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火山爆發(fā)類型

2011-12-29 00:00:00
大自然探索 2011年1期


  熔巖(即地表下面的巖漿)從火山口釋放出來,是最常見的火山爆發(fā)形式,這種爆發(fā)型火山的噴發(fā)威力極大,火山灰和火山氣體伴隨著熔巖碎片,以雷霆萬鈞之勢從火山口猛烈噴射而出。另一種非爆發(fā)性的火山噴發(fā)叫做流動爆發(fā),是一種相對來說較為平靜的火山噴發(fā),源源不斷噴出的液態(tài)玄武巖熔巖呈黏稠狀流體流溢而下,以相當(dāng)于人行走的速度蔓延開來。流動爆發(fā)通常伴有火山氣體,但通常不伴有火山灰,夏威夷基拉韋厄火山就屬于這種爆發(fā)。
  火山學(xué)家將火山爆發(fā)分為幾種不同的類型,有的以某種形式爆發(fā)的火山之名命名,有的以噴發(fā)物形成的形態(tài)或火山所在地的地名命名。以下是火山爆發(fā)的幾種最常見類型。
  
  夏威夷式火山爆發(fā)
  
  在夏威夷式火山爆發(fā)中,呈流體狀的玄武巖通過火山口、火山頂上和火山側(cè)翼處的裂縫噴射而出,這種噴射可持續(xù)數(shù)小時甚至好幾天。這種現(xiàn)象通常被稱為“火泉”。從“火泉”中噴濺而出的熾熱熔巖碎片融熔在一起,形成熔巖流或被稱為“寄生熔巖錐”的小丘。在“火泉”噴發(fā)或暫停噴發(fā)時,熔巖流也可能從火山口噴涌而出。火山熔巖流的流動通常十分順暢,從源頭出發(fā)可一瀉數(shù)千米后,才漸漸冷卻變硬,最終變成固態(tài)熔巖。
  夏威夷式火山噴發(fā)之名源自于夏威夷島上的基拉韋厄火山,它以壯現(xiàn)的“火泉”噴發(fā)而聞名。其中最為突出的兩次噴發(fā)是:1969至1974年基拉韋厄火山側(cè)翼的冒納烏盧火山口的爆發(fā)。以及1959年基拉韋厄火山頂上的伊吉火山口的噴發(fā),在這兩次爆發(fā)中,熔巖噴涌高度達300米以上。
  
  敘爾特塞式火山爆發(fā)
  
  敘爾特塞式火山爆發(fā)是水下火山的巖漿噴發(fā),即巖漿在與水環(huán)境的交互作用中噴發(fā)。大多數(shù)情況下,當(dāng)水下火山最終集聚起足夠的能量突破水域表面時,即發(fā)生敘爾特塞式火山爆發(fā)。由于水在變成蒸汽時體積會膨脹,水與熾熱的熔巖接觸時產(chǎn)生爆炸,形成火山灰柱、蒸氣和灰渣。敘爾特塞式火山爆發(fā)產(chǎn)生的熔巖通常為玄武巖,因為大多數(shù)海洋火山都是由玄武巖構(gòu)成的。
  敘爾特塞式火山爆發(fā)的一個典型例子是冰島南部海岸的火山島敘爾特塞火山的爆發(fā),它于1963年至1965年噴發(fā)。在火山爆發(fā)的前幾個月內(nèi),火山活動堆積起了幾平方千米的火山灰,最終海水再也無法抵達火山口,于是火山噴發(fā)的類型轉(zhuǎn)為夏威夷式火山爆發(fā)和斯特隆布利式火山爆發(fā)。晟近的2009年3月,湯加附近的火山島洪阿哈阿帕伊島的幾個火山口開始爆發(fā),陸上和海上爆炸產(chǎn)生的火山灰柱一直上升到8000米以上的高度。
  
  武爾卡諾式火山爆發(fā)
  
