火山
volcanic
在生活中，你可曾親身經(jīng)歷過火山，火山除了會給人類帶來災(zāi)難還有什么其他的價值，火山的研究意義是什么呢？
什么是活火山？中國是否有活火山？中國火山的特點？火山有什么不同的類型？
2011年1月27日，日本霧島山新燃岳火山噴發(fā)并升起煙云，有關(guān)部門已提高警戒級別
2014年9月28日 日本中部著名景點御岳山突然火山爆發(fā)，波及范圍至少有3公里，一度造成當(dāng)時在山頂附近等地的超過250名登山客受困
2015年8月25日 法屬留尼汪島皮頓德拉富內(nèi)茲火山噴發(fā)，巖漿噴涌而出
2010年4月15日 冰島埃亞菲亞德拉冰蓋火山噴發(fā)后，火山灰升入高空。冰島火山灰遲遲不散 ，歐洲航空業(yè)面臨10億美元巨虧
黃石公園超級火山是指位于美國懷俄明州黃石國家公園的一座火山，其地質(zhì)活動劇烈，200余萬年以來，黃石火山發(fā)生過3次超大規(guī)模的爆發(fā)。黃石公園超級火山在未來會不會噴發(fā)，演繹超級火山的悲??？
可見，火山熔巖流和碎屑流、火山灰、超級火山噴發(fā)都會對人類活動和地球環(huán)境產(chǎn)生重大的影響。在新聞上我們?？吹交鹕揭l(fā)災(zāi)難，造成人類生產(chǎn)生活的損失，除此之外，火山的研究還有什么其他的意義和價值呢？這就要提及我們今年來熱議的碳排放的問題。
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碳排放
COP21，2015年巴黎氣候大會，已成為在法國舉辦的一次最大規(guī)模的國際性會議，共有196個國家參會。在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》的基本框架下，共同探討應(yīng)對氣候變化的舉措，會上通過了氣候問題的國際協(xié)議，使全球升溫控制在2攝氏度以下。
自從《哥本哈根協(xié)議》以來，減少溫室氣體排放成為全球關(guān)注的議題與道德制高點。大氣圈溫室氣體是自然因素和人類活動共同造成的。不僅要減少人類活動的溫室氣體排放；還要研究自然因素（包括火山等）對大氣圈溫室氣體的貢獻(xiàn)。因此，其中存在的科學(xué)問題是：火山活動對當(dāng)前大氣圈溫室氣體的貢獻(xiàn)有多大？
哥本哈根氣候變化大會2009.12.07-18
火山噴發(fā)是地球自形成以來一直存在的一種地質(zhì)作用。它參與了地球各圈層的形成和演化，火山噴發(fā)為人類物質(zhì)文明的進(jìn)步和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展提供了許多重要的礦產(chǎn)資源。火山噴發(fā)還將地球內(nèi)部的碳?xì)溲跫捌浠衔锓肿訋е恋乇?，從而為地球的水圈、大氣圈的形成以及生命的起源和演化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
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什么是“火山”？
“火山”（volcano）這一名次來源于拉丁語vulcanus或volcanus，意指地殼上的一個開口，熾熱的物質(zhì)通過它被拋出而形成的山。
