火山模型的制作论文.doc

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1、1.基本成因：火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离，熔融体通过孔隙或裂隙向上运移，并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给，岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时，岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出，形成气泡，当气泡占有的体积分数超过75时，禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来，导致爆炸性喷发，气体释放后岩浆粘度降到很低，流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少，便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。2

2、.喷发过程： 火山喷出地表前的过程归纳为三个阶段：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阶段。 1.岩浆形成与初始上升阶段 岩浆的产生必须有两个过程：部分熔融和熔融体与母岩分离。实际上这两种过程不大可能互相独立，熔融体与母岩的分离可能在熔融开始产生时就有了。部分熔融是液体（即岩浆）和固体（结晶）的共存态，温度升高、压力降低和固相线降低均可产生部分熔融。当部分熔融物质随地幔流上升时，在流动中也会产生液体和固体的分离现象，从而产生液体的移动乃至聚集，称之为熔离。 2. 岩浆囊阶段 岩浆囊是火山底下充填着岩浆的区域，是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对富集的地方。一般视为与油藏类似的岩石孔

3、隙（或裂隙）中的高温流体，通常认为在地幔柱内，岩浆只占总体积的5%-30%。从局部看，可以视为内部相对流通的液态集合。岩浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成的混合物。 3. 从岩浆囊到地表阶段 岩浆从岩浆源区一直到近地表的通路的上升，与岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关。当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时，便可能形成张性或张-剪性破裂，如若这些裂隙互相连通，就可以作为岩浆喷发的通道。 3.火山喷发条件：一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件： 1.部分熔融体的形成，必须有较高的地热（自身积累的或外边界条件产生的），或隆起减压过程，或

4、脱水而减低固相线； 2.岩浆在地壳中的富集，或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关，而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关； 3.岩浆囊中的物理化学过程，主要是结晶体、挥发物与流体的分额与相互作用，岩浆喷发起着促使、或抑制作用。地壳岩浆囊的存在起着拦截、改造地幔升上的岩浆的作用。它也是形成爆炸式火山喷发的重要条件。 4.岩浆囊的存在对岩浆通道的形成有促进作用，而构造活动产生的引张应力场是形成岩浆通道的主要原因。 5.岩浆离开岩浆囊后的上升受到压力梯度与浮力的双重驱动。1. 盾状火山(Shield Volcanoes)：盾状火山是具有宽阔顶面和缓坡度侧翼（盾状）的大型火山。由于火山挤出的产

5、物主要为低粘滞性的玄武岩岩浆。 夏威夷岛（大岛）是典型的盾状火山。大岛是由5个连续年龄的火山连接而成。其中的 Mauna Loa火山是最大的,从海底到山顶有9090米。 2. 火山渣锥 Cinder cones (scoria cones)：火山渣锥是玄武岩碎片堆积而成的山丘，喷出气体携带熔岩滴进入大气，然后在火山口附近降落，而形成火山锥。熔岩滴通常在飞行中间，降落地面之前已经是固态的或部分固态的，称之为火山弹。如果气体压力下降，最后阶段的可能是熔岩流冲出渣锥的底部，如果熔融岩浆中具有充裕的水，它们的相互作用将形成玛珥湖（低平火山口）而不是火山渣锥。 喷发时间越长，火山锥越高。一些火山锥只有几

6、米高，而一些如墨西哥的Paricutin火山，从1943年到1952年连续喷发，火山锥高达610米，随着火山碎屑活动，熔岩流从其底部流出，摧毁了Paricutin村. 火山渣锥可以单独存在，也可以组成小的或大的群，或火山场。 3. 复合型火山（层状火山） Composite Volcanoes(Stratovolcanoes)：复合型火山为多次喷发所建造，其复发周期可以是几十万年，也可以是几百年。形成复合型火山的最经常的是安山岩，但也有例外。虽然安山岩复合型火山锥主要由火山碎屑组成， 有些岩浆侵入使锥体内部破裂而形成岩墙或岩床。这样多次侵入形成的岩墙或岩床将碎石编织成巨大堆积。这样的构造可以比

7、单独由碎屑物构成的火山锥高 。由于其太高，有可能使其太陡、不稳定而在重力作用下垮塌。地球上一万年来已知1,511 火山喷发，其中699座为层状火山。 地球上最高的火山为层状火山智利的Nevado Ojos del Salado火山高 6,887 m.历史上喷发过的最高的火山为高6,739 m 的Llullaillaco火山, 二者都在北智利安第斯山脉。 圣海仑斯火山为Cascades最年轻的层状火山，同时也最活动，地质学家识别出过去3500年35层喷发的火山灰。 Shasta火山是 Cascades最大的层状火山。 4. 熔岩穹丘（Domes）：熔岩穹丘是高粘滞性、富硅岩浆缓慢挤出而形成的，大