  武爾卡諾式火山爆發(fā)是一種短暫、猛烈但規(guī)模相對較小的黏性巖漿噴發(fā)(通常為安山巖、英安巖或流紋巖k這種噴發(fā)通常是火山熔巖管道堵塞,或黏稠熔巖在火山口形成熔巖穹丘,火山積蓄巨大能量之后猛烈噴發(fā)。武爾卡諾式火山噴發(fā)產(chǎn)生猛烈的爆炸,各種火山物質(zhì)以超過每秒350米的速度拋射到幾千米之上的空中。這種類型的火山噴發(fā)產(chǎn)生火山灰、火山灰云,以及火山碎屑流(由熾熱的火山灰、火山氣體和熔巖形成的流體)。
  武爾卡諾式火山爆發(fā)可能會反復(fù)噴發(fā),持續(xù)幾天、幾個月甚至幾年,也可能是一次更大規(guī)?;鹕絿姲l(fā)的前奏。武爾卡諾式火山噴發(fā)以意大利一座名為武爾卡諾的島嶼命名,那里的一座小火山曾經(jīng)歷過這種類型的噴發(fā)。
  
  普林尼式火山爆發(fā)
  
  所有火山爆發(fā)中規(guī)模最大最猛烈的噴發(fā)類型是普林尼式火山爆發(fā)。由瓦斯巖漿的碎片引發(fā),通常與黏稠的巖漿(英安巖和流紋巖)有關(guān)。噴發(fā)時釋放巨大的能量,產(chǎn)生巨大的火山灰柱,并以每秒幾百米的速度噴射到49千米以上的空中。噴發(fā)出來的火山灰可飄散到離火山數(shù)百甚至或數(shù)千千米之外的地方。噴發(fā)的火山灰柱呈蘑菇云狀(與核爆炸形成的蘑菇云十分相似),或呈意大利松樹狀。羅馬歷史學(xué)家小普林尼于公元79年目睹了維蘇威火山噴發(fā)之后對火山爆發(fā)的類型進行了比較。普林尼式火山噴發(fā)以這位歷史學(xué)家的名字命名。
  普林尼式火山爆發(fā)破壞性極大,一次噴發(fā)甚至可以抹去一座火山的整個頂部,正如圣海倫斯火山1980年的噴發(fā)中所發(fā)生的那樣。普林尼式火山噴發(fā)產(chǎn)生火山灰、灰渣和熔巖,可流達幾千米之外?;鹕剿樾嘉镄纬傻母呙芏热蹘r流可夷平森林,從基巖層上帶走土壤層,湮滅所經(jīng)之路上所有的一切。這種類型的火山噴發(fā)往往不噴則已。一噴驚人。一次聲勢浩大的普林尼式火山噴發(fā)將巖漿房清空之后,火山隨即進入一段不活動的平靜時期。
  
  斯特隆布利式火山爆發(fā)
  
  在斯特隆布利式火山噴發(fā)中,流動的熔巖(通常為玄武巖或安山巖)從充滿熔巖的火山口裂縫中噴涌而出,或者有規(guī)律地每隔幾分鐘噴發(fā)一次,或者以不規(guī)則的間隔時間間斷噴發(fā)。噴發(fā)的熔巖伴隨大量的火山氣體,順著火山內(nèi)部裂隙形成的管道一直向上,最后從火山口或火山裂縫處噴射到幾百米的高空。這種類型的火山爆發(fā)可形成多種形式的噴發(fā)物:玻璃質(zhì)熔巖、泡狀熔巖,從幾厘米到數(shù)米大小的熔巖塊、灰渣和小熔巖流等?;鹕奖l(fā)物一般統(tǒng)稱為火山灰。
  斯特隆布利式火山爆發(fā)往往與火山內(nèi)部通道中形成的小熔巖湖有關(guān),屬于較小規(guī)模的爆發(fā)性火山爆發(fā),但如果熔巖流達居民聚集地,仍然是十分危險的,所造成的后果也是非常嚴(yán)重的。斯特隆布利式火山爆發(fā)之命名源自于意大利的斯特隆布利島,那里有數(shù)個活火山噴發(fā)口。這種類型的火山噴發(fā)十分壯觀,特別是在晚上,從火山口噴涌而出的熔巖火光閃耀,氣勢恢宏,堪為大自然之奇觀。
  
  熔巖穹丘式火山爆發(fā)
  
