的、多氣泡的、類似海棉狀的火山巖。火山爆發(fā)時，巖漿中分離出的大量火山氣體形成泡沫，隨后泡沫冷卻，氣體被“凍結(jié)”在浮巖中，浮巖中的氣泡約占巖石總體積的70%以上，氣泡間只有極薄的火山玻璃和礦物，因而可以浮于水面之上，故被稱作浮巖。3. 火山碎屑流：火山碎屑流是火山專業(yè)術(shù)語，其英文名為pyroclastic flow。“pyroclastic”一詞起源于希臘語“pyro”（火）和“klastos”（碎塊），用來描述火山爆炸后形成的巖石火巖漿碎塊?；鹕剿樾剂魇菤怏w和碎屑的混合物。它不是水流，而是一種夾雜著巖石碎屑的、高密度的、高溫的、高速的氣流，常緊貼地面橫掃而過。火山碎屑流溫度可達(dá)1500f，速度可達(dá)每小時100-150英里（myers 等, 1995），它能擊碎和燒毀在它流經(jīng)路徑上的任何生命和財物。火山碎屑流起因于火山爆炸式噴發(fā)或熔巖穹丘的崩塌。 火山碎屑流是主要的火山殺手之一，具有極大的破壞性和致命性。由于其速度很快，因而很難躲避。1902年西印度群島馬提尼克島pele火山噴發(fā)，火山碎屑流襲擊了st. pierre城，約30000人喪生（tilling等，1990）。自板塊構(gòu)造理論建立以來，很多學(xué)者根據(jù)板塊理論建立了全球火山模式，認(rèn)為大多數(shù)火山都分布在板塊邊界上，少數(shù)火山分布在板內(nèi)，前者構(gòu)成了四大火山帶，即環(huán)太平洋火山帶、大洋中脊火山帶、東非裂谷火山帶和阿爾卑斯-喜馬拉雅火山帶。板塊學(xué)說在火山研究中的意義在于它能把很多看來是彼此孤立的現(xiàn)象聯(lián)為一個有機的整體，但以這個學(xué)說建立的火山活動模式也并不是十分完美的，如環(huán)大西洋為什么就沒有火山帶；板內(nèi)火山不在板塊邊界上，用地幔柱解釋它的成因似乎依據(jù)也不夠充分。新近又有學(xué)者(李鴻業(yè)，1993)提出兩極擠壓說，揭開了地球發(fā)展的奧秘，他認(rèn)為在兩極擠壓力作用下，地球赤道軸擴張形成經(jīng)向張裂和緯向擠壓，全球火山主要分布在經(jīng)向和緯向構(gòu)造帶內(nèi)。下圖為全球火山和強震分布圖，圖中紅色為全新世火山，數(shù)據(jù)取自smithsonian研究所，白色為7級以上強震，根據(jù)中國地震臺網(wǎng)目錄繪制。 一、環(huán)太平洋火山帶 環(huán)太平洋火山帶，南起南美洲的科迪勒拉山脈，轉(zhuǎn)向西北的阿留申群島、堪察加半島，向西南延續(xù)的是千島群、島日本列島、琉球群島、臺灣島、菲律賓群島以及印度尼西亞群島，全長4萬余公里，呈一向南開口的環(huán)形構(gòu)造系。環(huán)太平洋火山帶也稱環(huán)太平洋火環(huán)，有活火山512座，其中南美洲笠迪勒拉山系安第斯山南段的30余座活火山，北段有16座活火山，中段尤耶亞科火山海拔6723m，是世界上最高的活火山。再向北為加勒比海地區(qū)，沿太平洋沿岸分布著著名的火山有奇里基火山、伊拉蘇火山、圣阿納火山和塔胡木耳科火山。北美洲有活火山90余座，著名的有圣海倫斯火山、拉森火山、雷尼爾火山、沙斯塔火山、胡德火山和散福德火山。在阿留申群島上最著名的是卡特邁火山和伊利亞姆納火山。在堪察加半島上有經(jīng)?；顒拥目肆羝醴蚧鹕剑驌羟u群島和日本列島山島弧，著名火山分布在日本列島，如淺間山、巖手山、十勝岳、阿蘇山和三原山都是多次噴發(fā)的活火山。琉球群島至臺灣島有眾多的火山島嶼，如赤尾嶼、釣魚島、彭佳嶼、澎湖島、七星巖、蘭嶼和火燒島等，都是新代以來形成的火山島。