火山喷发的原因
地球内部压力 地球内部存在着高温高压的环境,地幔中的岩石在一定温度和压力条件下会发生部分熔融,形成岩浆。这些岩浆中含有各种气体和挥发性物质,随着岩浆的上升,压力逐渐减小,气体溶解度降低,从而形成气泡并迅速膨胀。当岩浆囊内的压力超过周围岩石的承受能力时,就会引发火山喷发。
板块运动 在板块的俯冲带或碰撞带,由于板块之间的相互摩擦和挤压,会产生局部高温,同时一些含水矿物的脱水也会降低岩石的熔点,从而形成岩浆囊,进而导致火山活动。例如,环太平洋火山带就是由于太平洋板块与周围板块的相互作用而形成的。
岩浆成分和性质 不同成分的岩浆具有不同的物理性质,如黏度、温度和挥发性物质含量等。玄武质岩浆含二氧化硅成分低,含挥发分相对少、温度高、黏度小,岩浆流动性大,火山喷发相对较宁静;而流纹质和安山质岩浆富含二氧化硅和挥发分,温度低、黏性大,流动性差,火山喷发往往较为猛烈。
火山内部结构与喷发的关系
岩浆房 岩浆房是火山内部储存岩浆的地方。岩浆在岩浆房内逐渐积累,其成分和物理性质会发生变化。当岩浆房内的压力足够大时,岩浆就会寻找薄弱的通道向上喷发。
火山通道 火山通道是连接岩浆房和地表的通道。通道的形状、大小和结构会影响岩浆的上升速度和喷发方式。狭窄的通道可能会导致岩浆喷发时压力增大,从而产生更强烈的爆炸;而宽阔的通道则有利于岩浆较为平稳地流出。
火山口 火山口是岩浆和火山物质喷出地表的出口。火山口的大小、形状和深度会影响喷发的规模和强度。较大的火山口可能会导致更大量的岩浆和物质喷发出来。
影响火山喷发的地质因素
地壳厚度 地壳较薄的地区,岩浆更容易突破地壳到达地表,从而引发火山喷发。例如,大洋中脊地区地壳相对较薄,火山活动较为频繁。
岩石圈板块运动 板块的俯冲、碰撞和分离等运动,会改变地壳的应力状态和岩石的物理性质,促进岩浆的生成和上升,进而影响火山喷发的频率和强度。
地幔对流 地幔中的对流运动会带动岩石的运动和热量传递,导致部分岩石熔融形成岩浆,为火山喷发提供物质基础。
不同类型火山喷发的特点
裂隙式喷发 岩浆通过地壳中狭长线状深断裂溢出地表,一般没有爆炸现象,流出的主要为基性玄武岩熔浆,冷凝后形成厚度相当稳定、覆盖面积很大的熔岩被,火山碎屑物较少。历史上出现的多次裂隙喷发活动都处于大陆壳较薄或比较活跃的时期。如二叠纪时我国西南云、贵、川交界地带喷发的面积广泛的峨眉玄武岩,目前裂隙式喷发在大洋中脊非常普遍。位于大西洋中脊之上的冰岛就是可见裂隙式喷发活动,因此这种喷发类型也名“冰岛式”。
中心式喷发 岩浆沿一定的管形通道喷出地表,熔岩覆盖面积较小,是现代火山活动最主要的类型。人们按喷发剧烈程度不同将其分为宁静式、中间式和爆烈式等几种。
- 宁静式 又称为夏威夷型,以夏威夷诸火山为代表。火山喷发时只有大量炽热的熔岩从火山口宁静溢出,顺着山坡缓缓流动,好像煮沸了的米汤从饭锅里沸泻出来一样。溢出的以基性熔浆为主,熔浆温度较高,黏度小,易流动。含气体较少,无爆炸现象,有一定观赏性。
- 中间式 属于宁静式和暴烈式喷发之间的过渡型,此种类型以中基性熔岩喷发为主。若有爆炸时,爆炸力也不大。可以连续几个月,甚至几年,长期平稳地喷发,并以伴有间歇性的爆发为特征。以靠近意大利西海岸利帕里群岛上的斯特朗博得火山为代表。
- 暴烈式 火山爆发时,产生猛烈的爆炸,同时喷出大量的气体和火山碎屑物质,喷出的熔浆以中酸性熔浆为主。
火山喷发的监测和预警方法
传统监测方法 传统的火山监测主要是通过在现场布设各类传感器来采集数据,如温泉水温、温泉溢出气体成分检测、地震监测、GPS 连续监测、水准测量、电磁监测等等,又称“地基”监测。
新型监测技术 随着现代科技的迅猛发展,各种新型的火山监测技术不断涌现,如基于卫星遥感的“天基”监测、基于无人机等航空仪器的“空基监测”,火山监测正逐渐从传统的点式监测向面式、甚至立体式监测发展。
次声波监测 中国运用次声波监测技术为火山“听音号脉”。次声波探测分析技术有望为科学认识火山活动提供一份晴雨表。但海底火山监测环境复杂多变,对监测技术和仪器要求更高,数据收集和传输方式也不同于陆地上的火山,需要投入更多的人力和物力。