8、部分熔岩穹丘比较小，但可能超过25立方公里。穹丘挤出可以相当缓慢的熔岩运动而终结，也可能开始爆炸，扩展成为火山碎屑所覆盖的坑。 5. 破火山口（Calderas）：一种在火山顶部的较大的圆形拗陷，其直径往往大于1英里。通常是岩浆回撤、火山自身塌陷时形成，或浅部岩浆囊喷发而形成的。大量岩浆的撤退可能是由于其构造支撑的丧失而造成的。 在西班牙语中Caldera 意为罐或大锅，在Canary岛原来指锅底状的拗陷，而不管其成因。 破火山口直径可达8-16公里，而火山口直径通常不超过1-1.6公里，主要是在火山喷发期间由于爆炸而挖掘出来的。 6. 低平火山口（玛珥湖 Maar）：玛珥的英文“maar”来

9、源于拉丁文“mare”，即海的意思，使德国莱茵地区的人们对湖泊、沼泽的称呼。1921年德国科学家Steininger把maar定义为一种火山类型。玛珥是由岩浆水汽相互作用发生爆炸而形成的。在地表下形成了深切到围岩的圆形火山口，并被一个低矮的碎屑环包围。玛珥是一个由环形壁、火山口沉积物、火山筒和馈浆通道组成的系统。 7. 泥火山（Mud volcano）：泥火山是泥漿与气体同时喷出地面后，堆积而成。其外型多为锥狀小丘或者是盆穴狀，丘的尖端部常有凹陷，並由此间断地噴出泥漿与气体。 1.活火山的定义发展：根据哪些准则来判断一座火山的“死”或“活”或“休眠”，迄今并没有一种严格而科学的标准。 经验上或

10、传统上将有过历史喷发或有历史喷发记载的火山称为活火山，但这样的火山在全球有534座。但是历史或历史记录对每个国家和地区可以是很不相同的，有的只有三、四百年，有的则可达三、四千年或更长。在那些渺无人烟的偏远地区，即使是发生在近代的活火山喷发，也可能不为人所知或没有任何历史记录。例如我国靖宇以西40km的金龙顶子火山，在距今约1600年前曾发生过一次爆炸式喷发，但迄今未发现有历史记载。显然，基于历史或历史记录的活火山的定义是很不完全和不符合实际的。于是一些火山学家根据对大量活火山喷发间隔期和熄灭的火山最后一次喷发时间的统计，提出一个有一定时间条件限制的、改进的活火山的定义，即那些在过去10000年

11、、5000年或2000年来有过一次喷发的火山，称为活火山。究竟是采用10000年、5000年或2000年，将允许根据不同国家不同地区的具体情况而定。这一改进的活火山定义仍然允许有例外情况，并且要求对一个具体的活火山进行评价时，能够提供该火山地下是否存在活动的岩浆房系统的证据。 但是火山的“死”或“活”仍然是相对的。有一些在10000年甚至更长时期以来没有发生过喷发的“死”火山，也可能由于深部构造或岩浆活动而导致重新复活而喷发。例如我国五大连池火山群中，大部分火山是在100000年前喷发的，但是其中的老黑山火山和火烧山火山却是在公元1719-1721年喷发形成的。 于是，在火山下面是否存在活动的

12、岩浆系统岩浆系统，就成为判断一座火山“死”或“活”的关键，怎样才能知道火山下面存在活动的岩浆系统呢？一般可根据以下现象作出初步判断：(1)在活火山区存在水热活动或喷气现象；（2)以火山为中心的小范围内，微震活动明显高于其外围地区；(3)火山区出现某些可观测到的地表形变。上述现象都是由于火山下面岩浆系统具体活动情况，则必须在该火山区布设长期地震地形变观测台网，以及其他多种地球物理物理、地球化学方法进行探测。这是当该火山已被确认为危险的火山之后应当进行的基本监测和探测研究。2.活火山的概念：根据以上所述，我们可以得到关于活火山的一般概念：那就是正在喷发的或历史时期及近10000年来有过喷发的火山称

13、为活火山。当火山下面存在活动的岩浆系统或岩浆房时，这个火山被认为具有喷发危险性，应置于现代的火山监测系统之中。 火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离，熔融体通过孔隙或裂隙向上运移，并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时，岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出，形成气泡，当气泡占有的体积分数超过75%时，禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来，导致爆炸性喷发气体释放后岩浆粘度降到很低，流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发

14、份较少，便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。3.喷发过程：概述火山喷出地表前的过程归纳为三个阶段：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阶段。 岩浆形成与初始上升阶段岩浆的产生必须有两个过程：部分熔融和熔融体与母岩分离。实际上这两种过程不大可能互相独立，熔融体与母岩的分离可能在熔融开始产生时就有了。部分熔融是液体（即岩浆）和固体（结晶）的共存态，温度升高、压力降低和固相线降低均可产生部分熔融。当部分熔融物质随地幔流上升时，在流动中也会产生液体和固体的分离现象，从而产生液体的移动乃至聚集，称之为熔离。 岩浆囊阶段岩浆囊是火山底下充填

