书城科普读物探究式科普丛书-地球的怒火:火山
48677000000007

第7章 愤怒的地球——火山探索篇(3)

当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时,便可能形成一条或几条破裂带,如若这些裂隙互相连通,就可以作为岩浆喷发的通道。

火山从地表喷出后,通过观察和研究,又被分为三个阶段:气体的爆炸;喷发柱的形成;喷发柱的塌落。

4.气体的爆炸

在火山喷发的孕育阶段,由于气体出溶和震群的发生,上覆岩石裂隙化程度增高,压力降低,而岩浆体内气体出溶量不断增加,岩浆体积逐渐膨胀,密度减小,内压力增大。当内压力大大超过外部压力时,在上覆岩石的裂隙密度带发生气体的猛烈爆炸,使岩石破碎,并打开火山喷发的通道,首先将碎块喷出,相继而来的就是岩浆的喷发。

5.喷发柱的形成

气体爆炸之后,气体以极大的喷射力将通道内的岩屑和深部岩浆喷向高空,形成了高大的喷发柱。喷发柱又可分为三个区:

(1)气冲区:它位于喷发柱的下部,相当于整个喷发柱高度的1/10。因气体从火山口冲出时的速度和力量很大,虽然喷射出来的岩块等物质的密度远远超过大气的密度,但它也会被抛向高空。气冲的速度,在火山信道内上升时逐渐加快,当它喷出地表射向高空时,由于大气的压力和喷气能量的消耗,其速度逐渐减小,被气冲到高空的物质,按其重力大小在不同的高度开始降落。

(2)对流区:位于气冲区的上部,因喷发柱气冲的速度减慢,气柱中的气体向外散射,大气中的气体不断加入,形成了喷发柱内外气体的对流,因此称其为对流区。该区密度大的物质开始下落。

密度小于大气的物质,靠大气的浮力继续上升。对流区气柱的高度较大,约占喷发柱总高度的7/10。

(3)扩散区:位于喷发柱的最顶部,此区喷发柱与高空大气的压力达到基本平衡的状态。喷发柱不断上升,柱内的气体和密度小的物质是沿着水平方向扩散,故称其为扩散区。被带入高空的火山灰可形成火山灰云,火山灰云能长时间飘流在空中,给区域性的气候带来很大影响,甚至会造成灾害。

此区柱体高度占柱体总高度的2/10左右。

6.喷发柱的塌落

喷发柱在上升的过程中,携带着不同粒径和密度的碎屑物,这些碎屑物依着重力的大小,分别在不同高度和不同阶段塌落。决定喷发柱塌落快慢的因素主要有四点:(1)火山口半径大的,气体冲力小,柱体塌落的就快;(2)若喷发柱中岩屑含量高,并且粒径和密度大,柱体塌落的就快;(3)若喷发柱中重复返回空中的固体岩块多,柱体塌落的就快;(4)喷发柱中若有地表水的加入,可增大柱体的密度,柱体塌落的就快。反之,喷发柱在空中停留时间长,塌落的就慢。

在火山喷发过程中,挥发性物质充当了重要的角色。它不仅是火山喷发的产物,更是火山喷发的动力。从岩浆的产生到火山喷发的整个过程,挥发性物质的活动无一不在起作用。

第六节我国有没有火山喷发

虽然中国现今没有什么火山活动,但中国新生代是一个多火山的国家,分布有范围广泛的新生代火山岩。最早记录的活火山是山西大同聚乐堡的昊天寺,它在北魏(公元5世纪)时还在喷发(据《山海经》记载);东北的五大莲池火山在1719年至1721年,还猛烈喷发过,其情景是:“烟火冲天,其声如雷,昼夜不绝,声闻五六十里,其飞出者皆黑石硫黄之类,经年不断……热气逼人30余里”(据《宁古塔记略》)。

1916年和1927年,台湾省东部海区的海底火山先后爆发过两次,呈现出“一半是海水,一半是火焰”的景象,蔚为壮观。

1951年5月,新疆于田以南昆仑山中部有一座火山爆发,当时浓烟滚滚,火光冲天,岩块飞腾,轰鸣如雷,整整持续了好几个昼夜,堆起了一座145米高的锥状体;至于台湾省北部海拔1130米的活火山-七星山,迄今还在喷发着大量硫黄热气。

以下是不同学者考证的火山喷发史表。

以上是不同学者考证的火山喷发史。不过,应当指出的是,以上历史资料有一些不很确切,存有疑点,需进一步考证。

既然中国存在活火山,当然也就存在着火山灾害的威胁,但我们完全不必为此恐慌。因为从我国现存的火山喷发历史来看,一般几百年才会有一次喷发。而且每次喷发都没有造成大的人员伤亡和财产损失,因此危害性不是很大。但我们也不能麻痹大意,忽视对活火山的监测。

在“九五”计划实施之前,由于对我国的火山缺乏认识,以致对我国的活火山的监测几乎是一片空白,甚至缺乏火山研究的专业队伍。“九五”期间,在有关专家的大力呼吁下,在国家和地方政府的大力支持下,这种局面已完全改善,火山监测与研究事业正越来越多地受到人们的关注。我国现已有三处活火山受到监测,分别是:吉林长白山天池火山、云南腾冲火山和黑龙江五大连池火山。我们相信,随着国力和人们对火山认识的不断提高,今后将有更多的活火山受到监测。

第七节恐龙灭绝是因为火山喷发吗

根据最新科学发现表明,火山喷发产生的气体可能是过去5.45亿年间大量物种,包括恐龙灭绝的重要原因。瑞士纳沙泰尔大学公布了该校专家与美国古生物学家的共同研究成果,认为恐龙灭绝的主要原因是史前火山大规模爆发所致,这些火山位于今天的南亚次大陆。

据媒体报道,古生物学家在南亚次大陆德干高原发现了含有古生物化石的海洋沉积物。有关专家对这些化石及沉积物进行了研究分析,最新结果显示,在距今约6500万年前的约20万年时间段内,德干高原的火山持续大规模爆发,而恐龙恰恰是在这一时期逐渐灭绝的。

纳沙泰尔大学地理水文研究所专家蒂埃里阿达特和美国古生物学家格塔凯勒认为,当时的火山爆发及其导致的气候变暖是恐龙灭绝的主要原因。

曾有学说认为约6500万年前一块巨大陨石击中了今天的墨西哥尤卡坦半岛,产生了强大冲击波,烟尘蔽日,结果来自太阳的光照不足极大地削弱了植物光合作用,另外还有部分地球表面起火燃烧,这些都造成恐龙食物链中断,从而导致其灭绝。

但新研究显示,约6500万年前的约20万年时间段内,德干高原火山喷发出的毒气总量10倍于尤卡坦半岛陨石撞击所产生的有害气体。

阿达特指出,他不排除上述陨石撞击对生物造成的严重后果,但这种后果不足以导致恐龙大规模灭绝。

第八节什么是后火山作用

火山活动终止之后,地底下仍然有残留的热能。这些余热加热地底下残留的气体,使地底下累积的蒸气压力增大。最后在某些特定地点,如火山口或断层附近从地面爆破而出,造成爆裂口。例如我国台湾省阳明山国家公园的小油坑即是一个爆裂口。在爆裂口内常有喷气孔、硫气孔和温泉的存在。气体及受热地下水也有可能沿着断层裂隙冲出地表,直接形成喷气孔或温泉。这些现象称为后火山作用。