第1章 隐含杀机的山岭——火山(1)

自救对于火山，人们爱恨交加。火山爆发时会释放出上万颗原子弹的能量，让人们望而生畏；但火山不论是静止还是爆发时又都是那样美丽和壮观。爱恨情缘，使人类一直都在了解火山，走近火山……

什么是火山

从电视上或者报纸上，我们通常能看见毁灭性极大的、可怕的火山喷发的报道，那你知道到底什么是火山吗？从表面的名称上看，火山好像就是指着火的山，因而总是被人理解为“火”的山。其实事实不然，在西方语言中，火山的原名为“武耳卡”，其意思是“山在燃烧”。

在罗马神话中，“武耳卡”是锻造之神。在古代的欧洲，人们看到意大利东南地中海里的利帕里群岛上的山不时喷出烟火，认为是有位神仙在地下拉开他的风箱打铁。于是人们就用“武耳卡诺”之名赋予这个小岛，虽然后来人们明白了这种现象的缘由，仍用把这座火山叫做“武耳卡诺”火山而并未改名，从此科学中也习惯将其作为火山的通称。这一地质学概念传到中国译成中文时，还是利用了原有的“火山” 一词。

虽然是称为“火”山，火山实际上并没有火。火山喷出烟火的表象，是由于一种高热的岩浆从地下涌出来造成，不是山在燃烧。这种高热的岩浆里包含着许多气体和水分，在冲出地面的时候，气体和水蒸气大量分离出来，直冲高空。而剩下的液态物质熔岩，温度很高，温度超过1000℃，颜色火红，如同铁水在沸腾，在夜间甚至还能映红烟云，绚烂夺目。于是，就像熊熊的火光腾空而上，人们便以为是山在喷火。

实际上，火山不仅没有火，有时还看不见山。地下喷出的碎屑和熔岩堆形成了火山之“山”，这些碎屑和熔岩物质，广泛分散，在越靠近喷发口的地方堆得越多，因而总是会形成一座中央高、四周低的锥形山峰，这是火山特征最明显的火山。日本的富士山就是这样的一座火山，我国大同附近的火山，呈圆锥般的形状，大体上也能看得出来。

如果岩浆沿着地壳中长长的裂缝溢出，在这种情况下，留下的只是熔岩构成的又宽又平的高地，我们就看不见山了。而对于那些在海底喷发的火山，便更不能看到山的所在。

所以，简而言之，火山是一种具有特殊形态和机构的地质体，它由地下深处的高温岩浆及其有关的气体、碎屑从地壳中喷出而形成。

怒火冲天是为何

火山一旦形成后，并不是像其他的山一样，永远静止不动。有些火山，活火山或者休眠火山，他们的形成就如同人的诞生一样，一旦形成，就具有了生命力。

总体上来说，火山喷发是由板块运动造成的。具体地说，则是由于地球内部存在着一个“液态区”。

那里的温度能达到1000℃以上，因此那里的岩石都被熔化成液体，也就是我们所说的岩浆。岩浆在地球的内部不停地流动，总想找个地方流出来，就像电饭锅里的蒸汽，可是又被地壳紧紧地包住。因此，岩浆就向压力比较小的地方积聚。等到有足够的力量时，它们就会从地壳的薄弱处冲破地壳的包围喷发出来，形成火山喷发。

我们知道，在地面上苹果是要向下坠落的，这是因为重力的作用。

而在地下的岩浆，向上运动时也是不违反这个原理的，这里面也有重力的作用。同时，岩浆中的气体和水分，也是火山喷发的重要动力。

因为炽热的岩浆本来是不能容纳它们的，只是由于地球深处压力巨大，才把它们与岩浆勉强混淆在了一起。

这就有点像汽水中的碳酸气，在压力下可以溶到水中去，但如果压力减轻，它们就会分离出来，体积迅速膨胀产生巨大的冲击力。（想象一下我们经常喝可乐打开可乐瓶盖时那一瞬间的情景）。而当岩浆在火山底下聚积的时候，由于其中的一部分物质逐渐凝结成岩石从中分离，余下的物质中，气体和水分的含量便会越来越高，冲击力也越聚越强。当它从地壳中冲开一条出路的时候，大量岩浆便会顺着冲开的出路涌向地面，这时压力急剧减少，气体和水分迅速膨胀，如同炸药一样炸开地表形成火山骤然爆发。火山喷发是一种奇特的地质现象，是地壳运动的一种表现形式，也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示。

地球表面下的温度是越深越高，到了大约32千米的深处，温度可以使岩石熔化。岩石熔化因热而膨胀，需要更大的空间。地球上某些地区高山耸起，在这高耸的山脉下，压力减低，形成一个储存岩浆的地区。

岩浆沿着高耸山脉的隙缝上升，当岩浆的压力大于岩顶的压力时，岩浆会喷发出来，形成火山。火山喷发的时候，有些很热的气体、液体或固体物质喷射出来。这些喷射出来的物质堆积在火山口周围，形成圆锥状的高山。火山口是这座圆锥形火山顶上的凹陷部分。这个圆锥形山就是火山爆发的结果。

