火山是怎樣形成的?

~火山是地下深處的高溫岩漿及其有關的氣體、碎屑從地殼中噴出而形成的，具有特殊形態的地質結構。火山爆發是一種很嚴重的自然災害，它常常伴有地震。

圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b9/Hot_Spot.jpg/210px-Hot_Spot.jpg

~~板塊構造學說主張板塊的運動，是由於地球內部軟流圈的熱對流造成的。而當板塊互相推擠，密度較大的一邊會下降到另一邊下方，稱作隱沒，而發生隱沒的帶狀地區稱為隱沒帶或聚合性板塊交界。地底的高溫會將隱沒的板塊熔融，形成岩漿。岩漿藉由浮力緩緩上升，最後聚集成為岩漿庫，就是火山底部儲存岩漿的場所。而當岩漿中的氣體壓力累積到一個程度，火山就爆發了。例如：環太平洋地區的火山，大多為此種火山。 有些火山分佈在板塊的張裂性交界上，也就是兩個板塊分離的帶狀地區。在這種地區，高溫的地函物質會上升，形成海底火山山脈，稱作中洋脊。


~板塊構造學說主張板塊的運動，是由於地球內部軟流圈的熱對流造成的。而當板塊互相推擠，密度較大的一邊會下降到另一邊下方，稱作隱沒，而發生隱沒的帶狀地區稱為隱沒帶或聚合性板塊交界。地底的高溫會將隱沒的板塊熔融，形成岩漿。岩漿藉由浮力緩緩上升，最後聚集成為岩漿庫，就是火山底部儲存岩漿的場所。而當岩漿中的氣體壓力累積到一個程度，火山就爆發了。例如：環太平洋地區的火山，大多為此種火山。 有些火山分佈在板塊的張裂性交界上，也就是兩個板塊分離的帶狀地區。在這種地區，高溫的地函物質會上升，形成海底火山山脈，稱作中洋脊。
~火山可以分為死火山和活火山，一段時間內沒有噴發的活火山叫做睡火山（休眠火山）。另外還有一種泥火山，它在科學上嚴格來說不屬於火山，但是許多社會大眾也把它看作是火山的一種類型。 火山噴發會對人類造成危害，但是它也帶來了許多好處。許多寶石都是由於火山噴發形成的；火山噴發也能擴大陸地的面積，夏威夷群島就是由火山噴發而形成的。
~~火山噴發的型態，受到噴出岩漿的流動性及揮發成分的量影響，有著很大的不同。揮發成分的量會影響岩漿的噴發力道。揮發成分越多，火山灰及熔岩就會被噴得越高，也就是會形成較大的爆發。岩漿流動性的指標，岩漿黏度主要是由岩漿中二氧化矽(SiO2)的含量(從50%到70%)與溫度的高低來決定。二氧化矽越多或溫度越低，岩漿就越黏，流動性也越低。另外噴出物的量越多，速度越快，被影響的區域也會跟著加大。

火山的形成

　　雖然說，世界上分布著為數不少的火山，但要想形成一座火山，可也不是那麼容易的﹗下面列出了形成火山的四大必要條件，並且缺一不可，否則可就只有乾瞪眼的份囉～

　 地殼表面存在脆弱帶︰
　　在上一章我們提到了板塊運動，而火山活動與板塊運動密不可分。板塊的擴張與隱沒作用伴隨了岩漿的產生，這些岩漿的活動便造就了美麗的火山。 火山的形成主要發生在板塊擴張、交接與地殼裂縫處，這一部份，我們就不再重複，忘記的人，趕快回上一章去溫習溫習吧﹗

　 地函深處有岩漿生成︰
　　這個不用說，大家也知道。如果沒有岩漿，那又怎麼可能有火山呢﹗

　 地殼處有岩漿庫存在︰
　　岩漿的存在是必要的，但如果沒有一定的岩漿量，仍舊不足以提供大量的火山岩漿噴發，因此，唯有岩漿庫的存在，才能確定火山的發生。至於岩漿庫與岩漿的特性，我們將在後面詳細說明。　　

