火山作用

• 斯通博利火山（意大利）、帕利库廷火山 （墨西哥）、维苏威火山（意大利）、阿 瓦琴火山、克留契夫火山（前苏联）
Mt. Etna in October 2002
Paricutin 1946 -- Courtesy of K. Segerstrom, USGS.
4. 武尔卡诺型喷发(Vulcanian eruption)
• 多次喷发所建造，其复发周期可以是几十 万年，也可以是几百年。虽然复合型火山 锥主要由火山碎屑组成， 有些岩浆侵入使 锥体内部破裂而形成岩墙或岩床。这样多 次侵入形成的岩墙或岩床将碎石编织成巨 大堆积。
Mt. Mayon
• 圣海仑斯火山为Cascades最年轻的层状火 山，同时也最活动，地质学家识别出过去 3500年35层喷发的火山灰。
• The Tavurvur volcano, Papua New Guinea. eruption on October 5, 1998. Courtesy of J.W.Ewert, USGS.
5. 培雷式喷发(Peléan eruption)
• 喷发产生高粘度岩浆，爆发特别强烈，最明显的 特征是产生炽热的火山灰云，这是一种高热度气 体，全是炽热的火山灰微粒，就象活动的乳浊液， 密度大，当它沿山坡向下移动时，足以产生象飓 风一样的效果。在培雷式喷发中，向上逃逸的气 体经常被火山口中的熔岩堵住，压力逐渐增大发 生爆炸时就象从瓶塞底下喷出水平方向的一阵疾 风。熔岩被火山灰含量很高的气体所推动向外流 出，但除了从火口中流出粘稠的熔岩外，其它地 方就没有熔岩流出的现象了。
• 喷发特征是或多或少的定期的中等强度喷 发，喷出炽热熔岩，其粘性比夏威夷式要 大一些，伴随着白色蒸汽云。火山口的熔 岩有轻度硬结，主要为块状熔岩，由玄武 质、安山质成分的岩石组成，熔岩流厚而 短，也有少数为绳状，每隔半小时就有气 体从中逸出。这种火山韵律性地喷出白热 的火山渣、火山砾和火山弹，爆炸较为温 和，很多火山碎屑又落回火口，再次被喷 出
• Mahabaleshwar, Western Ghats, India
• Columbia River Flood Basalts
Curtain of Fire
2. 夏威夷式喷发(Hawaiian eruption)
• 属热点火山
熔岩隧洞
3. 斯通博利型(Strombolian eruption)
• 海底火山——枕状熔岩
Pillow basalt on the Columbia Plateau
7. 泥火山（Mud volcano）：
• 泥火山是泥漿与气体同时喷出地面后，堆 积而成。其外型多为锥狀小丘或者是盆穴 狀，丘的尖端部常有凹陷，並由此间断地 噴出泥漿与气体。
三、火山喷发类型
• 1. 玄武岩泛流喷发 • 喷发以玄武岩为主，流动方向近于平行， 厚度及成分较为稳定，产状平缓，以熔岩 被多见，常形成熔岩高原。 • 我国贵州、云南、四川的二叠纪玄武岩 （260000km2）及河北省的汉诺坝 （1700km2）也都是玄武岩泛流喷发。
火山喷发条件
• 1.部分熔融体的形成； • 2.岩浆在地壳中的富集； • 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。
火山灾害
