一、 火山的成因人類無法鉆穿地殼,但地殼自身卻百孔千瘡,火山遍布全球,不時噴發(fā)大量氣體和巖漿,人們便可通過這些天然“窗口”來窺探地底的秘密.令人不解的是,地幔巖漿離海溝溝底最近,為什么火山口不在海溝,而在海嶺和高山之顛呢?這顯然不能用“水往低處流、火往高處走”的原理來解釋,因為巖漿熔液比水更重,更有理由留在低處.是什么力量把它送到山頂?shù)哪?這就是火山的成因問題,圖47描述了火山孕育形成的過程. 在山體中,地殼與地殼相擠在一起,地殼間便留下了大量的縫隙,當(dāng)山體底部出現(xiàn)負(fù)山谷時,負(fù)山谷中就會封藏大量氣體(含水蒸汽、硫、二氧化碳、甲烷等).當(dāng)洋流對山體的水平推力時大時小、時緊時松時,導(dǎo)致山體本身上下波動,加上固體潮汐也在使山體上下波動,當(dāng)洋流與潮汐引起的上下起伏波疊加在一起時,山體出現(xiàn)最大波幅.當(dāng)山體大幅度抬高時,山谷內(nèi)的氣壓降到最低,但當(dāng)山體大幅度下落時,負(fù)山谷內(nèi)的氣壓達(dá)到最高點.當(dāng)某一次高壓突然沖破地殼膜時,負(fù)山谷內(nèi)的高壓氣體夾帶著巖漿,順著山體縫隙沖出山體,此時火山首次爆發(fā).一旦負(fù)山谷內(nèi)的氣體沖出,原高壓氣倉對山體的浮力消失,山體的重力加大,更加往下坐.這樣一坐,負(fù)山谷內(nèi)的表層巖漿便被壓出,形成第二次火山爆發(fā). 噴出的熔巖冷卻并落在山頂,這又加重了山體的重量,當(dāng)下一次地殼落潮時,更重的山體又一次下坐,又噴出一部分巖漿,這又使山體加重. 火山爆發(fā)前,高壓氣倉的強大浮力不僅使火山口抬高,而且使周圍近百公里半徑內(nèi)的地殼高.當(dāng)高壓氣倉破裂,浮力消失,附近地殼也連接著氣艙壁向巖漿洋下沉.氣倉壁每下沉寸,都會泵出一部分巖漿,形成間歇式火山爆發(fā). 這樣間歇式地噴發(fā)一段時間后,山體與附近地殼下坐到一個比較適當(dāng)?shù)母叨?雖然仍在固體潮起伏,但負(fù)山谷內(nèi)的巖漿只能在山體縫隙(即火山通道)中上竄下落,噴不出地表.再過一段時間,山體垂直重力、山根浮力與洋流水平推力重新達(dá)到平衡,一般地殼起伏波已不能使負(fù)山谷內(nèi)產(chǎn)生高壓,此時地殼膜重新合攏,火山熄滅或休眠. 若干年后,洋流改向或把更多的海底地殼推到山頂,使山體加重或減輕,負(fù)山谷中又積累了許多新來的氣泡(從地幔中來的氣泡),使山體的浮力加大.一旦負(fù)山谷內(nèi)的氣壓再次把地殼膜壓破,火山再次爆發(fā),這被叫做“火山復(fù)蘇”.如公元79年的維蘇威火山的再度爆發(fā),掩埋了龐培和赫庫爾蘭努姆兩城,那次便是復(fù)蘇的火山. 如果火山底下的負(fù)山谷被熔解,或任何一壁被熔解,失去儲氣的條件,這時的火山才算永久性地死亡.由于山體中的構(gòu)造不同,火山爆發(fā)的形式也不盡相同,如果被壓在負(fù)山谷頂層的是由煤層干餾出來的甲烷氣體,在火山爆發(fā)的瞬間,高溫可燃?xì)怏w突然與山體上層縫隙中的氧氣接觸,就會發(fā)生強烈的爆炸.如1883年8月26日,蘇門答臘與爪哇島之間巽他海峽的喀拉喀托火山第一次噴發(fā)時,同時發(fā)生爆炸,把山頭20立方公里的巖石拋向空中.但在更多的情況下,被壓在負(fù)山谷頂部的是硫、磷、硼、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氟、氯、水蒸汽氣體.這些氣體主要是山根熔解后被置換和釋放出來的,少量的氣體是從地幔巖漿深處浮升上來的,它們聚積成一團(tuán)團(tuán)氣泡,隨地幔巖漿流動,隨時尋求地殼膜的裂縫沖出地表.如海盆、海溝中冒出的氣泡,平原和山地冒出的含硫氣體等.然而一旦這些氣泡流入負(fù)山谷,就失去了在流動中尋找出口的機會,它們只有把力量積累到某時某刻火山爆發(fā)時,才能一起沖出地表.由此可知,負(fù)山谷是火山孕育的首要條件,如維蘇威火山從公元79年到1944年3月12日共復(fù)活噴發(fā)過10次,平均約間隔2個世紀(jì)就噴發(fā)一次,說明火山底部有負(fù)山谷存在,不然不可能總是在一個地方噴發(fā).負(fù)山谷是眾多山根中的一種特殊的地形形態(tài),而只有散熱條件良好的山脈底下才可能有山根,平地和海底的平原不會有山根,也不會有負(fù)山谷,故不可能孕育火山,火山總是分布在山地.另外,山體重力是把巖漿壓出的動力,沒有下壓的山體重力,便沒有足夠的力量把沉重的 巖漿“泵”出地表,而平原與海底對地幔巖漿的壓力小,而且作用力是均衡的.即使有大團(tuán)氣泡浮來,也形不成一個突破點,故形成不了火山.其三,地殼中的縫隙是巖漿噴出的通道,而只有山脈、海嶺的地殼是折疊的,存有大量縫隙.而一般海底與平原的地殼是水平的,中間沒有縫隙,巖漿和氣體找不到一下子大量沖出地表的通道. 以上三種因素決定了火山的分布,它依賴著山體、海嶺而存在,故平原、海溝、海盆中沒有火山. 二, 火山爆發(fā) 火山并非是噴出“火”的山,它噴出的是一種高溫粘稠的物質(zhì),這種物質(zhì)叫巖漿.火山爆發(fā)時景象異常壯觀.平時,死死被地包在地殼里巖漿,由于其溫度極高,又承受著地殼的巨大壓力,所以一遇地殼較薄的地方或有裂隙,巖漿就猛烈地沖出地面. 當(dāng)火山爆發(fā)時,伴隨著驚天動地的巨大轟鳴,石塊飛騰翻滾,熾熱無比的巖漿像條條兇殘無比的火龍,從地下噴涌而出,吞噬著周圍的一切,霎時間,方圓幾十里都被籠罩在一片濃煙迷霧之中.有時候,由于火山爆發(fā),還能使平地頃刻間矗立起一座高高的大山,如赤道附近的乞力馬扎羅山和科托帕克希山就是這樣形成的；有時候,又能在瞬間吞掉整個村莊和城鎮(zhèn). 火山的形成是地表下面,越深的地方,溫度就越高,大約在20英里深處,溫度之高足以熔化大部分巖石.巖石熔化時,就會膨脹而需要更多更大的空間.這種被高溫熔化的物質(zhì)便會沿著隆起造成的裂縫上升.當(dāng)熔巖槽里的壓力大于它上面的巖石的壓力時,便向外爆發(fā)而形成一座火山.
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