第4章 火山喷发的危害与预防(1)

火山喷发是一种严重的自然灾害，它产生的熔岩流、炽热火山云、蒸气喷发爆炸，以及它们引起的次生灾害，诸如地震、海峡、火山灰溅落、泥石流等，都具有很强的杀伤破坏能力。接下来，你们一起了解火山喷发的危害与预防。

认识火山喷发火山喷发是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表的释放。由于岩浆中含大量挥发成分，加之上覆岩层的围压，使这些挥发分溶解在岩浆中无法逸出，当岩浆上升靠近地表时，压力减小，挥发分急剧被释放出来，于是形成火山喷发。

火山喷发可分为三个阶段：

1.气体的爆炸

在火山喷发的孕育阶段，由于气体出溶和震群的发生，上覆岩石裂隙化程度增高，压力降低，而岩浆体内气体出溶量不断增加，岩浆体积逐渐膨胀，密度减小，内压力增大，当内压力大大超过外部压力时，在上覆岩石的裂隙密度带发生气体的猛烈爆炸，使岩石破碎，并打开火山喷发的通道，首先将碎块喷出，相继而来的就是岩浆的喷发。

2.喷发柱的形成

气体爆炸之后，气体以极大的喷射力将通道内的岩屑和深部岩浆喷向高空，形成了高大的喷发柱。

喷发柱又可分为三个区：

（1）气冲区：它位于喷发柱的下部，相当于整个喷发柱高度的1/10。因气体从火山口冲出时的速度和力量很大，虽然喷射出来的岩块等物质的密度远远超过大气的密度，但它也会被抛向高空。气冲的速度，在火山通道内上升时逐渐加快，当它喷出地表射向高空时，由于大气的压力和喷气能量的消耗，其速度逐渐减小，被气冲到高空的物质，按其重力大小在不同的高度开始降落。

（2）对流区：位于气冲区的上部，因喷发柱气冲的速度减慢，气柱中的气体向外散射，大气中的气体不断加入，形成了喷发柱内外气体的对流，因此称其为对流区。该区密度大的物质开始下落。密度小于大气的物质，靠大气的浮力继续上升。对流区气柱的高度较大，约占喷发柱总高度的7/10。

（3）扩散区：位于喷发柱的最顶部，此区喷发柱与高空大气的压力达到基本平衡的状态。喷发柱不断上升，柱内的气体和密度小的物质是沿着水平方向的扩散，故称其为扩散区。被带入高空的火山灰可形成火山灰云，火山灰云能长时间飘逸在空中，而对区域性的气候带来很大影响，甚至会造成灾害。此区柱体高度占柱体总高度的2/10左右。

3.喷发柱的塌落

喷发柱在上升的过程中，携带着不同粒径和密度的碎屑物，这些碎屑物依着重力的大小，分别在不同高度和不同阶段塌落。决定喷发柱塌落快慢的因素主要有四点：

（1）火山口半径大的，气体冲力小，柱体塌落的就快；（2）若喷发柱中岩屑含量高，并且粒径和密度大，柱体塌落就快；（3）若喷发柱中重复返回空中的固体岩块多，柱体塌落的就快；（4）喷发柱中若有地表水的加入，可增大柱体的密度，柱体塌落的就快。反之，喷发柱在空中停留时间长，塌落的就慢。

威夷基拉韦厄火山那样的喷发，事前熔岩已静静地流出，由于熔岩流动缓慢，因而只破坏财产而没有危及生命。而像1883年印尼喀拉喀托火山那样的火山碎屑喷发或蒸气爆炸（或蒸气猛烈爆发），则造成人员的重大伤亡。火山爆炸产生的熔岩流在火山喷发过程中，挥发性物质充当了重要的角色，它不仅是火山喷发的产物，更是火山喷发的动力。从岩浆的产生到火山喷发的整个过程，挥发性物质的活动无一不在起作用。

