登陆注册
48677000000001

第1章 谁执彩练当空舞——火山知识篇(1)

第一节什么是火山

我们常常从电视上或者报纸上看见令人不寒而栗的火山喷发的报道,可你是否知道什么是火山呢?

从名称上看,火山似乎是着火的山,因此常常被人理解为“火山”。其实不是,在西方语言中,火山最初叫做“武耳卡”,包含有“山在燃烧”的意思。“武耳卡”是罗马神话中的锻造之神。古代的欧洲人看到意大利东南地中海里的利帕里群岛上的山不时喷火冒烟,以为是有位神仙在地下拉开他的风箱打铁。于是便把这个小岛命名为“武耳卡诺”,后来人们虽然知道这种现象究竟是怎么回事了,但仍把这座火山称为“武耳卡诺”火山,并习惯用它来作为科学中的火山的通称;在英文中写成Volcano;来源于拉丁语Vulcanus,意思是地壳上的一个开口。地质学概念传到中国译成中文时,利用了原有的“火山”一词。

火山虽然叫做“火”山,其实是没有火的。火山喷烟吐火不是山在燃烧,而是一种高热的岩浆从地下涌出来造成的现象。岩浆里包含着许多气体和水分。当它冲出地面的时候,气体和水蒸气大量分离出来,直上高空,剩下来的液态物质熔岩,温度很高,常在1000℃以上,像火一样红。它好像沸腾的铁水,夜间还能映红烟云,辉煌夺目。于是,我们就看到了熊熊的火光腾空而上。

火山不仅没有火,有时还看不见山。火山的“山”是由地下喷出的碎屑和熔岩堆形成的。这些物质散布很广,越靠近喷发口堆得越多,因而常常形成一座中央高、四周低的锥形山峰。这是最具有火山特征的火山。日本的富士山就是这样一座火山。我国大同附近的火山,大体上也看得出圆锥一般的外形。

当岩浆沿着地壳中长长的裂缝溢出时,给我们留下的只是熔岩构成的又宽又平的高地,就看不见山了。当然有一些火山在海底喷发,我们就更看不见山了。

因此,简单地说,火山就是地下深处的高温岩浆及其有关的气体、碎屑从地壳中喷出而形成的,并具有特殊形态和机构的地质体。

第二节火山是怎样形成的

认识火山形成的原因,我们还得从地球的形成和构造说起。我们人类生存的地球,在刚刚形成的时候,原本是一团炽热的大火球。

后来,随着温度的逐渐降低,较沉的物质下沉到中心,形成地核;较轻的物质漂浮到地面,冷却后形成了地壳。其实,大约在45亿年以前,地球的大小就已经和今天相差不多了。但原始的地球上既无大气,又无海洋。在最初的数亿年间,由于原始地球的地壳太薄,再加上小天体的不断撞击,造成地球内溶液不断上涌,地震与火山喷发随处可见。地球内部蕴藏着大量的气泡,在火山喷发过程中从内部升起形成云状的大气。这些云中充满水蒸气,然后又通过降雨落回到地面。降水填满了洼地,注满了沟谷,最后积水形成了原始的海洋。到了距今25亿年至5亿年的元古代,地球上出现了大片相连的陆地,变成了今天这个样子。

今天,我们都知道地球是圆形的。可你是否知道地球的内部构造呢?在日常生活中,我们都吃过很多带核的水果,它们有皮、肉和核。地球内部的结构也就类似于这些有核的水果。科学家根据化学成分的不同,把地球分为四层-地壳、地幔、外地核和内地核。

地球最外圈层,也就是我们脚下踩着的土地称为地壳,是薄薄的坚硬的岩层;当然地壳并不只是包括人类所能看见的土地,还包括了海底海床的那部分土地。地壳在地球上分布的厚度是不均匀的,大陆部分的地壳厚度一般在32千米左右;而海底部分的地壳厚度常常只有5千米至8千米。

