火山的活跃程度

台湾七星山小油坑,是一个爆裂口

火山的活跃程度可以大致分为三种:活火山(地底岩浆库存在且正在活动)、休火山(地底岩浆库存在但暂不活动,也称睡火山)及死火山(地底岩浆库已不存在,已无任何活动)。火山学家目前对如何界定以上三种火山尚无结论。因为火山的活跃周期非常不固定,短至数天,长至数百万年。而且有些火山只有非爆发性的活动,例如地震、气体溢散等。

后火山作用

参见:温泉和间歇泉

火山活动终止之后,地底下仍然有残留的热能。这些余热加热地底下残留的气体,使地底下累积之蒸气压力增大。最后在某些特定地点,如火山口或断层附近爆破地面而出,造成爆裂口。例如台湾阳明山国家公园的小油坑即是一个爆裂口。在爆裂口内常有喷气孔硫气孔温泉的存在。气体及受热地下水也有可能沿着断层裂隙冲出地表,直接形成喷气孔或温泉。这些现象称为后火山作用

火山灾害

火山造成的灾害是产生了泥流堆积类似一般人所熟悉的土石流,是火山物质混杂大量的水所形成,其成因很多,主要可归纳为二种:

  1. 热的火山碎屑流、熔岩流或火山涌浪流在流动的过程中,碰到大量的地表水,如河、湖水或雪而形成,因其形成时,温度可能还很高,故此种机制所形成的堆积物,称为热的火山泥流堆积(hot lahar)。
  2. 火山喷发后堆积在斜坡上未固结、松散的火山灰落堆积物、火山碎屑流堆积物和火山涌浪流堆积物,受到大雨冲刷或地震引起的崩塌,流入河流或湖泊内,都会形成火山泥流,此种机制所形成的堆积物,称为冷的火山泥流堆积(cold lahar)。

火山泥流堆积如土石流,不仅能淹没广大的区域,同时也能冲垮任何建物,如1985年哥伦比亚内瓦多·德·鲁伊斯火山和菲律宾皮纳图博火山的喷发,前者因喷发所引起的火山泥流,把整个河谷和城镇淹没,造成近2500人死亡;后者则是火山喷发后,所堆积的未固结火山灰受到豪雨的冲刷侵蚀,引发了火山泥流堆积,虽事前有所防患,未造成人员伤亡,但仍然淹没及冲毁广大区域,造成重大的财产损失。

火山喷发和人类的活动息息相关。火山作用具有毁灭性的破坏力,不仅造成人类财产的损失,更会危及人类与大自然动、植物的生命;如79年意大利维苏威火山爆发,大量的火山灰覆盖了邻近的庞贝城,导致庞贝城不到一分钟在历史上绝迹。到17世纪庞贝城才被世人发现,而且城中居民的尸体大部分也是保存得很完整。又如1991年的日本云仙火山的爆发,造成数千名居民无家可归,以及夺走了35条人命;皮纳图博火山的爆发,使得美国不得不放弃在西太平洋最大的海、空军基地——克拉克空军基地与苏比克湾海军基地等;1902年,马提尼克的培雷火山爆发,使得这个法国的殖民地,一度无法回复之前的繁荣。1815年印尼坦博拉火山爆发的影响,北半球天气出现的严重反常。欧洲、北美洲及亚洲都出现灾情,夏天出现罕见低温;欧洲及美洲农业生产受影响尤甚;亚洲气候亦受影响,中国云南因而出现饥荒。

2010年埃亚菲亚德拉火山爆发造成了欧洲航空旅行的重大中断。

火山监测

故此,目前火山活跃的地区,皆设有火山观测站,如最古老的1845年维苏威火山观测站、美国黄石超级火山观测站、台湾大屯火山观测站等等。以尽早发出预警,帮助居民撤离,保障人民生命财产安全。

监测方式包括,地震监测、火山气体监测、地壳变形监测(水平仪测量)等。各观测所皆有工作人员驻守,包括冰岛火山监测人员在世界杯期间仍然在看守火山。

火山的益处

火山的益处举凡火山地质、火山地形及后火山作用的地热和温泉,肥沃火山土壤,都带给人们相当多的益处。

火山作用对人类并非完全有害无益。例如岩浆只要能留在地表下,就是很好的地热来源。火山附近常有温泉或热泉,这就是因为岩浆散发出的热度使地下水变热而形成的。这种热源我们称为地热,规模大的可形成“地热田”。

火山作用的另一个好处是为地球制造陆地。地球表面大约有71%被海水所覆盖,海底火山经年累月不断地冒出岩浆,冷凝成岩石,如此长期堆积,直到有一天岩石高出水面形成岛屿。夏威夷群岛与冰岛就是这么形成的,至今,岛上还有活动火山不时喷出岩浆。

此外,火山爆发所形成的火山灰云层会在爆发后一段时间内影响该区阻挡太阳光,该区的平均温度亦因此下降,科学家认为火山爆发是地球天然的气候调整机制。

重要火山

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。

地球火山

主条目:火山列表和十年火山

16个被选为“十年火山”[6] 观测计划的主要火山是:

大塔穆火山,位于日本东部1000英里的太平洋海底,占地面积12万平方英里,也是迄今为止已知的太阳系中最大的火山之一。面积堪比美国新墨西哥州。大约1.45亿年前形成,在其形成的几百万年后成为不活跃火山。

太阳系中其他的火山

参见:地球外的火山列表、月球地质、火星的火山活动和木卫一的火山活动 木星的卫星木卫一特瓦史塔火山爆发表面上方的烟流高达330 km(205 mi).

