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第十三章火山地貌圣艾伦火山1980年5月18日一、火山英语：volcanoVolcano一词来源于拉丁文的Vulcanus或Volcanus。Vulcan，是Jupiter(主神朱庇特)和Juno(朱庇特的妻子)的三个儿子之一。Vulcan是火神，是上帝的铁匠，他的铁匠铺设在奥林比斯山。他为Apollo(阿波罗，主管光明、青春、音乐、诗歌、医药、畜牧的神，一说即太阳神)和狄安娜（Diana,月亮和狩猎女神）制造弓箭，为阿基里斯（Achilles,出生后被其母亲倒提着在冥河水中浸过，除未被水浸过的脚踵外，浑身刀枪不入，因此，Achilles’heel,指惟一致命的弱点）造盾。他的妻子是Venus（爱和美女神）（据荷马诗奥德塞Odyssey）。诗人们认为冒烟的山是Vulcan的铁匠铺的烟筒。火山喷发的爆炸是Vulcan在铁砧上打铁，同时火和烟从烟筒中冒出。在这个铁匠铺里，Vulcan制造了Jupiter的霹雷。在古典文学中经常提到火神的铁匠铺位于离西西里不远的黎帕里群岛中的一座叫做Vulcano的小岛上。火山是由岩浆喷发堆积的地貌形态。岩浆：地壳深处及上地幔（200km）天然形成的高温粘稠的硅酸盐流体（压强约100万个大气压，温度1000度以上）。火山的分布（一）环太平洋火山带现在已知有319座活火山分布于环太平洋带，占世界活火山总数的62％，其中西带（从阿拉斯加起，经阿留申群岛、勘察加半岛、千岛群岛、日本群岛、台湾、菲律宾群岛、印度尼西亚诸岛，直到新西兰）占45%，构成西太平洋火山岛弧。其中东带（从南美西岸的安第斯山，经中美、北美的西部的科迪勒拉山山脉至阿拉斯加）占17％。这东西二带构成所谓“环太平洋火圈”。世界最高的活火山（厄瓜多尔的科托帕克希火山，5896m）和世界最高的死火山（安第斯山中阿根廷的阿空加瓜火山，6964m）以及著名的富士山（3776m）等都分布在这条火山带上。（二）阿尔卑斯-喜马拉雅火山带又称地中海火山带，横贯欧亚大陆南部（西起伊比利亚半岛，经意大利、希腊、土耳其、伊朗，东至喜马拉雅山脉，南折至孟加拉湾，与太平洋火山带相汇合），已知有94座活火山分布于此带上，占世界活火山总数的18％。（三）大西洋海岭火山带北起冰岛，经亚速尔群岛、佛得角群岛至圣保罗岛，有活火山42个；另外9个分布于小安的列斯岛弧上，大西洋活火山占世界活火山总数的10％。此外，还有一些活火山分布于太平洋、印度洋、南极洲和非洲大裂谷，约占10％，其中非洲大裂谷上共有7座活火山，亦可称为东非火山带，如坦桑尼亚的乞力马札罗山（5895m）是东非有名的火山。我国火山多属于死火山(第四纪以来没有活动）或休眠火山（第四纪以来有活动，但历史时期没有活动），活火山（历史时期有活动）为数不多，据不完全统计火山锥约有900座。因我国东部（北起黑龙江、吉林，经内蒙、河北、山西、山东、江苏、安徽、台湾至广东省的雷州半岛和海南岛）属于环太平洋西带范畴，所以多有火山分布。其中只有台湾的鲤鱼山最近尚在活动，黑龙江五大连池部分火山在1719-1721年活动，其它火山如长白山上的白头山、山西的大同火山、云南的腾冲火山（过去认为最新活动年代为距今5万年，最新研究认为距今3800年有活动）、台湾的大屯火山等都处于休眠状态。二、火山喷发物质1.气体（主要是水蒸气，还有CO2,H2,NH4,H2S,SO2,Cl,N2等,在1980年5月18日MountSt.Helens喷发时，温度估计达800°C，从岩浆中溢处时体积可以增加数百倍以上）2.固体（火山灰、火山砂，火山砾和火山弹等）大量的固体物质随气体喷到空中，再落下来堆积成锥形的火山体；3.液体（熔岩流）液体岩浆溢出地面后，顺坡流动，形成缓缓的火山锥或形成微微凸起熔岩盖和波状起伏的熔岩垄岗（通常，流动速度为10-30米/小时。在岩浆流动的速度在陡坡上可以达到300米/小时。玄武岩岩浆在固结之前的流动距离可达150公里以上）。