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第8章 火山喷发时的防犯与自救

什么是火山喷发

地幔物质在地球内部动力的作用下不断运动当岩浆中的气体成分游离出来,内压力增大到一定极限时,岩浆就会顺地壳裂隙或薄弱地带喷出地表,形成火山喷发。

火山喷发是一种严重的地质灾害,从1000年以来,全球已经有几十万人死于火山喷发。

火山喷发是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表的释放。由于岩浆中含大量挥发成分,力卩上覆岩层的围压,使这些挥发成分溶解在岩浆中无法溢出,当岩浆上升靠近地表时,压力减小,挥发成分急剧被释放出来,于是形成火山喷发。火山喷发是一种奇特的地质现象,是地壳运动的一种表现形式,也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示。

火山活动能喷出多种物质,在喷出的固体物质中,一般有被爆破碎了的岩块、碎屑和火山灰等;在喷出的液体物质中,一般有熔岩流、水、各种水溶液以及水、碎屑物和火山灰混合的泥流等;在喷出的气体物质中,一般有水蒸气和碳、氢、氮、氟、硫等的氧化物。除此之外,在火山活动中,还常喷射出可见或不可见的光、电、磁、声和放射性物质等,这些物质有时能置人于死地,或使电、仪表等失灵,使飞机、轮船等失事。

火山喷发的类型有哪些

火山喷发的强弱与熔岩性质有关,喷发时间也有长有短,短的几小时,长的可达上千年。按火山活动情况可将火山分为三类:活火山、死火山和休眠火山。其中休眠火山指在人类历史的记载中曾有过喷发,但后来一直未见其活动,世界上大约有500座活火山。

因岩浆性质、地下岩浆库内压力、火山通道形状、火山喷发环境)陆上或水下)等诸因素的影响,使火山喷发的形式有很大差别,一般有以下一些分类。

1.裂隙式喷发

岩浆沿着地壳上巨大裂缝溢出地表,称为裂隙式喷发。这类喷发没有强烈的爆炸现象,喷出物多为基性熔浆,冷凝后往往形成覆盖面积广的熔岩台地。如分布于中国西南川、滇、黔三省交界地区的二叠纪峨眉山玄武岩和河北张家口以北的第三纪汉诺坝玄武岩都属裂隙式喷发。现代裂隙式喷发主要分布于大洋底的洋中脊处,在大陆上只有冰岛可见到此类火山喷发活动,故又称为冰岛型火山。

2.中喷发

地下岩浆通过管状火山通道喷出地表,称为中心式喷发。这是现代火山活动的主要形式,又可细分为三种。

(1)宁静式:火山喷发时,只有大量炽热的熔岩从火山口宁静溢出,顺着山坡缓缓流动,好像煮沸了的米汤从饭锅里沸溢出来一样。溢出的以基性熔浆为主,熔浆温度较高,黏度小,易流动。含气体较少,无爆炸现象,夏威夷诸火山为其代表,又称为夏威夷型。人们可以尽情地欣赏这类火山。

(2)中间式:属于宁静式和爆烈式喷发之间的过渡型,此种类型以中基性熔岩喷发为主。若有爆炸时,爆炸力也不大。可以连续几个月甚至几年,长期平稳地喷发,并以伴有间歇性爆发为特征。以靠近意大利西海岸利帕里群岛上的斯特朗博得火山为代表,该火山每隔2—3分钟喷发一次,夜间在50千米以外仍可见火山喷发的光焰,故而被誉为“地中海灯塔”。又称斯特朗博得式。有人认为我国黑龙江省的五大连池火山属于这种类型。

(3)爆烈式:火山喷发时,产生猛烈的爆炸,同时喷出大量的气体和火山碎肩物质,喷出的熔浆以中酸性熔浆为主。1902年12月16日,西印度群岛的培雷火山喷发震撼了整个世界。它喷出的岩浆黏稠,同时喷出大量浮石和炽热的火山灰。这次造成26000人死亡的喷发,就属此类,也称培型。