而在地球内部,中间的比较柔软、致密的一层则被称为地幔,地壳就漂浮在地幔之上;这里是产生岩浆的地方。

顾名思义,地核就是地球的中心。它们被地幔“包裹”着,包括液态的金属外地核和固态的金属内地核。外地核的温度要比内地核的温度高,所以呈液态状,可以达到6000℃。

表面上地球好像是静止不动的,实际上在地壳下面,地球在不停地运动,火山和地震就是它不断运动导致而成的。甚至可以说,没有火山喷发,地球也不可能形成今天的地貌。

我们知道,地壳大部分是由岩石组成的,上面覆盖着一层薄薄的土壤,这是岩石经过亿万年的雨水侵蚀和风化作用造成的。地壳因为太薄了,所以非常的不稳定,随时都有可能裂开,形成火山喷发。

我们所说的火山一般都是已经诞生了的,但并不能保证世界上永远只有这些火山。随着时间的不断流逝,还有可能诞生新的火山。

1943年,人们就曾在墨西哥目睹了一个新火山的诞生。

那年的2月5日,位于墨西哥首都墨西哥城西约320千米远的帕里库廷村,突然大地震动,紧接着地底下发出了轰隆隆的响声。

以后震动不断发生,虽然不是十分强烈,但有逐渐加强的趋势。当时,有一个叫普里多的农民正在自家的玉米地里干活。他忽然发现他的地里出现了一个不断冒出烟来的小洞。起初,他还以为是枯叶着火,便用铁锹铲了一些土盖上。然而于事无补,烟还是在不断地向外冒。

过了些天,2月20日下午4点左右,普里多正在地旁休息,大地忽然又震动起来,地底下再次发出了轰隆隆的声音。原先冒烟的地方骤然裂开了一条约5厘米~6厘米的裂口,而且越裂越长,大量的浓烟从裂口喷涌而出,还嘶嘶作响,带有难闻的硫磺气味。不多一会儿,裂口附近的树木开始燃烧起来。这时,喷烟的小洞已扩展到直径2米左右。洞里像沸腾了一样,不断翻滚着沙子。除烟外,还有许多灰沙和石块从洞中喷出。第二天早上8点,当普里多再次来到他的地里时,只见地上铺满了大大小小的石块和灰沙,喷口周围堆得更多,已形成了高约10米的小丘。一个星期后,小丘高达100余米。接着,在小丘的北边也出现一条裂缝,炽热的岩浆从裂缝中源源不断地涌出,它就像一条火龙一直流出2千米外才逐渐凝固成岩石。以后这个小山还在不断升高,直至形成了今天我们能看到的真正的火山。

那么,火山究竟是怎样形成的呢?

原来,在地壳之下100千米~150千米处,有一个“液态区”,区内存在着高温、高压下含气体挥发成分的熔融状硅酸盐物质,即岩浆,它一旦从地壳薄弱的地段冲出地表,它的温度和压力便开始下降,岩浆就变成了火山岩。堆积在其周围,慢慢地就形成了火山。

通俗地说,火山就是处于不断变化中的地壳内部喷出的岩浆和碎屑物质堆积成的山体。人们最常见、最熟悉的火山是锥形火山。

它内部的岩浆沿喷气孔流出并凝固成岩石,在火山口顶端留下一圆锥形。当火山再次喷发,第二层火山灰和熔岩沉积在第一层的顶部,如此一层层堆积起来,火山就这样长大了。

然而,最新研究表明,倘若没有板块运动,板块与板块之间的碰撞、俯冲,沉积在地壳下面的岩浆就不会喷出地表。那么,什么是板块运动呢?说起板块运动,就不得不解释一下板块构造学说。

第三节什么是板块构造学说

板块构造学说是在大量海洋地质、地球物理和海底地貌等资料分析的基础上,从大陆漂移、海底扩张学说逐步发展、建立起来的一种新的大地构造理论。它认为岩石圈的构造单元是板块,板块的边界是洋中脊、转换断层、俯冲带和地缝合线。由于地幔的对流,板块在洋中脊分离、扩大,在俯冲带和地缝合线处下冲、消失。