  當(dāng)非常黏稠的碎石狀熔巖(通常為安山巖、英安巖或流紋巖)從某個火山口擠壓出來,但沒有形成爆炸的時候,就會形成熔巖穹丘。熔巖堆積起來,隆起成穹頂形,并隨著內(nèi)部熔巖不斷被擠壓出來(類似牙膏從牙膏管中被擠壓出來)而不斷膨脹增大。這些熔巖穹丘有的低矮呈分散狀,有的細而長,甚至一直堆積到幾十米高才最終崩塌。熔巖穹丘形狀多樣,有圓形、薄煎餅形,或是不規(guī)則的巖石堆,取決于形成熔巖穹丘的熔巖類型。
  熔巖穹丘式的火山爆發(fā)并不只是形成一堆堆不活動的巖樁,它們有時會崩潰。形成高密度的火山碎屑流,擠壓出來的熔巖流產(chǎn)生大型或小型的噴發(fā),有時甚至?xí)耆珰バ纬傻娜蹘r穹丘。形成熔巖穹丘的火山噴發(fā)可能會持續(xù)幾個月或幾年,通常重復(fù)發(fā)生,在多次反復(fù)地形成和摧毀熔巖穹丘之后,噴發(fā)才完全停止。美國阿拉斯加的里道特火山和智利的沙伊頓火山就屬于這種火山爆發(fā)類型,這兩座火山目前都處于活躍狀態(tài)。另外,美國華盛頓州的活火山圣海倫斯火山在近年的活動中也形成了多個熔巖穹丘。
  
  火山監(jiān)測技術(shù)
  
  盡管火山爆發(fā)具有復(fù)雜性和不確定性,但今天的科學(xué)家已經(jīng)可以用許多新技術(shù)研究火山活動并進行監(jiān)測,以深入了解火山活動的規(guī)律。常用的火山監(jiān)測方法有四種:水文學(xué)研究,地表形變測量,地震勘察和氣體排放監(jiān)測。
  
  水文學(xué)研究
  監(jiān)測與火山活動相關(guān)的水文數(shù)據(jù),對于了解火山泥流和地表水接觸到巖漿時所產(chǎn)生的蒸氣巖漿爆發(fā)非常重要。火山泥流會順著火山原有的溝壑往下流,所以了解水流如何經(jīng)過這些溝壑可以確定火山泥流的流向。為了能夠預(yù)測到火山泥流的流向和流速,水文學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家和火山學(xué)家致力于在這一領(lǐng)域的研究合作,這一研究還可了解活火山下面的地面水流情況,幫助減輕因意外蒸氣巖漿爆發(fā)導(dǎo)致的災(zāi)害。
  
  地表形變測量
  當(dāng)巖漿從地殼中上升到火山通道中時,會對火山周圍的斜坡產(chǎn)生巨大的壓力,斜坡會隨著巖漿的增加或減少而隆起或凹下。這個地表變形的過程可以用一種多功能儀器檢測出來,這就是傾角測量儀。和木匠使用的水平儀的工作原理相同,傾角測量儀是被放置在火山斜坡上的裝有液體的小容器,傾角測量儀將所測的數(shù)據(jù)傳送給計算機,任何一點細微的變化都可以向火山學(xué)家提供重要的信息。如今,裝有全球定位系統(tǒng)(GPS)的傾角測量儀已用于監(jiān)測一些活躍的火山,一旦火山地表發(fā)生變化,所測得的變化數(shù)據(jù)就會很快輸送到火山學(xué)家的手中。
  
  地震勘察
  測量火山的地震活動是最古老、最常用的監(jiān)測火山的方法。當(dāng)巖漿上升沖破巖石,推動火山的斜坡時就會產(chǎn)生地震波,即我們所說的地震。最活躍的火山每天會產(chǎn)生很多次地震,火山學(xué)家對這類地震信號已經(jīng)非常熟悉,也不會被它們嚇到。不過,如果探測到一座火山的地震信號發(fā)生了變化——大小和頻率都在增加,對火山學(xué)家來說,這就是一個紅色警報,意味著這座火山變得更活躍了。
  
  氣體排放監(jiān)測
  監(jiān)測火山氣體排放也是一種常用的技術(shù)。隨著巖漿上升,火山內(nèi)部的壓力減小,火山就會釋放出各種巖漿氣體。常見的兩種火山氣體是二氧化硫和二氧化碳?;鹕綄W(xué)家用一種放置在野外的氣體收集儀器將這些氣體收集在瓶子里,然后帶回實驗室進行檢測,或者通過人造衛(wèi)星等遙感儀器進行檢

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