火山喷发有哪几个阶段

1.气体的爆炸

在火山喷发的孕育阶段,由于气体出溶和震群的发生,上覆岩石裂隙化程度增高,压力降低,而岩浆体内气体溶出量不断增加,岩浆体积逐渐膨胀,密度减小,内部压力增大,当内部压力大大超过外部压力时,在上覆岩石的裂隙密度带发生气体的猛烈爆炸,使岩石破碎,并打开火山喷发的通道,首先将碎块喷出,相继而来的就是岩浆的喷发。

2.喷发柱的形成

气体爆炸之后,气体以极大的喷射力将通道内的岩肩和深部岩浆喷向高空,形成了高大的喷发柱。喷发柱又可分为三个区。

(1)气冲区:它位于喷发柱的下部,相当于整个喷发柱高度的1/10。因气体从火山口冲出时的速度和力量很大,虽然喷射出来的岩块等物质的密度远远超过大气的密度,但它也会被抛向高空。气冲的速度,在火山通道内上升时逐渐加快,当它喷出地表射向高空时,由于大气的压力和喷气能量的消耗,其速度逐渐减小,被气冲到高空的物质,按其重力大小在不同的高度开始降落。

(2)对流区:位于气冲区的上部,因喷发柱气冲的速度减慢,气柱中的气体向外散射,大气中的气体不断力卩人,形成了喷发柱内外气体的对流,因此称其为对流区。该区密度大的物质开始下落,密度小于大气的物质,靠大气的浮力继续上升。对流区气柱的高度较大,约占喷发柱总高度的7/10。

(3)扩散区:位于喷发柱的最顶部,此区喷发柱与高空大气的压力达到基本平衡状态。喷发柱不断上升,柱内的气体和密度小的物质是沿着水平方向扩散的,故称其为扩散区。被带入高空的火山灰可形成火山灰云,火山灰云能长时间地飘在空中,对区域性的气候带来很大影响,甚至会造成灾害。此区柱体高度占柱体总高度的2/10左右。

3.喷发柱的塌落

喷发柱在上升的过程中,携带着不同粒径和密度的碎肩物,这些碎肩物依着重力的大小,分别在不同高度和不同阶段塌落。决定喷发柱塌落快慢的因素主要有4点:

(1)火山口半径大的,气体冲力小,柱体塌落得就快。

(2)若喷发柱中岩肩含量高,并且粒径和密度大,柱体塌落得就快。

(3)若喷发柱中重复返回空中的固体岩块多,柱体塌落得就快。

(4)喷发柱中若有地表水力卩入,可增大柱体的密度,柱体塌落得就快。反之,喷发柱在空中停留时间长,塌落得就慢。

火山喷发并非千篇一律,像夏威夷基拉韦厄火山那样的喷发,事前熔岩已静静地流出,由于熔岩流动缓慢,因而只破坏财产而没有危及生命。而像1883年印尼喀拉喀托火山那样的火山碎肩喷发或蒸汽爆炸(或蒸汽猛烈爆发),则造成人员的重大伤亡。

英国科学家对这种超级火山喷发所造成的后果曾有过详细的描述一很大一片地域会被熔岩覆盖而且撒向大气层的尘土和灰烬将会使不少阳光到达不了地球表面,这无疑会使全球性的气候发生变化。

据纽约大学的迈克尔?拉姆皮诺称,发生于7.4万年前的苏门答腊火山的超强度喷发曾导致全球变冷和北半球3/4的植物毁于一旦。

最新科学发现表明,火山喷发产生的气体可能是过去5.45亿年间大量物种一包括恐龙灭绝的原因。

在火山喷发过程中,挥发性物质充当了重要的角色,它不仅是火山喷发的产物,更是火山喷发的动力。从岩浆的产生到火山喷发的整个过程,挥发性物质的活动一直在起作用。

科学家认为,人类有可能在一次超强度的火山喷发中毁灭。目前还没有任何办法可以阻止这种灾难。当前科学家们正在忙着制订种种抵抗“外部威胁”的战略,比如说如何阻止小行星同地球相撞,却很少去考虑主要危险有可能来自地球内部。地球物理学家们断言,有些火山的喷发强度要比过去的大好几百倍,而且地球在出现文明前不久曾经历过如此大规模的灾难。

美国地质学家早些时候曾在黄石国家公园发现了不太深的火山灰死层,认为其形成的原因是发生在62万年前的一次超级火山喷发,结果是至今这里还可以见到一些漏斗形的大坑,它们都是那些毁灭性火山喷发后形成的破火山。