按照板块构造学说,全球被划分为欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极板块6大板块(外层地壳中紧挨地幔顶端的坚硬物质层);其间还有一些小板块,如可可板块、智利板块等。所有这些板块都漂浮在具有流动性的地幔软层上。随着软流层的运动,各个板块会发生相应的水平运动。据地质学家估计,大板块每年可以移动1厘米~6厘米距离。

板块构造理论强调的是板块的大规模水平运动。在运动过程中,板块可以产生、生长、消亡,而且这种变化可以定量预测。

不同板块相遇时所产生的相互作用一般有以下四种形式:如果两个板块相互远离,会形成洋中脊或大陆脊,具体取决于两板块相遇地点是在海洋下还是在陆地下。两板块分离时,岩流圈以下的地幔岩石会流入两板块间的真空地带。此时的压力水平不是很高,因而地幔岩石可以熔化,并形成岩浆。如果岩浆从中流出,就会冷却、硬化,并形成新生的地壳。这样,板块分离所产生的缝隙就得以填充。

这种岩浆产生的过程称为扩散中心火山作用。

当两板块相撞时,其中一个板块可能会被挤压到另一个板块下方,从而会沉陷到地幔当中。这一过程称为潜没,一般会形成海沟(一种极深的沟壑,通常在海底)。如果坚硬的岩石圈陷入高温、高压的地幔当中,其自身温度也会升高。很多科学家认为沉陷的岩石圈在这一深度下不会熔化,但高温和高压的环境会使水分(表面水分和水化矿质中的水分)被排出板块,并进入上面的地幔层。在这种楔形结构中,水含量的提高会导致地幔岩石的熔点降低,进而可以熔化为岩浆。这种岩浆的生成方式称为潜没区域火山作用。

如果两板块相撞,而双方都不能潜没到另一方之下,就像两辆汽车在相撞时那样,这时,地壳物质就会发生“褶皱”,继而形成隆起的山峰。这一过程不会产生火山。但这种类型的板块边界将来可能会演变为潜没区域。

还有一些板块在相向移动时,既不会相互挤压也不会相互牵连。这种转型板块边界很少引发火山活动。

岩浆也可以从岩石圈中部以下被推挤到上方,但与生成于板块边界附近的岩浆相比,这种现象不算常见。通常这种板块间火山活动的起因是,某些异常高温的地幔物质形成于地幔中较低位置,而后被推挤到地幔中较高的位置上。地幔物质会呈现出一个羽状形态,宽度约为500千米至1000千米,地幔物质在向上涌动的过程中会产生一个热点,它位于地表某一定点的下方。由于这种地幔物质的热量奇高,它会熔化并在地壳下形成岩浆。热点本身是静止不动的;但如果大陆板块移动时经过这些热点区域时,在岩浆的作用下就会产生一个火山群,成为板块的一部分并随着板块一起移动。但板块下面的热点仍然留在原地。夏威夷火山群就是由这样的热点所产生的,它们的历史至少有7000万年。

在上述几个过程中形成的岩浆,后来又怎么样了呢?我们看到,洋中脊附近生成的岩浆会硬化并形成新的地壳物质,因而形成不了具有喷发能力的陆地火山。大陆脊区域的岩浆有时虽然能够喷射到陆地上,但这种情况并不常见,所以大多数陆地火山是由潜没区域火山作用和热点火山作用产生的。

当固态岩石变为具有流动性的岩石物质时,其密度就会低于周围的固态岩石。由于存在这一密度差,岩浆就会在强大外力的作用下喷涌而上(气球中的氢气在密度更高的气体环境中漂浮而上,石油在密度更高的水环境中喷涌而上,都是这个道理)。在岩浆喷涌而上的过程中,强大的热力会熔化一些岩石,使其掺入到岩浆中,形成岩浆混合物,而岩浆会持续地穿过地壳向上运动,直至来自周围固态岩石向下的压力超过向上的压力。此时,岩浆会聚集在地表下的岩浆囊中。如果岩浆的压力高达某一水平,或是地壳中产生了裂缝,这些熔融态的岩石就会从地表喷出,冷却后形成火山。