• 在1991-2000年“国际减轻自然灾害十年”计划中，减轻火山灾害也 是其中一项重要的内容，火山灾害在主要自然灾害已经排在第六位。 • 火山碎屑流灾害 • 火山碎屑流是大规模火山喷发比较常见的产物。公元79年意大 利维苏威火山喷发就是火山碎屑流灾害的典型实例，也是有史以来规 模最大的火山喷发事件之一。当时，六条炽热的火山碎屑流，很快埋 没了繁华的庞贝城，使庞贝城瞬间就在历史上绝迹，直到1689年这座 古城才被后人发现。其他几个著名的海滨城市也遭到了不同程度的破 坏。印度尼西亚位于环太平洋带，是活火山分布比较多的国家之一， 火山灾害十分严重。1815年4月坦博拉火山喷发，火山碎屑流如洪水 猛兽夺去了一万余人的生命。后来，火山喷发带来的食物短缺和疫病 蔓延，又造成八万多人随之死亡。 • 火山熔岩流灾害 • 火山喷发，特别是裂隙式喷发，熔岩流经过的地域多，覆盖面积 大，造成危害也很严重。1783年冰岛拉基火山喷发，岩浆沿着16公 里长的裂隙喷出，淹没了周围的村庄，覆盖面积达565平方公里。造 成冰岛人口减少五分之一，家畜死亡一半。
• 喷发比斯通博利式火山熔岩粘度更大，呈熔浆状， 喷发较为猛烈。不喷发时在火山口上形成较厚的 固结外壳，气体在固结的外壳下聚集，使熔岩柱 的上部气体趋于饱和。当压力增大时，发生猛烈 的爆炸，有时足以摧毁一部分火山锥，使阻塞物 被炸开，一些碎片和熔岩组成的“面包皮状火山 弹”和火山渣被一起喷出，同时伴随着含相当数 量火山灰的“菜花状”喷发云。当火山口的“阻 塞物”都被喷出后，就有熔岩流从火山口或火山 锥侧缘的裂隙中涌出。
• 1985年11月13日，哥伦比亚的鲁伊斯火山（Ruiz）爆发， 在几个小时后火山泥流毁灭了在距火山长达几十公里远的 阿尔梅罗城，超过23000人因火山泥流而丧生。
火山气体
• Pu'uO'o volcano on Kilauea since 1983. Courtesey of J.D. Griggs, USGS.
二、火山类型
• 1. 盾状火山(Shield Volcanoes)：盾状火山 是具有宽阔顶面和缓坡度侧翼（盾状）的 大型火山。 • 由于火山挤出的产物主要为低粘滞性的玄 武岩岩浆。 夏威夷岛（大岛）是典型的盾 状火山。大岛是由5个连续年龄的火山连接 而成。其中的 Mauna Loa火山是最大的,从 海底到山顶有9090米。
蒸汽岩浆爆发
• Ukinrek, Alaska (1977)
Eruption of Capelinhos, Azores (1957)
四、喷发产物
熔岩
• Kilauea, Hawaii
• Andesite flows on Lascar Volcano ， Chile
流纹岩熔岩？
• Pyroclastic flow Mt. St. Helens (1980)
渣块
浮岩（Pumice）
火山灰（Ash）
火山弹（Bomb）
火山碎屑流
• 火山碎屑流是气体和碎屑的混合物。是一种夹杂 着岩石碎屑的、高密度的、高温的、高速的气流， 常紧贴地面横扫而过。火山碎屑流温度可达 1500°F，速度可达每小时100-150英里，它能击 碎和烧毁在它流经路径上的任何生命和财物。火 山碎屑流起因于火山爆炸式喷发或熔岩穹丘的崩 塌。火山碎屑流是主要的火山杀手之一，具有极 大的破坏性和致命性。由于其速度很快，因而很 难躲避。
Jabal Abyad, Saudi Arabia
5. 破火山口（Calderas）
• 一种在火山顶部的较大的圆形拗陷，其直 径往往大于1英里。通常是岩浆回撤、火山 自身塌陷时形成，或浅部岩浆囊喷发而形 成的。大量岩浆的撤退可能是由于其构造 支撑的丧失而造成的。 破火山口直径可达 8-16公里，而火山口直径通常不超过1-1.6 公里，主要是在火山喷发期间由于爆炸而 挖掘出来的。
• G. Poullet Scrope, Masson, 1864.