　 岩漿能夠上升至地表︰
　　有了適當的地體環境與廣大的岩漿庫，再加以足夠的力量推擠，就能夠衝破地表脆弱帶，把積存以久的岩漿猛烈噴發，形成令人嘆為觀止的火山奇景。

活火山、休火山與死火山

　　火山也像我們一樣，會有衰老與死亡，當岩漿庫慢慢縮小時，火山便開始衰老，最後死亡，僅留下美麗的軀殼。在過去的教科書裡，學者們以「最後一次噴發的時間」當作三者的分界，但這樣的區分方法既攏統又不科學。事實上，既然我們已經知道火山活動指的是岩漿和水氣噴出地表的各種地質現象，因此區分活火山、休火山與死火山最好的方法莫過於「岩漿庫是否仍存在與活動」。這樣便能夠很容易的區別它們的差異︰

活火山(Active volcanoes)　︰地底下岩漿庫存在且正在活動
休火山(Dormant volcanoes) ︰地底下岩漿庫存在但暫不活動
死火山(Extinct volcanoes)　︰地底下岩漿庫已不存在


附 註︰以往區別活火山、休火山以及死火山方法
活火山︰現在仍在不時活動
休火山︰現在已停止活動,但是缺少侵蝕變化
死火山︰在人類歷史上完全沒有活動記錄,也沒有活動跡象
　　

火山的外貌

盾狀火山、錐狀火山與複式火山

　　仔細觀察火山的外貌，會發現它們長得並不盡然相同，有的比較尖，像是個三角錐﹔有的比較扁，像是個盾牌。這些形貌會依據火山活動所噴發的岩漿、氣體與碎屑物不同而改變，我們依據堆積於火山四周物質的不同，將火山分為三大類︰

盾狀火山(shield volcano)
　　由熔岩流所構成，外形寬展平緩，底部較大。只有黏滯性較低的熔岩流能夠形成盾狀火山，因此這一類的火山大多為玄武岩質，且多發生於海洋中，最著名的例子就是夏威夷-maunaloa群島。

錐狀火山(pyroclastic cone)
　　當火山噴出物以火山碎屑物為主時，會堆積於火山口四周形成錐狀。因為是由火山碎屑堆積而成，所以又稱為火山碎屑錐或火山渣(cinder cone)。由於火山碎屑物交結鬆散，故無法形成較高的堆積，通常都小於500公尺。大屯火山群「紗帽山」、「菜公坑山」與「大尖後山」便屬此類。

複式火山(composite volcano)
　　又稱為成層火山(stratordcano)，這一類的火山熔岩和碎屑相間成層，黏滯性較上者為高，通常為安山岩質，很多高山都屬此類，因其外貌美麗常成為風景名勝，例如菲律賓-馬榮火山’義大利維蘇威火山。若黏滯性較大，可以形成火山丘與火山口。大屯火山群也有很多的複式火山，如「七星山」、「大屯山」、「小觀音山」、「面天山」、「向天山」、「南大屯山」、「洪爐山」、「竹子山」、「竹嵩山」、「大尖山」以及「磺嘴山」。

　　另外還有一種火山錐稱之為海濱火山錐(Littoral cone)，又稱為「無根火山」。當炙熱的岩漿流至海濱時，將大量海水加熱成為蒸氣，蒸氣的爆發會類似火山噴發一般將熔岩流噴出，而形成沒有岩漿庫的火山錐。

　 火山口的種類

　　在野外觀察岩漿噴發的出口，可以大致分為「火山口」、「火山臼」與「沉陷火山口」三種形貌。

火山口(Crater)︰
　　這是最典型的火山口，為岩漿與其他火山物質噴發至地表的通道，火山口通常小於一公里，深度小於300公尺。

火山臼(Caldera)︰
　　又稱為破火山口、陷落火山口，平均直徑3000公尺至20公里，深度大於數百公尺。當岩漿大量的噴出或縮回地底時，火山口下方的岩漿量會明顯減少，這樣的減量將導致下方支撐力劇減，使得火山口崩陷，形成較原有火山口更大的凹陷，而後的侵蝕作用將使缺口凹陷更為明顯。若含氣量高的岩漿在地底下遇到大量地下水或海水，所造成的高熱蒸氣也能夠以爆破方式形成破火口。

