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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。
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。
專門研究火山活動的學科叫做火山學。
火山的成因及分佈
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板塊交界處火山的成因
參見板塊、地震、中洋脊、熱點
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。
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熱點的移動形成火山島鏈
還有一些火山並不位於板塊的交接處,例如美國黃石複式破火山口及夏威夷群島。火山學家稱這些火山是坐落於「熱點」上。目前熱點的作用機制尚不清楚,但科學家普遍認同熱點是由地函底部上升的「熱柱」造成。當板塊在熱點上做水準移動時,便有一連串的火山生成。這樣作用連續發生後,會造成一系列的火山島群,而離熱點越遠的火山其生成年代越老。
[編輯] 火山的分佈
受火山成因的影響,世界各地的火山大多分佈在板塊交界處,但仍有部分例外(熱點)。主要的火山帶包括:
環太平洋火山帶(又稱火環):從南美洲東岸,濱太平洋的安地斯山脈開始,經過中美洲、墨西哥、美國西岸、加拿大到阿拉斯加後,沿阿留申群島及勘察加半島到太平洋西岸的花綵列島,包括千島群島、日本、琉球群島、台灣及其附屬島嶼、菲律賓群島,接著連接印度尼西亞、巴布亞新畿內亞、所羅門群島,迄新西蘭。本火山帶之火山數目約佔全世界之75%[1],且活動相當頻繁。
中洋脊火山:包括太平洋、大西洋及印度洋三大洋的中洋脊,總長度約八萬公里,約成W形分佈。但中洋脊上火山的分佈並不平均,集中於大西洋中洋脊,有60餘座。太平洋及印度洋中洋脊的火山相對較少。中洋脊的火山以海底火山為主,也有少部分的火山島(例:塞舌爾)
東非大裂谷火山帶:東非大裂谷是由非洲板塊的地殼運動形成,地質學家預測幾百萬年後,東非可能會分裂成兩個不同的板塊,至今地質活動依然頻繁。較著名的例子有:肯雅的乞力馬札羅山、剛果民主共和國的奈拉公哥火山等
地中海─喜馬拉雅火山帶:西從庇里牛斯山始,迄喜馬拉雅山,全長約十萬公里,但分佈不均。歐洲部分多分佈於意大利,例如維蘇威火山、埃特納火山等。愛琴海上的多個島嶼也是火山島,其中聖托里尼島在史前發生過大爆發。中段幾乎無火山。亞洲部分,在印澳板塊及歐亞板塊的交界處分佈著若干火山群。
[編輯] 火山的構造
火山噴出物在岩漿通道口堆積而成的錐形山丘,稱為火山錐。火山錐上可能形成小型火山錐,其通道與主體火山錐的通道相連通但無獨立的岩漿源,稱為寄生錐。頂部的漏斗狀窪地(原岩漿噴出口)稱做火山口。岩漿噴出地表的通道,稱為火山喉管,而一旦該通道為冷凝的岩漿阻塞,稱火山頸[2]。
[編輯] 火山的外形及地形
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複式火山
[編輯] 複式火山
主條目:複式火山
複式火山(Stratovolcano,又稱為成層火山),其外觀多為優美、對稱的錐形。它們是由無數熔岩流不斷堆積形成的。此種火山的熔岩黏滯性較高,通常為安山岩質。因其優美對稱的外型,多成為觀光勝地。許多著名的山都屬此類,例如:日本的富士山、台灣的七星山、菲律賓的馬榮火山、意大利的維蘇威火山、Stromboli火山等。
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盾狀火山
[編輯] 盾狀火山
主條目:盾狀火山
盾狀火山(Shield Volcano)具有寬廣緩和的斜坡,整體看來就像是一個盾牌。此種火山通常由玄武岩岩漿構成,流動性高,故能夠分佈在很大的區域,才能形成寬廣的山形。最著名的例子是夏威夷群島,這個群島的每個島嶼都是一座巨大的盾狀火山。
