地质现象之火山活动

制作 : 高二（ 10 ）班 何莎白、杨冰涵、莫雅文 1. 火山的组成 2. 火山的成因 3. 火山的喷发条件 4. 火山的类型和喷发因素 5. 岩浆和熔岩 6. 火山喷发碎屑 7. 火山碎屑流 8. 火山渣和浮岩 9. 火山泥流 10. 活火山

1. 火山的组成• 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。

2. 火山的成因• 火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔

岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离，熔融体通过孔隙或裂隙向上运移，并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给，岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时，岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出，形成气泡，当气泡占有的体积分数超过 75 ％时，禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来，导致爆炸性喷发，气体释放后岩浆粘度降到很低，流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少，便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。

3. 火山的喷发条件• 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. 岩浆在地壳中的富集，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。

4. 火山的类型和喷发因素. 由于火山喷发的物理化学条件的

不同，火山在形态上有多种不同的类型。

1.盾状火山(Shield Volcanoes)2. 火山渣锥 Cinder cones (scoria cone

s)3. 复合型火山（层状火山）( Composite

Volcanoes)4. 熔岩穹丘（Domes）5. 破火山口（Calderas）6. 低平火山口（玛珥湖 Maar）7. 泥火山（Mud volcano）

• 火山所处的大地构造环境不同，火山喷发类型的特点也大不相同。

• 纵观世界火山的喷发类型，其决定因素一是岩浆的成分、挥发分含量、温度和粘度。

• 决定因素之二是地下岩浆上升通道的特点 ;决定因素之。

• 三是岩浆喷出的构造环境。

5. 岩浆和熔岩• 岩浆（ Magma ）：岩浆是指地下熔融或部分熔融的岩石。

当岩浆喷出地表后，则被称为熔岩（ Lava ）。岩浆一般由以下几部分组成：

1. 熔化形成的液体 2. 从液体中结晶的矿物 3. 捕虏体和包裹体 4. 岩浆中溶解的气体 • 熔岩（ Lava ）： 熔岩是指喷出地表的岩浆，也用来表示

熔岩冷却后形成的岩石。熔岩在熔融状态下的流动性随二氧化硅的增加而减弱，基性熔岩粘度小易于流动，酸性熔岩则不易流动。由于熔岩化学成分的不同或火山环境的差异，熔岩有多种表现形式。

6. 火山喷发碎屑• “Tephra”原为希腊词汇，是“灰”的意思，现已成为火山专业术语，是火山喷发时飞入空中的所有碎屑物的总称。因而，可译为“火山喷发碎屑”，也可称为“火山空降碎屑”。火山喷发碎屑包括各种尺寸和密度的碎屑物，它们由于爆炸、热气流或岩浆的喷发被带入空中。火山喷发碎屑是被喷入空中的碎屑，因而在回落地表时具有一定程度的分选性，一般较粗粒的碎屑离火山口较近，而细粒的较远。

• 根据火山喷发碎屑的尺寸和形态又可分为多种类型，如火山灰、火山砾、火山块、火山弹等。

7. 火山碎屑流• 火山碎屑流是火山专业术语，

其英文名为Pyroclastic Flow ，用来描述火山爆炸后形成的岩石火岩浆碎块。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。

8. 火山渣和浮岩• 火山渣和浮岩均为火山喷发时产生的富含气泡

或多孔的岩石。产生这类岩石的过程有点类似于打开啤酒瓶时泡沫喷出的过程。当啤酒瓶开启时，瓶内的压力骤然下降，致使啤酒中 溶解的二氧化碳气体迅速逃逸形成泡沫。火山爆发时，火山通道内的岩浆中溶解的火山气体迅速逃逸也形成了大量泡沫，这些泡沫冷却后就形成火山渣和浮岩。

• 一、火山渣（ Scoria ）• 二、网状火山渣（ Reticulite ）• 三、浮岩（ Pumice ）

9. 火山泥流• 火山泥流指的是在火山斜坡上生成的

泥流和岩石碎块流。火山泥流是一种水、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。它不是普通的水流，也不是普通的泥流，在它的密度大、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。火山泥流是主要的火山杀手之一。

10. 活火山• 一般来说，只有活火山才会发

生喷发。正在喷发和预期可能再次喷发的火山，当然可称为活火山。而那些休眠的火山，即使是活的但不是现在就要喷发，而在将来可能再次喷发的火山也可称为活火山。那些其最后一次喷发距今已很久远，并被证明在可预见的将来不会发生喷发的火山，称为熄灭的火山或死火山。正在喷发的或历史时期及近 10000 年来有过喷发的火山称为活火山。当火山下面存在活动的岩浆系统或岩浆房时，这个火山被认为具有喷发危险性，应置于现代的火山监测系统之中。