沉陷火山口(Crater)︰
噴發的同時或之前在該地已有地殼下陷(可能是地殼沉陷入岩漿庫中)的現 象，常半生環狀岩脈(Ring dyke)。

火山的形成
1943年2月，人们在墨西哥的一片玉米地的中间看到了一个罕见的令人惊奇的现象：当时一座火山正在那里形成。三个月后形成了一座高约300米的火山堆。两座城镇被摧毁，散落的火山灰渣毁了一大片地区。

火山是由什么形成的？地表下面，越深温度越高。在距离地面大约32公里的深处，温度之高足以熔化大部分岩石。

岩石熔化时膨胀，需要更大的空间。世界的某些地区，山脉在隆起。这些正在上升的山脉下面的压力在变小，这些山脉下面可能形成一个熔岩（也叫“岩浆”）库。
这种物质沿着隆起造成的裂痕上升。熔岩库里的压力大于它上面的岩石顶盖的压力时，便向外迸发成为一座火山。

喷发时，炽热的气体、液体或固体物质突然冒出。这些物质堆积在开口周围，形成一座锥形山头。“火山口”是火山锥顶部的洼陷，开口处通到地表。锥形山是火山形成的产物。火山喷出的物质主要是气体，但是象渣和灰的大量火山岩和固体物质也喷了出来。

实际上，火山岩是被火山喷发出来的岩浆，当岩浆上升到接近地表的高度是，它的温度和压力开始下降，发生了物理和化学变化，岩浆就变成了火山岩。

火山（Volcano）的名詞來自義大利的"Vulcano"，原是義大利地中海內利巴里群島（Lipari Islands）一個火山的名稱， 後來成為火山代名詞。而Vulcan 在古羅馬文字中指『火神』。

(貳) 火山形成成因

火山運動和地球內部熔融之流質，所帶動之板塊運動有密切關係。

板塊運動
地球表面及淺處部分可分為若干個大板塊。板塊包括地殼和地函上部，相當於岩石圈,約100公里厚.各板間在其板塊邊界做相對 運動：一是擴張（Divergence），一是隱沒（Convergence）；這就是板塊運動。火山活動一般發生在板塊交接的地方或其附近，主要分三部分：

板塊擴張帶:太平洋脊帶、大西洋中洋脊帶及印度洋中洋脊帶的火山均屬於此。
板塊隱沒帶:環太平洋帶及地中海帶的火山均發生在此附近。
熱點:位於地函上部，在此可生成岩漿，當板塊做水平移動時，經過熱點上便有火山生成，這樣連續發生會造成一系列的火山， 而火山生成離熱點越遠者越老。如夏威夷火山群島。
而板塊運動使得岩漿生成並上昇，流出地面造成火山。

岩漿的生成和流出
火山活動是指地下深處的岩漿流至地面的現象。而我們所能看得到的火山活動，只是從岩漿流到地面上開始，到活動停止這一段期間的 各種現象而已。在地下進行的活動必須使用其它方法來推測。以下是有關岩漿地下活動：