• Klyuchevskaya eruption, Kamchatka in 1994
•
The Redoubt Volcano ， mainland Alaska, eruption in 1990. Courtesy of USGS
2.火山锥
• 火山渣锥是玄武岩碎 片堆积而成的山丘， 喷出气体携带熔岩滴 进入大气，然后在火 山口附近降落，而形 成火山锥。
腾冲火山
腾冲火山
雷琼
大同
玄武岩（基性喷出岩）
安山岩（中性喷出岩） 流纹岩（酸性喷出岩）
辉长岩（基性深成岩）
闪长岩（中性深成岩）
花岗岩（酸性深成岩）
3. 复合型火山（层状火山）
4. 熔岩穹丘 （Domes）
• 熔岩穹丘是高粘滞性、富硅岩浆缓慢挤出 而形成的，大部分熔岩穹丘比较小，但可 能超过25立方公里。穹丘挤出可以相当缓 慢的熔岩运动而终结，也可能开始爆炸， 扩展成为火山碎屑所覆盖的坑。
Novarupta Dome, Alaska
Showa Sin-Zan Lava Dome, Japan
• 1835年科西圭那、1883年喀拉喀托、1902 年苏弗里埃尔、1912年卡特迈、1951年拉 明顿火山、1955-1956年别兹米扬、1968 年马荣和1982年埃尔奇琼
6. 普林尼式喷发(Plinian eruption)
• 岩浆粘度大、爆发强烈，火山碎屑物常达 90％以上，其中围岩碎屑占10％－25％， 喷出物以流纹质与粗面质浮岩、火山灰为 主，分布较广，伴有少量熔岩流或火山灰 流。由于爆发强烈及岩浆物质大量抛出， 常形成锥顶崩塌的破火山口。这种火山喷 发过程常为：清除火山通道－岩浆泡沫化 －猛烈爆发出浮岩及火山灰－通道壁上碎 石坠入及堵塞火山通道，如此反复作用， 形成复杂的火山机构。
火山作用
•
火山是一个由固体碎屑、熔岩、流或穹状喷出物围绕着其喷出口堆积而成的隆起的丘 或山。
• 火山喷出口是一条由地球上地幔或岩石圈 到地表的管道，大部分物质堆积在火山口 附近，有些被大气携带到高处而扩散到几 百或几千公里外的地方 。
• 世界上最大的破火山口是日本九州岛上的阿苏火山，这个 火山口东西方向17公里，南北方向25公里，周长100多公 里
• 1902年西印度群岛马提尼克岛Pelée火山喷发，火山碎屑流袭击了St. Pierre城，约30000人丧生。
熔结凝灰岩
火山泥流
• 在火山斜坡上生成的泥流和岩石碎块流。水、粘 土、砂和岩石碎块的混合物，其中岩石碎块的尺 寸大小不一，最大可达几十米。它的密度大、粘 度高，沿山谷下冲时具有很高的能量和搬运能力。 火山泥流高速下冲时可达85公里/小时，高密度火 山泥流的形态类似于高速流动的混凝土灰浆。火 山泥流能影响到上百公里的下游，破坏力很强， 桥梁、建筑物可被火山泥流破坏并搬运到很远的 地方。人类和其他生命可能被埋葬或被漂砾击中， 也有可能被高温的岩石碎块烧伤。
长白山天池
早期火山喷发－火山碎屑流
晚期火山喷发－火山碎屑流
ห้องสมุดไป่ตู้
破火山塌陷－局部蒸汽岩浆爆发
破火山再次塌陷－岩浆侵出
破火山抬升与剥蚀 破火山复活－熔岩溢出和侵出
火山再次局部喷发
6. 低平火山口（玛珥湖 Maar）
• 由岩浆水汽相互作用发生爆炸而形成的。 在地表下形成了深切到围岩的圆形火山口， 并被一个低矮的碎屑环包围。玛珥是一个 由环形壁、火山口沉积物、火山筒和馈浆 通道组成的系统。
维苏威火山
• 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
• 黑龙江五大连池火山
一、火山的形成
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。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。岩 浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成 的混合物。 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。通常 认为在地幔柱内，岩浆只占总体积的5%-30% 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。
• 公元79年维苏威火山爆发是典型的普林尼 式喷发，伴随喷发大规模降落浮石、火山 渣和火山灰。喷出的火山渣顺风降落，离 火山口13km的庞贝城，为平均7m 厚的浮 石层所掩埋。日本1783年的浅间火山活动 也同样降下浮石层，大喷发中同时有火山 碎屑流和熔岩流的喷出。1980年5月18日美 国圣海伦斯火山爆发也是普林尼式，爆发 时形成热液－岩浆爆炸。