火山喷出物

如题所述

火山喷出物(volcanic products)按其状态可分为气体喷出物、液体喷出物和固体喷出物。

1. 气体喷出物

气体喷出物是火山活动过程喷出的气体。火山喷出的气体比较复杂,但主要的气体为H2O、CO2、CO、H2S、SO2、SO3、HCl、HF 等,其中 H2O 含量最高,常可达 70% 以上。火山气体的多少对喷发的强弱影响很大,气体越多,爆炸力越强。火山的喷气过程持续时间较长,在火山爆发之前就有气体喷出,爆发结束之后在很长的一段时间里还会有气体不断地喷出。

据研究,在火山活动的不同阶段喷出的气体构成有所不同。在火山爆发的前期,由于地下的热活动越来越强烈,温度越来越高,在喷出的气体中,H2S、SO2、SO3、HCl 等气体含量是逐渐升高的; 而在火山喷发结束后,如果火山活动趋于平静或休眠,H2S、SO2、SO3、HCl 等气体含量降低,H2O、CO2等成为主要的喷出气体。因此可根据火山喷出的气体组成和含量变化预测火山的活动趋势。

气体喷出物大多数散逸在大气中,但部分的气体凝固成凝华物堆积在火山口附近,常见的有硫磺、氯化铵、氯化钾、硫化砷等,有的可形成有价值的矿床。

2. 液体喷出物

液体喷出物是指火山喷出的岩浆,通常称为熔浆(magmatic melt)。火山喷出的熔浆分类与岩浆相似,是以 SiO2的含量作为划分标准的。根据 SiO2含量的高低分为酸性熔浆、中性熔浆和基性熔浆,有时也喷出超基性熔浆,不过为数不多。熔浆冷凝固结形成的岩石称为熔岩(lava)。有人把流动的熔浆称为熔岩流(lava flow)。

酸性熔浆的 SiO2含量高(高于 65%),富含挥发分,黏性大,不易流动,温度较低(800 ~1000℃ ),冷凝 形 成的 岩石 称 为 流 纹 岩(rhyolite)。基 性 熔 浆 的 SiO2含量低(介于 52% ~45% ),挥发分含量少,黏性小,易流动,温度高(1000~1200℃ ),冷却慢,喷出地表后沿着斜坡能快速流动,冷凝形成的岩石称为玄武岩(basalt)。中性熔浆的特征介于基性熔浆与酸性熔浆之间,冷凝形成的岩石称为安山岩(andesite)。

不同性质的熔浆和在不同的喷发环境下,熔浆冷凝固结成具有不同特征的熔岩,形成各不相同的地貌,将在下面的熔岩地貌中论述。

3. 固体喷出物

固体喷出物统称为火山碎屑物(pyroclast),是指火山活动而产生的碎屑物质,又称火山抛出物(volcanic ejecta)。它有两个来源,一是堵塞在火山喉管中的熔岩; 二是火山喉管周围的围岩。

根据这些物质的来源与喷发的关系,通常划分为三类: 同源抛出物(cognate ejecta)、早成同源抛出物(accessory ejecta)和异源抛出物(accidental ejecta)。同源抛出物是指本次火山活动中上升岩浆的固态或液态的抛出物; 早成同源抛出物是指与火山活动相关的和岩浆有成因联系的、构成火山体的早期熔岩,火山再度喷发时,将其炸碎抛出地表; 异源抛出物是指与火山活动无成因联系的岩石,即构成火山周围的沉积岩、岩浆岩、变质岩被炸而成的碎屑。在火山喷发的早期,由于需打通火山通道,喷发过程爆炸性比较强,常将火山喉管周围的岩石炸碎并抛出,因此这个时期的抛出物质中早成同源抛出物和异源抛出物相对较多,而在喷发的中后期,同源抛出物多。

根据火山碎屑物的粒径可分为火山尘(volcanic dust)、火山灰(volcanic ash)、火山砾(lapilli)、火山弹(volcanic bomb)和火山块(volcanic block)(表 12-1)。

表 12-1 火山碎屑物分类

在火山喷出的固体物质中,火山灰的量是最大的,分布也最广泛,强烈的火山喷发可将火山灰喷射到几十千米的高空,进入平流层。火山灰降落到地面堆积并压紧后形成凝灰岩(tuff)。火山砾主要由熔岩炸碎形成,有的凝结为固体,而有的还保持熔融或半熔融状态,它们被喷射到空中降落下来大多数堆积在火山口附近,压紧形成火山角砾岩(volcanic breccia)。颗粒较细的火山砾称为火山沙(volcanic sand)。火山弹为抛出的熔岩,通常为半凝固状态,被抛向空中经旋转形成不同的外形,坠落在离火山口不远的地方。火山块的棱角明显,由早先凝结的熔岩和围岩被炸碎形成,常坠落在火山口附近,压紧形成火山集块岩(volcanic agglomerate)。

另外,火山抛出似炉渣状的碎屑物称为火山渣(cinder),其外貌粗糙,不规则,气孔很多,直径一般为 80 ~100mm。当一些含有较多气体的未固结的熔岩喷到空中,在冷凝过程中,气体逸出,留下大小不一的空洞,形成火山渣。

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