岩漿生成的場所：岩漿大部分產生於地殼下部至地函上部之間（大約20公里至200公里間），而多在地函上部中。
岩漿生成的條件：地球內部溫度的分布，在地下200公里處的溫度，據估計在1200℃至1600℃左右。在這種溫度之下，該處的超基性矽酸鹽礦物大部分不會熔融。因為若熔融，溫度必須提高，不然矽酸鹽礦物的熔點就要降低。因此岩漿生成的原因有：溫度增高、含水量增多、壓力減低等。溫度增高的方式有： 地函內的熱對流，可使部分地函的溫度升高；某種應力加強而使部分地函的溫度升高。地函內壓力減少會使矽酸鹽礦物熔融點降低，地函內水分增多也會使矽酸鹽礦物的熔點降低等。 地球各地岩漿生成的原因並不相同，即各地岩漿生成機制不同。海洋山脊下的岩漿、大陸邊緣下的岩漿、島弧下的岩漿及大陸下的岩漿，其生成機制都互有差異。
岩漿的上升與成分變化：岩漿內的壓力若超過上蓋岩層的壓力時，岩漿就沿裂縫上升至地面。岩漿在上升期間，隨溫度及壓力的降低，部分礦物開始結晶，而岩漿成分也開始變化。結果流至地面上時，就生成各種火成岩。對於岩漿的上升機制和成分變化（分異作用）也有種種看法，如岩漿生成後直接上升至地表，? 茼b上升期間，岩漿成分有的會發生變化，有的不會發生變化；岩漿（原始岩漿）生成後開始上升，但在半途停留一段時間（形成所謂岩漿庫，Magma reservoir）後在上升至地表，在此情形下，岩漿成分在原始岩漿上升中、在岩漿庫中或第二次上升中都可能發生變化。至於岩漿的停留次數? M成分變化的場所可以做多種考慮。
(參) 世界火山的分布

火山種類
火山一般的分類可以分為：

活火山（Active volcanoes）:現在仍在不時活動
休眠火山（Dormant volcanoes):現在已停止活動,但是缺少侵蝕變化
死火山（Extinct volcanoes）在人類歷史上完全沒有活動記錄,也沒有活動跡象
不過休眠火山可以覺醒，死火山也可以復活，故如僅靠過去的記錄來區分它，未必十分正確。

火山分布
世界上最主要的火山帶，係環繞太平洋的邊緣分布，號稱「火環」（Ring of Fire），計自南美洲安地斯山脈的智利起，向北經秘魯、中美洲墨西哥、美國西部卡斯凱德山脈（Cascade range）、西北行至阿留申群島、堪察加、千島群島、日本、琉球、台灣、菲律賓、西里伯斯、新幾內亞、 所羅門群島（Solomon Is.）、新喀里多尼（New Caledonia）、及紐西蘭等。這一條火環大致和環太平洋的地震帶相一致，可稱為地殼活動帶（Mobile Belt of Earth Crust）。除這一條主要火山地帶外，尚有其它六區：

太平洋島嶼區︰包括夏威夷群島、及南美外海的加拉巴哥斯群島（Galapagos Is.屬厄瓜多爾）、侏恩費南迪諸小島（Juan Fernandez Isles，屬智利）。
南洋赤道區︰包括帝文、爪哇、巴里及蘇門達腊諸島。
印度西側︰阿拉伯地區、馬達加斯加島及東非洲裂谷火山群。
地中海帶︰由土耳其極東的阿拉雷特峰（Mt.Ararat）起，向西經義大利至大西洋上的亞速爾群島、坎奈群島（Canary Is.）等。
西印度群島火山群。
冰島及法羅群島等零星地區。

1.聖.海倫斯火山（St. Helens）位於美國華盛頓州，北緯49.20度,西經122.18度，海拔2,549米，屬喀斯喀特山脈。在喀斯喀特山脈的眾多火山中，聖.海倫斯火山是一座相對年輕的火山，大約在4萬年前形成。2200年前，又在老的火山體上堆積了火山灰、熔岩穹丘和火山碎屑流等新的火山產物。現代的火山機構是最近2千多年形成的。

在1980年的噴發前，聖.海倫斯火山因形狀勻稱，山頂佈滿積雪，很像日本的富士山，故被稱為“美國的富士山”，吸引了眾多旅遊者。1980年的噴發標誌著這座火山從1857年沉睡123年後再次蘇醒。從此後發生了意想不到的變化。

1980年5月18日早晨8:23，一個5.1級地震震撼了聖.海倫斯。火山的噴發掀掉了400m的山峰，並伴隨浮石和火山灰的噴發。62km2的山谷被碎屑崩塌所填充，650km2的度假村、木材場和私人住地被橫向衝擊波所破壞。估計有1.5億立方米的物質被火山泥流沖入河道。57人死亡或失蹤。

