关于火山成因的
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1 火山的成因
火山的成因，即火山的形成机制和动力机制。火 山的形成是地幔中固体物质态变的结果，固体物质态 变导致物质分异，物质分异导致地幔顶层物质置换，
物质置换导致置换空间的载荷下降，最终形成火山喷 发。
固体物质的运动有两种：撞击星子和俯冲板片 （陆壳和洋壳）。地史的早期主要是撞击星子，晚期主 要是俯冲洋壳和陆壳。现代地震资料证实，大地震产 生的地震波斑块区域，是致密部分熔化的现象，在地 幔中存在温度变化区域，说明存在正在融化的固体物 质。
火山喷发是地球内部物质排放的形式之一，其他 排放的形式有洋壳扩张、岩浆侵入和热液渗透[1]。物质 排放就是由地幔物质转变为地壳物质，地幔物质减 少，地壳物质增加。地幔物质减少导致地壳的表面积 减少，表面积减少导致地壳的挤压性运动，结果是产 生地震。所以说，火山喷发必然导致地震。
火山喷发是地球演化过程中的必然现象。地球的 形成过程导致了物质的重新分配过程，火山喷发只是 遵循物质运动的规律，按照物质的密度进行物质的重 新分配。只有当这个分配过程完成时，即地幔中没有 固体物质态变和物质分异的运动，地球演化为全固 态，才能进入无火山的时期，其他的星球演化也是如 此。
成。
（1）物质态变 地幔中有固体物质的熔化，才有
物质分异，即轻物质向地幔表层运移。
（2）物质置换 在重力分异的作用下，轻物质向
地幔表层运移至陆壳沉没线（图 1 中 A 点）之上，开始
置换地幔表层的重物质，地幔表层重物质顶界下移至
物质置换线（图 1 中 B 点）。从 A 点到 B 点的距离由
喷发通道的承压能力控制。
物质置换，物质置换导致置换空间的载荷下降，进而导致浮力上升，最终导致火山喷发。火山的形成条件有 3 个：置换
物质、置换空间和喷发通道。火山的存在状态有 5 种：常流火山、间喷火山、开口火山、终结火山和未喷火山。火山的存
在状态与物质的置换速度相关，物质置换速度又与固体物质态变速度相关。火山喷发是地球内部物质排放，它会导致
喷发通道：是指连通置换空间到地表的断裂。包 括挤压性断裂等，只要是切割地表到置换空间的断 裂，都可以成为火山喷发的通道。没有断裂时，地幔浮 力产生的巨大压力会将置换空间的上层胀裂，形成火 山喷发的通道。
上述 3 个条件具备，置换物质足够，火山喷发就 可以形成。
火山的形成与地壳的悬浮状态相关。洋壳呈完全
（1）
式中 p—— —火山置换空间顶部的压力，MPa；
俯冲板片的影响。
关键词：火山成因；压力；状态；作用
文章编号：1001－3873（2011）05－0564－05
中图分类号：P511[.3]
文献标识码：A
从地壳形成开始，火山喷发就伴随着整个地壳的 演化史。这种持续不断的火山喷发现象，一定与地球的 形成过程和演化规律相关，值得我们进一步的思考。
从宇宙中来到地球的物质，按先后顺序和撞击 深度的不同，从密度的角度看是杂乱无章的排列。随 着地球内部温度升高，熔化后的液态物质在重力的作 用下，开始重新排列，称为重力分异。从固态变为液态 后，轻物质分异到地壳之下，置换地壳之下的重物质， 在置换空间形成压力，以火山喷发的形式表现出来。
火山口
喷发通道 置换空间
A 陆壳沉没线 B 物质置换线
态变物质
图 1 火山形成示意
火山喷发是压力平衡线低于沉没线，置换物质排
开地幔岩浆产生的压力大于上覆岩石的压力。火山停
止喷发（休眠）是压力平衡线回到沉没线附近，置换物
质产生的压力与排开地幔岩浆产生的压力平衡（图 1）。
火山的形成在上述 3 个要素具备时，分为三步形
于地壳沉没线（A 点），说明有轻物质置换重物质；火
山喷发也是物质置换线低于地壳沉没线，且 A 点到 B
点产生的压力大于上覆轻物质和围岩所形成的压力，
即产生火山喷发；火山停止喷发是 B 点又回到了 A
点附近，置换空间压力消失。在没有置换物质时，火山
将进入消亡期。
火山内部的压力可用下式计算：
p=p1gh1- p2gh2，
收稿日期：2011－03-25
修订日期：2011-04-21
作者简介：胡道雄（1957-），男，湖北公安人，高级工程师，石油地质，（Tel）0990-6840402（E-mail）hudaoxiong@cnpc.com.cn.
