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火山(Volcanoes)

火山作为地球系统(Volcanoes as Geosystems)

  • 火山是了解地球内部、板块构造和地幔对流的窗口。
  • 火山与地球的大气圈和水圈相互作用。
  • 火山地球系统组成部分:岩石、岩浆和熔岩、熔融和喷发过程。

熔岩和其他火山沉积物(Lavas and Other Volcanic Deposits)

  • 熔岩类型(Types of lava)
    • 玄武质熔岩(basaltic lavas):温度高(1000-1200ºC),流动性强。
      • 块状熔岩(aa lavas)
      • 绳状熔岩(Pahoehoe)
      • 枕状熔岩(pillow lavas):在水下形成。
    • 安山质熔岩(andesitic lavas):温度较低(<1000ºC)。
    • 流纹质熔岩(rhyolitic lavas):温度最低(600-800ºC),粘度高。
  • 火山岩纹理(Texture of volcanic rocks)
    • 反映结晶或形成条件。
    • 气孔(vesicles):熔岩中气泡留下的孔洞。
    • 玻璃质纹理(glassy texture):快速冷却,无晶体形成。
    • 火山碎屑(pyroclasts):火山喷发形成的破碎岩石和矿物碎片。
      • 火山喷发物(volcanic ejecta):火山灰(ash)、火山弹(bombs)。
      • 火山凝灰岩(volcanic tuffs):火山灰固结形成。
      • 火山角砾岩(volcanic breccias):包含较大火山碎屑。
      • 火山碎屑流(pyroclastic flows):高温气体和火山物质的快速流动,极具破坏性。

喷发样式和地貌(Eruptive Styles and Landforms)

  • 中心式喷发(Central eruptions)
    • 盾状火山(shield volcanoes):由流动性强的玄武质熔岩形成,坡度平缓。
    • 火山穹丘(volcanic domes):由粘度高的熔岩形成,呈圆顶状。
    • 火山渣锥(cinder cones):由火山渣堆积形成,坡度较陡。
    • 层状火山/复式火山(stratovolcanoes):由熔岩流和火山碎屑层交替堆积形成,呈经典的圆锥形,喷发危险性高。
    • 火山口(volcanic craters):火山锥顶部的碗状凹陷。
    • 破火山口(calderas):大型火山口,通常由火山锥顶部塌陷形成。
    • 火山通道(diatremes):火山喷发物填充的垂直通道。
  • 裂隙式喷发(Fissure eruptions)
    • 熔岩从地表裂隙中喷出。
    • 洪流玄武岩(flood basalts):大规模裂隙喷发形成的广阔玄武岩高原。
    • 火山灰流沉积(ash-flow deposits):大规模火山灰流形成的沉积物。

火山与地球其他系统的相互作用(Interactions of Volcanoes with Other Geosystems)

  • 火山活动与水圈(Volcanism and the hydrosphere)
    • 喷气孔(fumaroles):喷出蒸汽和气体的裂隙。
    • 间歇泉(geysers):周期性喷出热水和蒸汽的泉水。
    • 海水在洋中脊处循环。
  • 火山活动与大气圈(Volcanism and the atmosphere)
    • 气溶胶和火山灰:影响气候,阻挡阳光。

火山活动的全球分布模式(The Global Pattern of Volcanism)

  • 火山活动主要分布在板块边界。
  • 扩张中心火山活动(Volcanism at spreading centers)
    • 地幔减压熔融形成玄武质熔岩。
    • 洋中脊的轴部火山。
  • 俯冲带火山活动(Volcanism in subduction zones)
    • 形成火山链(大陆边缘)或岛弧(海洋)。
    • 形成新的大陆地壳。
  • 板内火山活动(Intraplate volcanism):地幔柱假说(the mantle plume hypothesis)
    • 热点(hot spots)和地幔柱(mantle plumes):来自深部地幔的热物质上升。
    • 海山(sea mounts)和岛链(island chains):板块移动经过固定热点形成。
    • 大火成岩省(large igneous provinces):大规模的板内火山喷发。

火山活动与人类事务(Volcanism and Human Affairs)

  • 火山灾害(Volcanic hazards)
    • 泥石流(lahars):火山物质与水混合形成的泥流。
    • 侧翼崩塌(flank collapse):火山锥体不稳定导致崩塌。
    • 破火山口崩塌(caldera collapse)。
    • 喷发云(eruption clouds):包含火山灰和气体的云团。
  • 火山喷发造成的死亡原因
    • 火山碎屑流、海啸、饥饿/疾病是主要致死原因。
    • 流纹质喷发(Rhyolitic eruptions)通常非常危险(如坦博拉火山、喀拉喀托火山、维苏威火山)。
  • 自然资源(Natural resources)
    • 火山土壤肥沃。
    • 工业材料。
    • 矿石形成。
    • 地热能(heat energy)。

结论

  • 火山是地球内部过程的直接体现,与板块构造和地幔对流密切相关。
  • 不同类型的熔岩和喷发样式形成不同的火山地貌。
  • 火山活动与大气圈和水圈相互作用,影响气候和水体。
  • 火山活动主要集中在板块边界,但也存在板内热点火山。
  • 火山活动既带来严重的自然灾害,也提供宝贵的自然资源。
  • 流体地球(如洪水、风暴、海啸等)通常是最危险的自然灾害。