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2章 谁执彩练当空舞——火山知识篇(2)

第五节火山是由哪些器官构成的

就像人有嘴、喉管、脖子一样,典型的火山是由火山锥、火山口、火山喉管、火山颈和岩穹构成的。下面我们将分别对它们进行详细的介绍:

1.什么是火山锥

火山锥是以火山口为中心,火山喷出物在喷出口周围堆积而形成的山丘。由于喷出物在性质、多少和喷发方式上的差异,火山锥具有多种形态和构造。以组成物物质划分:有火山碎屑物构成的渣锥;熔岩构成的熔岩锥或称熔岩丘;碎屑物与熔岩混合构成的混合锥。以形态划分:有盾形、穹形、钟状等火山锥。圆锥状的火山锥是标准的火山锥形状。当然也有无火山锥的火山。

2.什么是火山口

火山口,顾名思义,就是火山喷发时的出口,是指火山喷出物(气体、岩浆、固体等物质)向外喷出时,在它们的喷出口周围堆积,在地面上形成的环形坑。上大下小,常呈漏斗状或碗状,一般位于火山锥顶端(无锥火山口则位于地面,称负火山口)。火山口的深浅不等,一般不过二三百米,直径一般约在一千米以内;底部直径短,一般仅大于下面的火山管。它通常位于火山的顶端,是一个圆圆的洼地,形状如碗,它在希腊文中的意思就是“碗”。不过用漏斗来形容它也许更合适一些。这个“漏斗”有一个长长的通道和地下的岩浆相连,当火山喷发的时候,岩浆便从这里喷射了出来。

一般来说,火山口并不是一开始就是今天的样子。我们前面说到的人类亲眼目睹其诞生的墨西哥帕里库丁火山刚刚开始活动的时候,当时那里也没有什么“山”,只是一片平坦的庄稼地。后来,随着喷出的碎屑物质和熔岩不断在喷火口的周围堆积起来,越堆越高,才成为锥形的山峰,达到了现在的几百米的高度,而火山口也高高地位于山的顶端了。然而,火山并非经常活动,它所能堆积的高度也是有限的。在它暂时停止活动以后,火山口还会因雨水冲刷等作用而被破坏。地下的岩浆如果冷凝,体积会发生收缩,更会使上面的岩层因下面空虚而产生裂缝,这时,火山口四周将沿裂缝塌陷,扩展得越来越大。

有的火山在再一次喷发时,因为地下的岩浆黏滞,在能量蓄积得很大时才以爆炸的形式冲出来,这时往往会把原来的火山锥炸掉一大块,甚至全部炸掉,仅在平地上留下一个大坑,许多时候就在这坑中或坑的边缘再次喷发,形成新的火山锥和火山口。位于平地上的火山口也并不全由再一次爆发造成,有些火山开始喷发不久就停止活动,没有堆成锥形的山,火山口看起来不过是平地上的坑,这些坑由于常常积水而最终变成湖。

不仅位于平地的火山口可以积水成湖,位于山顶的火山口也能积水成湖。我国长白山主峰白头山上的天池,就是这样形成的,它是靠天上降下来的雨雪维持湖中有水。还有些火山口湖中有从岩浆中分离出来的水,含矿物质多,因此可以呈现多种颜色。印度尼西亚的佛罗里斯岛克里莫托火山顶上,有三个水色不同的湖,就是这个原因。

他们都是火山的喷出口,现在虽然火山没有爆发,但其中两个湖底下的喷气孔还在喷出火山气体,一个喷出的物质中含硫较多,使湖水呈现绿色;一个含铁多,湖水便成了红褐色;另一个是清水,湖水是蓝色的。

如果你到已处于宁静状态的火山口中去,是没有什么危险的。

现在,有许多人去长白山天池旅游,艺术家去写生、摄影,都平安无事。

不过有些火山口湖看起来很平常,处于宁静状态,但是却潜伏着危机。喀麦隆高原上的尼尔斯湖就是这样的一个火山口湖。湖水清澈,与高原上其他30多个湖泊没有什么区别。但是在1986年8月21日夜晚,湖中发出闷雷般的声音,同时升起了一股巨大的气柱,并向低处的山谷聚集,雾气很快就笼罩了山谷里的村庄。喷出的岩浆高达50米。原来这是长期聚集在湖水底下,以二氧化碳为主能致人于死地的有毒气体,现在翻涌到湖面上来了,持续喷发了一个多小时,估计总量约有7亿立方米。在毒气弥漫的地方,许多还在熟睡的人们,糊里糊涂地就那样死去了;清醒一点的,如走不出这雾气的笼罩,也难逃性命。一个晚上,约2000人丧生,死了很多牲畜,连苍蝇也被消灭得看不见了。造成灾难的根源,显然就是这座火山喷发出的气体。这些火山气体,早已开始从地下释出,只是湖水掩盖了暗藏的危险,等这些毒气翻涌上来后,造成了这场悲剧,事后湖水变成了红色,这是沉淀在湖底的含铁物质翻滚上来的结果。