15、着岩浆的区域，是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对富集的地方。一般视为与油藏类似的岩石孔隙（或裂隙）中的高温流体，通常认为在地幔柱内，岩浆只占总体积的5%-30%。从局部看，可以视为内部相对流通的液态集合。岩浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成的混合物。 从岩浆囊到地表阶段岩浆从岩浆源区一直到近地表的通路的上升，与岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关。当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时，便可能形成张性或张-剪性破裂，如若这些裂隙互相连通，就可以作为岩浆喷发的通道。 4.喷发条件：一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件： 1.部分熔融体的形

16、成必须有较高的地热（自身积累的或外边界条件产生的），或隆起减压过程，或脱水而减低固相线； 2.岩浆在地壳中的富集，或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关，而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关； 3.岩浆囊中的物理化学过程，主要是结晶体、挥发物与流体的分额与相互作用，岩浆喷发起着促使、或抑制作用。地壳岩浆囊的存在起着拦截、改造地幔升上的岩浆的作用。它也是形成爆炸式火山喷发的重要条件。 4.岩浆囊的存在对岩浆通道的形成有促进作用，而构造活动产生的引张应力场是形成岩浆通道的主要原因。 5.岩浆离开岩浆囊后的上升受到压力梯度与浮力的双重驱动。5.喷发类型：概述纵观世界火山的喷发类型，其决定因素

17、一是岩浆的成分、挥发分含量、温度和粘度 ，如玄武质岩浆含SiO2成分低，含挥发分相对少、温度高、粘度小，因此岩浆流动性大，火山喷发相对较宁静，多为岩浆的喷溢，可形成大面积的熔岩台地和盾形火山；流纹质和安山质岩浆富含SiO2和挥发分，其温度低、粘性大，流动性差，因此火山喷发猛烈，爆炸声巨大，有大量的火山灰、火山弹喷出，常形成高大的火山碎屑锥，并伴有火山碎屑流和发光云现象，往往造成重灾。决定因素之二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，即形成裂隙式喷发；若沿两组断裂交叉而成的筒状通道上涌，在岩浆内压力作用下，便可产生猛烈的中心式喷发。决定因素之三是岩浆喷出的构造环境，看

18、其是在陆地，还是水下；是在洋脊还是在板内；是在岛弧还是在碰撞带等等。火山所处的大地构造环境不同，火山喷发类型的特点也大不相同。 玄武岩泛流喷发这种喷发如印度的德干高原，北美的哥伦比亚高原。它们是岩浆沿一个方向的大断裂（裂隙）或断裂群上升，喷出地表，有的从窄而长的通道全面上喷；有的火山呈一字形排列分别喷发，但向下则相连成为墙状通道，因此称为“裂隙喷发”。喷发以玄武岩为主，流动方向近于平行，厚度及成分较为稳定，产状平缓，以熔岩被多见，常形成熔岩高原。因为玄武岩流动性大，熔岩喷出量大，少有爆发相，在地形平坦处似洪水泛滥，到处流溢、分布面积广，所以又称“玄武岩泛流喷发”。1783年冰岛的拉基火山喷发，

19、从长25km的裂隙中喷出约12km3的熔岩及3km3的火山啐屑物，覆盖面积达565km2。美国亚利桑那州的威廉峪谷，从120m宽的裂隙中一次性流出熔岩，形成1422km2的高原，厚度最大达240m。我国贵州、云南、四川的二叠纪玄武岩（260000km2）及河北省的汉诺坝（1700km2）也都是玄武岩泛流喷发。 夏威夷式喷发属热点火山，以美国夏威夷岛为代表，特点是很少发生爆炸，常常从山顶火山口和山腰裂隙溢出相当多数量的玄武质熔岩流，岩浆粘度小，流动性大，表现为比较安静的溢流，气体释放量可多可少。由于喷发时岩浆受到较大的静压力以及气泡的膨胀作用，当其到达地表时，形成熔岩喷泉，被逸出气体推动的熔岩喷

20、泉可高达300m或更高，被喷出的多是玄武质熔岩，也可以是安山质熔岩，也有少量的火山渣和火山灰。这种喷发类型，熔岩往往是多次溢流，而且有许多裂隙作为通道，流出的熔岩形成比较平坦的熔岩穹。例如1924年基拉维厄和1975年冒纳罗亚火山的喷发就是典型的夏威夷式喷发。这种类型喷发基本没有人员伤亡，但可以毁坏农田村庄，造成财产损失。 斯通博利型喷发源自20世纪初早期意大利语。最典型的是意大利的斯通博利火山，位于西西里风神岛，经常有火山喷发活动，从古代起即被称为“地中海的灯塔”，其喷发特征是或多或少的定期的中等强度喷发，喷出炽热熔岩，其粘性比夏威夷式要大一些，伴随着白色蒸汽云。火山口的熔岩有轻度硬结，主要

