火山是怎么形成的
火山是熾熱地心的窗口,地球上最具爆發(fā)性的力量,爆發(fā)時能噴出多種物質(zhì),對于火山的形成原因你想了解嗎?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來給你科普一下火山是怎么形成的。
火山的形成
火山是一個由固體碎屑、熔巖流或穹狀噴出物圍繞著其噴出口堆積而成的隆起的丘或山?;鹕絿姵隹谑且粭l由地球上地?;驇r石圈到地表的管道,大部分物質(zhì)堆積在火山口附近,有些被大氣攜帶到高處而擴(kuò)散到幾百或幾千公里外的地方。
火山的形成是一系列物理化學(xué)過程。主要是地球內(nèi)部存在的大量的放射性物質(zhì),在自然狀態(tài)下衰變,產(chǎn)生大量的熱。這些熱無法散發(fā)到地面,溫度不斷升高,直至把巖石融化,形成地球內(nèi)部的高溫融化狀態(tài)。這些巖漿一旦沖破地殼噴出地面,就形成了火山。
有人認(rèn)為火山是巖石因壓力而融化,那巖漿噴出地面后,因壓力迅速降低,其溫度就不可能還那么高,而應(yīng)該是常溫或者比常溫低。如果是因壓力的原因?qū)е碌纳郎?,那?dāng)壓力不在增加后,其溫度也不會再上升,也就是說,在地球形成之初,溫度就不會再升高了。
我們可以做這樣的實驗,將冰箱用的冷媒,裝入一個密閉很好的活塞,壓縮活塞并保持壓強(qiáng)不變,冷媒的溫度會先升高,壓力不變后,溫度最多保持不變或者逐漸降低。即使在最高溫度時刻突然給冷媒減壓至常壓,其溫度也不可能比常溫高多少。巖石更不可能保持融化狀態(tài)噴出地面。
從熱力學(xué)理論的角度進(jìn)行分析整個過程:壓縮時,外界對冷媒做工,溫度升高;減壓時,冷媒對外界做工,溫度必然降低。
所以說,火山應(yīng)該是放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生的熱使巖石融化形成的。
巖漿的來源
巖漿分為原生巖漿和再生巖漿。
原生巖漿是地核俘獲的熔融物質(zhì)形成的。地核俘獲熔融物質(zhì)和其他一些物質(zhì)形成巨厚的熔融層。這些物質(zhì)其成分是不均的。原生巖漿凝固形成最原始的地球外殼。
現(xiàn)今所見到的各類侵入巖,如超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖和堿性巖等,以及火山噴發(fā)出的各類巖漿,它們都是再生巖漿,只是來源深度、通道、物質(zhì)成分及分異程度不同而已。
再生巖漿包括原生巖漿變異出的巖漿和重熔巖漿。
現(xiàn)今地球液態(tài)層是由原生巖漿經(jīng)變異形成的再生巖漿組成的——經(jīng)過溫度、成分和物態(tài)的改變而形成的。
巖漿運移的動力
巖漿由地球深處移動到地殼內(nèi)形成侵入巖或噴發(fā)到地表形成火山,巖漿移動的動力主要有二:
其一,由于地球內(nèi)球比重大于液態(tài)層和外球,在繞太陽公轉(zhuǎn)時,內(nèi)球始終偏向引力的反方向,內(nèi)球不在地球中心。形成內(nèi)球?qū)σ簯B(tài)層由內(nèi)向外的擠壓力,使巖漿和其他氣液態(tài)物質(zhì)由地球內(nèi)部向外移動或噴發(fā)到地表。
其二,巖漿結(jié)晶或發(fā)生其他物化反應(yīng),產(chǎn)生一些水和氣及其他物質(zhì),形成膨脹擠壓力,使巖漿和其他氣液態(tài)物質(zhì)由地球內(nèi)部向外移動或噴發(fā)到地表。
火山的構(gòu)造
由火山口,巖漿通道和火山錐組成
在地球上已知的“死火山”約有2000座;已發(fā)現(xiàn)的“活火山”共有523座,其中陸地上有455座,海底火山有68座。火山在地球上分布是不均勻的,它們都出現(xiàn)在地殼中的斷裂帶。就世界范圍而言,火山主要集中在環(huán)太平洋一帶和印度尼西亞向北經(jīng)緬甸、喜馬拉雅山脈、中亞、西亞到地中海一帶,現(xiàn)今地球上的活火山絕大部分都分布都在這兩個帶上。