中国的火山喷发记录

中国最早记录的活火山是山西大同聚乐堡的昊天寺,它在北魏(公元5世纪)时还在喷发;东北的五大连池火山在1719—1721年,还猛烈喷发过,其情景是:“烟火冲天,其声如雷,昼夜不绝,声闻五六十里,其飞出者皆黑石硫黄之类,经年不断……热气逼人30余里”。

1916年和1927年,台湾东部海区的海底火山先后喷发过两次,呈现出“一半是海水,一半是火焰”的景象,蔚为壮观。

1951年5月,新疆于田以南昆仑山中部有一座火山喷发,当时浓烟滚滚,火光冲天,岩块飞腾,轰鸣如雷,整整持续了好几个昼夜,堆起了一座145米高的锥状体。

火山喷发的危害及逃生

最具威力、最壮观的火山爆发常常发生在俯冲带。这里的火山可能在沉寂数百年之后再度爆发,而一旦爆发,威力就特别猛烈。这样的火山喷发常常会给人类造成严重危害。

1.影响全球气候

火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体,对气候造成极大的影响。因为在这种情况下,昏暗的白昼和狂风暴雨,甚至泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。火山灰和火山气体被喷到高空中去,它们就会随风散布到很远的地方。这些火山物质会遮住阳光,导致气温下降。此外,它们还会滤掉某些波长的光线,使得太阳和月亮看起来就像蒙上一层光晕,或是泛着奇异的色彩,尤其在日出和日落时能形成奇特的自然景观。

2.溶岩

会坚持向前推进,直到到达谷底或者最终冷却。它们毁灭所经之处的任何东西。在火山的各种危害中,熔岩流可能对生命的威胁最小,因为人们能跑出熔岩流的路线。

3.破坏环境

火山爆发喷出的大量火山灰和暴雨结合形成泥石流能冲毁道路、桥梁,淹没附近的乡村和城市,使无数人无家可归。泥土、岩石碎肩形成的泥浆可像洪水一般淹没整座城市。岩石虽被火山灰云遮住了,但火山刚爆发时仍可看到被喷到半空中的巨大岩石。

4.喷射物

火山喷射物大小不等,从卵石大小的碎片到大块岩石的热熔岩“炸弹”都有,能扩散到相当大的范围。而火山灰则能覆盖更大的范围,其中一些灰尘能被携至高空,扩散到全世界,进而影响天气情况。在更广阔的区域,也许没有必要逃离。

5.火山

火山灰并不是灰,而是呈蒸汽和气体云状的喷薄而出的粉末状岩石。它具有剌激性,其重量能使屋顶倒塌。火山灰可窒息庄稼、阻塞交通路线和水道,且伴随有有毒气体,会对肺部产生伤害,特别是对儿童、老人和有呼吸道疾病的人。只有离火山喷发处很近、气体足够集中时,才能伤害到健康的人。但当火山灰中的硫黄随雨而落时,硫酸(和别的一些特质)会大面积、大密度产生,会灼伤皮肤、眼睛和黏膜。戴上护目镜、通气管面罩或滑雪镜能保护眼睛。用一块湿布护住嘴和鼻子,或者如果可能,用工业防毒面具。到避护所后,脱去衣服,彻底洗净暴露在外的皮肤,用干净水冲洗眼睛。

6.气体球状物

一个气体球状物可以以超过每小时160千米的速度滚下火山。这种现象被科学家称作炽云。它发热发红,移动非常快。如果附近没有坚实的地下建筑物,唯一的存活机会可能就是跳人水中;屏住呼吸半分钟左右,球状物就会滚过去。

7.泥石流

火山喷发可使冰雪消融,引发冰灾。或者伴有泥土,形成泥石流,即所谓火山泥流,其移动速度高达每小时100千米,会带来毁灭性的后果,1985年在哥伦比亚就曾发生过这种惨剧。在狭窄的山谷,火山泥流的高度可达30米,在主火山喷发后很长一段时间它们都是危险的。即便在火山处于休眠状态时,如果其产生的热量足以使冰雪融化,也会存在潜在的危险。不要走峡谷路线,它可能会变成火山泥流经过的道路。

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