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火山的形成
火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离,熔融体通过孔隙或裂隙向上运移,并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给,岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时,岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出,形成气泡,当气泡占有的体积分数超过75%时,禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来,导致爆炸性喷发,气体释放后岩浆粘度降到很低,流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少,便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。
一、火山喷发的过程
火山喷出地表前的过程归纳为三个阶段:岩浆形成与初始上升阶段、岩浆囊阶段和离开岩浆囊到地表阶段。
1.岩浆形成与初始上升阶段
岩浆的产生必须有两个过程:部分熔融和熔融体与母岩分离。实际上这两种过程不大可能互相独立,熔融体与母岩的分离可能在熔融开始产生时就有了。部分熔融是液体(即岩浆)和固体(结晶)的共存态,温度升高、压力降低和固相线降低均可产生部分熔融。当部分熔融物质随地幔流上升时,在流动中也会产生液体和固体的分离现象,从而产生液体的移动乃至聚集,称之为熔离。
2.
岩浆囊阶段
岩浆囊是火山底下充填着岩浆的区域,是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对富集的地方。一般视为与油藏类似的岩石孔隙(或裂隙)中的高温流体,通常认为在地幔柱内,岩浆只占总体积的5%-30%。从局部看,可以视为内部相对流通的液态集合。岩浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成的混合物。
3.
从岩浆囊到地表阶段
岩浆从岩浆源区一直到近地表的通路的上升,与岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关。当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时,便可能形成张性或张-剪性破裂,如若这些裂隙互相连通,就可以作为岩浆喷发的通道。
二、火山喷发条件
一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件:
1.部分熔融体的形成,必须有较高的地热(自身积累的或外边界条件产生的),或隆起减压过程,或脱水而减低固相线;
2.岩浆在地壳中的富集,或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关,而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关;
3.岩浆囊中的物理化学过程,主要是结晶体、挥发物与流体的分额与相互作用,岩浆喷发起着促使、或抑制作用。地壳岩浆囊的存在起着拦截、改造地幔升上的岩浆的作用。它也是形成爆炸式火山喷发的重要条件。
4.岩浆囊的存在对岩浆通道的形成有促进作用,
而构造活动产生的引张应力场是形成岩浆通道的主要原因。
5.岩浆离开岩浆囊后的上升受到压力梯度与浮力的双重驱动。
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火山爆发是怎样造成的呢?原来,地球内部充满着炽热的岩浆。在极大的压力下,岩浆便会从薄弱的地方冲破地壳,喷涌而出,造成火山爆发。
火山可分活火山、死火山和休眠火山。前面讲到的坦博拉火山和夏威夷群岛上的火山,现在还在活动,这就是活火山。死火山是指史前有过活动,但历史上无喷发记载的火山。我国境内的600多座火山,大都是死火山。有些火山在历史上有过活动的记载,但后来一直没有活动,这种火山就称作休眠火山。休眠火山可能会突然“醒来”,成为活火山。
猛烈的火山爆发会吞噬、摧毁大片土地,把大批生命、财产烧为灰烬。可是令人惊讶的是,火山所在地往往是人烟稠密的地区,日本的那须火山和富士火山周围就是这样。原来,火山喷发出来的火山灰是很好的天然肥料,富士山地区的桑树长得特别好,有利于养蚕业;维苏威火山地区则盛产葡萄。火山地区景象奇特,往往成为旅游胜地。
在人类能够控制火山活动之前,加强预报是防止火山灾害的唯一办法。科学家对火山爆发问题的研究,常常得益于动、植物的某种突然变化。许多动物往往在火山爆发之前就纷纷逃离远去,似乎知识大祸即将临头。印度尼西亚爪哇岛上有一种奇特的植物,在火山爆发之前会开花,当地居民把它叫做“火山报警花”。
地壳之下100至150千米处,有一个“液态区”,区内存在着高温、高压下含气体挥发份的熔融状硅酸盐物质,即岩浆。它一旦从地壳薄弱的地段冲出地表,就形成了火山。火山爆发能喷出多种物质。
在距离地面大约32公里的深处存在大量高温液体,其温度之高足以熔化大部分岩石。
岩石熔化时膨胀,需要更大的空间。世界的某些地区,山脉在隆起。这些正在上升的山脉下面的压力在变小,这些山脉下面可能形成一个熔岩(也叫“岩浆”)库。
这种物质沿着隆起造成的裂痕上升。熔岩库里的压力大于它上面的岩石顶盖的压力时,便向外迸发成为一座火山。
喷发时,炽热的气体、液体或固体物质突然冒出。这些物质堆积在开口周围,形成一座锥形山头。“火山口”是火山锥顶部的洼陷,开口处通到地表。锥形山是火山形成的产物。火山喷出的物质主要是气体,但是象渣和灰的大量火山岩和固体物质也喷了出来。实际上,火山岩是被火山喷发出来的岩浆,当岩浆上升到接近地表的高度是,它的温度和压力开始下降,发生了物理和化学变化,岩浆就变成了火山岩。
火山爆发的威力有多大?为什么火山会爆发?火山带来了什么?
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