21、为块状熔岩，由玄武质、安山质成分的岩石组成，熔岩流厚而短，也有少数为绳状，每隔半小时就有气体从中逸出。这种火山韵律性地喷出白热的火山渣、火山砾和火山弹，爆炸较为温和，很多火山碎屑又落回火口，再次被喷出，其它的落到火山锥形成的坡上并滚入海中。如斯通博利火山（意大利）、帕利库廷火山（墨西哥）、维苏威火山（意大利）、阿瓦琴火山、克留契夫火山（前苏联），都具有斯通博利型喷发特点。 武尔卡诺型喷发武尔卡诺岛位于地中海西西里岛附近。这种类型喷发比斯通博利式火山熔岩粘度更大，呈熔浆状，喷发较为猛烈。不喷发时在火山口上形成较厚的固结外壳，气体在固结的外壳下聚集，使熔岩柱的上部气体趋于饱和。当压力增大时，发生猛

22、烈的爆炸，有时足以摧毁一部分火山锥，使阻塞物被炸，一些碎片和熔岩组成的“面包皮状火山弹”和火山渣被一起喷出，同时伴随着含相当数量火山灰的“菜花状”喷发云。当火山口的“阻塞物”都被喷出后，就有熔岩流从火山口或火山锥侧缘的裂隙中涌出。 培雷式喷发名字起源于西印度群岛马提尼克岛培雷火山1902年的喷发，当时毁灭了圣皮埃尔城，死亡人数超过3万。这种喷发产生高粘度岩浆，爆发特别强烈，最明显的特征是产生炽热的火山灰云，这是一种高热度气体，全是炽热的火山灰微粒，就象活动的乳浊液，密度大，当它沿山坡向下移动时，足以产生象飓风一样的效果。在培雷式喷发中，向上逃逸的气体经常被火山口中的熔岩堵住，压力逐渐增大发生爆

23、炸时就象从瓶塞底下喷出水平方向的一阵疾风。熔岩被火山灰含量很高的气体所推动向外流出，但除了从火口中流出粘稠的熔岩外，其它地方就没有熔岩流出的现象了。历史上发生培雷式喷发的火山较多：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年拉明顿火山、1955-1956年别兹米扬、1968年马荣和1982年埃尔奇琼火山喷发都属此种类型。 普林尼式喷发岩浆粘度大、爆发强烈，火山碎屑物常达90%以上，其中围岩碎屑占10%25%，喷出物以流纹质与粗面质浮岩、火山灰为主，分布较广，伴有少量熔岩流或火山灰流。由于爆发强烈及岩浆物质大量抛出，常形成锥顶崩塌的破火山口。这种火山

24、喷发过程常为：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，如此反复作用，形成复杂的火山机构。公元79年维苏威火山爆发是典型的普林尼式喷发，伴随喷发大规模降落浮石、火山渣和火山灰。喷出的火山渣顺风降落，离火山口13km的庞贝城，为平均7m 厚的浮石层所掩埋。日本1783年的浅间火山活动也同样降下浮石层，大喷发中同时有火山碎屑流和熔岩流的喷出。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。 超武尔卡诺型喷发和水蒸气爆发一样，几乎是无岩浆物质的爆发式喷发。有的称超火山（日本磐梯山）型爆发。由于喷发只有喷发物质而无熔岩，因此喷发物质是在冷

25、却状态下喷发的，偶尔在炽热状态下喷出。其特点是出现大量的基底火山碎屑，有时可达75%100%。 超武尔卡诺型喷发出的物质体积大小变化很大，从巨形岩块到火山灰均有。碎屑通常是棱角状和尖棱角状，无火山弹和熔渣。 苏特塞式喷发19631967年，冰岛南部近海不停的火山喷发产生一个苏特塞火山岛。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，当玄武质岩浆与海水接触时又发生爆炸，产生大量细粒物质（火山灰），这种由岩浆水蒸气、水蒸气岩浆爆发的类型与陆上的斯通博利型喷发不一样。 以上的分类法也不是最完善的，实际调查揭示，即使是同一种喷发类型也可能出现在不同类型的火山作用中，而同一座火山在

26、自身的活动过程中也可能产生不同的喷发类型，甚至在同一喷发期也有时出现不同的火山活动形式。如以斯通博利型而命名的斯通博利火山，发生几次武尔卡诺型喷发；命名为夏威夷式喷发的基拉韦厄和冒纳罗亚火山，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。6.喷发指数： 火山喷发中危险性最大的是爆炸式喷发，其中最大的灾害是喷发柱，因而习惯于用喷发物总质量与喷发柱高度来衡量，通常称之为火山爆发指数VEI（Volcanic Explosivity Index）。 爆发指数VEI与火山喷发能量E(erg)的关系(S De la Cruz-Reyna,1996) 为：lg E = 0.78 MVEI + 21.0