结束的话• 火山活动是大家熟悉的地质现象，现代火山喷发，一方面可造

福于人类，为人类提供沃土、空气、矿产、建材、能源和其他资源；另一方面，又常给人类带来灾难和痛苦。火山喷发物，如火山灰、熔岩流、火山碎屑流以及与火山喷发相伴生的火山泥石流、地震、海啸等均可造成巨大的灾害，甚至带来长期的灾害后果，引起全球性的气候变化，导致大区域性的灾荒。据统计，每年全球约有 50-65座火山喷发，对人类的生活构成了严重的威胁。从本世纪 20 年代以来，不少国家为防御和减轻火山灾害，开展了火山活动的监测研究，进行火山灾害预测，采取了相应的抗灾减灾对策。为此，我们必须对火山的活动规律、火山的形成过程、喷发机制等有较深刻的认识。

• 火山活动自古以来就给人们留下了深刻的印象，留下了许多宝贵的记载，但是和整个地球历史比较，人类的历史毕竟是暂短的一瞬，所以研究火山活动规律，一方面要依靠对现今活动火山的详细观察，另一方面也要对大量火山遗迹进行研究，才能取得对它们的全面了解。其中对地球上火山分布的研究，是认识火山活动规律的一个重要方面。

1. 盾状火山

• 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。

返回

2. 火山渣锥• 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。熔岩滴通常在飞行中间，降落地面之前已经是固态的或部分固态的，称之为火山弹。如果气体压力下降，最后阶段的可能是熔岩流冲出渣锥的底部，如果熔融岩浆中具有充裕的水，它们的相互作用将形成玛珥湖（低平火山口）而不是火山渣锥。 喷发时间越长，火山锥越高。火山渣锥可以单独存在，也可以组成小的或大的群，或火山场。

返回

3. 复合型火山 （层状火山）

• 复合型火山为多次喷发所建造，其复发周期可以是几十万年，也可以是几百年。形成复合型火山的最经常的是安山岩，但也有例外。虽然安山岩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。这样的构造可以比单独由碎屑物构成的火山锥高 。由于其太高，有可能使其太陡、不稳定而在重力作用下垮塌。地球上一万年来已知 1,511 火山喷发，其中 699 座为层状火山。 返回

4. 熔岩穹丘• 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。

返回

5. 破火山口• 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。 返回

6. 低平火山口（玛珥湖 Maar）

• 玛珥的英文“maar” 来源于拉丁文“mare” ，即海的意思，是德国莱茵地区的人们对湖泊、沼泽的称呼。

• 1921 年德国科学家 Steininger把maar 定义为一种火山类型。玛珥是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。 返回

7. 泥火山• 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。

返回

返回

岩浆的表现形式• 由于熔岩化学成分的不同或火山环境的差异，

熔岩有多种表现形式。• 熔岩流（Lava Flow）• 熔岩穹丘（Lava Dome）• 熔岩管道（Lava Tube）和熔岩隧洞（Lava Tube Caves）

• 渣块熔岩（aa）• 结壳熔岩（Pahoehoe）•枕状熔岩（Pillow Lava） 返回

熔岩流• 呈液态在地表流动的熔岩被

称为熔岩流，熔岩流冷却后形成固体岩石堆积有时也称之为熔岩流。呈液态流动的熔岩温度常在 900°～ 1200°C 之间，如熔岩中气体的含量多，更低的温度也能流动。酸性熔岩粘滞，流动不远，大面积的熔岩流常为基性熔岩。温度高、坡度陡时，熔岩流的流速可达每小时 65 公里。

• 熔岩流的形态取决于多个方面，如熔岩成分（玄武岩、鞍山岩、英安岩、流纹岩）、流量、地形和环境等。

返回

熔岩穹丘• 熔岩穹丘是圆形的、

边缘陡峭的丘状物，是由于高粘度的火山熔岩（英安岩或流纹岩）堵塞喷火口所形成。熔岩穹丘顶端一般无火山口，从地下涌来的岩浆挤入熔岩穹丘内部，从而引起熔岩穹丘突起变形。熔岩穹丘的表面是已经冷却的坚硬的熔岩，因此当深部岩浆不断挤入，熔岩穹丘将会爆炸，形成碎屑坑。

