高中地理圖話素材：火山（噴出全世界）

地球的青春痘如果地球也會長青春痘，那就是火山。

它是地球釋放“火氣”的渠道，來自地球深部的高溫使巖石部分熔融產(chǎn)生巖漿，在壓力的作用下噴出地表，冷卻的巖漿與噴出的碎屑堆積就形成了火山。

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火山系統(tǒng)一般由儲存巖漿的巖漿房、巖漿通道、火山口、物質(zhì)堆成的火山錐（即山體）等構(gòu)成

火山最令人恐懼的或許是那灼熱通紅的熔巖流，它溫度可高達(dá)1200℃，將流經(jīng)之處吞噬殆盡。熔巖流看起來十分可怕，但其實它有粘性，流動速度不算太快。

更為可怖的，其實是噴發(fā)出的火山碎屑與氣體混合成的火山碎屑流。它的速度可達(dá)高速行駛的汽車的10倍，300米/秒，溫度也可達(dá)800℃，夾雜著冰雹般的大小石塊、能鉆入肺泡可致窒息的極細(xì)火山灰，再混入高濃度的二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、甲烷等有毒氣體……置身其中，幾乎沒有任何生還的可能。

▲大量火山灰和含硫火山氣體可以進(jìn)入大氣形成氣溶膠，反射太陽光，使地球進(jìn)入“寒冬”。火山灰還會形成泥漿雨，硫形成酸雨，持續(xù)危害作物生長，可能引發(fā)饑荒。冰島曾因1783年拉基火山噴發(fā)后的大饑荒人口直接減少1/5

歷史上，古羅馬名城龐貝就是被火山碎屑所掩埋。公元79年，維蘇威火山噴發(fā)，僅僅18小時，龐貝古城就被漫天襲來的超過100億噸的火山碎屑全部埋沒，最深處達(dá)到了19米，超過6層樓的高度。那些狂奔、攀爬、抱頭、蜷縮、甚至還在嬉戲、熟睡的人們，都永遠(yuǎn)被凝固在了生前的姿勢。

現(xiàn)在，尤其是經(jīng)過歐洲的一些飛機(jī)航線，經(jīng)常得“繞”著火山飛。直徑小于2毫米的火山灰無孔不入，它們非常堅硬，摩擦損害機(jī)械，還可能帶電，干擾電子儀器；尤其當(dāng)它們被吸入發(fā)動機(jī)，在高溫中熔融又結(jié)晶，附著在零件上，極易導(dǎo)致引擎故障，甚至使飛機(jī)就此“癱瘓”在半空中。▲

一般而言，距今1萬年內(nèi)未噴發(fā)過的稱為死火山，噴發(fā)過的稱為活火山，活火山又分兩種，現(xiàn)今經(jīng)?；蛑芷谛試姲l(fā)的為現(xiàn)代活火山，有史以來曾經(jīng)噴發(fā)但長期靜止的為休眠火山，可能再次噴發(fā)NASA認(rèn)為，對人類而言，超級火山的爆發(fā)，其實比任何小行星的撞擊都可怕。目前地球上大約有20座隨時都可能爆發(fā)的火山，其中最危險的是美國黃石公園火山——世界上最大的活火山之一。

距今210萬年前，黃石發(fā)生了史上最大的火山噴發(fā)之一。威力足足超過8.0級地震10000倍，火山煙灰沖擊上了10萬米的高空，直達(dá)地球極光所在的熱層——廣島投下的“小男孩”原子彈的濃煙只有1萬余米，在它面前真只是個小男孩?！?/p>

黃石超級火山噴發(fā)的高度對比圖

超過2000立方千米，足以填滿30個青海湖的火山灰被噴到了大氣里。這么多的火山灰遮天蔽日，隔絕了陽光，熾熱的火山卻讓地球一度進(jìn)入了“寒冬”。英國科學(xué)家曾用計算機(jī)進(jìn)行模擬實驗，黃石火山爆發(fā)可使地球年均氣溫下降10℃，至少持續(xù)6-10年之久。

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此后，黃石火山又在距今130萬年和64萬年前發(fā)生過相似等級的爆發(fā)，形成了現(xiàn)在面積約10000平方千米、厚度約2000米的黃石熔巖高原今天，這里仍暗流涌動，地下被發(fā)現(xiàn)有180萬平方千米、接近于墨西哥大的巖漿房，距離地表最近處只有8公里，而且還在不斷膨脹。如果黃石火山爆發(fā)，方圓1000公里內(nèi)的人幾乎都無法幸免于難，巨量火山灰在全球擴(kuò)散，更多的人可能因吸入的火山灰導(dǎo)致肺部固化而死亡，由此帶來的全球降溫，甚至瘟疫和饑荒更是無法估量。▲

現(xiàn)在，地球上有500多座活火山。國內(nèi)已探明的活火山至少14座，其中長白山天池是最大、最有噴發(fā)可能的火山生命的基礎(chǔ)火山這么可怕，那沒有火山就好了？