不少火山在强烈的爆发过去后,喷气的活动还能维持好久。喷出的气体中有大量的水汽,还有碳酸气、气态的盐酸、亚硫酸、氟酸等酸类,以及气态的硫黄、硫化砷等物质。它们之中有的有强烈的腐蚀性,有的甚至有剧毒。因此到这种火山口里去,如不做好相应准备,也是很危险的。1993年1月14日,一批在哥伦比亚南部城市帕斯托参加火山学术讨论会的科学家,登上附近海拔4276米的加勒拉斯火山,并下到火山口侧边采集标本样品和观察。然而,正在这时,从火山口突然喷起一股烟柱,有6位科学家当场死亡,8人受伤。

成为火山考察史上遇难人数最多的一次。根据喷发史料记载,这个火山在上一次爆发后,已休眠了3年多。

3.什么是火山喉管

火山喉管就是岩浆喷出地面的通道,就像人的喉管一样。

4.什么是火山颈

火山颈是火山喷发停止后被岩浆冷凝物充塞的火山通道。是一种孤立的、斜坡陡峻、塔状、近于环形的小丘或山脉,由死火山管道中更坚固的岩石组成。它是整个火山大部分被破坏之后,幸存的剥蚀残余部分。火山颈可以高达450米而直径通常小于1千米。它由熔岩或凝固得相当好的火山碎屑岩组成。一个大火山颈(一个主火山残余部分)四周常有较小的火山颈,这些小火山颈来自于火山的寄生锥。岩墙脊可从火山颈辐射出几千米远。

5.什么是岩穹

岩穹就是岩浆在通道口冷凝后形成的圆丘。

一座山是火山还是日常所见的普通意义上的山,从它们的构造上就可以分辨出来。这也是最简单的辨别方法。

第六节火山有哪些种类

火山是多种多样的,根据它们的活动情况可以分为活火山、休眠火山和死火山三大类。

1.从运动情况上分有哪些

(1)什么是活火山

活火山是指有史以来有过活动的火山。如南美洲的图彭加托火山、夏威夷的冒纳罗亚火山以及我国新疆的卡尔达西火山、黑龙江省的五大连池火山等。目前全球的活火山数量很多,近400年以来,爆发的活火山就有500多座。这类火山正处于活动的旺盛时期。如爪哇岛上的梅拉皮火山,本世纪以来,平均每间隔两年就要持续喷发一次。我国近期火山活动以台湾岛大屯火山群的主峰七星山最为有名。大陆上,仅1995年在新疆昆仑山西段于田的卡尔达西火山群有过火山喷发记录。这次火山喷发形成了一个平顶火山锥,锥顶海拔4900米,锥高145米,锥体底直径642米,锥顶直径175米,火山口深56米。

然而,迄今为止,还没有一个严格而又科学的标准来判断一个火山的“死活”。一般来说,在火山下面,是否存在活动的岩浆系统,是判断一座火山“死”或“活”的关键。可是,怎样才能知道火山下面是否存在活动的岩浆系统呢?一般可根据以下现象作出初步判断:(1)在活火山区存在水热活动或喷气现象;(2)以火山为中心的小范围内,微震活动明显高于其外围地区;(3)火山区出现某些可观测到的地表形变。

其实,说来说去,判断一座火山究竟是活火山还是死火山,主要还是为了确定这座火山是否需要对它进行监测研究,以避免或减少火山喷发带来的危害。

(2)什么是休眠火山

休眠火山是指以前某个时期曾经喷发过,但长期以来处于相对静止状态的火山。它们还具有重新喷发的可能性。如意大利的维苏威火山、我国东北的白头山等。此类火山都保存有完好的火山形态,仍具有火山活动能力,或尚不能断定其已丧失火山活动能力。如我国白头山天池,曾于1597年和1792年两度喷发,在此之前还有多次活动。目前虽然没有喷发活动,但从山坡上一些深不可测的喷气孔中仍然不断喷出高温气体,可见该火山目前正处于休眠状态。这类火山好似人在睡觉,不知道什么时候会醒来,因此被称为休眠火山。

(3)什么是死火山

死火山是指史前曾发生过喷发,但有史以来没有活动过的火山。

如我国山西省的大同火山群、非洲的乞力马扎罗火山等。关于乞力马扎罗火山,着名的美国作家海明威曾经以此为背景写过一篇着名的小说《乞力马扎罗的雪》,在海明威的笔下,乞力马扎罗的雪是作为不朽的灵魂而出现的。有兴趣的话可以找来看看。此类火山已丧失了活动能力。有的火山仍保持着完整的火山形态,有的则已遭受风化侵蚀,只剩下残缺不全的火山遗迹。我国山西大同火山群在方圆约50平方千米的范围内,分布着2个孤立的火山锥,其中狼窝山火山锥高将近120米。