奇特的火山喷发

由于受岩浆性质、地下岩浆库内压力、火山通道形状、火山喷发环境等不同因素的影响，火山喷发形式存在很大区别，通常来说，火山喷发形式存在以下分类：

1.裂隙式喷发

裂隙式喷发是岩浆沿着地壳上巨大裂缝溢出地表。这类喷发没有强烈的爆炸现象，喷出物多为基性熔浆，冷凝之后就会形成大面积的熔岩台地。如分布于我国西南川滇黔三省交界地区的二迭纪峨眉山玄武岩和河北张家口以北的第三纪汉诺坝玄武岩都属裂隙式喷发。现代裂隙式喷发主要分布于大洋底的洋中脊处，在大陆上只有冰岛可见到此类火山喷发活动，故又称为冰岛型火山。

2.中心式喷发

中心式喷发是地下岩浆通过管状火山通道喷出地表。这种形式是现代火山活动的主要形式，它又可以分为三种：

宁静式：在宁静式火山喷发的时候，只有大量炽热的熔岩从火山口宁静溢出，然后顺着山坡缓缓流动。溢出的以基性熔浆为主，熔浆特点是温度较高，黏度小，易流动。

而所含的气体比较少，没有什么爆炸现象，其中最具有代表性的是夏威夷诸火山，在这里人们可以欣赏火山喷发景象，而没有什么危险。

爆烈式：爆烈式火山在爆发的时候，容易产生猛烈的爆炸，与其相伴随的是喷出大量的气体和火山碎屑物质，其中，喷出的熔浆主要是酸性熔浆。在1902年12月16日，西印度群岛的培雷火山爆发让全世界人们感到震惊，它喷出的岩浆黏稠，而且还有大量浮石和炽热的火山灰喷出，导致很多人死亡。

中间式：属于宁静式和爆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，并以伴有歇间性的爆发为特征。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.该火山大约每隔2~3分钟喷发一次，夜间在50千米以外仍可见火山喷发的光焰，故而被誉为“地中海灯塔”。又称斯特朗博利式。有人认为我国黑龙江省五大连池火山也属于这种类型。

3.熔透式喷发

熔透式喷发是岩浆熔透地壳大面积地溢出地表。它是一种古老的火山活动方式，在现在社会中已经不存在了。在一些学者看来，在太古代的时候，由于地壳较薄，地下岩浆热力较大，所以经常会有熔透式岩浆喷出活动。

火山喷发的形式是有相关因素决定的，通常来说有两个，即岩浆的性质和喷发时固体、气体、液体三者的比例。根据其含二氧化硅的多少，岩浆可以分为基性岩浆和酸性岩浆。基性岩浆的特点是黏性小，流动性大，也被称为玄武岩岩浆，因为这种岩浆所引发的火山活动爆发非常少，岩浆能在地面作较远距离的流动，所以能形成奇观。酸性岩浆的特点是黏性大，流动性差，所以导致火山活动凶猛强烈。另外，喷发最强的是以气体为主的喷发，称为“爆炸”；以固体为主的喷发次之，称为“喷出”；以液体为主的最弱，称为“流动”。由于三者的强度都比较大，所以称为“喷射”。

火山喷发物

火山喷出的物质，根据其性质可分为固体岩块和火山气体。固体岩块即是流出地表的岩浆凝固之后所形成的大小不同的岩块，有的非常大，最小的岩块则为火山尘。火山气体的主要成分是水蒸气、二氧化碳、氮气等。

1.火山灰

火山喷发物之一。粒径在2厘米以下，像灰尘。颜色有深灰、浅灰、白和黄几种。由于非常细小，可以被风吹到离火山喷发区很远的地方，甚至可达到上千米以外，并且在喷发结束以后很长时间才沉积下来。

2.火山渣

火山喷发时的熔岩碎块称为火山渣，其质地粗糙，多孔，颜色深暗，是火山锥的组成物。

3.火山砾

又称“火山豆”，是火山喷发物之一，粒径4~32毫米，经胶结后即成为由棱角状碎屑所组成的火山角砾岩，分布在火山口附近，组成火山碎屑堆。介于火山砾和火山灰之间的碎屑称为“火山砂”。