如果把視線放大，你會發(fā)現(xiàn)，擁有火山，對地球來說，反而是一種幸運(yùn)。這還得從46億年前，地球剛形成時說起。

46億年前的地球，遠(yuǎn)不是現(xiàn)在湛藍(lán)寧靜的模樣。剛剛撞擊形成的地球充滿熱量，表面覆蓋的全是熾熱火紅的巖漿，沒有大氣也沒有水，可以說就是一個“大火球”。

在冰冷的宇宙里，地球逐漸開始冷卻，密度大的元素沉去地心，密度小的浮向表面。表面的巖漿冷卻形成一層“外殼”，越向地心溫度則越高，最終形成了由外向內(nèi)的“地殼-地幔-地核”結(jié)構(gòu)。

其中，地幔由固體巖石構(gòu)成，但它具有塑性，也就是可以進(jìn)行“蠕動”。其中一層巖石發(fā)生了部分熔融，帶著點兒“液態(tài)”的巖漿，地質(zhì)學(xué)上叫作軟流圈?；鹕絿姲l(fā)的巖漿，主要就來源于這里。

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地球結(jié)構(gòu)圖。最外是一層薄薄的堅硬的巖石地殼，占地球體積1%，中間是塑性、可蠕動的地幔，占地球體積83%，地核由液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核構(gòu)成地核內(nèi)核源源不斷地向外散發(fā)著熱量。由于液態(tài)外核可以流動，地幔巖石可以蠕動，其中的物質(zhì)受熱都可以上升，這些熱量便在不同圈層間一路“接力”沖上地表，就形成了火山。完成“接力”后，物質(zhì)冷卻下降，回去再受熱上升，這便形成了一圈圈的熱對流。

液態(tài)外核和地幔中都有這樣的熱對流。液態(tài)外核里含有許多鐵鎳等導(dǎo)電的金屬物質(zhì)。在熱對流和地球自轉(zhuǎn)共同作用下，電磁感應(yīng)便形成了地磁場。

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地磁場可以保護(hù)地球免受太陽風(fēng)暴、強(qiáng)輻射干擾；也可以保護(hù)大氣不被太陽風(fēng)吹走持續(xù)的地幔對流和火山活動，將熱量不斷帶離地核，使導(dǎo)電物質(zhì)得以冷卻下降。這些對流活動速度剛剛好，地球便擁有了穩(wěn)定且強(qiáng)大的地磁場。

地球的原始大氣主要是氫和氦，但它們質(zhì)量極小，很快就被太陽風(fēng)吹走了。是火山，不斷噴發(fā)出大量二氧化碳、水蒸氣、氮、臭氧等，形成了早期大氣。地球引力加上地磁場，便將大氣“鎖”在了地球上。

▲早期大氣中的水蒸氣一部分來源于彗星撞擊帶來的冰物質(zhì)，一部分就來源于火山噴發(fā)從地底帶出的氣態(tài)水

當(dāng)?shù)厍蜻M(jìn)一步冷卻，大氣中的水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)降下來，匯集在低洼處，就形成了原始海洋——水與火看似不容，但這些水有相當(dāng)一部分就來源于火山。▲碳循環(huán)示意圖火山噴發(fā)出二氧化碳進(jìn)入大氣，二氧化碳又溶解于雨水中落在地表巖石上，與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出碳元素和礦物質(zhì)。它們隨河流匯入海洋，形成海底的碳酸鹽沉積；隨板塊俯沖與重熔，碳元素回到地幔，再由火山噴發(fā)而出。火山噴發(fā)出二氧化碳進(jìn)入大氣，二氧化碳又溶解于雨水中落在地表巖石上，與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出碳元素和礦物質(zhì)。它們隨河流匯入海洋，形成海底的碳酸鹽沉積；隨板塊俯沖與重熔，碳元素回到地幔，再由火山噴發(fā)而出。

這便是地球獨有的碳循環(huán)，而火山就是其中的一個恒溫調(diào)節(jié)器。賓夕法尼亞大學(xué)地球物理學(xué)家布拉德·福利說，“如果火山?jīng)]有將二氧化碳送回大氣中，地球會變得非常冰冷，甚至封凍住。”

現(xiàn)在，大氣里的臭氧，保護(hù)地球免受有害輻射的傷害。適中的大氣則能束縛住適量的太陽能，讓地表溫度保持在零度之上，讓水不至于結(jié)冰。

現(xiàn)在還有研究認(rèn)為，在火山的化學(xué)環(huán)境中，無機(jī)物轉(zhuǎn)化成了有機(jī)物；而這，正是生命出現(xiàn)的第一步?！?/p>

火山形成的海底熱泉可以提供多種礦物質(zhì)，相比同樣深度的其它海底地區(qū)，這里通常生物更為繁盛，擁有化能合成細(xì)菌、古生菌、巨型管蟲、蛤蜊、節(jié)肢動物等多種生物?；芎铣杉?xì)菌維生的方式，不是通過光合作用，而是氧化深海熱泉噴出的硫化物獲取能量并合成有機(jī)質(zhì)；其它生物依靠它們生活。這種熱泉環(huán)境和原始海洋條件頗為相似火山塑造了一切地球表面的巖石圈非常堅硬，地幔里的熱對流則不斷“沖擊”著它，讓地球表面的巖石圈像碎蛋殼一樣被分為許多硬塊。這便是板塊構(gòu)造?，F(xiàn)在，地球是太陽系中唯一擁有活動構(gòu)造板塊的星球。