火山活動最活躍的可算菲律賓至印度尼西亞群島的火山，如喀拉喀托火山、皮納圖博火山、塔勻火山、坦博拉火山和小安的列斯群島的培雷火山等，近代曾發(fā)生過多次噴發(fā)。 環(huán)太平洋帶，火山活動頻繁，據(jù)歷史資料記載全球現(xiàn)代噴發(fā)的火山這里占80%，主要發(fā)生在北美、堪察加半島、日本、菲律賓和印度尼西亞。印度尼西亞被稱為“火山之國”，南部包括蘇門答臘。爪哇諸島構(gòu)成的弧-海溝系，火山近400座，其中129座是活火山，這里僅1966-1970年5年間，就有22座火山噴發(fā)，此外海底火山噴發(fā)也經(jīng)常發(fā)生，致使一些新的火山島嶼出露海面。 環(huán)太平洋火山帶的火山巖主要是中性巖漿噴發(fā)的產(chǎn)物，形成了鈣堿性系列的巖石，最常見的火山巖類型是安山巖，距海溝軸150-300公里的陸地內(nèi)，安山巖平行于海溝呈弧形分布，即成所謂的“安山巖線”。另一特點是，自海溝向陸地方向巖石有明顯的水平分帶性，一般隨與海溝距離的增大，依次分布為拉斑系列巖石、鈣堿性系列巖石和堿性系列的巖石。這里的火山多為中心式噴發(fā)，火山爆發(fā)強度較大，如果發(fā)生在人口稠密區(qū)，則往往造成嚴(yán)重的火山災(zāi)害。二、大洋中脊火山帶 大洋中脊也稱大洋裂谷，它在全球呈“w”形展布，從北極盆穿過冰島，到南大西洋，這一段是等分了大西洋殼，并和兩岸海岸線平行。向南繞非洲的南端轉(zhuǎn)向ne與印度洋中脊相接。印度洋中脊向北延伸到非洲大陸北端與東非裂谷相接。向南繞澳大利亞東去，與太平洋中脊南端相邊，太平洋中脊偏向太平洋東部，向北延促又進(jìn)入北極區(qū)海域，整個大洋中脊構(gòu)成了“w”形圖案，成為全球性的大洋裂谷，總長8萬余公里。大洋裂谷中部多為隆起的海嶺，比兩側(cè)海原高出2-3公里，故稱其為大洋中脊，在海嶺中央又多有寬20-30公里，深1-2公里的地塹，所以又稱其為大洋裂谷。大洋內(nèi)的火山就集中分布在大洋裂谷帶上，人們稱其為大洋中脊火山帶。根據(jù)洋底巖石年齡測定，說明大洋裂谷形成較早，但張裂擴大和激烈活動是在中生代到新生代，尤其第四紀(jì)以來更為活躍，突出表現(xiàn)在火山活動上。 大洋中脊火山帶火山的分布也是不均勻的，多集中于大西洋裂谷，北起格陵蘭島，經(jīng)冰島、亞速爾群島至佛得角群島，該段長達(dá)萬余公里，海嶺由玄武巖組成，是沿大洋裂谷火山噴發(fā)的產(chǎn)物。由于火山多為海底噴發(fā)，不易被人們發(fā)現(xiàn)，據(jù)有關(guān)資料記載，大西洋中脊僅有60余座活火山。冰島位于大西洋中脊，冰島上的火山我們可以直接觀察到，島上有200多座火山，其中活火山30余座，人們稱其為火山島。據(jù)地質(zhì)學(xué)家s、thorarinsson(1960)統(tǒng)計，在近1000a內(nèi)，大約發(fā)生了200多次火山噴發(fā)，平均5a噴發(fā)一次。著名的活火山有?？死鹕剑瑥?104年以來有過20多次大的噴發(fā)。拉基火山于1783年的一次噴發(fā)為人們所目睹，從25公里長的裂縫里溢出的熔巖達(dá)12公里以上，熔巖流覆蓋面積約565平方公里，熔巖流長達(dá)70多公里，造成了重大災(zāi)害。1963年在冰島南部海域火山噴發(fā)，這次噴發(fā)一直延續(xù)到1967年，產(chǎn)生了一個新的島嶼-蘇特塞火山島，高出海面約150m，面積2.8平方公里。6a之后，在該島東北32公里處的維斯特曼群島的海邁島火山又有一次較大的噴發(fā)。這些火山的噴發(fā)，反映了在大西洋裂谷火山噴發(fā)的特點。 