许多自然现象是我们熟悉的,例如风、霜、雨、雪、打雷、闪电等。事实上,火山虽然具有神秘性与不确定性,但它只是一种自然现象而已。而且火山爆发往往是与火相伴相生的。
古罗马时期,人们把火山喷发这一现象看成山在燃烧,而且将其原因归为火神武尔卡发怒。意大利南部地中海利帕里群岛中的武尔卡诺火山,便因此得名,同时也成为火山英文名称的来源。
地壳下100~150千米有一个“液态区”,这一区域内有高温、高压下含挥发成分的熔融状硅酸盐物质——岩浆。一旦岩浆冲破地壳薄弱地段,也就形成了火山。
在人类史前,有些火山就曾喷发过,然而现在已不再活动,人们把这样的火山称为“死火山”。不过,有些“死火山”也会随着地壳的变动突然喷发,因此被称为“休眠火山”。长久以来,时有喷发的火山,被称为“活火山”。
火山大多出现在地壳中的断裂带,因此其分布并不均匀。从世界这个大范围来看,火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚到地中海一带。现如今,分布在地球上的活火山有99%都分布在这两个带上。目前为止,地球上已知的“死火山”大约有2000座,已发现的“活火山”大约有523座。其中有455座在陆地上,有68座是海底火山。
火山喷发有强有弱,这与熔岩性质有着一定的关系。而且喷发时间也长短不一,短则几小时,长则上千年。在短期内,火山喷发给人类和生命财产造成巨大的损失,是一种具有灾难性的自然现象。不过,火山喷发之后,能够产生许多热能和各种矿产资源,给人民提供丰富的土地。与此同时,还能提供旅游资源。
对于火山喷发的情形,许多书籍中都有详细描述。如《黑龙江外传》中记述了黑龙江五大连池火山群中两座火山喷发的情况:“墨尔根(今嫩江)东南,一日地中出火,石块飞腾,声振四野,越数日火熄,其地遂成池沼。此康熙五十八年事。”
那么,火山是如何形成的?
地表下面的温度随着深度的增加而增高,在距离地面大约32千米的深处,温度太高,使得大部分岩石熔化。由于岩石在熔化时体积要膨胀变大,需要更大的空间。世界上的一些地区,由于隆起的山脉下面的压力在逐渐变小,因此会在这些山脉下面形成一个熔岩库,也叫“岩浆”。
这样一来,就会产生隆起所造成的裂痕,这种物质沿着这里上升。由于熔岩库里的压力比它上面的岩石顶盖的压力要大,于是向外迸发,便形成了一座火山。
“火山口”是火山锥顶部的洼陷,开口处一直通到地表。火山喷发时,会产生炽热的气体、液体以及一些固体物质。而且这些物质大多都堆积在开口附近,便会形成一座锥形山头。锥形山是火山形成的产物。虽然火山喷发出来的主要是气体物质,但像渣和灰的大量火山岩和固体物质也会同时喷发出来。
事实上,火山喷发出来的岩浆也就形成了火山岩,当岩浆上升到与地表高度相接近时,它的温度和压力开始下降,发生一系列物理和化学变化,岩浆也就变成了火山岩。
任何一件事都具有两面性,例如大自然的风、霜、雨、雪等,所以火山同样也是利弊同行的。
火山喷发往往给人类带来巨大的灾害,但它也会给人类带来许多好处。例如火山资源,人类可以有效地利用它,带给我们生活无穷的乐趣与更多的方便。
通常情况下,火山资源主要体现在它的旅游价值、地热利用和火山岩材料方面。火山与地热形影不离,是一对孪生兄弟,只要有火山存在的地方通常就会有地热资源。地热能是一种新能源,不仅价格低廉,而且不会产生污染物,因而得到了广泛的应用。今天,地热能应用的领域越来越多,例如医疗、旅游、农用温室、水产养殖以及民用采暖、工业加工、发电等。
过去,人们计算过卡迈特火山区的地热能,那里的天然蒸气和热水喷口数不胜数,平均每秒就能够喷出2万立方米的热水和蒸气。在一年的时间里,能够从地球内部带出4万万亿卡路里热量,换言之相当于6亿吨煤的能量。冰岛位于火山活动频繁地区,可开发地热能高达450亿千瓦时,地热能年发电量多达72亿千瓦时。正由于此,当地人对这一资源进行有效地开发与利用。目前为止,已开发了其中的7%的资源,但已经给当地人民带来了很多效益。地热资源非常洁净,大大降低了石油等能源的进口量。虽然雷克雅未克周围仅有3座地热电站,但却为15万冰岛人提供了热水和电力,整个冰岛有高达85%的居民取暖用的都是地热能。1975年后,冰岛空气质量指数大大提高。不仅如此,当地居民非常善于提高地热资源的使用效率,例如温室蔬菜和花草种植、建立全天候室外游泳馆、在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪融化等。现如今,全球已有十多个国家正在利用地热发电。此外,中国西藏的羊八井还建立了我国规模最大的地热试验基地,成绩相当好。
