书城科普读物探究式科普丛书-地球的怒火:火山
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第6章 愤怒的地球——火山探索篇(2)

6.冰岛式

冰岛式喷发的火山通常是位于浅海中的火山。其玄武岩岩浆与海水接触,产生水蒸气爆炸,散布大量火山灰。冰岛式喷发可归类为水火山式喷发的一种。

7.伏尔坎宁式

伏尔坎宁式的喷发是以意大利的伏尔坎宁火山为范本。这种形式的火山喷发出的熔岩,比斯通博利式火山的熔岩黏度更大,喷发更为猛烈。不喷发时,熔岩在岩浆库的出口处堆积,形成厚重的凝结外壳,气体会在其下聚集。当气体的压力增大到某个极限时,会发生猛烈的爆炸(有时足以摧毁一部分火山锥)。这个爆炸使阻塞物被炸开,一些碎片和熔岩组成的火山弹和火山渣会被喷出。同时会伴随含火山灰的“花椰菜状”喷发云,这种乌云在黑夜中非常黑暗。当火山口的阻塞物都被喷出后,就会有熔岩流从火山口或火山锥侧缘的裂隙中涌出。

8.普林尼式

普林尼式喷发是目前已知最猛烈的喷发形态。尽管与培雷式喷发有些类似,但它们是不同的。普林尼式喷发有两个最主要的特征,一是非常强烈的气体喷发(产生数十千米高的烟柱);二是喷发会伴随大量浮石的生成。普林尼式喷发的岩浆黏度非常高,火山碎屑物通常占总喷出物的90%以上。喷出物以浮石、火山灰为主,分布区域广大。喷发烟柱因重力牵引下降时形成大规模的火山碎屑流。仅喷出极少量的熔岩。由于爆发强烈及物质大量抛出,常形成锥顶崩塌的破火山口。“普林尼”式喷发这个名字是为了纪念古罗马的老普林尼(他是小普林尼的叔叔)。此种喷发的范本是公元79年维苏威火山的爆发,这次爆发使庞贝被埋在平均7公尺厚的浮石层之下。1980年5月18日美国圣海伦火山的爆发也是普林尼式。

9.斯通博利式

斯通博利式喷发是以意大利的斯通博利火山为范本。其喷发特征为炽热的熔岩喷泉,喷发时的场景蔚为壮观,但破坏力却不是很强。其熔岩的黏性比夏威夷式要大,喷发时通常伴随着白色蒸气云。熔岩流厚而短,组成为玄武岩与安山岩。此种火山不断喷出红热的火山渣、火山碟和火山弹,爆炸较为温和。大部分的火山碎屑又落回火口,再次被喷出,其他的落到火山锥形成的坡上并滚下山坡。

10.武尔卡诺式

武尔卡诺岛位于地中海西西里岛附近。这种类型喷发比斯通博利式火山熔岩黏度更大,呈熔浆状,属强烈喷发的一种。喷发时,带有棱角的黏性大块熔岩伴随大量火山灰抛出地面,形成烟柱,熔岩流少或没有,火山锥为碎屑锥或层状锥。

11.超武尔卡诺式

这种形式的喷发和水蒸气爆发一样,几乎是无岩浆物质的爆发式喷发。喷出物主要是岩石碎屑和火山灰、气体。有的称超火山(日本盘梯山)型爆发。由于喷发只有喷发物质而无熔岩,因此喷发物质是在冷却状态下喷发的,偶尔在炽热状态下喷出。其特点是出现大量的基底火山碎屑,有时可达75%~100%。

12.苏特塞式

1963和1967年,冰岛南部近海不停地火山喷发产生一个苏特塞火山岛。火山活动的前半个时期,在浅海海底的一个火山口以反复爆发式喷发为特征,当玄武质岩浆与海水接触时又发生爆炸,产生大量细粒物质(火山灰),这种由岩浆、水蒸气、水蒸气-岩浆爆发的类型与陆上的斯通博利型喷发不一样。

13.其他喷发型式

玄武岩泛流喷发:岩浆沿一个巨大的裂隙或裂隙群上升,喷出地表。岩浆以玄武岩为主,通常形成熔岩高原。因为玄武岩岩浆之流动性大,且熔岩喷出量大,少有爆发的情况。此种喷发在地形平坦处看似洪水泛滥,到处流溢、分布面积广,因而得名。

超级火山、巨型火山几乎无岩浆的爆炸性喷发,火山碎屑占总喷出物的75%~100%。通常形成巨大的破火山口。此种喷发产生的大量碎屑物质可能影响全球的气候变迁,会造成大量财物损失及伤亡。例如:黄石国家公园的破火山口即是一例。

气体喷发(或称湖泊喷发):喷出物只有气体,完全不含其他物质。目前已知会进行气体喷发的只有非洲的三个湖泊,1986年喀麦隆尼欧斯湖的喷发是一个典型的例子。

如果火山喷发的发生地点靠近海洋、饱和云层或其他湿润地区,水和岩浆的相互作用会产生一种别具特色的喷发柱。首先,高温的岩浆会将热量传导给水体,并使其蒸发。这种瞬间的状态变化在水体间爆炸性地扩散开来,这导致火成碎屑物质被击碎,呈现出细灰状。

水火山式喷发的形式变化多端,有些以短时喷发为特征,而有些则能产生持续的喷发柱。火山喷发也可能会融化大量的积雪,导致泥石流或大规模山洪。

然而,火山喷发并非是千篇一律的。以上的分类法也不是最完善的。通过观测发现,即使是同一种喷发类型也可能出现在不同类型的火山作用中,而同一座火山在自身的活动过程中也可能产生不同的喷发类型,甚至在同一喷发期有时也会出现不同的火山活动形式。如斯通博利火山在发生斯通博利式喷发的过程中,也发生几次超武尔卡诺型喷发;命名为夏威夷式喷发的基拉韦厄和冒纳罗亚火山,在不同时期均观测到从斯通博利型到超武尔卡诺型的喷发。所以,每一个火山的活动都是反复多变的,就像人无法预测自己的命运一样,我们也无法预测现存的火山将会发生什么类型的喷发。只能对它喷发的历史进行研究分析,并以此来分类。

第五节火山喷发的过程

不论火山以何种类型喷发,它总有一个固定的喷发过程。事实上,火山在发生喷发前,在地壳下就已经开始活动了。科学家经过研究发现,在火山喷出地表前,主要有三个阶段: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。