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第11章 火山的喷发类型

岩浆成分、挥发分含量、温度和粘度,是决定火山喷发类型的主要因素。如玄武质岩浆SiO2成分含量低,挥发分含量相对较少、温度高、粘度小,所以岩浆流动性大,火山喷发相对较宁静,多为岩浆的喷溢,可有大面积的熔岩台地和盾形火山形成;流纹质和安山质岩浆含有丰富的SiO2和挥发成分,温度低、粘性大,流动性差,因此火山喷发猛烈,有巨大的爆炸声,有大量的火山灰、火山弹喷出,经常会有高大的火山碎屑锥形成,并有火山碎屑流和发光云现象随之发生,容易造成重灾。

其次是地下岩浆上升通道的特点。若岩浆房中的岩浆沿较长的断裂线涌出地表,就会形成裂隙式喷发;若沿两组断裂交叉而成的筒状通道上涌,受岩浆内压力的作用影响,便可产生猛烈的中心式喷发。

还有一个决定因素是岩浆喷出的构造环境,是看其在陆地或是水下,在洋脊或是在板内,在岛弧或是在碰撞带等等。火山喷发类型的特点由于火山所处的大地构造环境的差异也大不相同。

玄武岩泛流喷发

印度的德干高原以及北美的哥伦比亚高原等是这种喷发的主要发生地。岩浆喷发时,会沿着一个方向的大断裂(裂隙)或断裂群上升,喷出地表,有的通过窄而长的通道全面上喷;有的呈“一”字形排列分别喷发,但向下则相连成为墙状通道,故也称为“裂隙喷发”。

喷发以玄武岩为主,以近于平行的方向流动,有较为稳定的厚度和成分,多见以熔岩,常会有熔岩高原形成。因为玄武岩具有流动性大,熔岩喷出量大的特点,因而少有爆发情况出现,在平坦的地形处犹如洪水泛滥,四处流溢,故又称为“玄武岩泛流喷发”。

冰岛的拉基火山于1783年喷发时,有约12平方千米的熔岩及3平方千米的火山啐屑物从长25千米的裂隙中喷出,覆盖面积达565平方千米。美国亚利桑那州的威廉峪谷,也曾有熔岩一次性从120米宽的裂隙中流出,形成14×22平方千米的高原,最大厚度达到240米。此外,中国的贵州、云南、四川的二叠纪玄武岩及河北省的汉诺坝等,也都属于玄武岩泛流喷发之地。

夏威夷式喷发

这种火山喷发方式的特点是很少发生爆炸,常有相当多数量的玄武质熔岩流从山顶火山口和山腰裂隙溢出。具有较小的岩浆粘度,较大的流动性,以比较安静的溢流为其经常的表现形式,释放的气体量可多可少。因为岩浆喷发时受到较大的静压力及气泡的膨胀作用,当其到达地表时,就会有熔岩喷泉形成。而且多以玄武质熔岩喷出,也可以是安山质熔岩,此外也有少量的火山渣和火山灰。这种喷发类型,熔岩常会多次溢流,而且有很多裂隙为其通道,流出的熔岩形成比较平坦的熔岩穹。1924年基拉维厄和1975年冒纳罗亚火山的喷发,即是典型的夏威夷式喷发。此种类型喷发一般不至于造成人员伤亡,但可以使农田村庄遭到损坏,给财产带来损失。

培雷式喷发

这种喷发产生的岩浆粘度高,爆发特别强烈,最明显的特征就是会有炽热的火山灰云产生。

火山灰云是由炽热的火山灰微粒组成的,密度非常大一种高热度气体。当它沿山坡向下移动时,产生的效果足以同飓风一样。

在此种喷发类型中,火山口中的熔岩通常会将向上逃逸的气体堵住,压力逐步增大,发生爆炸时就如同从瓶塞底下向水平方向喷出的一阵疾风。熔岩就是受到含火山灰很高的气体的推动外流而出的,但除了从火口中流出粘稠的熔岩外,并无其他地方流出。1835年科西圭那、1883年喀拉喀托、1902年苏弗里埃尔、1912年卡特迈、1951年拉明顿、1955~1956年别兹米扬、1968年马荣以及1982年埃尔奇琼火山喷发,都属于此种类型。

斯通博利式

意大利的斯通博利火山是这种喷发方式的最典型的代表,以或多或少的定期中等强度喷发为喷发特征,喷出的炽热熔岩在粘性上要大于夏威夷式,并且有白色蒸汽云伴随出现。

火山口的熔岩有较轻的硬结,主要是由玄武质、安山质成分的岩石组成的块状熔岩,熔岩流厚且短;也有少数为绳状,每隔半小时就会从中逸出气体。这种火山有白热的火山渣、火山砾和火山弹呈韵律性地喷出,爆炸比较温和,很多火山碎屑落回火口后又再次被喷出,其它的落到火山锥形成的坡上并滚入海中。