更为重要的是,火山活动还能够形成多种矿产,最普遍的是硫磺矿。陆地火山经常喷发玄武岩,往往结晶成自然铜和方解石;而海底火山喷发出来的则是玄武岩,往往形成大规模的铁矿和铜矿。除此之外,还有人们熟知的钻石,它的形成也与火山有关。玄武岩分布最广,是一种火山岩,而且是一种很好的建筑材料。经过熔炼后的玄武岩,被人们称为“铸石”。它最大的特点是坚硬耐磨、耐酸、耐碱、不导电和可作保温材料,常用来制作各种板材、器具等。
火山喷发,往往会破坏原来的地面景观。然而,在破坏的同时又重新塑造出许多为人惊叹的新的火山奇观。
火山喷发后期,会出现间歇泉,它是一种自然现象。这是由于地下温度很高,能够将地下水加热到具有一定压力,这样一来,水和蒸汽就会从喷口喷涌而出。当压力降低时,便会停止喷出。当间歇泉的喷管空了之后,又逐渐被水充满,整个过程重新开始,间歇泉就是这样有规律地喷发。闻名于世的美国黄石公园的间歇泉,其中有些可以喷射高达100余米,其吼声势如惊涛骇浪,使人惊心动魄。
另外,老忠实间歇泉也是举世闻名的间歇泉。现如今,它大约已经有规律地喷发了200余年,给人留下了深刻的印象。由于地表深处有许多炽热的岩石,当它们把喷出口或喷管内的水加热到沸点时,蒸汽和水集聚起来,直到它们从顶部喷出。其中有的水柱喷出的水很高,大约为180米。沸水散发出的蒸汽,像一团团挂在天边的洁白的云。它每隔一小时便会喷射一次,每次用时5分钟,且准确无误,因此得名老忠实间歇泉。
还有一些火山口底部有岩浆湖,看上去就像一锅滚开的粥一样。例如夏威夷岛上的基拉韦厄火山,火山口直径为4千余米,深为130米。其火山口底部,就是一片岩浆湖,深10余米。有时,湖上还会出现岩浆喷泉,高达数米。
中国的“地下森林”,位于黑龙江省,由7个死火山口演化而来。风化作用使得火山喷发物形成了肥沃的土壤,为那里生长的植物提供了很好的生长环境,因此植物生长极为繁盛。在世界上,这种地下森林是极为罕见的。
号称“世界第八奇迹”的恩戈罗恩戈罗火山口,堪称大自然的鬼斧神功之作。它深达600多米,上面直径为18千米,面积为254平方千米,底面积为260平方千米,像一口直上直下的巨井。更让人吃惊的是,这口巨大的“井”里,还生活着各种动物。例如狮子、长颈鹿、水牛、斑马等,简直是一个热闹非凡的动物园。
阿苏火山具有全球最大的坡火山口,它位于日本九州岛之上。这个火山口东西方向为17千米,南北方向为25千米,周长为100多千米。规模如此之大,当时爆发的巨大威力可想而知。
火山喷发是一种常见的自然现象,在地球上几乎每年都有规模和程度不同的火山喷发。事实上,火山喷发对地球造成了不同程度的影响。一般情况下,会造成以下三种影响:
其一,影响全球气候。
大量的火山灰和火山气体,将会对气候产生严重的影响。因为这些火山物质,使得白天昏暗,气温下降,甚至连泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。同时,它们还会过滤掉一些波长的光线,使得太阳和月亮看起来就像蒙上了一层光晕,或者是泛着奇异的色彩,尤其是在日出和日落时能形成奇特的自然景观。
冰岛拉卡基火山和日本浅间山火山于公元1783年喷发。这一次火山喷发给欧洲、美洲随后几年的天气带来了影响,使得那里气候异常寒冷。阿拉斯加火山群火山喷发时,由于火山喷发频率高,使得大量热空气升入高空,形成特殊的高压气带,影响了全球大气环流。
其二,破坏全球环境。
火山爆发,能够喷出大量火山灰。火山灰和暴雨相结合形成泥石流,会造成路毁、桥垮,甚至会将周围的乡村和城市淹没,使人们无家可归。泥土、岩石碎屑形成的泥浆像洪水一般淹没整座城市。虽然火山灰云遮住了岩石,但火山爆发开始时,仍然能够看到喷到半空中的巨大石块。
其三,影响海洋生态。
火山爆发会释放出大量气体,其中含有氨。当氨与海水相溶时,水就变得富有营养了。这样一来,使得浮游植物大量繁殖。为此,日本东京大学和东京海洋大学组成一个联合科研小组,进行了深入研究。2004年5月17日,联合科研小组向世人宣布首次发现了火山喷发影响海洋生态这一现象。日本东京三宅岛,于2000年夏天发生了火山喷发活动。在火山喷发后,研究小组发现浮游植物的繁殖比火山喷发前增加了20%~30%。由此得知,火山爆发会对海洋生态造成影响。