板块构造理论很好地阐释了地磁、地震、地热、火山、岩浆活动、变质作用、矿产形成、生物演变、大洋形成、洋底地形、洋底年龄、造山运动等众多地质现象和问题。从地质学发端以来,还没有哪一种综合性理论,能如此简单明了地解释如此众多的事实。板块构造学说的诞生,是地学史上的划时代事件。因为它改变了人们的传统地球观。

第四节火山的形成必须具备哪些条件

一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件:

1.部分熔融体的形成,必须有较高的地热(自身积累的或外边界条件产生的),或隆起减压过程,或脱水而减低固相线;2.岩浆在地壳中的汇集,或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关,而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关;3.岩浆囊中的物理化学过程,主要是结晶体、挥发物与流体的份额间的相互作用,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、改造从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。

火山形成后,就像一个人诞生到了这个世界上,我们就把它想象成一个有生命的物质,从各个方面对它进行分析。譬如它的构造、它的分布情况、它的种类等。

同类推荐
  • 求知文库-流动的湖光树影

    求知文库-流动的湖光树影

    我很荣幸地被联合国教科文组织总干事任命为国际淡水年特使,深感有责任唤起民众对淡水资源的珍惜之情。只有这样,才能使我们的社会更加欣欣向荣。正如总干事在国际淡水年发起仪式上的致辞中所倡议的:“为了世界和平、人类安全和可持续发展,让我们携手关注、珍惜和分享淡水资源。”
  • 智慧百科(体育卷)

    智慧百科(体育卷)

    本系列丛书一共为分9卷,分别主动物卷、奥运卷、航天卷、军事卷、植物卷、体育卷、历史卷、科学卷、人体卷。
  • 奇妙的发明(科学知识大课堂)

    奇妙的发明(科学知识大课堂)

    为了普及科学知识,探索科学发展的历程,领略科学丰富多彩的趣味,弘扬科学名家的丰功伟绩,学习科学家不懈的创新精神与无私的奉献精神,培养青少年科学、爱科学的浓厚兴趣,并密切结合青少年朋友日常的生活与学习特点,我们组织编写了这套《科学知识大课堂》。作为一套普及科学知识的通俗读物,本书有别于专业的学术论著,侧重于知识性、趣味性、实用性,注重对青少年科技素质的培育、科学兴趣的培养、科学精神的塑造与科学方法的启迪,不求面面俱到,但求言之有物,物有所指,指有所发。
  • 节约用水科普读本

    节约用水科普读本

    水是生命之源、生产之要、生态之基。节约水资源是促进经济社会持续健康发展的必然要求,是保护水生态环境的根本之策,是建设美丽家园的重要途径。
  • 图文科普-绚丽多彩的光

    图文科普-绚丽多彩的光

    这是一个绚丽多彩的世界,我们之所以能看到世界上的万事万物,是因为我们有眼睛,我们的眼睛能够接受各种各样的光。光与人类的生活密切相关,它主宰着人类的命运,光有人造光和自然光两种。
热门推荐
  • 墨爷的私家侦探

    墨爷的私家侦探

    一个普通的高中学生,究竟会搅出怎样的风云呢?昔日的学生,如今的大佬,身份的转变就在一夜之间。时暖曾说,永远不要看不起别人,因为你也不知道他将来会发生怎样的变数。言大佬也用被罚跪搓衣板事实向世人证明,果真如此
  • 毒医转世:野蛮小狂妃

    毒医转世:野蛮小狂妃

    冷月姬弄死了一直纠缠男朋友的小婊子,没想到那小婊子才是男朋友的真爱,于是,冷月姬悲剧了~~没想到冷月姬转世了,一朝涅磐重生,冷月姬决定要闯荡出一番事业,于是……(本文没事就撒狗粮,虐渣渣,爆笑爽文~~绝对1V1。)
  • 余生与你共度时光

