地壳之下100至150千米处,有一个“液态区”,区内存在着高温、高压下含气体挥发份的熔融状硅酸盐物质,即岩浆。它一旦从地壳薄弱的地段冲出地表,就形成了火山。火山爆发能喷出多种物质。
火山一般由火山口和火山锥组成。在地球上已知的“死火山”约有2000座;已发现的“活火山”共有523座,其中陆地上有455座,海底火山有68座。火山在地球上分布是不均匀的,它们都出现在地壳中的断裂带。就世界范围而言,火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚到地中海一带,现今地球上的火山喷发。
活火山百分之九十九分布都在这两个带上。
火山出现的历史很悠久。有些火山在人类有史以前就喷发过,但现在已不再活动,这样的火山称之为“死火山”;不过也有的“死火山”随着地壳的变动会突然喷发,人们称之为“休眠火山”;人类有史以来,时有喷发的火山,称为“活火山”。
火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离,熔融体通过孔隙或裂隙向上运移,并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。随着岩浆的不断补给,岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时,岩浆通过薄弱带向地表上升。在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出,形成气泡,当气泡占有的体积分数超过75%时,禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来,导致爆炸性喷发,气体释放后岩浆粘度降到很低,流动转变成湍流性质的。如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少,便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学变化的差别形成了形形色色的火山活动。
猛烈的火山爆发会吞噬、摧毁大片土地,把大批生命、财产烧为灰烬。火山虽然经常给人类带来巨大的灾害,但它也并非一无是处。火山资源的利用也可以带给我们生活的乐趣与便利。一般来说,火山资源主要体现在它的旅游价值、地热利用和火山岩材料方面。火山和地热是一对孪生兄弟,有火山的地方一般就有地热资源。地热能是一种廉价的新能源,同时无污染,因而得到了广泛的应用。现在,从医疗、旅游、农用温室、水产养殖一直到民用采暖、工业加工、发电方面,都可见到地热能的应用。人们曾对卡迈特火山区进行过地热能的计算,那里有成千上万个天然蒸气和热水喷口,平均每秒喷出的热水和蒸气达2万立方米,一年内可从地球内部带出热量40万亿大卡,相当于600百万吨煤的能量。冰岛由于地处火山活动频繁地带,可开发的地热能为450亿千瓦时,地热能年发电量可达72亿千瓦时,那里的人民很好地利用了这一资源,虽然目前开发的仅占其中的7%,但已经给当地人民带来了很多效益。其中,雷克雅未克周围的3座地热电站为15万冰岛人提供热水和电力,而整个冰岛有85%的居民都通过地热取暖。地热资源干净卫生,大大减少了石油等能源进口。自1975年后,冰岛空气质量大为改善。冰岛人还善于提高地热资源的使用效率,包括进行温室蔬菜花草种植、建立全天候室外游泳馆、在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪融化等。现在,全世界有十几个国家都在利用地热发电,我国西藏羊八井建立了全国最大地热试验基地,取得了很好的成绩。
火山活动还可以形成多种矿产,最常见的是硫磺矿的形成。陆地喷发的玄武岩,常结晶出自然铜和方解石,海底火山喷发的玄武岩,常可形成规模巨大的铁矿和铜矿。另外,我们熟知的钻石,其形成也和火山有关。玄武岩是分布最广的一种火山岩,同时它又是良好的建筑材料。熔炼后的玄武岩称为“铸石”,可以制成各种板材、器具等。铸石最大的特点是坚硬耐磨、耐酸、耐碱、不导电和可作保温材料。
目前世界上最大的活火山是冒纳罗亚火山,位于夏威夷群岛的中部,海拔4170米,从海底算起高约9300余米。其山顶常有白云缭绕,忽隐忽现。岛北冒纳开亚山海拔4205米,是夏威夷的最高峰。世界最高的天文台,就设在此山的顶峰。在过去的200年间,约喷发过35次。至今山顶上还留有好几个锅状火山口和宽达2700米的大型破火山口。1959年11月,冒纳罗亚火山再次爆发,当时沸腾的熔岩冒着气泡从一个长达一公里半的缺口处喷射出来,持续时间达一个月之久,岩浆喷出的最高度超过了纽约的帝国大厦。1984年3月,莫纳罗亚火山又一次爆发,举世罕见的壮丽景色,吸引了来自世界各地的游客。是夏威夷海岛上的一个活跃盾状火山,是形成夏威夷的五个火山当中的一个。虽然它峰顶比相邻的冒纳凯亚火山要低36米,但夏威夷人仍然把它命名为「MaunaLoa」,意为「长山」。估计它的容量大约为75000立方千米。从冒纳罗亚火山喷发出的熔岩流动性非常高,这导致该火山的坡度十分小。冒纳罗亚火山喷发了至少70万年,约在40万年前露出海平面,但当地已知最古老的岩石年龄不超过20万年。海岛之下其中一个热点的岩浆在过去千万年来形成了夏威夷岛链。随着太平洋板块的缓慢漂泊,冒纳罗亚火山最终被带离热点,并将在50到100万年后停止喷发。
全球火山不胜枚举,它释放的能量给人类带来了可贵的资源,但是它带来的灾难也是巨大的。火山活动地带的人们要注意火山活动动向,以防火山暴怒带来不可估量的损失。
趣味连接:武尔卡诺火山的名字
古希腊的天神传说中,有一个天神是掌管火的,他就是火神武尔卡。古罗马时期,人们看见火山喷发的现象,便把这种山在燃烧的原因归之为火神武尔卡发怒,于是意大利南部地中海利帕里群岛中的武尔卡诺火山便由此而得名,同时也成为火山一词的英文名称——Volcano。