27、2 上一次VEI=7的喷发是在1815年Tambora，象这样的喷发（VEI=7）大致千年一次。长白山1199年喷发，日本北海道火山灰2-5厘米，估计喷发体积120km3，VEI=7，相当于一次9.8地震。 上一次VEI=6的喷发是 1991年6月皮纳图搏喷发，DVI火山尘幕指数达1000。再上一次VEI=6的喷发是1883年Krakatoa，象这样的喷发大致百年一次。 VEI=5的喷发如维苏威火山公元79年喷发（VEI=5）十-三十年有一次。 VEI=4的喷发如云仙岳1991年喷发（VEI=4）3-5年有一次。 长白山1668-1702年喷发140公里外火山灰3-5厘米，估计喷发体积1km3

28、，强度VEI=45，相当于一次8.5地震。 VEI=3的喷发如1985年Ruiz喷发。黑龙江根据碎屑体积/总喷发体积，估计老黑山爆发指数VEI=4火烧山VEI=3 老黑山喷发柱高度1-2公里，强度VEI=2，能量相当于一次七级地震。 VEI=2的喷发如1991年云仙岳喷发。 VEI=1的喷发如1996年Stromboli喷发。 VEI 形容 喷发体积km3 喷发柱高度km 能量erg 相当于地震震级 1 微 10-5-10-3 0.1-1 6.3*10226.72 小 0.001-0.01 1-5 3.8*1022 7.2 3 中 0.01-0.1 3-15 6.3*1023 7.7 4 中大

29、 0.1-1 10-25 1.4*1024 8.2 5 大 1-10 25-45 8.3*1024 8.7 6 很大 10-100 30-50 5.0*1025 9.3 7 巨大 100-1000 35-55 3.0*1026 9.8 8 特大 1000 45-55 1.8*1027 10.3 7.主要活火山：现在的科学发现表明，在许多行星和卫星上都有火山。在太阳系中现在有确实证据证明仍有火山活动的是地球和木星的卫星埃欧（木卫一）。地球上的火山活动平均每年大约有50多次。但是其中大部分都是在海底和人迹罕至的群山中，因此对人类产生影响的火山活动感觉上很少。 地球 15个被选为“火山十年”观测计划

30、的主要火山是： 墨西哥的科利马火山 意大利的埃特纳山 哥伦比亚的加勒拉斯火山 印尼的默拉皮火山 刚果民主共和国的尼拉贡戈火山 美国华盛顿州的雷尼尔山 日本鹿儿岛县的樱岛火山 危地马拉的圣塔马利亚火山/圣地亚古多火山 (Santamaria/Santiaguito) 希腊的圣多里尼火山 菲律宾的塔尔火山 (Taal) 西班牙加那利群岛的泰德峰 (Teide Peak) 巴布亚新几内亚的乌拉旺火山 (Ulawun) 日本的云仙火山 意大利的维苏威火山 最高的活火山智利和阿根廷之间的奥霍斯德尔萨拉多火山是世界上最高的活火山，它有6887米高。1. 火山喷发碎屑：火山喷发碎屑（Tephra）是火山学家

31、对火山爆发喷出而没有形成火山碎屑岩或凝灰岩的火山碎屑的泛称，这些碎屑的成分、体积和侵位方式各不相同。如果空气中有大量火山喷发碎屑，太阳的光线和热能会被反射离开地球，有些情况会导致气温下降甚至火山冬天（Volcanic winter）。火山喷发碎屑与降雨结合，形成酸雨和酸雪（Acid snowfall）。 火山喷发碎屑可依其体积分为火山灰直径小于2毫米 火山砾直径2毫米至64毫米 火山块或火山弹直径大于64毫米 火山灰年代学根据火山喷发碎屑层的不同化学成分和特征，推算考古遗址和地质景点的所在年份。2. 火山渣和浮岩：火山渣和浮岩均为火山喷发时产生的富含气泡或多孔的岩石。产生这类岩石的过程有点类似

32、于打开啤酒瓶时泡沫喷出的过程。当啤酒瓶开启时，瓶内的压力骤然下降，致使啤酒中 溶解的二氧化碳气体迅速逃逸形成泡沫。火山爆发时，火山通道内的岩浆中溶解的火山气体迅速逃逸也形成了大量泡沫，这些泡沫冷却后就形成火山渣和浮岩。 一、火山渣（Scoria） 火山渣是火山喷发形成的矿渣状多孔的岩石。由孔隙、火山玻璃和矿物组成。孔隙是由于泡沫破裂、气体逃逸而形成。火山渣富含镁铁，而含有较少的硅，通常为黑色、深灰色、红色和棕色。火山渣非常坚硬，由于坚硬且多孔因而是铺设路面的极好材料。孔隙比例非常大的火山渣被称为网状火山渣（Reticulite）。二、网状火山渣（Reticulite）网状火山渣中的气泡几乎都已