    余生与你共度时光

    高中,他们是相伴一起的朋友,不知什么时候,二人的关系变得微妙起来,后来成年后二人再续儿时的“友谊”,最后走进婚姻殿堂
  • 枭宠纨绔千金

    枭宠纨绔千金

    她是被溺宠长大的千金大小姐,是纨绔子弟中的扛把子,也是深藏的大佬,却因为一场扑朔迷离的阴谋出国留学,待她归来后,有仇报仇,有怨报怨!
  • 特工任务之收纳后宫

    特工任务之收纳后宫

    2012的毁灭预言变成了恐怖分子犯罪的荒唐借口,出动任务,决战火山巅峰,却因她一时的疏忽,左臂中弹,跌落火山口……再为门客,她凭借着俊逸若仙的外表吸引了无数美女的目光;斗智斗勇,一身潇洒气质诱惑了无数美男的心…政局已定,皇土归一,却难料,君不爱江山爱美人!一场无硝烟的争夺美人之战再次席卷而来,斗争于王侯将相之间!即将继位的骆王此时也甘心抛弃前程,只做那月下的赏花之人!——“什么?我做皇帝,你入后宫?”骆王给上官绫萧下了这最后的任务!勾心斗角、尔虞我诈之后,程亮身份、回归女儿之时,锋芒蜕变、柔情涌现之间,命中桃花悄然飘现!桃花劫中劫,一而再,再而三……命中多夫,豪女终败美男关,柔情收纳绝色男!女尊王朝被她开启,美男后宫古来第一!——“她不属于我们任何一个,她只属于她自己!这样的她却让我们这群男人为她痴迷!”
  • 野香

    野香

    美艳女主本是清纯大学生,多金老板本已心有所属,却偏偏互相招惹她本是个平平凡凡的大学生,却没想到一时心动把她卷入了他的圈套,一步一步把她圈在他为她画的牢中。后来她真的深深的喜欢上这个大她十岁的男人,才知道她不是玩物而已,图她年轻漂亮是雏单纯。她以为他温柔如水,没想到到最后却最是无情
  • 媳妇

    媳妇

    这部小说主要描写了一位善良却不乏有个性的媳妇儿刘如柔在一个充满了恩恩怨怨、是是非非的大家庭(这里有三个婆婆之间的矛盾、有婆媳之间的矛盾、有夫妻之间的矛盾、有姑嫂之间的矛盾、有亲家之间的矛盾,是这些矛盾导致这个大家庭的不和和最终的团圆。)中的痛苦、迷茫、奋斗、失败、绝望、希望、挣扎、沉沦、振作,以及她一点儿一点儿地迈向成功的生活和感情经历。
  • 瓦尔登湖·世界文学名著典藏

    瓦尔登湖·世界文学名著典藏

    《瓦尔登湖》系十九世纪美国著名作家梭罗的传世之作,在美国文学中被公认为是最受读者欢迎的非虚构作品。至今,此书已有两百多种不同的版本,更有着不计其数的不同语种译本。作者梭罗主张回归自然,崇尚简朴生活,《瓦尔登湖》是他独自一人幽居在瓦尔登湖畔自筑木屋的生活实录。他在描述田园生活与大自然迷人景物的同时,渗透了睿智脱俗的哲理思辨。静静地、细细地品读此书,能唤起我们对人生很多美好的事物与情感的遥远记忆,也能改变我们的生活态度,获得心灵的纯净与精神的升华。
  • 见习神探

    见习神探

    入职警队第三天的白子洛竟遭遇人生最大难题——请前队长出山?!看似各不相干的案件被神秘十字架串联,牵出十九年前一桩消失的命案。看萌新实习生化身大神小跟班,一路寻找真相,看见习神探如何步步成长。白子洛:见习神探?不,我是天生神探。萧夙:嗯?白子洛:……没事没事。来,大神请破案!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!