2.皮納圖博火山（Pinatubo）位於菲律賓呂宋島，東經120.35°，北緯15.13°，海拔1486米。

1991年前，皮納圖博火山並不知名，在當地沒有人經歷過火山噴發，也未發現關於該火山噴發的歷史紀錄記錄。1991年6月15日的爆炸式大噴發是20世紀世界上最大的火山噴發之一，噴出了大量火山灰和火山碎屑流。火山噴發使山峰的高度大約降低了300米。

菲律賓火山地震研究所和美國地質調查局的火山學家對皮納圖博火山的爆發做出了預測，從而挽救了成千上萬人的生命，然而，猛烈的火山噴發還是造成了超過300人死亡和巨大的財產損失。

1991年4月2日，發生了蒸汽爆發。菲律賓火山地震研究所接到報告後開始對皮納圖博火山進行地震和光學觀測。但糟糕的是，這是人們首次對皮納圖博火山進行監測，沒有地震活動背景資料，很難區分正常地震活動和異常地震活動。當地震群頻繁出現，蒸汽不斷噴發，人們才確認了事態的嚴重性。在菲律賓火山專家的邀請下，4月23日3名美國地質調查局的科學家加入了皮納圖博火山監測的隊伍，並帶去了先進的儀器。6月7日，菲律賓火山地震研究所宣佈進入最高警戒，同時提出一個20公里的疏散半徑。6月10日，大約有25000人從離火山最近的村莊撤走，有約14500名家屬和隨從人員從火山附近的美軍克拉克軍事基地搬走。

1991年6月15日下午，正當颱風經過時，皮納圖博火山最強烈的“普林尼式”噴發開始，火山碎屑流沉積填滿河谷，一個巨大的火山灰和氣體煙柱進入大氣圈，並形成了一個直徑2.5公里的火山口。為了預防更強烈的噴發疏散半徑增加到40公里。然而，颱風和雨使火山灰又濕又重，降落到人口稠密的地區，約200人死在壓塌的屋頂下。颱風加劇了火山泥流，增加了死亡人數。

3.阿蘇山(aso)是世界著名火山群之一，位於日本九州中部，北緯32.88º，東經131.10º，海拔592米。阿蘇火山群產生的火山灰超過全球其他任何火山。

五萬年前阿蘇火山群結束猛烈噴發後，火山熔岩覆蓋整個區域，經過多年侵蝕沖刷而形成全世界最大的火山窪地地形。在眾多的層狀火山和火山渣錐中只有中嶽的火山活動有歷史記載。在日本第一次有文字記載的火山爆發是在中嶽，爆發時間為553 年。從那以後，中嶽已經爆發了167次。中嶽火山口直徑600米、深度則為130米。滾燙的溶岩溫度高達攝氏1000度，相當炎熱，火山口周圍是寸草不生，與周邊高原一片蔥綠形成強烈對比。

4.維蘇威火山 (Vesuvius) ，相信知道它大名的人一定不少，它是義大利乃至全世界最著名的火山之一，位於那不勒斯市東南，海拔高度1281米。 維蘇威火山在歷史上多次噴發，最為著名的一次是西元79年的大規模噴發，灼熱的火山碎屑流毀滅了當時極為繁華的擁有2萬人口的龐貝古城，其他幾個有名的海濱城市如赫庫蘭尼姆、斯塔比亞等也遭到嚴重破壞。直到十八世紀中葉，考古學家才把龐貝古城從數米厚的火山灰中挖掘出來，那些古老的建築和姿態各異的屍體都完好地保存著，這一史實已為世人熟知，龐貝古城至今仍是義大利著名的遊覽聖地。最為有趣的是據記載，1944年維蘇威火山再次噴發，從火山頂部的中心部位流出熔岩，噴出的火山礫和火山渣高出山頂約200-500米，火山爆發的奇妙景觀使得正在山下激戰的同盟國軍隊與納粹士兵停止了戰鬥，成千上萬的士兵跑去觀看這一大自然的奇觀。在過去的五百年裏，維蘇威火山多次爆發，熔岩、火山灰、碎屑流、泥石流和致命氣體奪去的生命不計其數。