返回

熔岩管道和熔岩隧洞• 熔岩管道是在熔岩流内部自

然形成的管道。当液态的熔岩流流动时，由于表面冷却较快，形成固体硬壳，在表层硬壳的保温作用下，其内部温度高、流速快，从而形成管道。一个大型的熔岩流常有一个主管道和若干小的分支。当火山喷发结束，熔岩供给终止，或上游熔岩流转向，熔岩管道中的熔岩继续向下流动，从而形成排空的熔岩隧洞。一般排空的熔岩隧洞底面平坦，顶部常悬挂熔岩钟乳。熔岩管道的存在增加了熔岩流流动的速度和距离。 返回

渣块熔岩• “aa” 是夏威夷词汇，音

“阿阿”，用来描述表面粗糙的熔岩流。这种熔岩流中布满多孔带刺的熔岩碎块，被称为“渣块”。 渣块熔岩是因熔岩在流动过程中，表层熔岩不断固结，固结的表层随着熔岩的流动不断发生脆性破裂，形成“渣块” “渣块”又有随同液体熔岩翻滚、粘结，形成翻花状。因此渣块熔岩由称为翻花熔岩。

返回

结壳熔岩• “Pahoehoe” 是夏威夷词汇，用来描述一种有光滑表面的熔岩。这种熔岩有时呈圆丘状或绳状，也称为绳状熔岩。

• 结壳熔岩流动过程中表面冷却形成塑性外壳，而内部的熔岩流又不断的挤出形成新的壳体。结壳熔岩经常展现出奇形怪状的形态，常被形容为熔岩雕塑。

• 结壳熔岩粘度小、易流动，熔岩流表面气孔较少。

返回

枕状熔岩• 枕状熔岩是火山在水下

喷发形成的，外形浑圆形似堆叠在一起的枕头。

• 当熔岩从水下流出时，由于快速的冷却使熔岩流表面形成韧性的固体外壳。随着熔岩流内部压力增大，外壳破裂，就会象挤牙膏一样，挤出新的熔岩，随后再次形成外壳。如此循环往复，便产生的枕状熔岩。

返回

火山灰• 火山灰由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成，直径小于 2毫米。火山灰不同于烟灰，它坚硬、不溶于水。

• 火山爆发时，岩石或岩浆被粉碎成细小颗粒，从而形成火山灰。

• 火山爆发时炽热的火山灰随气流快速地上升，将对飞行安全造成威胁。大规模的火山喷发所产生的火山灰可在平流层长期驻留，从而对地球气候产生严重影响。火山灰也会对人、畜的呼吸系统产生不良影响。火山灰的下落也会给人们带来伤害。 返回

火山砾 • 火山砾指的是 2～ 64毫米直径的火山喷发碎屑，在意大利语中“ Lapilli” 是“小石头”的意思。另外，还有一种火山砾被称为增生火山（ accretionary lapilli ），他的直径范围也是 2～ 64毫米，其特殊之处在于它是球形的，是由细小的火山灰一层一层粘结而成。

返回

火山块 • 火山块是直径大于64毫米的、棱角锋利的岩块。火山块的成分一般是早期的熔岩。火山爆发导致火山锥上早期的熔岩体破碎形成火山块。一般认为熔岩体破碎时为固体状态，从而才可能形成火山块锋利的棱角。

返回

火山弹 • 火山弹是直径大于 64毫米的、形状圆滑的熔岩块。火山弹是火山爆发时，熔融或部分熔融的岩屑飞入空中，冷却下落形成。由于流体动力学的作用，岩块形成了圆滑的形状。火山弹包括圆形、长形、纺锤形等多种。 返回

火山渣 • 火山渣是火山喷发形成

的矿渣状多孔的岩石。由孔隙、火山玻璃和矿物组成。孔隙是由于泡沫破裂、气体逃逸而形成。火山渣富含镁铁，而含有较少的硅，通常为黑色、深灰色、红色和棕色。火山渣非常坚硬，由于坚硬且多孔因而是铺设路面的极好材料。孔隙比例非常大的火山渣被称为网状火山渣。 返回

网状火山渣 • 网状火山渣中的气泡几乎都已破裂，形成密集的开放孔隙。大量的开放的孔隙和易碎的火山玻璃构成了类似蜂巢的、精细的网状火山渣。网状火山渣也被称为玄武岩浮岩，它甚至比浮岩还轻，但由于其开放的孔隙结构，因而不能浮于水面之上。

返回

浮岩 • 浮岩由火山玻璃、矿

物和气泡所组成，是一种轻的、多气泡的、类似海棉状的火山岩。火山爆发时，岩浆中分离出的大量火山气体形成泡沫，随后泡沫冷却，气体被“冻结”在浮岩中，浮岩中的气泡约占岩石总体积的 70%以上，气泡间只有极薄的火山玻璃和矿物，因而可以浮于水面之上，故被称作浮岩。 返回