月球没有火山活动,但仍具有许多曾有火山活动的特征,诸如月海、月谷及拱丘等。金星的表面有90%是玄武岩,地表地形有80%为火山地形,表示在金星表面形成的过程中,火山扮演了非常重要的角色。金星可能在5亿年前有过全星球的表面再造运动,科学家发现的证据包括表面陨石坑的密度等。熔岩流在金星可说是非常普遍,而且各种不在地球上出现的火山作用也在金星上出现。金星大气层组成的变化及闪电的发生,被认为是因进行中的火山喷发而造成。但目前没有任何的确切证据能说明金星的火山是否仍然活跃。

观测发现,火星上有一些死火山,包括四座巨大的盾状火山,比地球上任何一座山都来的巨大。这些山包括了:阿尔西亚山、艾斯克雷尔斯山、赫克提斯山、奥林帕斯火山及帕弗尼斯山。美国国家航空航天局、欧洲空间局及意大利太空总署(Italian Space Agency)合作发射了火星探测太空船,‘火星快车号’号。这个计划的主要目标是要寻找地下水源和合适登陆的地点,并研究火星的大气层、行星结构和地质构造。这个计划发现了一些证据,显示奥林帕斯火山可能尚未完全熄灭。这可能推翻“这些火山早在数百万年前就已成为死火山”的说法。

火星上的奥林帕斯火山是太阳系中已知的最高的火山.

木星的卫星埃欧是太阳系中火山活动最剧烈的星体,原因是来自它与木星、木卫二及木卫三的潮汐力作用,这个力量使木卫一扭动、弯曲,幅度约100米,并在这个过程中产生能量。埃欧的火山会喷出硫磺、二氧化硫及硅酸盐岩石,使得整个卫星的地貌完全改变。埃欧的表面有大量的破火山口、硫湖、连绵不绝的火山山脉。

埃欧的火山所喷出的岩浆是目前已知最热的,温度约为1800 K(1500℃)。木卫一火山的喷发物可以射至极高处,离表面可达300公里以上,在喷发出的一刻,其速度可达每秒一公里。在2001年2月,太阳系中有史以来最大的火山活动在埃欧发生。来自圣路易大学及华盛顿大学的研究人员对木卫一上的火山喷发进行电脑模拟实验。实验结果显示,木卫一的火山所喷出的熔岩能将其表面的钠、钾、硅及铁等物质及化合物熔化、蒸发到大气中。这些气态物质与火山喷出的气体(含亚硫化物及氯化物)发生反应,形成了木卫一大气独特的组成成分:钠的氯化物、钾的氯化物及镁和铁的二氯化物。

土卫二上的冰火山

木星的另一颗卫星,欧罗巴(木星的四颗伽利略卫星中最小者),也被认为拥有活跃的火山系统。但是它的火山“熔岩”组成完全是水,并且在欧罗巴寒冷的表面结冰。这使它的火山喷发时看起来就像是一个冻结的喷泉。这种型态的火山现在被称做冰火山(cryovolcanism),是类木行星的卫星上最常见的火山喷发形式。冰火山的喷出物可能由水、冰、液态氮及液态甲烷组成。

1998年,航海家二号太空船发现了海王星其中一个卫星,崔顿上的上的冰火山。在2005年,卡西尼-惠更斯号的探测器拍摄到了土星的其中一颗卫星,土卫二上的水蒸气喷发。卡西尼-惠更斯号也发现了土卫六上一座冰火山喷出液态甲烷的证据。这被认为是造成土卫六大气层中高甲烷含量的原因。科学家推论,古柏带天体中的小行星50000(Quaoar 50000)可能也有冰火山活动的存在。

火山学

主条目:火山学

火山学是一门研究火山、熔岩、岩浆及相关地质现象的学问,研究的人称为火山学家。18世纪的苏格兰人威廉·汉密尔顿英语William Hamilton (diplomat)是知名的早期火山学家,他喜欢实际观察火山爆发现象,不愿像当时很多“安乐椅上的科学家”一样,只是自己创造理论。同是18世纪的法国地质学家德欧达·葛那特·德·多洛米厄英语Déodat Gratet de Dolomieu是现代火山学的创始人之一,他的科学论著非常重要。

火山学家常常要实地造访火山(特别是活火山)来观察火山喷发,采集喷发的产物,例如火山喷发碎屑、岩石及熔岩样本。另外一个研究的重心是预测火山的喷发。目前并没有准确的方法可以预测火山的喷发,但是预测火山的喷发如同预测地震一样可以拯救许多生命。

科学家中最危险的行业之一就是火山学家,因为突如其来的火山喷发随时可能在研究活火山时发生。

神话与传说

“火山”这个词源于乌尔卡罗群岛的名字,位于西西里岛北部的伊奥利亚群岛。在古代,该地区的居民认为热气腾腾的山脉是武尔卡诺锻造的壁炉-----众神的铁匠。材料是用Giove(众神之父)的闪电制造的残余物以及为Marte(战争之神)准备的武器。

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