33、破裂，形成密集的开放孔隙。大量的开放的孔隙和易碎的火山玻璃构成了类似蜂巢的、精细的网状火山渣。网状火山渣也被称为玄武岩浮岩，它甚至比浮岩还轻，但由于其开放的孔隙结构，因而不能浮于水面之上。 三、浮岩（Pumice） 浮岩由火山玻璃、矿物和气泡所组成，是一种轻的、多气泡的、类似海棉状的火山岩。火山爆发时，岩浆中分离出的大量火山气体形成泡沫，随后泡沫冷却，气体被“冻结”在浮岩中，浮岩中的气泡约占岩石总体积的70%以上，气泡间只有极薄的火山玻璃和矿物，因而可以浮于水面之上，故被称作浮岩。3. 火山碎屑流：火山碎屑流是火山专业术语，其英文名为Pyroclastic Flow。“pyroclastic”

34、一词起源于希腊语“pyro”（火）和“klastos”（碎块），用来描述火山爆炸后形成的岩石火岩浆碎块。火山碎屑流是气体和碎屑的混合物。它不是水流，而是一种夹杂着岩石碎屑的、高密度的、高温的、高速的气流，常紧贴地面横扫而过。火山碎屑流温度可达1500F，速度可达每小时100-150英里（Myers 等, 1995），它能击碎和烧毁在它流经路径上的任何生命和财物。火山碎屑流起因于火山爆炸式喷发或熔岩穹丘的崩塌。 火山碎屑流是主要的火山杀手之一，具有极大的破坏性和致命性。由于其速度很快，因而很难躲避。1902年西印度群岛马提尼克岛Pele火山喷发，火山碎屑流袭击了St. Pierre城，约3000

35、0人丧生（Tilling等，1990）。自板块构造理论建立以来，很多学者根据板块理论建立了全球火山模式，认为大多数火山都分布在板块边界上，少数火山分布在板内，前者构成了四大火山带，即环太平洋火山带、大洋中脊火山带、东非裂谷火山带和阿尔卑斯-喜马拉雅火山带。板块学说在火山研究中的意义在于它能把很多看来是彼此孤立的现象联为一个有机的整体，但以这个学说建立的火山活动模式也并不是十分完美的，如环大西洋为什么就没有火山带；板内火山不在板块边界上，用地幔柱解释它的成因似乎依据也不够充分。新近又有学者(李鸿业，1993)提出两极挤压说，揭开了地球发展的奥秘，他认为在两极挤压力作用下，地球赤道轴扩张形成经向张

36、裂和纬向挤压，全球火山主要分布在经向和纬向构造带内。下图为全球火山和强震分布图，图中红色为全新世火山，数据取自Smithsonian研究所，白色为7级以上强震，根据中国地震台网目录绘制。 一、环太平洋火山带 环太平洋火山带，南起南美洲的科迪勒拉山脉，转向西北的阿留申群岛、堪察加半岛，向西南延续的是千岛群、岛日本列岛、琉球群岛、台湾岛、菲律宾群岛以及印度尼西亚群岛，全长4万余公里，呈一向南开口的环形构造系。环太平洋火山带也称环太平洋火环，有活火山512座，其中南美洲笠迪勒拉山系安第斯山南段的30余座活火山，北段有16座活火山，中段尤耶亚科火山海拔6723m，是世界上最高的活火山。再向北为加勒比海

37、地区，沿太平洋沿岸分布着著名的火山有奇里基火山、伊拉苏火山、圣阿纳火山和塔胡木耳科火山。北美洲有活火山90余座，著名的有圣海伦斯火山、拉森火山、雷尼尔火山、沙斯塔火山、胡德火山和散福德火山。在阿留申群岛上最著名的是卡特迈火山和伊利亚姆纳火山。在堪察加半岛上有经常活动的克留契夫火山，向击千岛群岛和日本列岛山岛弧，著名火山分布在日本列岛，如浅间山、岩手山、十胜岳、阿苏山和三原山都是多次喷发的活火山。琉球群岛至台湾岛有众多的火山岛屿，如赤尾屿、钓鱼岛、彭佳屿、澎湖岛、七星岩、兰屿和火烧岛等，都是新代以来形成的火山岛。火山活动最活跃的可算菲律宾至印度尼西亚群岛的火山，如喀拉喀托火山、皮纳图博火山、塔匀