4.火山弹

火山喷发物之一，由射入空中的柔性岩浆物质快速冷凝而成，直径通常在32毫米以上。因熔岩黏度和成分不同，有不同形状和表部特征，内部常呈多孔状或气泡状。由于在空气中很快冷却，外壳通常呈致密状和玻璃质。

5.火山碎屑流

火山碎屑流起因于火山爆炸式喷发或熔岩穹丘的崩塌，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。它能击碎和烧毁在它流经路径上的任何生命和财物。

6.火山泥流

火山泥流是一种水、黏土、砂和岩石碎块的混合物，其中岩石碎块的尺寸大小不一，最大可达几十米，是在火山斜坡上生成的泥流和岩石碎块流。它不是普通的水流，也不是普通的泥流但在它的密度大、黏度高，沿山谷下冲时具有很高的能量和搬运能力。

火山泥流高速下冲时可达85千米/小时，高密度火山泥流的形态类似于高速流动的混凝土灰浆。火山泥流能影响到上百千米的下游，破坏力很强，桥梁、建筑物可被火山泥流破坏并搬运到很远的地方。

人类和其他生命可能被埋葬或被漂砾击中，也有可能被高温的岩石碎块烧伤。

火山带来的灾害

据统计，世界上约有800余座活火山，平均每年有60座火山有不同程度的喷发活动，其中有5%可造成极大的灾难。在过去的400年中，大约有20万人因火山而丧生，尤其是强烈的火山爆发，从火山口向四周高速地喷洒出大量炽热而又密集的“炽云”蒸气和火山碎屑流，不仅可以摧毁、掩埋与火山相距上百千米范围内的城镇与居民点，而且由于它突发性强，在其发生后的几分钟内，即可造成巨大的生命和财产损失。大规模的火山爆发，还会引起全球气候与环境恶化，这对地球生命系统及人类生态环境，都会造成一系列灾难性影响，甚至导致生物绝种。产生火山喷发灾害的因素有以下几种：

1.火山喷发的碎屑物

火山碎屑流是大规模火山喷发比较常见的产物。公元79年意大利维苏威火山喷发就是火山碎屑流灾害的典型实例，也是有史以来规模最大的火山喷发事件之一。当时，六条炽热的火山碎屑流，很快埋没了繁华的庞贝城，使庞贝城瞬间就在历史上绝迹，直到1689年这座古城才被后人发现。其他几个着名的海滨城市也遭到了不同程度的破坏。

印度尼西亚位于环太平洋带，是活火山分布比较多的国家之一，火山灾害十分严重。1815年4月，坦博拉火山喷发，火山碎屑流如洪水猛兽夺去了一万余人的生命。后来，火山喷发带来的食物短缺和疫病蔓延，又造成8万多人随之死亡。

2.火山碎屑流

火山碎屑流是在火山喷发时，由热气托着固体颗粒，以高速密集的射流喷出。山坡等对这种白炽火山碎屑流的行进，几乎没有任何摩察阻力，因此它所到之处灾害最严重。1902年培雷火山爆发时，充有气体且黏度很高的岩浆猛烈喷发和爆炸，炽热的气体形成飓风，伴随着山崩，以每小时约100千米速度，从斜坡冲下来，构成一股由温度高达800℃的气体（主要是CO2）、玻璃质和尘土组成的乳状熔液，顷刻即吞没了山下的圣·皮尔市。具有破坏性的火山碎屑流，在世界上平均每百年约发生40起。由于火山碎屑流的速度快，避离困难，横扫一切，破坏力大，加之温度高易发生重大火灾，所以它是火山喷发灾害最严重的致灾因素。