火山出現(xiàn)的歷史很悠久。有些火山在人類有史以前就噴發(fā)過,但不再活動,這樣的火山稱之為“死火山”;而有史以來曾經(jīng)噴發(fā)過,但長期以來處于相對靜止?fàn)顟B(tài)的火山,此類火山都保存有完好的火山錐形態(tài),仍然具有火山活動能力,或尚不能斷定其已喪失火山活動能力,人們稱之為“休眠火山”;人類有史以來,時有噴發(fā)的火山,稱為“活火山”。
地殼之下100至150千米處,有一個“液態(tài)區(qū)”(軟流層),區(qū)內(nèi)存在著高溫、高壓下含氣體揮發(fā)份的熔融狀硅酸鹽物質(zhì),即巖漿。它一旦從地殼薄弱的地段沖出地表,就形成了火山。
火山活動能噴出多種物質(zhì),在噴出的固體物質(zhì)中,一般有被爆破碎了的巖塊、碎屑和火山灰等;在噴出的液體物質(zhì)中,一般有熔巖流、水、各種水溶液以及水、碎屑物和火山灰混合的泥流等;在噴出的氣體物質(zhì)中,一般有水蒸汽和碳、氫、氮、氟、硫等的氧化物。除此之外,在火山活動中,還常噴射出可見或不可見的光、電、磁、聲和放射性物質(zhì)等,這些物質(zhì)有時能致人于死地,或使電、儀表等失靈,使飛機(jī)、輪船等失事。
火山的根源
在距離地面大約32公里的深處存在大量高溫液體,其溫度之高足以熔化大部分巖石。
巖石熔化時膨脹,需要更大的空間。世界的某些地區(qū),山脈在隆起。這些正在上升的山脈下面的壓力在變小,這些山脈下面可能形成一個熔巖(也叫“巖漿”)庫。
這種物質(zhì)沿著隆起造成的裂痕上升。熔巖庫里的壓力大于它上面的巖石頂蓋的壓力時,便向外迸發(fā)成為一座火山。
噴發(fā)時,熾熱的氣體、液體或固體物質(zhì)突然冒出。這些物質(zhì)堆積在開口周圍,形成一座錐形山頭。“火山口”是火山錐頂部的洼陷,開口處通到地表。錐形山是火山形成的產(chǎn)物。火山噴出的物質(zhì)主要是氣體,但是象渣和灰的大量火山巖和固體物質(zhì)也噴了出來。實際上,火山巖是被火山噴發(fā)出來的巖漿,當(dāng)巖漿上升到接近地表的高度時,它的溫度和壓力開始下降,發(fā)生了物理和化學(xué)變化,巖漿就變成了火山巖。
形成
火山的形成涉及一系列物理化學(xué)過程。在上升過程中溶解在巖漿中揮發(fā)份逐漸溶出,形成氣泡,當(dāng)氣泡占有的體積分?jǐn)?shù)超過75%時,禁錮在液體中的氣泡會迅速釋放出來,導(dǎo)致爆炸性噴發(fā),氣體釋放后巖漿粘度降到很低,流動轉(zhuǎn)變成湍流性質(zhì)的。如若巖漿粘滯性數(shù)較低或揮發(fā)份較少,便僅有寧靜式溢流。從部分熔融到噴發(fā)一系列的物理化學(xué)變化的差別形成了形形色色的火山活動。
分布
板塊構(gòu)造理論建立以來,很多學(xué)者根據(jù)板塊理論建立了全球火山模式,認(rèn)為大多數(shù)火山都分布在板塊邊界上,少數(shù)火山分布在板內(nèi),前者構(gòu)成了四大火山帶,即環(huán)太平洋火山帶、大洋中脊火山帶、東非裂谷火山帶和阿爾卑斯-喜馬拉雅火山帶。板塊學(xué)說在火山研究中的意義在于它能把很多看來是彼此孤立的現(xiàn)象,聯(lián)為一個有機(jī)的整體,但以這個學(xué)說建立的火山活動模式也并不是十分完美的,如環(huán)大西洋為什么就沒有火山帶;板內(nèi)火山不在板塊邊界上,用地幔柱解釋它的成因似乎依據(jù)也不夠充分。新近又有學(xué)者(李鴻業(yè),1993)提出兩極擠壓說,揭開了地球發(fā)展的奧秘,他認(rèn)為在兩極擠壓力作用下,地球赤道軸擴(kuò)張形成經(jīng)向張裂和緯向擠壓,全球火山主要分布在經(jīng)向和緯向構(gòu)造帶內(nèi)。下圖為全球火山和強(qiáng)震分布圖,圖中紅色為全新世火山,數(shù)據(jù)取自 Smithsonian 研究所,白色為7級以上強(qiáng)震,根據(jù)中國地震臺網(wǎng)目錄繪制。
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