火山爆发的原因
火山爆发是一种自然现象,其原因主要包括以下方面:
地球内部存在大量的放射性物质,在自然状态下衰变,产生大量的热,导致地球内部温度和密度不均匀。在地幔内部形成地幔对流或地幔柱,当高温物质上升到地球浅部时,由于压力减小而发生部分熔融。在外力作用下,这些熔融物质汇聚在一起并在地球的浅部形成岩浆囊。当岩浆囊的压力大于地层的压力时,岩浆就会沿着断层或薄弱的地方冲破地壳,造成火山爆发。
当地下深处岩石短时间内熔出许多岩浆,剧烈的岩浆活动,会导致火山喷发;当岩浆积累到一定程度,形成足够的压力,火山有可能停止休眠,发生火山喷发;当岩石在构造力的作用下,出现松动、破裂,岩浆也会顺着流出来。
火山爆发的原因还在于板块相互作用,比如在板块的俯冲带或碰撞带,由于摩擦形成了局部高温,一些含水矿物的脱水也降低了岩石的熔点,这时也会形成岩浆囊,从而引发火山活动。
火山内部结构与爆发的关系
火山喷出的岩浆是其通过地下以岩墙或管道形式为通道运移到地表的结果。火山活动与地球表面构造板块的运动密切相关,地球的外壳被称为岩石圈,分为几个大大小小的构造板块,这些板块在其边界处相互作用。火山—构造是未来火山学研究的一个方向,通过火山与构造关系的研究以揭示火山的分布和地球的演化。
不同类型火山爆发的特点
火山喷发的类型取决于多种因素,如岩浆的成分、挥发分含量、温度、黏度、地下岩浆上升通道的特点、岩浆喷出的构造环境等。
一般来说,火山喷发主要有裂隙式喷发和中心式喷发两种。
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:顾名思义即火山爆发时,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。
火山爆发的预警机制
目前国内外主要的火山监测方法包括地面台网以地面观察和仪器测量,通过测震、地壳形变、地球化学等,但存在监测范围有限,对布点条件高(通常在距火山 100 公里以内收集)等缺点。近十年发展起来的合成孔径雷达、红外、光学卫星遥感等空间对地观测技术,能够以较高的时间、空间分辨率对地表实现大范围监测,但也存在易受天气与地表覆盖影响观测精度、在轨时间限制等问题,卫星预测还远远不是实时预警系统,要进一步精确测量往往需要数天时间。
中国运用次声波监测技术给火山“听音号脉”,有望为科学认识火山活动提供一份晴雨表。
全球著名火山爆发案例分析
全球有许多著名的火山爆发事件,例如:
汤加火山爆发:当地时间 1 月 14 日,南太平洋岛国汤加的海底火山多次喷发,并引发海啸,对整个太平洋地区产生影响,多国接连发布海啸预警,这次火山爆发的能量之巨堪比 1000 个广岛原子弹。
坦博拉火山爆发:坦博拉火山的喷发是人类有史以来记录的最大规模爆发,火山爆发指数达到了 7 级,达到该等级的第二级。这座现在仍然活跃的火山是印尼群岛最高的山峰之一。1815 年的那次喷发达到顶峰,即使 1930 多公里外的苏门答腊岛也听到了爆炸声。
长白山火山爆发:这座火山也被称作白头山火山,公元 1000 年的那场喷发将火山物质喷射到了大约 1200 公里外的日本北部。那次喷发也产生了一个约 4.5 公里宽 1 公里深的火山喷口。