[編輯] 火山穹丘
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火山穹丘
主條目:火山穹丘
火山穹丘(lava dome,或稱為熔岩穹丘),常見於火山口內或火山的側翼,是一種圓頂狀的突起,看起來類似某些植物的球根。火山穹丘是由高黏度的熔岩形成的,由於其黏度太高,不能從火山口遠流,在火山口上及其附近冷卻凝固。火山穹丘會成長,這是由於地底岩漿庫的空間不足以容納所有岩漿,導致部分岩漿擠入穹丘下方。如果成長中的穹丘是位於陡峭的山坡上,其成長有可能導致重心的不穩定,最後導致山崩或火山碎屑流。[1]
[編輯] 火山渣錐
主條目:火山渣錐
火山渣錐(Cinder cone)是指由火成岩屑或火山渣(火山的噴出物質)在火山口周圍堆積而成的山丘。大多數的火山渣錐都很耐侵蝕,因為落到錐上的降雨滲入到高滲水性的火山渣裡,較少對它們的表面進行侵蝕作用。由於火山碎屑物膠結鬆散,故無法形成較高的堆積,通常都小於500公尺。
[編輯] 其他地形
破火山口(Caldera):破火山口通常是由於火山錐頂部(或一群火山錐)因失去地下熔岩的支撐崩塌形成。外形為碗形的凹地,其直徑為數百公尺至數公里不等。著名的例子是美國黃石國家公園的黃石複式破火山口。其英文名的語源為西班牙文Caldera,意指罐子或大鍋子。參見破火山口。
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低平火山口
低平火山口(maar):是由岩漿和水相互作用發生爆炸而形成。在地表下形成了深切到圍岩的圓形火山口,並被一個低矮的碎屑環包圍。常常會積水而形成火山湖。其語源為拉丁文的mare,即「海」。參見低平火山口。[2]
熔岩臺地:或稱熔岩高原,通常是由高流動性的岩漿由一大群裂縫中滲透形成。
熔岩平原:火山噴發的區域若整體地勢平坦即稱之。成因與熔岩臺地相似。[3]
火山溝:由於地下岩漿空虛,引起上方地塊向下發生斷層作用形成寬溝,稱之Image:
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[編輯] 火山的噴發
火山噴發是指:火山從地面下經由一個通道,將氣體、碎屑或岩漿噴出地表的過程。通常包括三個階段:岩漿形成及初步上升、進入岩漿庫(岩漿的儲存處)及噴發。
[編輯] 火山噴發的長短
一些火山學家認為[3],一座火山的噴發可以分為:
噴發脈波:一次持續數秒至數分鐘的噴發
噴發階段:一次強烈的噴發脈波又引起了數次的噴發脈波
一次噴發:由數個噴發階段組成,持續時間由數天到數年不等
而史密森學會(The Smithsonian Institute)[4]的另一種分法,是以每兩次噴發之間的靜止期間來界定一次完整的噴發。兩次噴發之間的間隔若超過三個月,那這兩次噴發就分屬於兩次不同的噴發。
[編輯] 影響的因素
[編輯] 岩漿的成分及流動性
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。
岩漿流動性高而揮發性成分少:熔岩流不斷流出,但不太會發生爆炸。例:夏威夷的冒納羅亞火山
岩漿流動性高且揮發性成分多:熔岩流以極高的角度噴出,有如噴泉一般。例:日本的三原山(伊豆大島)
岩漿流動性低且揮發性成分少:沒有爆炸,熔岩流無法流得太遠而堆積形成火山穹丘(或稱熔岩穹丘)。例:日本的昭和新山
岩漿流動性低而揮發性成分多:爆炸性的噴發。
舉例來說,玄武岩岩漿含二氧化矽成分少,揮發成分也相對少且溫度高、黏度小。因此玄武岩岩漿流動性大,其噴發相對較寧靜,多爲岩漿的溢出,形成大面積的熔岩臺地和盾形火山。而流紋岩和安山岩岩漿富含二氧化矽和揮發成分,其流動性差,因此火山噴發猛烈,爆炸聲巨大,有大量的火山灰、火山彈噴出,常形成高大的火山渣錐,並伴有火山碎屑流和熾熱火山雲,往往造成重災。[5]