第 32 卷 第 5 期
胡道雄：关于火山成因的探讨
·565·
沉没悬浮状态，陆壳呈半沉没悬浮状态（图 1），洋壳 的顶面是压力平衡线，陆壳沉没线就是压力平衡线。
（3）开启通道 通过物质置换，轻物质占据了重
物质的空间，导致置换空间的载荷下降，在地幔浮力
的作用下，置换空间形成高压场。置换空间的顶部以
气体和水溶性物质为主，在压力升高的同时温度也开
始升高，溶蚀置换空间的顶部，封闭的断裂或封闭的
火山口被打开，火山开始喷发。
由图 1 可看出，火山形成是物质置换线（B 点）低
地球体变，即地壳运动。火山喷发的强度与地壳的厚度成正比，地壳较薄时以溢流为主，地壳较厚时才能聚集更大的
压力。火山内部的压力与置换高度和置换物质的密度相关，根据置换高度和置换物质的密度可以计算火山内部的压
力。火山的分布与地幔中固体物质的分布相关。地史早期的火山分布主要受撞击星子的影响，晚期的火山分布主要受
火山形成的条件有 3 个：置换物质、置换空间（或 称为岩浆室）和喷发通道。
置换物质：是指物质分异产生的轻物质。地幔中 的固体物质态变，在重力分异的作用下，重物质向地 核下沉，轻物质向地幔表层运移，置换地幔表层的重 物质。火山喷发出来的气体、水溶物质和岩浆都属于 置换物质。
置换空间：是指固体地壳底面以上的空间。张性 断裂、剪切断裂、转换断层、整合线、熔蚀洞、底辟和底 侵形成的穹隆构造等，就是具有储备物质的空间部 位。
第 32 卷 第 5 期 2011 年 10 月
wenku.baidu.com
新新 疆疆 石石 油油 地地 质质 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY
Vol． 3220，1N1o.年5 Oct． 2011
关于火山成因的探讨
胡道雄
（中国石油 西部钻探公司 克拉玛依录井工程公司，新疆 克拉玛依 834000）
摘 要：火山是地球物质重新分配的一种形式。火山的成因是地幔中物质的态变而导致物质分异，进而导致地幔顶层
火山的成因，即火山的形成机制和动力机制。火 山的形成是地幔中固体物质态变的结果，固体物质态 变导致物质分异，物质分异导致地幔顶层物质置换，
物质置换导致置换空间的载荷下降，最终形成火山喷 发。
固体物质的运动有两种：撞击星子和俯冲板片 （陆壳和洋壳）。地史的早期主要是撞击星子，晚期主 要是俯冲洋壳和陆壳。现代地震资料证实，大地震产 生的地震波斑块区域，是致密部分熔化的现象，在地 幔中存在温度变化区域，说明存在正在融化的固体物 质。
火山喷发是地球内部物质排放的形式之一，其他 排放的形式有洋壳扩张、岩浆侵入和热液渗透[1]。物质 排放就是由地幔物质转变为地壳物质，地幔物质减 少，地壳物质增加。地幔物质减少导致地壳的表面积 减少，表面积减少导致地壳的挤压性运动，结果是产 生地震。所以说，火山喷发必然导致地震。
火山喷发是地球演化过程中的必然现象。地球的 形成过程导致了物质的重新分配过程，火山喷发只是 遵循物质运动的规律，按照物质的密度进行物质的重 新分配。只有当这个分配过程完成时，即地幔中没有 固体物质态变和物质分异的运动，地球演化为全固 态，才能进入无火山的时期，其他的星球演化也是如 此。
成。
（1）物质态变 地幔中有固体物质的熔化，才有
物质分异，即轻物质向地幔表层运移。
（2）物质置换 在重力分异的作用下，轻物质向
地幔表层运移至陆壳沉没线（图 1 中 A 点）之上，开始
置换地幔表层的重物质，地幔表层重物质顶界下移至
物质置换线（图 1 中 B 点）。从 A 点到 B 点的距离由
喷发通道的承压能力控制。
物质置换，物质置换导致置换空间的载荷下降，进而导致浮力上升，最终导致火山喷发。火山的形成条件有 3 个：置换
物质、置换空间和喷发通道。火山的存在状态有 5 种：常流火山、间喷火山、开口火山、终结火山和未喷火山。火山的存
在状态与物质的置换速度相关，物质置换速度又与固体物质态变速度相关。火山喷发是地球内部物质排放，它会导致
喷发通道：是指连通置换空间到地表的断裂。包 括挤压性断裂等，只要是切割地表到置换空间的断 裂，都可以成为火山喷发的通道。没有断裂时，地幔浮 力产生的巨大压力会将置换空间的上层胀裂，形成火 山喷发的通道。