西方以羅馬神話中火神武爾卡（Vulcan）的名字稱呼這地下冒火的現(xiàn)象（ The Roman’s god of fire, vulcano, lived in vulcano in the Lipari Islands ）。中國 《山海經(jīng)》 有“炎火之山”之說；《魏書》西域列傳中記有“般悅國火山”；清代顧祖禹的《讀史方與紀(jì)要》中，在河曲縣下專列“火山”一節(jié)，記述為“火山，在縣西五里，黃河?xùn)|岸，山上有孔，以草投孔中，煙焰上發(fā)，可熟食。
什么是火山？火山是地下巖漿噴出地表形成的錐狀、盾狀及其它形狀的山丘；既包括了火山的形態(tài)與特征，也包括巖漿的成因與運移，以及噴發(fā)的形式及產(chǎn)物，是一個完整的地質(zhì)過程，一種重要的地質(zhì)作用。
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火山的類型
根據(jù)火山活動狀態(tài)分類：活火山（active volcano）、休眠火山（dormant volcano) 、死火山（extinct volcano）
狹義的活火山：正在噴發(fā)或歷史時期及過去1萬年以來有過噴發(fā)的火山。巖漿房仍具有活動特征，表現(xiàn)為異常的地震活動、與巖漿有關(guān)的水熱活動及地表形變等。大多處于休眠狀態(tài)，具有再次噴發(fā)的可能性。
俄羅斯堪察加半島卡麗姆斯卡火山
2012年2月9日 意大利Etna火山噴發(fā)
1980年5月18日 噴發(fā)的美國圣海倫斯火山
廣義的活火山：最后一次噴發(fā)距今超過1萬年。區(qū)內(nèi)水熱活動強(qiáng)烈，地震活動頻繁，地表發(fā)生隆起，火山仍具有再次噴發(fā)的可能性。例如，最近一次噴發(fā)約為7萬年前的美國黃石公園火山。
1990年 美國阿拉斯加堡壘火山噴發(fā)
著名的夏威夷火山，Kīlauea 熔巖進(jìn)入到海水中
2014年9月在冰島Holuhraun地區(qū)的熔巖流
山尼拉貢戈火山的熔巖湖
除海底火山以外，全球共有1500余座活火山，其中包括534座在不同歷史時期噴發(fā)過的火山。主要分布在環(huán)太平洋火山帶、洋中脊火山帶和洋島、地中海-喜馬拉雅火山帶、東非裂谷火山帶等。
休眠火山, 處于休眠狀態(tài)的活火山。休眠火山具有再次噴發(fā)的可能性，但也可能長期“沉睡”。兩次火山噴發(fā)之間的平靜時期稱為間歇（休眠）期。巖漿快速上升并噴出地表的時期稱為噴發(fā)期。
休眠中的日本富士山火山
休眠中的墨西哥Colima火山
休眠中的意大利維蘇威火山
在被認(rèn)為已經(jīng)休眠了1萬年后，阿拉斯加的四峰火山在2006年9月噴發(fā)了
死火山，人類歷史時期（1萬年以來）沒有噴發(fā)記錄的火山，被認(rèn)為在可預(yù)見的將來不會再次噴發(fā)?；鹕降摹八馈焙汀盎睢笔窍鄬Φ?，有些死火山可以“復(fù)活”。例如我國的五大連池火山區(qū)，大部分火山是10萬年前噴發(fā)的，但老黑山和火燒山卻在公元1719-1721年噴發(fā)。
非洲的乞力馬扎羅山
修建在死火山上的蘇格蘭愛丁堡城堡
美國新墨西哥州的船巖
泥火山 ,火山期后或者構(gòu)造運動的產(chǎn)物。
美國加利福尼亞的泥火山
沙火山，并非真正意義上的火山，一種沙土液化現(xiàn)象。強(qiáng)地震發(fā)生時，地殼的震動使地下深處含水的沙層強(qiáng)烈液化，液化的沙層沿一定的通道向地表形成的錐狀體。
新西蘭Christchurch地區(qū)地震后形成的沙土液化
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中國是否有活火山呢？