普林尼式喷发

该喷发方式喷出的岩浆有较大的粘度,强烈的爆发性,经常有达90%以上的火山碎屑物,其中围岩碎屑占10%~25%,喷出物主要是流纹质与粗面质浮岩、火山灰,分布较广,并伴有少量的熔岩流或火山灰流。因为爆发强烈及岩浆物质大量抛出,常常会有锥顶崩塌的破火山口形成。清除火山通道—岩浆泡沫化—猛烈爆发出浮岩及火山灰—通道壁上碎石坠入及堵塞火山通道是这种火山喷发经常出现的过程:如此反复作用后,就形成了复杂的火山机构。

公元79年,维苏威火山爆发就是典型的普林尼式喷发,有浮石、火山渣和火山灰伴随着喷发大规模地降落。喷出的火山渣顺风降落,距离火山口13千米的庞贝城,被平均7米厚的浮石层完全掩埋。1783年,日本的浅间火山活动也同样有浮石层降下,大喷发的同时还喷出了火山碎屑流和熔岩流。1980年5月18日,美国圣海伦斯火山爆发也是普林尼式,爆发时形成热液—岩浆爆炸。

武尔卡诺型喷发

与斯通博利式火山相比,武尔卡诺型喷发的熔岩粘度更大,呈熔浆状,喷发也较为猛烈。不喷发时,在火山口上会有比较厚的固结外壳形成,气体聚集于固结的外壳下,使熔岩柱的上部气体趋向于饱和状态。当压力增大时,就会有猛烈的爆炸发生,有时足以将一部分火山锥摧毁,炸开阻塞物,将一些碎片和熔岩组成的“面包皮状火山弹”和火山渣一同喷出,同时还有相当数量火山灰的“菜花状”喷发云伴随而生。当火山口的“阻塞物”都被喷出后,就会有从火山口或火山锥侧缘的裂隙中涌出的熔岩流。

超武尔卡诺型喷发

超武尔卡诺型爆发和水蒸气爆发一样,几乎是无岩浆物质的爆发式喷发。也有称超火山(日本磐梯山)型爆发。由于喷发无熔岩而只有喷发物质,所以喷发物质是在冷却状态下喷发的,偶尔会在炽热状态下喷出。这种喷发方式的特点是有大量的基底火山碎屑出现,有时可达75%~100%。喷发出的物质在体积上从巨形岩块到火山灰都有,大小有很大变化很。碎屑通常呈棱角状和尖棱角状,无火山弹和熔渣。

苏特塞式喷发

1963~1967年,由于冰岛南部近海连续不断地火山喷发,产生了苏特塞火山岛。火山活动的前半个时期,在浅海海底的一个火山口以反复爆发式喷发为特征。当玄武质岩浆接触海水时,又发生了爆炸,使大量细粒物质(火山灰)产生。这种由岩浆—水蒸气、水蒸气—岩浆爆发的类型不同于陆上的斯通博利型。

任何一座火山事实上都可能会有不同的喷发类型出现,即使是同一种喷发类型,也可能在不同类型的火山作用中出现。如以斯通博利型命名的斯通博利火山,就曾有几次武尔卡诺型喷发发生;基拉韦厄和冒纳罗亚火山被命名为夏威夷式喷发,但在不同时期均观测到从斯通博利型到超武尔卡诺型的喷发。

延伸阅读——火山的喷发过程

火山在喷出地表之前,需要经历岩浆形成与初始上升阶段、岩浆囊阶段和离开岩浆囊到地表这三个必要阶段。

岩浆的产生通常而言必须有部分熔融和熔融体与母岩分离这两个过程,但实际上这两个过程不大可能互相独立,可能在熔融开始产生时,熔融体与母岩的分离就有了。部分熔融是液体(即岩浆)和固体(结晶)的共存态,产生部分熔融的原因可以是温度升高、压力降低或固相线降低。随地幔流上升的部分熔融物质,在流动中也会有液体和固体的分离的现象产生,从而产生液体的移动乃至聚集,我们称之为熔离。

到了岩浆囊阶段,岩浆囊是火山底下由岩浆充填着的区域,是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对丰富密集之地。一般可以看做类似油藏的岩石孔隙(或裂隙)中的高温流体,一般认为,岩浆在地幔柱内只占总体积的5%~30%。从局部看,可以看做内部相对流通的液态集合。岩浆是一种混合物,由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成。

从岩浆囊到地表阶段,岩浆会从岩浆源区一直到近地表的通路的上升,和岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关系。当地壳中引张或引张—剪切应力比当地岩石破裂强度大时,就可能形成张性或张—剪性破裂。若这些裂隙互相连通,就可以作为通道使岩浆喷发。

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