从火山里面喷发出来的物质，主要是气体。但是大量的岩浆和固体物质，也都会一齐喷发出来，实际上岩浆就是熔岩，都是由火山口喷出来的。当岩浆接近地球表面时，温度和压力都会降低，而且会产生物理和化学变化，使岩浆变成火山岩。

岩浆的产生

火山爆发是岩浆冲出地面的结果，那么，岩浆又是从哪里来的呢？

1.岩浆的三大产地之洋脊

洋脊就是海底大火山带，是最容易产生岩浆的地方之一。

（1）地幔上下剧烈对流造成的“洋脊”。

所谓洋脊，又名大洋中脊、中隆或中央海岭，其实就是海底大火山带。这些洋脊从深度6千米的海底往上突出，高度大约3千米，宽度达500千米，范围非常大。海洋底下的这些洋脊像缝线，将地球包起来，总长度可达7.5万千米。

平常海面上没办法看到洋脊，但如果发生火山爆发，有时会露出来。换言之，地球内部地幔对流旺盛，可能将洋脊往上推，成为火山带。

所谓地幔对流，就是地幔内部的热对流。虽然地幔是固体岩石，如果从几万年、几亿年的时间变化来看，这些固体其实是会移动的。

（2）洋脊形成岩浆的方法

因为热对流，洋脊下方的地幔中较热的物质变轻、往上漂移，然后因为压力降低，部分橄榄岩开始熔解。

就橄榄岩而言，最后熔解产生的液体成分，和地表所见的玄武岩类似。这些液体慢慢形成液体岩浆。

一旦岩浆所占比例超过橄榄岩的20%，两者就会分离。然后由于岩浆较轻，会因为浮力往上升。熔解的岩浆往上来到接近海底时，有的会在地下凝固，成为海底地壳。这类固化的岩浆就是玄武岩。

另一方面，岩浆流出后剩下的部分，已经没办法产生新岩浆，于是再度变成坚固岩石，黏在新形成的海底地壳下方。这些熔解剩余岩石也是橄榄岩，因此，整体而言橄榄岩的量是增加的。

（3）可生产板块的洋脊

前述洋脊下方地幔上升，形成的橄榄石后来分解成构成海底地壳的玄武岩，以及黏在海底地壳下方的其他种类玄武岩。如此一来，就会形成上下两层的海底板块，也就是所谓的“海洋板块”。而且，这种板块会左右同时被拉扯，使海洋板块不断扩张，洋脊因此常被称为“扩大型板块境界区”。

2.岩浆的三大产地之岛弧

岛弧是由海洋板块和大陆板块推挤碰撞时产生的弧形列岛，是岩浆的产地之一。成因是海底板块下降挤压内部水分熔解岩石，最后产生岩浆。

（1）板块的冲突地带：岛弧

岩浆的第二个产地是“岛弧”。

海底板块在大陆边缘地区往下沉，形成弧形列岛，又称“岛弧”。

最有名的就是亚洲大陆东岸一系列凸向太平洋的弧形列岛，如千岛群岛、日本群岛、琉球群岛和菲律宾群岛等，形如花彩，故名“花彩列岛”。

洋脊会不断产生新板块，并把这些板块往外推。然而，地球表面积无法改变，所以，某板块面积扩大，就会造成另一板块压缩。如此一消一长的情况，太平洋沿岸十分常见。

主要是形成太平洋海底的海洋板块，承受沉重海水压力而往大陆板块下方推挤、冲突，结果产生很长的火山带。

（2）岛弧是含水岩石挤压而成的

基本上，岛弧不会像洋脊那样出现高温地幔往上升的状况，那么为何会有如此活跃的火山运动呢？

我们来解开这谜题。

太平洋板块一年大约移动10厘米，地幔上升过程中，有的会形成新板块，有的再度下沉。因为板块在海底移动过程中，会和海水起反应，产生许多含水黏土矿物质。

于是，板块往下沉再度成为地幔时，岩石内的大量水分也被带往岛弧下方。

然后，随着海底板块往岛弧板块下方钻，温度与压力愈来愈大，海底板块所含水分便逐渐被挤压出来。就这样，地壳下方产生板块吐出来的水分，使岛弧下方地幔浸水。

构成地幔的橄榄岩遇到水的熔解温度会降低几百度，因而变成岩浆。

这和洋脊的状况不同，洋脊即使本身岩石不含水，地幔上下热对流还是会产生岩浆。

但有趣的是，不论是高温地幔往上移动熔解岩石，还是岛弧海底板块下降挤压内部水分熔解岩石，最后都产生岩浆。

由此可见，岩石熔解的三大条件是温度、压力以及水分，其中，地幔上升过程中主要是压力与温度；板块下降时则是水与温度。

3.岩浆的三大产地之“热点”