1839-1974共有50次喷发MountNgauruhoe新西兰三、火山的形态与结构火山形态包括火山锥与火山口。火山锥：火山喷出固体物质在火山通道周围堆积形成的锥形地貌。根据火山锥的内部结构和物质组成，可以划分为碎屑锥、熔岩锥、混合锥。1）火山碎屑锥火山喷发时，固体喷发物（火山灰、火山砂和火山砾）与炽热的气体一起喷出，在空中旋转而逐渐变冷变硬，从空中降落堆积成碎屑锥。火山碎屑锥呈圆锥形，上部坡度较大，下部较缓，锥的坡度由喷出物质的堆积休止角而顶。锥顶端有一个火山口或破火山口，由于火山一次次地喷发，火山碎屑锥常由成层的火山碎屑组成。2）熔岩锥熔岩锥又叫盾形火山，它是坡度很小的熔岩堆积体，主要是由火山口或裂隙喷出的熔岩形成的，有时在熔岩锥的侧坡上常有许多熔岩自小孔道或者裂缝溢出。夏威夷群岛和冰岛有许多这类火山。夏威夷的冒纳罗亚火山是规模较大的盾形火山，它的底部长约96km，宽约48km，海拔4176m，属中心式喷发，而冰岛的盾形火山沿裂隙喷出。3）混合锥混合锥由熔岩和火山碎屑交互成层组成。大部分熔岩常自火山锥坡上溢出向火山锥的一侧流动，形成平缓的火山锥坡，如另一坡无熔岩，全由火山碎屑物组成，则坡度较陡，这时就形成一坡陡一坡缓的不对称火山坡。山西省大同火山群中的许堡火山就是这种类型的火山锥。2.火山口是火山锥顶上的凹陷部分。它位于火山喉管上部，平面近圆形。最简单的火山口是一个倒立锥体，有些底部平坦。火山口是火山喉管顶部爆破而成的。碎屑物质被抛到空中后，再落在喷出点附近几十米到数百米以内，堆起一道环状围墙。有些坑状火山口底部为固结的熔岩，称为熔岩坑，坑口能积水成湖，成为火山口湖。我国长白山上的天池就是一个火山口湖，它面积9.8平方公里，水面海拔2155米，平均水深204米，最深373米。许多大型火山口的一侧常成一缺口，称破火山口。破火山口的成因有以下几种。1）由于火山再次猛烈喷发，崩毁了火山口上的大量岩石形成爆发破火山口。例如日本的盘梯山，在沉寂了1000多后，1888年7月15日早晨在一分钟时间连续有近20次的爆发，最后一次爆发，引起巨大山崩，席卷35.2km3的岩石，火山的北侧大部分被崩去，留下一个近4km2的大围场。2）大量火山物质的急剧喷发，使火山上层失去下伏层的支撑而引起崩塌，形成崩塌破火山口。例如1888年印度尼西亚的喀拉喀托火山口在喷发浮石之后1小时，火山口就出现大量崩塌。3）有些火山口经流水侵蚀破坏，形成侵蚀破火山口。当火山位于活动断层上，断层两侧有明显高差，因而火山锥呈不对称状，一坡缓，一坡陡，陡的一坡常被侵蚀形成冲沟，并和火山口相连，平面呈马蹄形。山西大同火山群就有这种类型的火山。CraterLake:inOregon(俄勒岗州)CraterLake:inOregon(俄勒冈州)，直径8-10公里，深1300米。大约7000年前，Mazama火山喷发，喷出了50-70立方公里的火山物质，形成3600米高的火山锥，其中的1500米因失去支撑而崩塌，形成破火山口，其中积水形成CraterLake。后来的火山活动形成了一个小火山锥WizardIsland.四、火山喷发类型根据岩浆喷发的形式，可分为裂隙喷发和中心喷发两种类型。1．裂隙式喷发。裂隙喷发是熔岩经一较窄的裂隙溢出地表。沿裂隙喷发的熔岩，玄武岩占90-95%，形成一些巨大的熔岩高原和熔岩锥，如美国西北部的哥伦比亚高原，印度西部高原，南非以及北美大西洋火山区等。这些熔岩高原有数万平方公里到十几万平方公里的面积，火山岩的总厚度为900-3000m。冰岛拉基火山就是沿裂隙喷发形成的。1783年喷发时，熔岩从16km长的一段裂隙上的22个喷口中喷出，熔岩覆盖面积达565km2。2．中心式喷发。中心喷发是气体、固体碎屑和熔融岩浆沿一管道喷出，在地表形成火山锥和火山口。如喷发的碎屑和熔岩较少就不能堆积成火山锥，当爆炸强烈时可破坏原有火山锥，但都有一个与火山管道相连的在平面上表现为近似圆形的火山口。