在太平洋中脊，于南緯6-14的太平洋東隆的軸部，新生代以來的裂隙噴發(fā)，形成了寬40-60公里，長800公里的玄武巖臺地，發(fā)現(xiàn)的活火山僅有14座，其活動強度與頻度都不如大西洋裂谷火山帶。 印度洋，據(jù)查有三列走向近sn的海底山脈，即海嶺，僅有部分火山出露海面而成火山島嶼，如塞舌爾群島和馬爾克林群島，它們都是現(xiàn)代海底火山噴發(fā)形成的。 在大洋中脊以外，僅有一些零散火山分布，它們是以火山島嶼的形式出現(xiàn)，如太平洋海底火山噴發(fā)形成的島嶼有夏威夷群島，即通常所說的夏威夷一中途島的火山鏈，有關(guān)島、塞班島、提尼安島、貝勞群島、俾斯麥群島、所羅門群島、新赫布里底群島及薩摩亞群島等。在大西洋，如圣赫勒拿島、阿森松島，特里斯坦-達(dá)庫尼亞群島也都是一些火山島，南極洲的羅斯海中的埃里伯斯火山也屬該種類型。這些火山島嶼都由玄武巖構(gòu)成，與大洋裂谷帶內(nèi)的火山巖基本相同。三、東非裂谷火山帶 東非裂谷是大陸最大裂谷帶，分為兩支：裂谷帶東支南起希雷河河口，經(jīng)馬拉維肖，向北縱貫東非高原中部和埃塞俄比亞中部，至紅海北端，長約5800公里，再往北與西亞的約旦河谷相接；西支南起馬拉維湖西北端，經(jīng)坦喀噶尼喀湖、基伍湖、愛德華湖、阿爾伯特湖，至阿伯特尼羅河谷，長約1700公里。裂谷帶一般深達(dá)1000-2000m，寬30-300公里，形成一系列狹長而深陷的谷地和湖泊，如埃塞俄比亞高原東側(cè)大裂谷帶中的阿薩爾湖，湖面在海平面以下150m，是非洲陸地上的最低點。 自中生代裂谷形成以來，火山活動頻繁，尤其晚新生代以來更為盛行，據(jù)統(tǒng)計，非洲有活火山30余座，多分布在裂谷的斷裂附近，有的也分布在裂谷邊緣百公里以外，如肯尼亞山、乞力馬扎羅山和埃爾貢山，它們的噴發(fā)同裂谷活動也密切相關(guān)。東非裂谷火山帶火山噴發(fā)類型有兩種，一種是裂隙式噴發(fā)，主要發(fā)生在埃塞俄比亞裂谷系兩側(cè)，形成了玄武巖熔巖高原(臺地)，占埃塞俄比亞全國面積的三分之二，熔巖厚達(dá)4000m，它是30-50萬a以來上百次玄武巖漿沿裂隙溢流形成的。在肯尼亞西北部，也形成了厚達(dá)1000m的熔巖臺地，其形成時間晚于埃塞俄比亞的熔巖臺地，大約形成于14-23萬a間，在更晚些時候形成的是響巖，在11-13萬a間形成了長達(dá)300公里的響巖熔巖臺地。第二種是中心式噴發(fā)，多分布在裂谷帶的邊緣，主要的活火山有扎伊爾的尼拉貢戈山、尼亞馬拉基拉山、肯尼亞的特列基火山、莫桑比克的蘭埃山和埃塞俄比亞的埃特爾火山等。有的火山噴發(fā)只生成了爆裂火口，或成火口洼地，或是火口湖，如恩戈羅恩戈羅(坦桑)火口洼地直徑達(dá)19公里，面積304平方公里。 現(xiàn)代火山活動中心集中在三個地區(qū)，一是烏干達(dá)-盧旺達(dá)-扎伊爾邊界的西裂谷系，自1912-1977年就有過13次火山噴發(fā)，尼拉貢戈火山至今仍在活動；二是埃塞俄比亞阿費爾(阿曼)坳陷的埃爾塔火山和阿夫代拉火山，自1960-1977年曾發(fā)生過多次噴發(fā)；三是坦桑尼亞納特龍(坦桑)湖南部的格高雷(grgory)裂谷上的倫蓋(坦桑)火山，自1954到1966年曾有過多次噴發(fā)，噴出巖為碳酸鹽巖類，有較高含量的碳酸鈉，為世界所罕見。位于肯尼圖爾卡納湖南端的特雷基火山在80-90年代間也曾多次噴發(fā)。現(xiàn)代火山活動區(qū)，溫泉廣泛發(fā)育，火山噴氣活動明顯，多為水蒸氣和含硫氣體，這是火山現(xiàn)今的活動跡象。四、阿爾卑斯-喜馬拉雅火山帶 該火山帶分布于橫貫歐亞的緯向構(gòu)造帶內(nèi)，西起比利牛斯島，經(jīng)阿爾卑斯山脈至喜馬拉雅山，全長10余萬公里。這一緯向構(gòu)造帶是南北擠壓形成的緯