李約瑟1954年在《中國科學(xué)技術(shù)史》中有這樣一段話：“由于中國境內(nèi)根本沒有火山，因此，關(guān)于火山的一切資料就只能來自中國境外?！?/span>
但是，根據(jù)中國關(guān)于火山活動的歷史記載，《太平御覽》：“火山在定襄線五里”，記山西定襄火山噴發(fā)；魏收在《魏書·靈徽志》中記錄了伊犁火山；王延德在《高昌行紀(jì)》中記錄了吐魯番火山；郁永河在《裨海紀(jì)游》中記錄了臺灣淡水火山；《徐霞客游記》中記錄了云南騰沖打鷹山火山；西清在《黑龍江外紀(jì)》中記錄了五大連池火山；吳振臣在《寧古塔紀(jì)略》中記錄了五大連池火山；肖雄在《聽園西疆雜述詩》中記錄了新疆阿克蘇火山。
中國典型活火山分布
全新世以來我國有過噴發(fā)的火山區(qū)有十余處，其中半數(shù)分布在東北境內(nèi)。
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火山的結(jié)構(gòu)與形態(tài)
火山的結(jié)構(gòu)與形態(tài)，主要由巖漿房、巖漿通道、火山錐、火山口這四部分組成。巖漿房，火山噴發(fā)前巖漿滯留的場所，具有較低的地震波傳播速度和較高的電導(dǎo)率。
殘留的巖漿通道 —— 火山頸
菲律賓皮納圖博火山口湖
埃塞俄比亞Erta Ale火山熔巖湖
吉林長白山火山口 —— 天池
意大利維蘇威火山口
德國Eifel地區(qū)的瑪珥湖，瑪珥（Maar）式火山口
裂隙式“火山口”，玄武質(zhì)巖漿從狹長的裂隙中溢流而出
火山錐可進(jìn)一步劃分為火山渣錐、盾狀火山、熔巖穹窿。火山渣錐的噴發(fā)規(guī)模小，相對高度通常<300 m，直徑一般小于2000="">
美國亞利桑那州北部的火山渣錐
盾狀火山的規(guī)模較大，通常與熱點有關(guān)，主要由黏度較小的玄武質(zhì)巖漿從火山口中緩慢溢流形成，火山錐的坡度較小，很少超過10°。
美國夏威夷的盾狀火山
熔巖穹窿在內(nèi)壓的作用下，高黏度的中酸性巖漿被擠出火山口形成的穹窿狀構(gòu)造；常見于現(xiàn)代火山中，古老火山常因剝蝕作用而難以保存下來。
圣海倫斯火山的熔巖穹窿
復(fù)式火山，由熔巖與火山碎屑巖互層組成，往往形成坡度較陡的高聳山峰，組成復(fù)式火山錐的巖石成分變化較大，多為中酸性。
日本富士山火山
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噴發(fā)類型
人們在長期觀察火山噴發(fā)時，發(fā)現(xiàn)有許多種類的噴發(fā)。法國人拉克羅伊克斯在1908年提出四種主要的噴發(fā)類型：夏威夷式 (Hawaiian) 噴發(fā) 、斯通博利式 (Strombolian) 噴發(fā)、武爾卡諾式 (Vulcanian) 噴發(fā)、培雷式 (Peléan) 噴發(fā)。后來斯托帕尼使用普里尼式 (Plinian)這一術(shù)語來描述極端猛烈的爆炸式的噴發(fā)。
中心式噴發(fā)
裂隙式噴發(fā)
夏威夷式噴發(fā)，以美國夏威夷島的噴發(fā)為代表，其特點是很少發(fā)生爆炸，常常從山頂火山口和山腰裂隙溢出玄武質(zhì)熔巖流，而且是穩(wěn)定的，非間歇性釋放熔巖。黏度較小的玄武質(zhì)巖漿寧靜和緩地溢出地表，形成面積廣闊的熔巖臺地。
夏威夷Kilauea火山噴發(fā)