上述 3 个条件具备，置换物质足够，火山喷发就 可以形成。
火山的形成与地壳的悬浮状态相关。洋壳呈完全
（1）
式中 p—— —火山置换空间顶部的压力，MPa；
俯冲板片的影响。
关键词：火山成因；压力；状态；作用
文章编号：1001－3873（2011）05－0564－05
中图分类号：P511[.3]
文献标识码：A
从地壳形成开始，火山喷发就伴随着整个地壳的 演化史。这种持续不断的火山喷发现象，一定与地球的 形成过程和演化规律相关，值得我们进一步的思考。
从宇宙中来到地球的物质，按先后顺序和撞击 深度的不同，从密度的角度看是杂乱无章的排列。随 着地球内部温度升高，熔化后的液态物质在重力的作 用下，开始重新排列，称为重力分异。从固态变为液态 后，轻物质分异到地壳之下，置换地壳之下的重物质， 在置换空间形成压力，以火山喷发的形式表现出来。
火山口
喷发通道 置换空间
A 陆壳沉没线 B 物质置换线
态变物质
图 1 火山形成示意
火山喷发是压力平衡线低于沉没线，置换物质排
开地幔岩浆产生的压力大于上覆岩石的压力。火山停
止喷发（休眠）是压力平衡线回到沉没线附近，置换物
质产生的压力与排开地幔岩浆产生的压力平衡（图 1）。
火山的形成在上述 3 个要素具备时，分为三步形
于地壳沉没线（A 点），说明有轻物质置换重物质；火
山喷发也是物质置换线低于地壳沉没线，且 A 点到 B
点产生的压力大于上覆轻物质和围岩所形成的压力，
即产生火山喷发；火山停止喷发是 B 点又回到了 A
点附近，置换空间压力消失。在没有置换物质时，火山
将进入消亡期。
火山内部的压力可用下式计算：
p=p1gh1- p2gh2，
收稿日期：2011－03-25
修订日期：2011-04-21
作者简介：胡道雄（1957-），男，湖北公安人，高级工程师，石油地质，（Tel）0990-6840402（E-mail）hudaoxiong@cnpc.com.cn.
第 32 卷 第 5 期
胡道雄：关于火山成因的探讨
·565·
沉没悬浮状态，陆壳呈半沉没悬浮状态（图 1），洋壳 的顶面是压力平衡线，陆壳沉没线就是压力平衡线。
（3）开启通道 通过物质置换，轻物质占据了重
物质的空间，导致置换空间的载荷下降，在地幔浮力
的作用下，置换空间形成高压场。置换空间的顶部以
气体和水溶性物质为主，在压力升高的同时温度也开
始升高，溶蚀置换空间的顶部，封闭的断裂或封闭的
火山口被打开，火山开始喷发。
由图 1 可看出，火山形成是物质置换线（B 点）低
地球体变，即地壳运动。火山喷发的强度与地壳的厚度成正比，地壳较薄时以溢流为主，地壳较厚时才能聚集更大的
压力。火山内部的压力与置换高度和置换物质的密度相关，根据置换高度和置换物质的密度可以计算火山内部的压
力。火山的分布与地幔中固体物质的分布相关。地史早期的火山分布主要受撞击星子的影响，晚期的火山分布主要受
火山形成的条件有 3 个：置换物质、置换空间（或 称为岩浆室）和喷发通道。
置换物质：是指物质分异产生的轻物质。地幔中 的固体物质态变，在重力分异的作用下，重物质向地 核下沉，轻物质向地幔表层运移，置换地幔表层的重 物质。火山喷发出来的气体、水溶物质和岩浆都属于 置换物质。
置换空间：是指固体地壳底面以上的空间。张性 断裂、剪切断裂、转换断层、整合线、熔蚀洞、底辟和底 侵形成的穹隆构造等，就是具有储备物质的空间部 位。
第 32 卷 第 5 期 2011 年 10 月
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新新 疆疆 石石 油油 地地 质质 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY
Vol． 3220，1N1o.年5 Oct． 2011
关于火山成因的探讨
胡道雄
（中国石油 西部钻探公司 克拉玛依录井工程公司，新疆 克拉玛依 834000）
摘 要：火山是地球物质重新分配的一种形式。火山的成因是地幔中物质的态变而导致物质分异，进而导致地幔顶层