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火山的成因

2011-04-12      來源:世界地質公園網絡     
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  火山的形成涉及一系列物理化學過程。地殼上地幔巖石在一定溫度壓力條件下產生部分熔融并與母巖分離,熔融體通過孔隙或裂隙向上運移,并在一定部位逐漸富集而形成巖漿囊。隨著巖漿的不斷補給,巖漿囊的巖漿過剩壓力逐漸增大。當表殼覆蓋層的強度不足以阻止巖漿繼續向上運動時,巖漿通過薄弱帶向地表上升。在上升過程中溶解在巖漿中揮發份逐漸溶出,形成氣泡,當氣泡占有的體積分數超過75%時,禁錮在液體中的氣泡會迅速釋放出來,導致爆炸性噴發,氣體釋放后巖漿粘度降到很低,流動轉變成湍流性質的。如若巖漿粘滯性數較低或揮發份較少,便僅有寧靜式溢流。從部分熔融到噴發一系列的物理化學過程的差別形成了形形色色的火山活動。

  一、火山噴發的過程

  火山噴出地表前的過程歸納為三個階段:巖漿形成與初始上升階段、巖漿囊階段和離開巖漿囊到地表階段。

  1.巖漿形成與初始上升階段

  巖漿的產生必須有兩個過程:部分熔融和熔融體與母巖分離。實際上這兩種過程不大可能互相獨立,熔融體與母巖的分離可能在熔融開始產生時就有了。部分熔融是液體(即巖漿)和固體(結晶)的共存態,溫度升高、壓力降低和固相線降低均可產生部分熔融。當部分熔融物質隨地幔流上升時,在流動中也會產生液體和固體的分離現象,從而產生液體的移動乃至聚集,稱之為熔離。

  2. 巖漿囊階段

  巖漿囊是火山底下充填著巖漿的區域,是地殼或上地幔巖石介質中巖漿相對富集的地方。一般視為與油藏類似的巖石孔隙(或裂隙)中的高溫流體,通常認為在地幔柱內,巖漿只占總體積的5%-30%。從局部看,可以視為內部相對流通的液態集合。巖漿是由巖漿熔融體、揮發物、以及結晶體組成的混合物。

  3. 從巖漿囊到地表階段

  巖漿從巖漿源區一直到近地表的通路的上升,與巖漿囊的過剩壓力、通道的形成與貫通、以及巖漿上升中的結晶、脫氣過程有關。當地殼中引張或引張-剪切應力大于當地巖石破裂強度時,便可能形成張性或張-剪性破裂,如若這些裂隙互相連通,就可以作為巖漿噴發的通道。

  二、火山噴發條件

  一個地方能否形成火山主要在于是否具備以下條件: 1.部分熔融體的形成,必須有較高的地熱(自身積累的或外邊界條件產生的),或隆起減壓過程,或脫水而減低固相線; 2.巖漿在地殼中的富集,或巖漿囊形成的位置與中性浮力面的深度有關,而中性浮力面的深度又與地殼流變學間斷面有關; 3.巖漿囊中的物理化學過程,主要是結晶體、揮發物與流體的分額與相互作用,巖漿噴發起著促使、或抑制作用。地殼巖漿囊的存在起著攔截、改造地幔升上的巖漿的作用。它也是形成爆炸式火山噴發的重要條件。 4.巖漿囊的存在對巖漿通道的形成有促進作用,而構造活動產生的引張應力場是形成巖漿通道的主要原因。 5.巖漿離開巖漿囊后的上升受到壓力梯度與浮力的雙重驅動。

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