斯通博利式噴發(fā)，位于西西里島附近的風(fēng)神島上，該火山經(jīng)常有噴發(fā)活動，從古代即被稱為“地中海的燈塔”。其噴發(fā)特點是或多或少的定期中等強(qiáng)度噴發(fā)，是開放的巖漿柱頂部大的氣泡或氣泡群斷續(xù)爆炸的結(jié)果。巖漿黏度較大，成分為玄武質(zhì)或安山質(zhì)，湓溢或爆發(fā)作用皆有，熔巖流短而厚，火山碎屑物質(zhì)占30-50%。
印度尼西亞喀拉喀托火山噴發(fā)
武爾卡諾式噴發(fā)，位于地中海西西里島附近的武爾卡諾島火山噴發(fā)，以在數(shù)分鐘至數(shù)小時間隔內(nèi)多次重復(fù)的不連續(xù)噴發(fā)為特點。噴出的巖漿黏度很大，主要為中酸性安山質(zhì)和流紋質(zhì)巖漿，火山爆發(fā)強(qiáng)度大，火山碎屑物質(zhì)占60-80%。
日本櫻島火山噴發(fā)
普里尼式噴發(fā)，這是指那些極端猛烈的爆炸噴發(fā)，以非常強(qiáng)有力的氣體爆炸釋放和高的火山屑噴發(fā)柱為特征。巖漿黏度極大，主要為中酸性流紋質(zhì)和偏堿性的粗面質(zhì)巖漿火山強(qiáng)烈爆發(fā)，火山碎屑物質(zhì)占90%以上，常形成破火山口。
美國阿拉斯加堡壘火山噴發(fā)
培雷式噴發(fā)，該名字起源于西印度群島馬提尼克島上的培雷火山1902年噴發(fā)，這是上世界最嚴(yán)重的火山噴發(fā)災(zāi)難之一。巖漿黏度極大，極富揮發(fā)份，火山爆發(fā)極為強(qiáng)烈，明顯的特征是先噴出又厚又黏的大塊熔巖，隨后噴出熾熱火山灰和火山灰顆粒，火山碎屑物質(zhì)含量近100%。
菲律賓馬榮火山噴發(fā)
全球有大約70％的火山是在大洋水下噴發(fā)，往往不為人知，其中絕大部分又都集中在洋中脊地帶。由于冰島是大西洋中脊通過的地方，是人們唯一可以在陸地上觀察到洋脊山脈形成過程和火山噴發(fā)狀況的地方，因此冰島式噴發(fā)有必要單獨列出來。冰島式噴發(fā)的特點是大量玄武質(zhì)熔巖不是從中央火山口噴出，而是從裂谷的張性裂隙中噴出。
冰島的熔巖
上述不同的噴發(fā)類型，大多是以某座火山的一次不同于其他類型噴發(fā)而命名的，但這并不表示一座火山噴發(fā)只存在一種噴發(fā)類型。恰恰相反，同一座火山在不同年代的噴發(fā)完全可以是不同類型的噴發(fā)。即使是一座火山的同一次噴發(fā)活動，也可以從一種噴發(fā)類型開始，以后又被另一種噴發(fā)類型所替代。
此外按噴出巖漿與氣體（主要是水蒸氣、CO2、SO2、H2S）和亞硫酸）比例的不同可以分為爆炸噴發(fā)、巖漿噴發(fā)、蒸氣巖漿噴發(fā)、蒸氣噴發(fā)及硫質(zhì)噴氣活動等。按火山和火山噴發(fā)地質(zhì)構(gòu)造位置的不同，又可以分出與板塊俯沖作用有關(guān)的火山噴發(fā)、熱點火山、洋中脊火山和大陸裂谷火山噴發(fā)等。
火山為什么會噴發(fā)？火山的噴發(fā)產(chǎn)物有哪些？成分又是什么呢？火山噴發(fā)能否預(yù)測？如何防御火山噴發(fā)的災(zāi)害?
下期揭曉
資料及圖片引自：
1.郭正府，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，《火山學(xué)》課件；
2.劉若新. 火山與火山噴發(fā)[M]. 地震出版社, 2005；
3.維基百科。
美術(shù)編輯：張志越
校 對： 王潤圓
公眾號：中科院地質(zhì)地球所
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