序言——从新闻看火山

2018年一则新闻引起了我的关注：据香港“东网”2018年5月14日报道，美国夏威夷岛基拉韦厄火山不断喷发，13日再新增一条裂缝喷出熔岩、白烟和碎石，政府要求附近民众撤离，并开放两个社区中心为临时避难所。所幸专家表示，新增的裂缝不代表火山喷发规模增加。我想，如果人们能够多了解一些火山，是否就能更多可能地避免悲剧的造成呢？于是我想要写一篇关于火山的科普文章，这既与我的地质专业有关，又能够给读者介绍相关知识。但由于仍处在大一阶段，可能知识性不会那么全面，更多的是介绍引导。在这篇文章中，我将从各个角度去解读火山这一广为人知的地质现象，稍加深入地去探索火山的奥秘，希望可以让读者了解到火山其不广为人知的一面，能给读者一个舒适的科普阅读的体验。

本文中图片资料均来自网络及中国地质大学版《普通地质学》。

第一章：火山三部落

说起火山，大家都很熟悉它的名称，然而火山是根据字面意思会喷火的山而得来的名字吗？它名称的由来可是有神话故事加持，在古罗马时期，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，从此这个名称便广为流传。然而世界上没有两片完全相同的叶子，火山也一样。火山家族有三大部落，分别是活火山、死火山、休眠火山。这些有趣的名字是什么划分依据呢，这三大部落又有什么区别和联系呢？不妨让我为您一一道来。首先，我们来看看什么是火山作用，它是一种喷出作用，而三大火山的分类则与之息息相关，它是按照其活动的频率角度划分的。

由此来看，死火山既在人类历史过程中从未有过活动的火山，在中国山西的大同火山群是著名的第四季火山群，其中便包括了三十余座的死火山，非洲最高峰乞力马扎罗山也是一座著名的死火山。

大同火山群

乞力马扎罗山

休眠火山则是在人类历史上有过活动但是在近百年来停止活动的火山，最出名的休眠火山便是日本富士山，自781年有文字记载以来，共喷发了18次，最后一次喷发是在1707年，此后休眠至今。同样中国的长白山天池也是一座休眠火山口，甚至在山坡上的一些孔洞中还会喷出高温的气体。

富士山

活火山则是现代经常或周期性喷发的火山，智利和阿根廷之间的奥霍斯－德尔萨拉多峰是世界上最高的活火山。

然而对于休眠火山和活火山的判别标准仍存在争议，它们之间的具体区别究竟是以哪种标准也有待争议。就如也有说法将在未来仍有可能喷发的目前处于休眠状态的火山划分为休眠火山，例如日本的富士山。根据不完全统计，目前有过历史喷发或有历史喷发记载的火山在全球有534座。

这三者便构成了火山家族的三部落，它们也是最容易被大众理解的分类。

第二章：热点与非热点火山两兄弟

火山的划分依据多重多样，下面我就将介绍另一种划分方法，这个也是不太为广大读者所了解的一种划分。它是从火山的成因上来说的，将火山分为热点火山和非热点火山两大类。非热点火山是指在地壳拉伸减薄的区域，由于地壳的相对薄弱容易形成的火山。在离散或者汇聚型板块边界以及洋中脊处存在许多此种类型的火山。因此也有研究表明全球火山带的分布与各大陆板块的边界基本重合，世界范围内的绝大多数火山都是属于非热点火山。

当然总有一些火山独树一帜，也就是我想要着重介绍的热点火山。热点火山发育在板块的内部，其形成的原因是由于岩浆侵蚀形成地幔柱对地壳逐渐侵蚀，最终喷出地表形成火山。而在漫长的地质过程中，地壳板块存在的漂移现象使得地幔柱在地表对应的喷出口也发生变化，最终在地表形成一连串的火山作用产物。太平洋中的夏威夷群岛就是一个热点火山作用的典型代表，数百万年来，太平洋板块在夏威夷热点上移动，形成了一连串的海底山脉及岛屿。