中心式喷发比裂隙式喷发更为强烈，常出现在两组断裂交叉部位或在张性活动断裂的转折部位，大同火山群中的火山锥大多分布在北东向或北北东向活动断层上，或在北东向与北西向断层相交部位。富士山帕里库廷火山，1943年2月20日喷发，一周达到150米，一年达到335米，8年达到650米非洲最高峰乞力马扎罗火山（5895米）根据火山喷发的特点和形态特征可划分以下几种类型。1．马尔式火山。这是一种只有火山口而没有火山锥的火山。这类火山不多，1882年日本有一次这种类型火山的喷发，这次喷发只发生一次爆炸，由于气体自地下迸发出来，爆炸作用很强，使直径100m以内的岩石碎块和泥砂冲向高空，没有熔岩和火山灰喷出。马尔式火山在地面大都只留有一种漏斗状的洼地，有时洼地被水填满形成湖泊。这种湖在德国埃菲尔区很多，当地人称为马尔，故而把这种类型的火山称为马尔式火山。这种类型的火山在南非金伯利城也有分布，人们把它叫金伯利烟筒。因填满这些烟筒的岩石含金刚石，所以这些烟筒已被挖得很深可供观察。烟筒穿过古老的岩层，烟筒的壁是直立的，并且在很多地方呈光滑的面，烟筒的口呈一个规则的圆，直径超过100m。2．维苏威式火山维苏威式火山由玄武岩和火山碎屑物互层构成。火山在每次强烈喷发开始，从山顶上的火山口上冲开一个口子，下部和火山喉管相连，从火山喉管里喷射出来的松散爆发产物，在火山口周围堆积起来，形成由一层层火山渣、火山灰和熔岩流互相叠置的火山锥。随着火山的不断增长，火山口也随着升高，等到火山相对平静时，火山口发生崩塌，于是形成平的火山口底。再一次火山喷发时，在宽广的火山口内，重新又堆积一个新的火山锥，它的周围是老火山口形成的环形山，又称外轮山，环形山和中央新火山锥之间隔着一圆环形洼地。未了把这种老或山口套着新火山锥和单一的火山锥区别开来，把套有新火山锥的火山称为维苏威复式火山，单一的火山锥称维苏威单式火山。1964年维苏威火山喷发公元79年火山喷发掩埋的庞贝城1902年5月8日培雷火山喷发后的圣皮埃尔城3．夏威夷式火山夏威夷式火山是一种平缓的穹隆状火山，即盾形火山，它的山坡倾角在3°-10°之间，全部由熔岩组成，火山顶部是一片平坦的地面，其上有一个宽浅的火山口。这类火山在夏威夷群岛分布最多。夏威夷式火山喷发时熔融的岩浆从地下溢出，但没有爆炸现象，气体和火山碎屑喷发物也很少。在熔岩喷发之前，岩浆从地壳下部上涌，直到地表从火山口漫出。有时，熔岩表面上一层薄壳，然后薄壳裂开，熔岩再流出来。夏威夷式火山还有一种坑状火山口。火山口是四周呈陡峻围墙的圆形凹陷，其直径自15m到1500m不等，深达几十米至几百米，有些坑状火山口底部为固结的熔岩。这种圆形坑状口是岩浆沿裂缝上涌顶冲到地表，并熔蚀周壁形成一个岩浆圆柱。之后，圆柱下部岩浆沉降，使圆柱上部崩塌形成坑状火山口。圆形坑口经过多次崩塌而扩大。五、火山熔岩形成的地貌熔岩丘是由熔岩组成的圆形或椭圆形的小丘，它的高度从几米到十几米，长几十米。椭圆形小丘的长轴方向常有一裂口，熔岩从裂口中流出。熔岩丘是由于地壳下部的熔岩有较大的静压力，熔岩沿裂隙冲出地面形成的，或者是封闭熔岩壳下面有许多巨大气泡，由于气体外溢胀起形成的。熔岩垄岗是熔岩沿地表流动形成长条形的垄岗地形，它的长度和宽度不等，例如大同火山群的熔岩垄岗长几公里，宽几十米至百米；1178年在冰岛的斯卡普斯·约库尔火山形成一条长60-80km，宽10-24km，厚10-30m的熔岩垄岗。熔岩垄岗的横剖面呈凸透镜体状，中部微微高起，向两侧缓倾。许多熔岩垄岗构成微微起伏的熔岩丘陵。熔岩垄岗的下伏地层的表面，常被熔岩烘烤而有热变质现象。由于熔岩的导热率很小，熔岩表面冷却固结成硬壳后，中心仍然是炽热的岩浆，处于熔融流动状态，使表层固结的岩浆形成皱纹，形似绳状，称为绳状皱纹。皱纹凸出方向指示熔岩流的方向。沿裂隙喷出的熔岩流比沿中心喷发的熔岩流能延伸更远，分布面积更大。熔岩盖是在地形平缓的地区，熔岩流从中心向四周流动，成为宽广的原野，叫熔岩盖。熔岩隧道是在熔岩内形成的窄长通道。当熔岩表层冷却开始固结时，便形成一层硬壳，流动速度减慢乃至