3.火山涌浪

火山涌浪是指包括低温火山碎屑流在内的岩浆——水蒸气爆发时，多次从喷发口发生的环状横向扩散的喷烟。最终在火山口周围形成一种厚度较大的涌浪堆积物。1965年菲律宾塔阿尔火山的岩浆—水蒸气爆发，伴随着大量的水蒸气，温度低于100℃的环状云，它以30米/秒的速度，像暴风样地扩散，袭击了距喷发口约4千米的塔阿尔湖西岸。

4.熔岩流

熔岩流是地下岩浆喷出地表后的高温流体。其温度一般是在几百至1200℃左右。当岩浆喷溢流动时，因其黏度不同，其流速也不一样，高者达100千米/小时，一般为每小时几千米。如不及时躲开也很危险。熔岩流所经之处，能破坏建筑物、森林、耕地等，使之变成不毛之地。

熔岩覆盖面积的大小，与熔岩黏度、地形条件等有关。单个的熔岩流从火山口源区逐渐过渡为块状和渣状熔岩流。熔岩块的体积，可从足球大小到房子大小。不管其体积大小，这些熔岩块都很疏松，且不稳定，表面有大量气孔，因而使其变得凹凸不平。块状渣状熔岩流的地形一般极为不平，地势上下波动可达10米左右，要跨越它们很危险。熔岩流进入沼泽和水中，能产生第二次爆炸，在靠近冰川的地方，也有发生洪水泛流的情况。历史上有记载的最大熔岩流是1783年冰岛拉基火山喷发，从16千米长的裂隙中同时喷出玄武岩，溢满了附近的冰川河床，并蔓延到周围的村庄和海滨地区，覆盖面积达565平方千米。

5.山崩

火山体在力学上属于不稳定结构，火山喷发时，容易造成山体部分崩塌灾害。由火山喷发造成的山崩是火山防灾的一个重要方面。如，1888年日本磐梯山火山活动，使小磐梯山北部崩坏，约有12立方千米的岩石沿北麓流下，夺去3461人的生命。崩落的岩块堵住了山川，因而出现桧原新的湖泊。这次火山喷发完全是气体爆炸，而没有岩浆喷溢，整个喷发过程经历了2个多小时。

6.海啸

这是在近海地区发生的火山喷发灾害。海啸的发生常与山崩相联系；由于崩塌物投入海中，海水受堵塞而引起海啸。虽然记载的海啸史例不多，但其受灾范围大，特别是靠近活海水的海岸不容忽视。历史上最大的海啸灾害发生在1883年印度尼西亚的喀拉卡托火山喷发，海啸袭击了苏门答腊和瓜哇沿海海岸，海岸波浪高达35米，有将过4万人被海水溺死。1792年日本云仙岳火山喷发，在发生强烈地震的同时，眉山发生了大规模山崩倾入有明海，引起海啸，使岛原、肥后、天草等地受害严重，造成1.5万人丧生，是当时最严重的火山灾害。

7.火山性地震

火山性地震既是火山喷发活动中的一种征兆，也是一种火山喷发灾害，它和地震灾害相同。但火山性地震一般震级都比较小。历史上也曾有过强震的例子。如夏威夷岛1868年、1975年分别发生过7.5级、7.2级火山性地震。因此，在火山活动区，也有发生强震的危险性。

8.地壳变化

火山活动导致的地壳变化，除了在火山喷发时造成的山崩、地裂等地形变化外，在黏性较大的岩浆活动区，会引起显着的地壳地基的垂直和水平位移变化，并产生许多断层、龟裂、波状变形等，这对地表和地下设施有一定的破坏作用。

但它和地震造成的破坏不一样，它是一种长期缓慢的破坏作用。

9.空振

空振是火山爆发性喷发时产生的振动。一般多表现为玻璃门窗被震坏。如1950年日本浅间火山喷发时，距火山口18千米居民住房的窗上玻璃无一完好。1912年6月6日，阿拉斯加的卡特迈火山喷发时，其巨大的声响在1200千米以外都可以清楚地听到；1883年6月印度尼西亚的喀拉卡托火山爆炸声的影响区域就更广，在距离火山口5000千米范围都可以听到。

10.火山气体