死火山通常会藏有金矿,科学家们相信世界上大多数最大的金矿乃是在史前时期火山的活动中所形成的。现在一些活火山山口也有金矿。

前面已经说过,到目前为止,还没有一个标准来判断一个火山的死活。因此,这三种类型的火山之间没有严格的界限。休眠火山可以复苏,死火山也可以“复活”,相互间并不是一成不变的。过去一直认为意大利的维苏威火山是一个死火山,在火山脚下,人们建起许多城镇,在火山坡上开辟了葡萄园。但在公元79年维苏威火山突然爆发,高温的火山喷发物侵占了毫无防备的庞贝和赫拉古农姆两座古城,两座城市及居民几乎全部毁灭和丧生,把整个庞贝城都毁了。

除此之外,根据火山的外形和地形,还可分为复式火山、盾形火山、火山渣锥、火山穹丘以及其他一些类型。

2.从地形和外形上来分有哪些

(1)什么是复式火山

复式火山又称成层火山,是由火山岩屑与岩浆共同组成。两者交互成层,在喷发口附近堆积成高耸的锥形火山。其外观多为优美对称的锥形,并且因其优美对称的外型,大多数都成为着名的旅游圣地。如日本富士山、菲律宾马荣火山等。

(2)什么是盾状火山

盾状火山是由大量快速流动的岩浆涌出地表构成。岩浆逐渐冷却后,成为宽广低平的拱形火山,顶部似盾,故名盾形火山。夏威夷着名的冒纳罗亚火山就是典型的盾形火山。它是由数以千计的各股岩浆互相层叠而成,每层的厚度都不超过15公尺。

(3)什么是火山渣锥

火山渣锥是由火山喷出物如火山渣、火山灰和熔岩流喷出地表又落到喷发口附近相互迭置堆积而成的火山锥体。这种火山是由多次火山活动造成的。火山口内还可形成小的火山锥,其中又以火山渣为主,逐渐累积成圆锥形的火山。大多数的锥形火山都很耐侵蚀,因为落到锥上的降雨渗入到高渗水性的火山渣里,较少对它们的表面进行侵蚀作用。由于火山碎屑物胶结松散,故无法形成较高的堆积,通常都小于500公尺。前面提到的墨西哥西部帕里库廷火山就是着名的锥形火山。

(4)什么是火山穹丘

火山穹丘也被称为熔岩穹丘,常见于火山口内或火山的侧翼,是一种圆顶状的突起,看起来类似某些植物的球根。火山穹丘是由高黏度的熔岩形成的,由于其黏度太高,不能从火山口运流,在火山口上及其附近冷却凝固。火山穹丘会成长,这是由于地底岩浆库的空间不足以容纳所有岩浆,导致部分岩浆挤入穹丘下方。

如果成长中的穹丘是位于陡峭的山坡上,其成长有可能导致中心的不稳定,最后导致山崩或火山碎屑流。

(5)其他类型的火山

除此之外,从火山的外形上分,还有破火山口和低平火山口。

这类火山一般都看不见“山”。

破火山口通常是由于火山锥顶部(或是一群火山锥)因失去地下熔岩的支撑崩塌形成。外形为碗形的凹地,它的直径为数百公尺至数千米不等。着名的例子是美国黄石国家公园的黄石复式破火山口。其英文名的语源为西班牙文“Caldera”,意指罐子或大锅子。

低平火山口是由岩浆和水相互作用发生爆炸而形成。在地表下形成了深到围岩的圆形火山口,并被一个低矮的碎屑环包围。常常会积水而形成火山湖。

第七节火山的分布

火山难道和我们平常所见的山一样随处可见吗?它的分布又是如何的呢?事实上,同地震带一样,火山的分布也是有规律的。这一章节我们所要介绍的就是火山的分布情况。

1.世界上的火山主要分布在哪里

据统计,世界上约有2000座死火山和500多座活火山(在过去的400年里曾经爆发过的)。其中陆地上有455座,海底有68座。

自板块构造理论确立以来,很多学者根据板块理论建立了全球火山模式,认为大多数火山都分布在板块边界上,少数火山分布在板内,前者构成了四大火山带,即环太平洋火山带、大洋中脊火山带、红海沿岸、东非裂谷火山带和地中海-印度尼西亚火山带。板块学说在火山研究中的意义,在于它能把很多看起来彼此孤立的现象连为一个整体。下面我们分别对各个火山带的基本情况进行详细的介绍。

(1)环太平洋火山带

太平洋火山带,南起南美洲的科迪勒拉山脉,转向西北的阿留申群岛、堪察加半岛,向西南延续的是千岛群岛、日本列岛、琉球群岛、我国台湾省、菲律宾群岛以及印度尼西亚群岛,全长4万余千米,逐一形成向南开口的环形构造系。