38、火山、坦博拉火山和小安的列斯群岛的培雷火山等，近代曾发生过多次喷发。 环太平洋带，火山活动频繁，据历史资料记载全球现代喷发的火山这里占80%，主要发生在北美、堪察加半岛、日本、菲律宾和印度尼西亚。印度尼西亚被称为“火山之国”，南部包括苏门答腊。爪哇诸岛构成的弧-海沟系，火山近400座，其中129座是活火山，这里仅1966-1970年5年间，就有22座火山喷发，此外海底火山喷发也经常发生，致使一些新的火山岛屿出露海面。 环太平洋火山带的火山岩主要是中性岩浆喷发的产物，形成了钙碱性系列的岩石，最常见的火山岩类型是安山岩，距海沟轴150-300公里的陆地内，安山岩平行于海沟呈弧形分布，即成所谓的“安

39、山岩线”。另一特点是，自海沟向陆地方向岩石有明显的水平分带性，一般随与海沟距离的增大，依次分布为拉斑系列岩石、钙碱性系列岩石和碱性系列的岩石。这里的火山多为中心式喷发，火山爆发强度较大，如果发生在人口稠密区，则往往造成严重的火山灾害。二、大洋中脊火山带 大洋中脊也称大洋裂谷，它在全球呈“W”形展布，从北极盆穿过冰岛，到南大西洋，这一段是等分了大西洋壳，并和两岸海岸线平行。向南绕非洲的南端转向NE与印度洋中脊相接。印度洋中脊向北延伸到非洲大陆北端与东非裂谷相接。向南绕澳大利亚东去，与太平洋中脊南端相边，太平洋中脊偏向太平洋东部，向北延促又进入北极区海域，整个大洋中脊构成了“W”形图案，成为全球性

40、的大洋裂谷，总长8万余公里。大洋裂谷中部多为隆起的海岭，比两侧海原高出2-3公里，故称其为大洋中脊，在海岭中央又多有宽20-30公里，深1-2公里的地堑，所以又称其为大洋裂谷。大洋内的火山就集中分布在大洋裂谷带上，人们称其为大洋中脊火山带。根据洋底岩石年龄测定，说明大洋裂谷形成较早，但张裂扩大和激烈活动是在中生代到新生代，尤其第四纪以来更为活跃，突出表现在火山活动上。 大洋中脊火山带火山的分布也是不均匀的，多集中于大西洋裂谷，北起格陵兰岛，经冰岛、亚速尔群岛至佛得角群岛，该段长达万余公里，海岭由玄武岩组成，是沿大洋裂谷火山喷发的产物。由于火山多为海底喷发，不易被人们发现，据有关资料记载，大西洋

41、中脊仅有60余座活火山。冰岛位于大西洋中脊，冰岛上的火山我们可以直接观察到，岛上有200多座火山，其中活火山30余座，人们称其为火山岛。据地质学家S、Thorarinsson(1960)统计，在近1000a内，大约发生了200多次火山喷发，平均5a喷发一次。著名的活火山有海克拉火山，从1104年以来有过20多次大的喷发。拉基火山于1783年的一次喷发为人们所目睹，从25公里长的裂缝里溢出的熔岩达12公里以上，熔岩流覆盖面积约565平方公里，熔岩流长达70多公里，造成了重大灾害。1963年在冰岛南部海域火山喷发，这次喷发一直延续到1967年，产生了一个新的岛屿-苏特塞火山岛，高出海面约150m，

42、面积2.8平方公里。6a之后，在该岛东北32公里处的维斯特曼群岛的海迈岛火山又有一次较大的喷发。这些火山的喷发，反映了在大西洋裂谷火山喷发的特点。 在太平洋中脊，于南纬6-14的太平洋东隆的轴部，新生代以来的裂隙喷发，形成了宽40-60公里，长800公里的玄武岩台地，发现的活火山仅有14座，其活动强度与频度都不如大西洋裂谷火山带。 印度洋，据查有三列走向近SN的海底山脉，即海岭，仅有部分火山出露海面而成火山岛屿，如塞舌尔群岛和马尔克林群岛，它们都是现代海底火山喷发形成的。 在大洋中脊以外，仅有一些零散火山分布，它们是以火山岛屿的形式出现，如太平洋海底火山喷发形成的岛屿有夏威夷群岛，即通常所说的

43、夏威夷一中途岛的火山链，有关岛、塞班岛、提尼安岛、贝劳群岛、俾斯麦群岛、所罗门群岛、新赫布里底群岛及萨摩亚群岛等。在大西洋，如圣赫勒拿岛、阿森松岛，特里斯坦-达库尼亚群岛也都是一些火山岛，南极洲的罗斯海中的埃里伯斯火山也属该种类型。这些火山岛屿都由玄武岩构成，与大洋裂谷带内的火山岩基本相同。三、东非裂谷火山带 东非裂谷是大陆最大裂谷带，分为两支：裂谷带东支南起希雷河河口，经马拉维肖，向北纵贯东非高原中部和埃塞俄比亚中部，至红海北端，长约5800公里，再往北与西亚的约旦河谷相接；西支南起马拉维湖西北端，经坦喀噶尼喀湖、基伍湖、爱德华湖、阿尔伯特湖，至阿伯特尼罗河谷，长约1700公里。裂谷带一般深