热点火山作用示意图

在板块漂移过后，原来的火山口由于失去地幔柱的支持而逐渐熄灭，而地幔柱对应的另一处地壳被岩浆侵蚀隆起形成新的火山口。相对于非热点火山来说，热点火山其喷出的岩浆属于来自于更深的下地幔处的基性岩浆，不十分粘稠而易形成像水一样流动的熔岩流。对于热点火山来说，其喷发的过程相对温和，持续时间也相对较短。

这便是火山两兄弟，两者性格对立却有着千丝万缕的联系，名字与性格不尽相同，非热点火山动力充足，激情澎湃。热点火山相比而言，内心却非热情似火，反而有一丝柔情。

第三章：火山喷发产物

了解完火山的分类，我们来看看火山这个大家伙，它的内在又是什么情况呢？火山喷发会形成多种多样的产物，并不像人们以为的只有简单几种，为了更加条理地介绍火山喷发的喷出物，我们先将喷出物划分为气态、液态、固态三大类。

首先来说说气态的喷出物，在火山喷发的各个阶段都存在着气体的喷出，其主要来源于岩浆当中的各种挥发分，而其中占绝大部分的是水。没错，是水！而且水的占比甚至会达到70%左右。在超高温的岩浆中也是存在着大量的水分的，而一旦岩浆从地壳深处的高压环境被喷出到低压的大气中时，其中的水分也会瞬间蒸发出来。除水之外，火山的气态喷出物还有一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮气、硫化氢、氯化氢、氟化氢、氨气、氯化铵及氢气等等。喷出的气体可以用来预测火山的活动，通过分析火山活动的喷出的气体组成，可以对火山活动作出一定的预测。当火山气孔量增多，喷出气体的总量以及其中的硫质增加时，预示着火山活动正在趋向剧烈。而当火山活动趋于减弱是，火山作用喷出的气体总量会减少，并且其中二氧化碳的含量会增加。在火山作用中喷出的气体都是温度极高的，当遇到外部冷的环境时，会有相当一部分会由气体直接凝结成凝华物，并在喷气口附近堆积下来形成矿产。在印度尼西亚的许多地方，就有依靠采集这种矿产为生的火山矿工，由于他们长期直接接触火山口的有害气体，他们的身体也会受到极大地损害。可见这些矿工需要更先进的仪器来帮助他们开采，从而身体健康不受威胁。

火山作用的液态产物就是岩浆，但岩浆的组成也是有差异的，根据岩浆中二氧化硅的含量将岩浆分为四大类，二氧化硅含量超过66%的称为酸性岩浆、二氧化硅含量为53%至66%的称为中性岩浆、二氧化硅含量为45%至53%的称之为基性岩浆、二氧化硅含量低于45%的称之为超基性岩浆。一般的，这四类岩浆在地球内部所处的位置是由浅到深的，几乎不会有超基性岩浆在火山活动中被喷出地表。而四种岩浆由于成分的不同在其物理性质上也会表现出来，酸性、中性、基性、超基性岩浆按顺序依次由粘稠变得稀疏，冷却速速度也逐级减慢。基性岩浆粘度小、流速高、冷却慢，表面冷凝形成薄壳后，下层岩浆继续流动产生波状和绳状起伏，表现为冷凝后的波状和绳状岩浆岩。同样的，不同组分的岩浆冷凝后形成的岩浆岩也是不同的，其分别对应酸性、中性、基性、超基性四种岩浆岩。但是在坦桑尼亚，东非大裂谷附近，也有一种岩浆中几乎不含硅，主要成分为碳酸盐类的岩浆。

固态火山喷出物的分类取决于固体物质的粒径，粒径大于64毫米的火山喷出物形象的称之为火山弹，其形成原因是由于粘稠、熔融的岩块被喷出后在空气中凝固后落到地面。由于凝固的速度十分迅速，石块内部会形成许多孔状结构，在《本草拾遗》一书中记载着一种名为浮石的东西就是一种酸性岩浆岩火山弹。粒径在2毫米到64毫米之间的火山喷出物称之为火山角砾，粒径小于2毫米的固体火山喷出物称之为火山灰。固体火山喷出物往往从火山口向外由粗到细分布。