“热点”是地底深处上升的地幔热柱，是由海洋地壳碎片以及部分橄榄岩熔解后混合而形成的岩浆。

（1）地球深处热能往上推的地点

洋脊产生的海洋板块往下钻时，会形成“变成海洋地壳的玄武岩”

及“熔解剩下的地幔物质”上下两层，然后渐渐往地幔内部沉。这些板块物质抵达地幔底层时，“变成海洋地壳的玄武岩”，因为比下层地幔物质轻，开始破碎，在上下层交界处附近漂移。

这个地点就会形成所谓“热柱”

的高热物质。这些物质来自地幔深处，像一根细长柱子那样冒上来。

“热柱”还有许多性质是科学家不了解的，比如，它产生的来源多深，科学界还有争议，但一般认为其根源大概在地幔与地核境界附近，也就是距离地表2900千米处。

热柱直径高达100千米，但与整个地球相比，看起来还是很细，因此又称为“热点”。太平洋一带最有名的“热点”就是夏威夷。

（2）热点的地幔具有两段构造

那么，“热点”如何产生地幔？

热点是地底深处上升的地幔热柱，它们遇到原本是海洋地壳但已分裂破碎的地幔层会加以突破，继续上升。此时，地幔热柱会把部分海洋地壳熔解。换而言之，由橄榄岩这种物质构成的热柱把海洋地壳破片包住，一起往上带。有人形象地把这种形状称为“葡萄面包”，其中，橄榄岩是面包，海洋地壳破片则是葡萄。

地壳深处温度很高的固体岩石，在不失温情况下往上漂移时，到达某位置就会开始熔解变成岩浆。“葡萄面包热柱”也是同样情况。不过，由于其是橄榄岩与海洋地壳碎片（玄武岩）所构成，两者熔解温度并不相同。“葡萄面包热柱”上升进入地幔时，玄武岩破片会先熔解，形成装满岩浆的“池塘”。池塘中的岩浆一旦找到缝隙往上升，就会把橄榄岩一起往上带，后者也开始熔解。当这些混合的岩浆从火山口喷出，就会形成夏威夷这类火山岛。

火山爆发的类型

火山的岩质不同，熔岩流黏性也不一样，其爆发的剧烈程度也不同。依据火山不同的喷发程度，可以将其归纳为“夏威夷式喷发”、“斯通博利式喷发”“武尔卡诺式喷发”“培雷式喷发”等形式。

1.玄武岩泛流喷发

玄武岩泛流喷发是岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升，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，所以称为“裂隙喷发”。这种喷发存在于很多地区，如印度的德干高原，北美的哥伦比亚高原。喷发以玄武岩为主，流动方向为平行，厚度和及成分都比较稳定，以熔岩最多见，形成熔岩高原。由于玄武岩流动性和熔岩喷出量都比较大，很少爆发，在地形平坦处岩浆到处流溢、分布面积广，因此又称“玄武岩泛流喷发”。1783年冰岛的拉基火山喷发，从长25千米的裂隙中喷出约12立方千米的熔岩及3立方千米的火山碎屑物，覆盖面积达565平方千米。美国亚利桑那州的威廉峪谷，从120米宽的裂隙中一次性流出熔岩，形成14×22平方千米的高原，厚度最大达240米。我国贵州、云南、四川的二叠纪玄武岩（2.6万平方千米）及河北省的汉诺坝（1700平方千米）也都是玄武岩泛流喷发。

2.夏威夷式喷发

夏威夷式喷发属热点火山，其代表为美国夏威夷岛，特点是很少发生爆炸，从山顶火山口和山腰裂隙溢出玄武质熔岩流，岩浆黏度小，流动性大，溢流特点是安静，气体释放量不稳定。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泉可高达300米或更高，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。

3.斯通博利型

斯通博利型源于20世纪初早期意大利语。其中最为典型的是意大利的斯通博利火山，它位于西西里风神岛，火山喷发活动特别频繁，从古代时候起就被称为“地中海的灯塔”，这种喷发特征是不稳定的定期中等强度喷发，喷出炽热熔岩，其黏性稍大，有白色蒸汽云相伴随。

火山口的熔岩有轻度硬结，主要为块状熔岩，由玄武质、安山质成分的岩石组成，熔岩流厚而短，同时也有少量的绳状，每隔半个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，其他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。

4.武尔卡诺型喷发

武尔卡诺岛位于地中海西西里岛附近。与斯通博利式相比，这种类型喷发的火山熔岩黏度更大，呈熔浆状，喷发较为猛烈。在不喷发的时候，火山口上通常会有较厚的固结外壳，在固结的外壳下，气体不断聚集，这就使得熔岩柱的上部气体基本饱和。当压力增大时，发生猛烈的爆炸，有时足以摧毁一部分火山锥，使阻塞物被炸开，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。

5.培雷式喷发

培雷式喷发的名字起源于西印度群岛马提尼克岛培雷火山1902年的喷发，就是这次喷发毁灭了圣皮埃尔城，造成了多人死亡。这种喷发的特点是，产生高黏度岩浆，爆发特别强烈，产生炽热的火山灰云。