44、达1000-2000m，宽30-300公里，形成一系列狭长而深陷的谷地和湖泊，如埃塞俄比亚高原东侧大裂谷带中的阿萨尔湖，湖面在海平面以下150m，是非洲陆地上的最低点。 自中生代裂谷形成以来，火山活动频繁，尤其晚新生代以来更为盛行，据统计，非洲有活火山30余座，多分布在裂谷的断裂附近，有的也分布在裂谷边缘百公里以外，如肯尼亚山、乞力马扎罗山和埃尔贡山，它们的喷发同裂谷活动也密切相关。东非裂谷火山带火山喷发类型有两种，一种是裂隙式喷发，主要发生在埃塞俄比亚裂谷系两侧，形成了玄武岩熔岩高原(台地)，占埃塞俄比亚全国面积的三分之二，熔岩厚达4000m，它是30-50万a以来上百次玄武岩浆沿裂隙溢流形

45、成的。在肯尼亚西北部，也形成了厚达1000m的熔岩台地，其形成时间晚于埃塞俄比亚的熔岩台地，大约形成于14-23万a间，在更晚些时候形成的是响岩，在11-13万a间形成了长达300公里的响岩熔岩台地。第二种是中心式喷发，多分布在裂谷带的边缘，主要的活火山有扎伊尔的尼拉贡戈山、尼亚马拉基拉山、肯尼亚的特列基火山、莫桑比克的兰埃山和埃塞俄比亚的埃特尔火山等。有的火山喷发只生成了爆裂火口，或成火口洼地，或是火口湖，如恩戈罗恩戈罗(坦桑)火口洼地直径达19公里，面积304平方公里。 现代火山活动中心集中在三个地区，一是乌干达-卢旺达-扎伊尔边界的西裂谷系，自1912-1977年就有过13次火山喷发，尼

46、拉贡戈火山至今仍在活动；二是埃塞俄比亚阿费尔(阿曼)坳陷的埃尔塔火山和阿夫代拉火山，自1960-1977年曾发生过多次喷发；三是坦桑尼亚纳特龙(坦桑)湖南部的格高雷(Grgory)裂谷上的伦盖(坦桑)火山，自1954到1966年曾有过多次喷发，喷出岩为碳酸盐岩类，有较高含量的碳酸钠，为世界所罕见。位于肯尼图尔卡纳湖南端的特雷基火山在80-90年代间也曾多次喷发。现代火山活动区，温泉广泛发育，火山喷气活动明显，多为水蒸气和含硫气体，这是火山现今的活动迹象。四、阿尔卑斯-喜马拉雅火山带 该火山带分布于横贯欧亚的纬向构造带内，西起比利牛斯岛，经阿尔卑斯山脉至喜马拉雅山，全长10余万公里。这一纬向构造

47、带是南北挤压形成的纬向褶皱隆起带，主要形成于新生代第四纪。在该带火山分布不均匀，纬向构造带的西段，由于南北挤压力的作用，在形成纬向构造隆起带的同时，形成了经向张裂和裂谷带，如其南侧的纵贯南北的东非裂谷系，顺两构造带过渡段，因断陷而形成了内陆海-地中海、红海和亚丁湾等，这里的火山活动也别具特色，出现了众多世界著名的火山，如意大利的威苏维火山。埃特纳火山、乌尔卡诺火山和斯特朗博利火山等等，爱琴海内的一些岛屿也是火山岛，活动性强，据意大利历史记载的火山喷发就有130多次，爆发强度大，特征典型，世界火山喷发类型就是以上述火山来命名的，岩性属于钙碱性系列，以安山岩和玄武岩为主。中段火山活动表现微弱，在东

48、段喜马拉雅山北麓火山活动又加强，在隆起和地块的边缘分布着若干火山群，如麻克哈错火山群、卡尔达西火山群、涌波错火山群、乌兰拉湖火山群、可可西里火山群和腾冲火山群等等，共有火山100多座，其中中国的卡尔达西火山和可可西里火山在20世纪50年代和70年代曾有过喷发，岩性为安山岩和碱性玄武岩类。 了解火山，认识火山，是本次研究性学习的最终目的。火山研究，具有重大的地理意义。了解火山作用的产物及与成矿作用的关系，使我们可以更加高效率的利用火山产物，及它赠与我们的宝贵矿产。认识火山活动与其它自然作用的关系（地震、泥石流、山崩、地滑、天气活动、地球物理），可以使我们明确火山与他们的的关系，对防治起到积极作用。火山对环境的影响及与人类的利害关系，火山喷发的监测与预报，以及通过对火山的研究，了解地球内部的物质组成，探讨地壳运动规律与地球演化历史。这些，都是火山研究的意义所在。