由此可见火山的内在还是十分丰富的，不仅分为固液气三类，每大类中还有许多细小的差别，你了解了吗？

第四章：火山地形

了解完火山的内在，我们来看看它能造成哪些外在改变和影响呢？顾名思义，火山地形就是因火山作用形成的地形，常见的有熔岩台地、熔岩高原、火山锥、熔岩流、熔岩穹等。

这里着重介绍一下火山锥，火山锥就是火山喷出物在喷出口周围堆积而形成的山丘，可根据喷出物的特征进一步划分为碎屑锥、熔岩锥和复合锥。碎屑锥的主体几乎全部由火山碎屑组成，由于喷发较为剧烈导致喷出物多呈碎屑状，其占比可达95%以上，原始坡度较陡，一般在30°左右，火山的顶部会较为平坦，火山口呈漏斗状。熔岩锥的组成90%以上都是熔岩，形成这种火山地形的火山喷发出的岩浆一般粘度较低，可以流向很远的距离，喷发十分平静，冷却后形成整块的熔岩，因此在岩浆冷却后形成坡度较缓的熔岩锥。因为这种火山的山体形如盾牌因此也称为盾型火山，夏威夷岛弧链就是一系列盾型火山构成的，在冰岛也有许多的盾型火山。复合锥是由火山碎屑及熔岩一层一层交替组成的，可以想象其喷发时是爆发与溢流交替进行的，原始坡度在35°左右，山口处往往呈漏斗状，火山底部的物质松散的堆积在一起，使得火山体可以延伸较远的距离呈现出平底碗状的形态。在火山喷发的后期，由于岩浆涌出的动力减小，可能出现岩浆回流的现象，此时在火山口下部就会出现大的空洞，火山口很容易塌陷形成破火山口。破火山口比漏斗状的火山口来说直径更大，一般在一英里以上，大的破火山口直径可达8到16公里。

破火山口

没想到火山地形是如此的多种多样呢，不仅主体部分有各种各样的形状，就连火山的顶部也有各式各样的称呼和形状，你掌握了吗？

第五章：超级火山

到了本篇介绍的最后部分了，是时候拿出压轴的大人物了，它就是超级火山。听名字而言，就知道是很厉害的火山了。超级火山是指能够引起超大规模爆发的火山。虽然对于爆发的规模没有严谨的界定，但是可以想象超级火山在喷发时足以瞬间改变地形，瞬间改变全球天气以至于引起全球性的生命灾难。超级火山一词来源于英国广播公司的著名科学节目“Horizon”在2000年一期提及各类型爆发规模的节目时创作出来的，此后一直沿用。超级火山并不是每次喷发的规模都会十分巨大，但是只要有一次喷出物达到10000立方千米的超大规模喷发就可称其为超级火山 。目前地球上已知的超级火山有位于苏门答腊岛的多巴超级火山、位于美国黄石公园正下方的黄石超级火山、位于美国加利福尼亚州东部中心长谷河谷的长谷超级火山、位于新西兰的陶坡超级火山、位于美国墨西哥州的瓦勒斯超级火山、位于日本南部鹿儿岛的爱拉超级火山、位于西伯利亚的特纳普超级火山。

虽然超级火山的喷发会带来极其灾难性的后果，但所幸这种火山无法轻易喷发。经过研究人员的研究，超级火山的喷发是可以预测的，特别在大规模的超级喷发之前，火山都会经历独特的降压阶段，在降压过后一年之内的时间火山就会喷发。相信经过人类的努力，总有一天能够实现对超级火山灾难的准确预测。

第六章：后续

这样所有的内容就都介绍完了，然而对火山的了解我们还远远不够，想要能够更好地预防火山地质灾害，就得更深入地探索火山的秘密，如果你还想一探究竟的话，就请带着你那颗满怀热情的心，去前往知识的海洋吧......