▲地球的構(gòu)造板塊示意圖

地球表面，地?！榜W”著板塊們緩慢移動著。所以，板塊與板塊相遇的地方，常會發(fā)生擠壓、碰撞、俯沖等活躍的構(gòu)造運(yùn)動，90%的火山活動出現(xiàn)在這里。（也就是上圖的紅線之處）還有一些火山位于板塊內(nèi)部，來自2900km深的核幔邊界的熱流直接“沖上”地殼，像柱子一般，被稱為地幔柱，它們形成了熱點火山（也就是上圖的紅點）。

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熱點是地幔柱在地表的區(qū)域，位置相對固定，而板塊又在其上緩緩移動，便拉成了“一大長串”的鏈狀火山，比如夏威夷群島的火山

從地幔不斷上涌的巖漿，使得陸地裂開，海水涌入裂口，巖漿不斷噴發(fā)，形成增生的洋中脊，這是地球上最廣泛的火山活動區(qū)域。

熔巖遇水冷卻后，構(gòu)成了新的海底，不斷擴(kuò)張將兩側(cè)的陸地越推越遠(yuǎn)，海洋也向外生長。

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海洋的擴(kuò)張示意圖

但當(dāng)海洋擴(kuò)張到一定程度時，密度更大的海洋地殼，會在與密度更小的陸地的交接處發(fā)生俯沖，海底物質(zhì)便回歸地幔，海洋開始消減，直至完全閉合。

這過程中，兩側(cè)陸地將發(fā)生碰撞，形成造山帶，地球上最宏偉的喜馬拉雅山脈，就是如此形成?，F(xiàn)在的青藏高原，在幾千萬年前還是一片浩瀚的海洋，殘留的海洋，則在高原上留下了大大小小的湖泊。比如一種看法認(rèn)為，青海湖最初就是由還存留在陸地上的海水匯集而成的。

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太平洋雖然是世界最大的海洋，但它正在消亡。太平洋板塊在邊界發(fā)生俯沖，構(gòu)造活躍，形成環(huán)太平洋火山帶，集中了世界上2/3的火山，如同一個“火環(huán)”

現(xiàn)在地球上，東非大裂谷可以說是海洋生長的第一階段，它未來將成為一條洋中脊。而紅海、亞丁灣則是正在生長的海洋幼年期；大西洋是成年期的海洋，趨于平衡；太平洋的消減大于生長；地中海已經(jīng)不再生長，未來將會慢慢消亡。洋中脊火山系統(tǒng)使得海洋生長，推動大陸分離，最終地球變?yōu)榱爽F(xiàn)在的“七大洲五大洋”模樣。板塊分離出現(xiàn)了環(huán)境隔離，再加上不同氣候帶的作用，生命便逐漸分化了現(xiàn)在差異巨大的物種。▲

火山地貌示意圖如今，70%的地球表面都是火山巖，其中海底幾乎全由火山巖組成?；鹕絿姵隽素S富的地形地貌，熔巖冷卻形成高山、高原、丘陵、島嶼……中國的內(nèi)蒙古高原、峨眉山地區(qū)、潿洲島、澎湖列島等的形成，都與火山有關(guān)。

可以說，正是火山，塑造了如今的地球模樣?！靶疫\(yùn)”的地球放眼全宇宙，能像地球這么“幸運(yùn)”的星球可真不太多。

太陽系里，星球結(jié)構(gòu)與地球十分相似的水星。體積小，冷卻速度較快，它的地幔外區(qū)已冷卻。在過去的10億年中，水星的火山噴發(fā)和熔巖流都已停止，沒有地幔與火山帶走熱量促進(jìn)對流，水星的磁場已經(jīng)減弱到強(qiáng)度只有地球的1%；加上離太陽距離最近，遠(yuǎn)不足以抵擋太陽風(fēng)。水星上的大氣已經(jīng)全被吹跑了，上面也沒有水。

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火星西半球地貌示意圖

大小是地球的一半、距太陽更遠(yuǎn)的火星，冷卻速度更快。曾經(jīng)熔融的地核，可能已經(jīng)固化；內(nèi)部沒有活動的巖漿，也沒有火山活動?；鹦堑拇艌鼋跸?，只有地球的1/800。

火星上曾有降水沖刷的痕跡，說明它很可能擁有過大氣和海洋。但現(xiàn)在已經(jīng)失去了穩(wěn)定的大氣，大氣密度只有地球的1%。因此，許多地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，火星可能就是地球演化的下一階段，換句話說，也就是沒有火山，也沒有地質(zhì)運(yùn)動之后，地球歸于平靜的未來?？梢哉f，火山活動，就是一個星球具